DR. GAYLON S. CAMPBELL

지구상의 모든 에너지의 궁극적인 원천은 태양입니다. 대부분의 유기체가 이 에너지를 사용할 수 있는 것은_{CO2와 H2O를}탄수화물(저장 에너지)과 _산소로 전환하는 광합성을 통해 이루어집니다. 광합성은 광합성 물질의 색소가 광자의 에너지를 흡수하여 일련의 광화학 및 화학적 사건을 일으킬 때 발생합니다. 이 에너지와 물질 교환은 어디에서 일어나나요? 식물 캐노피에서. 캐노피에서 일어나는 광합성의 양은 캐노피의 잎이 차단하는 광합성 활성 방사선(PAR)의 양에 따라 달라집니다.

생각보다 복잡합니다.

하나의 잎에서 광합성이 일어나는 속도를 계산할 수 있지만, 캐노피에서는 잎이 집합적으로 기능합니다. 개별 잎에서 전체 캐노피로 광합성을 추정하는 것은 복잡하며, 캐노피 구조에서 잎의 수와 배열이 압도적으로 많기 때문에 계산이 어려울 수 있습니다. 나뭇잎의 면적, 경사, 방향은 모두 캐노피에서 빛을 포착하고 사용하는 정도에 영향을 미칩니다.

캐노피에서 빛은 극적으로 변화합니다.

빛은 캐노피를 통해 공간적, 시간적으로 극적으로 변화합니다. 캐노피에 닿는 잎 표면의 양이 증가함에 따라 평균 조도는 캐노피를 통해 아래쪽으로 갈수록 다소 기하급수적으로 감소합니다. 일부 캐노피의 경우 중앙 근처에서 가장 많은 양의 잎 면적이 발생합니다. 따라서 다양한 식물과 성장 형태로 인해 단일 식물에서 같은 식물의 스탠드 또는 식물 군락으로 갈수록 캐노피 구조 분석은 점점 더 복잡해집니다.

방사선의 흡수와 그에 따른 광합성은 잎의 방향, 하늘에서의 태양 고도, 빛의 스펙트럼 분포와 다중 반사, 잎의 배열에 따라 달라집니다. 밝은 부분과 그늘진 부분의 패턴은 태양의 위치에 따라 복잡하고 변화할 수 있습니다. 또한 계절에 따른 나뭇잎의 변화로 인해 일 년 중 상당 기간 동안 PAR의 캐노피 차단이 상당히 작을 수 있습니다. 또한 PAR은 식물의 비광합성 부분(나무껍질, 꽃 등)에 의해 차단될 수도 있습니다.

잎의 배열이 빛 차단에 미치는 영향

나뭇잎 표시(각도 방향)는 빛 차단에 영향을 미칩니다. 엄격하게 수직 또는 수평으로 향하는 나뭇잎은 극단적인 경우이지만, 다양한 각도에서 발생합니다. 수직 잎은 태양이 높은 각도에 있을 때 방사선을 덜 흡수하고 태양이 낮은 각도에 있을 때 더 많은 방사선을 흡수하며, 수평 잎은 그 반대의 경우입니다. 광합성 능력이 가장 큰 잎은 거의 수직에 가까운 잎에서 아래쪽으로 갈수록 수평에 가까운 잎으로 바뀔 때 얻을 수 있습니다. 이러한 배열은 효과적인 광선 투과와 보다 고른 빛의 분포로 이어집니다.

Leaf area index (LAI)는 캐노피의 잎사귀를 측정하는 수치로, 방사능 차단에 가장 큰 영향을 미치는 캐노피 속성입니다. LAI는 보통 1에서 12 사이입니다. 알팔파와 같은 수평 잎이 있는 종에서는 3~4의 값이 일반적이며, 풀과 곡물과 같은 수직 잎이 있는 종이나 가문비나무와 같이 잎이 매우 뭉쳐 있는 식물에서는 5~10의 값이 나타납니다. 가장 높은 LAI는 일반적으로 여러 세대의 잎이 겹쳐 있는 침엽수림에서 발생합니다. 이러한 숲은 개별 바늘의 수명이 길기 때문에 광합성에 유리합니다.

간접적인 방법은 문제가 될 수 있습니다.

캐노피의 잎 분포가 다양하면 빛의 변화 폭이 넓어집니다. 캐노피의 모든 높이에서 빛을 측정하려면 여러 위치에서 PAR을 측정한 다음 평균을 내야 합니다. 직접적인 측정 방법으로는 센서 길이에 대한 공간 평균이 출력되는 수평선 센서를 사용하는 방법이 있습니다. 적절한 센서 길이 또는 샘플링 지점 수는 식물 간격에 따라 달라집니다. 미터 ACCUPAR LP-80 는 프로브에 80개의 포토다이오드 어레이가 있어 프로브의 특정 세그먼트를 따라 평균 PAR 또는 PAR을 측정할 수 있습니다.

캐노피 구조를 측정하는 간접적인 방법은 캐노피 구조와 태양 위치가 캐노피 내의 복사열을 결정한다는 사실에 의존합니다. 캐노피에서 나뭇잎의 3차원 분포를 측정하기 어렵기 때문에 빛 차단 및 나무 성장 모델은 종종 캐노피 전체에 걸쳐 무작위 분포를 가정하지만, 일반적으로 나뭇잎은 집합되거나 그룹화되어 있습니다.

광합성 또는 PAR을 측정하는 이유는 무엇인가요?

PAR을 측정하는 능력은 식물마다 광합성 표면을 표시하는 독특한 공간 패턴을 이해하는 데 도움이 됩니다. PAR의 효과적인 사용은 식물 생산에 영향을 미치기 때문에 캐노피의 구조적 다양성에 대한 지식은 식물 생산성에 대한 연구에 도움이 됩니다. 그 결과, 연구자들은 다양한 식물의 능력에 대한 정보를 이용해 PAR을 가로채고 사용하여 캐노피 구조를 수정함으로써 작물 수확량을 크게 향상시킬 수 있습니다.

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아래 동영상에서 캐노피 측정에 대해 자세히 알아보세요. 스티브 개리티 박사가 Leaf Area Index (LAI)에 대해 설명합니다. 측정의 이론, 직접 및 간접 방법, 방법 간의 가변성, 방법 선택 시 고려해야 할 사항, LAI의 적용 등이 다뤄집니다.

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