Žemės ūkis ir ateities maisto sistemos · Straipsnis
Šviesos kiekis ir dienos trukmė
Išmatuokite pasėlį pasiekiančią šviesą ir atskirkite per parą gaunamą fotonų kiekį nuo šviesos ir tamsos teikiamų laiko signalų.
Pasirengimas ir susiję straipsniai
Bendrieji žinių pagrindai
Susiję straipsniai
Straipsnis padės
- Atskirti momentinį šviesos intensyvumą, paros šviesos integralą ir fotoperiodą.
- Palyginti du apšvietimo grafikus pagal tą patį fotonų kiekį.
- Remtis pasėlio lygmens stebėjimais nedarant prielaidos, kad vienodas bendras šviesos kiekis lemia vienodą derlių.
Vien valandos neapibūdina gaunamos šviesos kiekio
Du padėklai apšviečiami tą pačią paros dalį. Vienas stovi po šiltnamio sija, o kitą šviesa pasiekia be kliūčių. Jų laikmačių nustatymai vienodi, tačiau lapus pasiekia skirtingi fotonų kiekiai. Lauke giedrą ir apniukusį rytą dienos trukmė taip pat gali būti vienoda. Pradėkite nuo to, kas pasiekia pasėlį, o ne nuo laikmatyje nurodytų valandų.
Bendri fotosintezės pagrindai paaiškina, kaip šviesa palaiko anglies fiksaciją. Čia auginimo požiūriu svarbu, kaip apibūdinti augalo vietą pasiekiančios šviesos kiekį. Šviesos kiekis, spektrinė sudėtis ir apšvietimo laikas yra susiję auginimo režimo pasirinkimai, tačiau tai skirtingi matuojami dydžiai.
Matuokite srautą ir sukauptą kiekį
Fotosintetinių fotonų srauto tankis, arba PPFD, nusako fotonų, priklausančių apibrėžtam fotosintetiškai aktyvios spinduliuotės diapazonui, kiekį, pasiekiantį ploto vienetą per laiko vienetą. Įprastas jo matavimo vienetas yra µmol·m⁻²·s⁻¹. Mikromolis yra viena milijoninė molio dalis. Rodmuo apibūdina konkretų momentą ir vietą; vien jo nepakanka visai parai apibūdinti.
Paros šviesos integralas, arba DLI, susumuoja per parą gaunamą fotonų kiekį ir paprastai išreiškiamas mol·m⁻²·d⁻¹. Kai apšvietimas kinta, susumuokite per išmatuotus laiko intervalus gautus kiekius. Vidurdienio rodmuo negali atstoti laikotarpių, kai debesuota arba kinta šešėlis. Apšvieta liuksais nustatoma atsižvelgiant į žmogaus regos jautrumą, todėl liuksais išreikšto rodmens negalima naudoti vietoj PPFD, neturint tam šviesos šaltiniui tinkamo perskaičiavimo ryšio.
Skirtingi grafikai gali užtikrinti vienodą paros kiekį
Hipotetiniame skaičiavime taikant A režimą 16 valandų užtikrinamas pastovus 100 µmol·m⁻²·s⁻¹ PPFD. Taikant B režimą 8 valandas užtikrinamas 200 PPFD. Tarkime, kad likusiomis valandomis įskaitomų fotonų nėra ir abiem atvejais matuojama ta pati spektro juosta. Taikant A režimą per parą gaunama 100 × 16 × 3600 / 1000000 = 5,76 mol·m⁻². Taikant B režimą gaunamas toks pat bendras kiekis.
