WikiDer > Суточный световой интеграл

Daily light integral

Суточный световой интеграл (DLI) описывает количество фотосинтетически активных фотонов (отдельных частиц света в диапазоне 400-700 нм), которые доставляются в определенную область в течение 24-часового периода. Эта переменная особенно полезна для описания светового окружения растений.

Определение и единицы измерения

Суточный интеграл света (DLI) - это количество фотосинтетически активных фотонов (фотонов в PAR диапазон), накопленные на квадратный метр в течение дня. Это функция фотосинтетическая интенсивность света и продолжительность (продолжительность дня) и обычно выражается как родинки света (моль фотоны) на квадратный метр (м−2) в сутки (д−1), или: моль · м−2· D−1.[1][2]

DLI обычно рассчитывается путем измерения плотность потока фотосинтетических фотонов (PPFD) в мкмоль · м−2· С−1 (количество фотонов в диапазоне PAR, полученных в квадратном метре в секунду) по мере его изменения в течение дня, а затем с его использованием для вычисления общего расчетного количества фотонов в диапазоне PAR, полученных за 24-часовой период для определенной области. Другими словами, DLI описывает сумму измерений PPFD в секунду в течение 24-часового периода.[3]

Если интенсивность фотосинтетического света остается неизменной в течение всего 24-часового периода, DLI в моль м−2 d−1 можно оценить из мгновенного PPFD из следующего уравнения: мкмоль м−2 s−1 умножить на 86400 (количество секунд в день) и разделить на 106 (количество мкмоль в моль). Таким образом, 1 мкмоль · м−2 s−1 = 0,0864 моль м−2 d−1 если интенсивность света не меняется в течение 24 часов.

Обоснование использования DLI

Счетчик энергии HortiPower может измерять PPFD в определенный момент или регистрировать серию измерений с определенным временным интервалом.

В прошлом биологи использовали люксметры или счетчики энергии для количественной оценки интенсивности света. Они перешли на использование PPFD, когда стало ясно, что поток фотонов в диапазоне 400-700 м является важным фактором, стимулирующим фотосинтетический процесс. Однако PPFD обычно выражается как поток фотонов в секунду. Это удобная шкала времени для измерения краткосрочных изменений фотосинтез в системах газообмена, но этого не хватает, когда необходимо охарактеризовать легкий климат для роста растений. Во-первых, потому, что он не принимает во внимание продолжительность светового дня, а в первую очередь потому, что интенсивность света в поле или в теплицах сильно меняется в течение дня и дня. Ученые пытались решить эту проблему, сообщая об интенсивности света, измеренной для одного или нескольких солнечных дней в полдень, но это определение уровня освещенности только для очень короткого периода дня. Суточный интеграл освещенности включает как суточные вариации, так и продолжительность дня, а также может быть представлен как среднее значение за месяц или за весь эксперимент. Было показано, что он лучше связан с ростом и морфологией растений, чем PPFD в любой момент или только в течение дня.[4][5] Некоторые счетчики энергии могут регистрировать PPFD в течение интервала времени, например, 24 часов.

Нормальные диапазоны

На открытом воздухе значения DLI варьируются в зависимости от широта, время года и облачность. Изредка значения более 70 моль · м−2· D−1 в некоторые места можно добраться в ясные летние дни. Среднемесячные значения DLI находятся в диапазоне от 20 до 40 в тропиках, от 15 до 60 на 30 ° широты и от 1 до 40 на 60 ° широты.[6] Для растений, растущих в тени более высоких растений, например на лесной подстилке, DLI может быть менее 1 моль · м.−2· D−1, даже летом.

В теплицы, 30-70% внешнего света будет поглощаться или отражаться стеклом и другими конструкциями теплицы. Поэтому уровни DLI в теплицах редко превышают 30 моль · м.−2· D−1. В камерах роста значения от 10 до 30 моль · м−2· D−1 наиболее распространены.[7]

Воздействие на растения

DLI влияет на многие свойства растений. Хотя не все растения реагируют одинаково и разные длины волн имеют разные эффекты,[8] Обнаружен ряд общих тенденций:[6]

Анатомия листа

Сильный свет увеличивает толщину листа либо из-за увеличения количества слоев клеток внутри листа, либо из-за увеличения размера клеток внутри слоя клеток. Плотность листа также увеличивается, как и сухая масса листа на единицу площади (LMA). Есть и другие устьица на мм2.

Химический состав листа

По всем видам и экспериментам, сильный свет не влияет на концентрацию органического азота, но снижает концентрацию хлорофилла и минералов. Увеличивает концентрацию крахмала и сахаров, растворимых фенолов, а также ксантофилл/хлорофилл соотношение и соотношение хлорофилла a / b.

