DR. GAYLON S. CAMPBELL

Ostatecznym źródłem wszelkiej energii na Ziemi jest Słońce. Dostępność tej energii dla większości organizmów odbywa się poprzez fotosyntezę, konwersję_CO2 i_H2Ow węglowodany (zmagazynowana energia) i _O2. Fotosynteza zachodzi, gdy pigmenty w fotosyntezatorach absorbują energię fotonów, inicjując łańcuch zdarzeń fotochemicznych i chemicznych. Gdzie zachodzi ta wymiana energii i materiałów? W koronach roślin. Ilość fotosyntezy zachodzącej w baldachimach zależy od ilości promieniowania fotosyntetycznie czynnego (PAR) przechwytywanego przez liście w baldachimach.

To bardziej skomplikowane, niż mogłoby się wydawać

Szybkość fotosyntezy zachodzącej w jednym liściu można obliczyć, ale w baldachimach liście funkcjonują zbiorowo. Ekstrapolacja fotosyntezy z pojedynczych liści na całe korony jest złożona; sama liczba liści i ich rozmieszczenie w strukturze korony może być przytłaczająca. Powierzchnia liści, nachylenie i orientacja wpływają na stopień, w jakim światło jest przechwytywane i wykorzystywane w baldachimie.

Światło zmienia się dramatycznie w zadaszeniach

Światło zmienia się dramatycznie zarówno przestrzennie, jak i czasowo w baldachimach. Średni poziom światła zmniejsza się mniej lub bardziej wykładniczo w dół przez baldachim, wraz ze wzrostem ilości napotkanej powierzchni liści. W przypadku niektórych baldachimów największa powierzchnia liści występuje w pobliżu środka. Dlatego też analiza struktury koron drzew staje się coraz bardziej złożona, gdy przechodzi się od pojedynczej rośliny do drzewostanów tej samej rośliny lub do zbiorowisk roślinnych ze względu na różnorodność roślin i form wzrostu.

Absorpcja promieniowania i wynikająca z niej fotosynteza zależą od orientacji liści, wysokości słońca na niebie, rozkładu widmowego i wielokrotnych odbić światła oraz układu liści. Wzory światła i zacienionych obszarów mogą być skomplikowane i zmieniać się wraz z pozycją słońca. Ponadto sezonowość liści może skutkować dość niewielkim przechwytywaniem PAR przez korony drzew przez większą część roku. PAR może być również przechwytywany przez niefotosyntetyzujące części roślin (kora, kwiaty itp.).

Układ liści wpływa na przechwytywanie światła

Wygląd liści (orientacja kątowa) wpływa na przechwytywanie światła. Ściśle pionowe lub poziome liście są skrajnymi przypadkami, ale występuje duży zakres kątów. Pionowe liście pochłaniają mniej promieniowania, gdy słońce znajduje się pod dużym kątem i więcej promieniowania, gdy słońce znajduje się pod niskim kątem; odwrotnie jest w przypadku liści poziomych. Największą zdolność fotosyntezy można osiągnąć poprzez zmianę liści z prawie pionowych na prawie poziome niżej. Taki układ prowadzi do skutecznej penetracji wiązki i bardziej równomiernego rozkładu światła.

Leaf area index (LAI), miara ulistnienia w łanie, jest właściwością łanu, która ma największy wpływ na przechwytywanie promieniowania. LAI zwykle waha się od 1 do 12. Wartości od 3 do 4 są typowe dla gatunków o poziomych liściach, takich jak lucerna; wartości od 5 do 10 występują u gatunków o pionowych liściach, takich jak trawy i zboża lub u roślin o silnie zbitych liściach, takich jak świerk. Najwyższe LAI zwykle występują w lasach iglastych, które mają nakładające się na siebie pokolenia liści. Lasy te mają przewagę fotosyntetyczną ze względu na długowieczność pojedynczych igieł.

Metody pośrednie mogą być problematyczne

Zmienność rozmieszczenia liści w baldachimach skutkuje dużymi wahaniami światła. Aby określić światło na dowolnej wysokości w okapie, PAR musi być mierzony w wielu lokalizacjach, a następnie uśredniany. Bezpośrednie metody pomiaru obejmują użycie poziomych czujników liniowych, których wyjście jest średnią przestrzenną na długości czujnika. Odpowiednia długość czujnika lub liczba punktów próbkowania zależy od rozstawu roślin. Czujnik METER ACCUPAR LP-80 posiada układ 80 fotodiod na sondzie, które mogą mierzyć średni PAR lub PAR wzdłuż określonych segmentów sondy.

Pośrednie metody pomiaru struktury korony drzewa opierają się na fakcie, że struktura korony i położenie słońca determinują promieniowanie w obrębie korony. Ponieważ trudno jest zmierzyć trójwymiarowy rozkład liści w okapie, modele przechwytywania światła i wzrostu drzew często zakładają losowy rozkład w całym okapie; jednak liście są zazwyczaj zagregowane lub zgrupowane.

Po co mierzyć fotosyntezę lub PAR?

Zdolność do pomiaru PAR pomaga w zrozumieniu unikalnych wzorców przestrzennych, które różne rośliny mają do wyświetlania powierzchni fotosyntetycznych. Ponieważ efektywne wykorzystanie PAR wpływa na produkcję roślinną, wiedza na temat różnorodności strukturalnej baldachimów pomaga w badaniach nad produktywnością roślin. Jeden z rezultatów: naukowcy mogą wykorzystywać informacje na temat zdolności różnych roślin do przechwytywania i wykorzystywania PAR do modyfikowania struktury korony, co znacznie poprawia wydajność upraw.

Pytania?

Nasi naukowcy mają wieloletnie doświadczenie w pomaganiu badaczom i hodowcom w pomiarach kontinuum gleba-roślina-atmosfera.

• Porozmawiaj z ekspertem
• Poproś o wycenę

Dowiedz się więcej o pomiarach baldachimu w poniższym filmie. Dr Steve Garrity omawia Leaf Area Index (LAI). Poruszane tematy obejmują teorię stojącą za pomiarem, metody bezpośrednie i pośrednie, zmienność między tymi metodami, rzeczy do rozważenia przy wyborze metody oraz zastosowania LAI.

Pełny obraz sytuacji

Dowiedz się więcej o pomiarze okapu. Wszystko, co musisz wiedzieć o mierzeniu leaf area index, w jednym miejscu.

Pobierz "Kompletny przewodnik badacza po leaf area index (LAI)