Ši lygybė yra apskaitos rezultatas, o ne derliaus prognozė. Fotosintezės atsakas nedidėja proporcingai šviesos intensyvumui be ribų, o augalai patiria skirtingos trukmės šviesos ir tamsos laikotarpius. Rezultatui taip pat turi įtakos temperatūra, vandens prieinamumas, pasėlio lapijos struktūra ir vystymosi tarpsnis. Nė vienas režimas nepateikiamas kaip siektinas auginimo režimas.
| Režimas | PPFD (µmol·m⁻²·s⁻¹) | Apšvietimo trukmė (h) | DLI (mol·m⁻²·d⁻¹) |
|---|---|---|---|
| A | 100 | 16 | 5,76 |
| B | 200 | 8 | 5,76 |
Du režimai, vienoda paros suma
Skaityti schemos paaiškinimą
Pagal šiuos hipotetinius režimus tiekiamas vienodas įskaičiuojamų fotonų kiekis, tačiau skiriasi intensyvumas ir šviesos bei tamsos laikotarpių išdėstymas.
Dalys
- A: 100 PPFD per 16 h
- Pastovus fotonų srauto tankis (µmol·m⁻²·s⁻¹); likusiomis valandomis įskaičiuojamas srautas lygus nuliui.
- B: 200 PPFD per 8 h
- Ta pati fotonų bangų ilgių juosta ir ta pati vertinimo vieta; kitoks apšvietimo režimas.
- DLI 5,76 mol·m⁻²·d⁻¹
- Abiem atvejais bendras kiekis per nurodytą parą yra 5760000 µmol·m⁻².
- Laikotarpių išdėstymas ir reakcija skiriasi
- Vienodas DLI nepatvirtina vienodo žydėjimo ar naudingo derliaus.
Ryšiai
- A: 100 PPFD per 16 h → DLI 5,76 mol·m⁻²·d⁻¹: 100 × 16 × 3600
- B: 200 PPFD per 8 h → DLI 5,76 mol·m⁻²·d⁻¹: 200 × 8 × 3600
- DLI 5,76 mol·m⁻²·d⁻¹ → Laikotarpių išdėstymas ir reakcija skiriasi: Išlaikykite tvarkaraščius
Fotoperiodas atsako į kitą klausimą
Fotoperiodas apibūdina augalo patiriamą šviesos ir tamsos laikotarpių kaitą. Į fotoperiodą reaguojančių kultūrinių augalų žydėjimui gali turėti įtakos tamsos trukmė ir jos nepertraukiamumas. Atsakas skiriasi priklausomai nuo rūšies ir veislės: vieni augalai anksčiau pražysta ilgomis dienomis, kiti – trumpomis, o neutralių dienos ilgiui augalų žydėjimas mažiau priklauso nuo šio signalo.
Nakties tamsos pertraukimas silpna šviesa gali pakeisti laiko signalą, nors paros šviesos kiekį, skirtą fotosintezei, padidina tik nežymiai. Ir atvirkščiai, padidinus dienos šviesos intensyvumą, dienos ilgis nebūtinai pasikeičia. Bet kokie šviesos ir tamsos laikotarpių pakeitimai turi būti grindžiami nustatytu kultūrinio augalo atsaku; terminai „ilgadienis“ ir „trumpadienis“ nenusako universalaus valandų skaičiaus ar išsamios auginimo metodikos.
Vertinkite visą auginimo plotą ir sezoną
Matuokite arti augalų lapijos ir palyginkite reprezentatyvias vietas. Konstrukcijos, įstiklinimas, dulkės, užuolaidos ir gretimi lapai keičia skirtingas vietas pasiekiančią šviesą. Lapijai augant, virš jos išmatuotas šviesos kiekis skiriasi nuo kiekio, pasiekiančio pavėsyje esančius apatinius lapus. Užrašuose nurodykite jutiklio padėtį ir matuotą spektro juostą.
Sezoninė dienos trukmė yra tik viena sezoninio šviesos prieinamumo dalis. Taip pat svarbūs debesuotumas, Saulės spindulių kritimo kampas ir šviesos pralaidumas. Pakartotiniai bendro paros šviesos kiekio matavimai padeda atskirti nuolat užtemdytą plotą nuo vienos neįprastai tamsios dienos. Registruokite matavimo pertraukas ir trūkstamus stebėjimus, užuot neišsamius matavimus nepastebimai laikę visos paros duomenimis.