Физиология листа

В то время как хлорофилл концентрация уменьшается, листья имеют большую массу на единицу площади листа, и в результате содержание хлорофилла на единицу площади листа остается относительно неизменным. Это верно и для света поглощение листа. Листовой свет отражательная способность поднимается и светится коэффициент пропускания идет вниз. На единицу площади листа больше RuBisCO и более высокий уровень фотосинтеза в условиях светонасыщения. Однако в расчете на единицу сухой массы листа фотосинтетическая способность уменьшается.

Рост растений

Растения, растущие при ярком освещении, вкладывают меньше своей биомассы в листья и стебли и больше - в корни. Они растут быстрее на единицу площади листа (ULR) и на единицу общей массы растения (RGR), и, следовательно, растения, выращенные при сильном освещении, обычно имеют больше биомассы. У них более короткие междоузлия, с большей биомассой стебля на единицу длины стебля, но высота растения часто не сильно изменяется. На ярких растениях появляется больше ветвей или побегов.

Размножение растений

Растения, выращенные при сильном освещении, обычно имеют несколько более крупные семена, но дают гораздо больше цветов, и поэтому количество семян на одно растение значительно увеличивается. Прочные растения с короткими междоузлиями и множеством цветков важны для садоводства, и, следовательно, для товарных садовых растений требуется минимальное количество DLI. Измерение DLI в течение вегетационного периода и сравнение его с результатами может помочь определить, какие сорта растений будут процветать в конкретном месте.[9]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Фауст, Джеймс Э .; Холкомб, Веронда; Rajapakse, Nihal C .; Лэйн, Десмонд Р. (01.06.2005). «Влияние дневного светового интеграла на рост и цветение растений». HortScience. 40 (3): 645–649. ISSN 0018-5345.
  2. ^ Bula, R.J .; Morrow, R.C .; Tibbitts, T. W .; Barta, D.J .; Ignatius, R.W .; Мартин, Т. С. (1 февраля 1991 г.). «Светодиоды как источник излучения для растений». HortScience. 26 (2): 203–205. Дои:10.21273 / HORTSCI.26.2.203. ISSN 0018-5345.
  3. ^ Korczynski, Pamela C .; Логан, Джоанна; Фауст, Джеймс Э. (01.01.2002). «Составление карты ежемесячного распределения дневных световых интегралов в континентальной части Соединенных Штатов». HortTechnology. 12 (1): 12–16. ISSN 1063-0198.
  4. ^ Монтейт, Дж. Л. (25 ноября 1977 г.). «Климат и эффективность растениеводства в Великобритании [и обсуждение]». Философские труды Королевского общества B: биологические науки. 281 (980): 277–294. Дои:10.1098 / рстб.1977.0140.
  5. ^ Шабо, Брайан Ф .; Юрик, Томас В .; Шабо, Жан Ф. (сентябрь 1979 г.). «Влияние мгновенной и интегральной плотности светового потока на анатомию и фотосинтез листа». Американский журнал ботаники. 66 (8): 940. Дои:10.2307/2442235. JSTOR 2442235.
  6. ^ а б Портер, Хендрик; Ниинемец, Юло; Нтагкас, Николаос; Siebenkäs, Alrun; Маенпяя, Маарит; Мацубара, Шизуэ; Pons, ThijsL. (8 апреля 2019 г.). «Мета-анализ реакции растений на интенсивность света по 70 признакам, от молекул до производительности всего растения». Новый Фитолог. Дои:10.1111 / nph.15754. PMID 30802971.
  7. ^ Портер, Хендрик; Фьорани, Фабио; Пиерушка, Роланд; Войцеховски, Тобиас; van der Putten, Wim H .; Клейер, Майкл; Шурр, Ули; Постма, Йоханнес (декабрь 2016 г.). «Побаловать внутри, приставать снаружи? Различия и сходства между растениями, растущими в контролируемых условиях и в поле». Новый Фитолог. 212 (4): 838–855. Дои:10.1111 / nph.14243. PMID 27783423.
  8. ^ Кэри, Митчелл. «Освещение от единственного источника для сельского хозяйства с контролируемой средой». НТРС. Meister Media в мире. Получено 4 июн 2020.
  9. ^ Лопес, Роберто Дж .; Ранкл, Эрик С. (2008-12-01). «Фотосинтетический дневной свет, интегрируемый во время размножения, влияет на укоренение и рост черенков, а также на последующее развитие новогвинейских недотроги и петунии». HortScience. 43 (7): 2052–2059. Дои:10.21273 / HORTSCI.43.7.2052. ISSN 0018-5345.