Koreguokite pagal tikrąjį augalo poreikį
Išsiaiškinkite, ar problema susijusi su augalus pasiekiančiu fotonų kiekiu, žydėjimo laiku ar netolygiu šviesos pasiskirstymu. Tada susiekite matavimus su veisle, vystymosi tarpsniu ir numatomu derliumi. Auginant lapų ir žiedų derliui, siekiamas vystymosi laikas nebūtinai sutampa. Daugiau šviesos gali padidinti energijos sąnaudas ir šiluminę apkrovą, nesuteikdama lygiavertės naudos derliui.
Įvertinkite gautą augalų būklę, naudingos produkcijos kiekį ir išteklių poreikį tikrosiomis auginimo sąlygomis. Apšvietimo įranga ir jo valdymo projektavimas priklauso inžinerijos sričiai, o augalų vystymasis – gamtos mokslų sričiai. Šis praktinis aptarimas jas sujungia, nepaversdamas vieno laikmačio nustatymo ar DLI vertės universaliu sėkmės matu.
Išnagrinėti pavyzdžiai
Paros fotonų kiekio skaičiavimas
Kodėl abiejų hipotetinių apšvietimo režimų DLI yra vienodas?
- Perskaičiuokite 16 val. į 57600 s, o 8 val. – į 28800 s.
- Apskaičiuokite 100 × 57600 = 5760000 ir 200 × 28800 = 5760000 µmol·m⁻².
- Kiekvieną rezultatą padalykite iš 1000000, kad gautumėte 5,76 mol·m⁻² per parą.
Abiem atvejais suteikiamas toks pat bendras fotonų skaičius, tačiau momentinis šviesos intensyvumas ir apšvietimo trukmė skiriasi.
Apšvietimo laiko klausimo atpažinimas
Silpnai šviečianti lempa pertraukia nakties tamsą, tačiau beveik nepakeičia paros fotonų kiekio. Ar tikrai nepasikeitė niekas, kas svarbu biologiniu požiūriu?
- Atskirkite sukaupto fotonų kiekio apskaitą nuo tamsos nepertraukiamumo.
- Nustatykite, ar pasirinkta veislė reaguoja į nakties tamsos pertraukimą.
- Stebėkite ne tik bendrą paros fotonų kiekį, bet ir vystymąsi.
Į apšvietimo laiką reaguojančiai veislei šis signalas galėjo pasikeisti. Nedidelis indėlis į DLI neįrodo, kad žydėjimui nedaromas poveikis.
Pasitikrinkite supratimą
Ar vienoda laikmačiu nustatyta apšvietimo trukmė įrodo, kad DLI dviejose padėklo vietose yra vienodas?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Per tą laiką šviesos intensyvumas, užtemdymas ir šviesos pralaidumas gali skirtis.
Ar vienodos bendros 5,76 vertės įrodo, kad derlius bus vienodas?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Šiuo skaičiavimu nemodeliuojama reakcija į intensyvumą, laiko parinkimas, auginamų augalų rūšis ar kitos auginimo sąlygos.
Ar vienas vidurdienį atliktas PPFD matavimas leidžia nustatyti per visą parą gaunamą fotonų kiekį?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Norint nustatyti bendrą paros kiekį, reikia žinoti, kaip fotonų srautas kinta laikui bėgant, ir nurodyti intervalus, kurių duomenų trūksta.
Svarbiausios mintys
- Nurodykite šviesos matavimui taikomą fotonų bangos ilgių diapazoną, matavimo vietą ir laiko pagrindą.
- PPFD nusako fotonų srautą per laiko vienetą; DLI – per parą sukauptą jų kiekį.
- Fotoperiodas ir nepertraukiama tamsa gali perduoti vystymosi signalus.
- Pakeitimą vertinkite pagal auginamų augalų reakciją ir išteklių poreikį, o ne pagal universalią tikslinę šviesos kiekio vertę.
Šaltiniai
Šaltiniai, kuriais grindžiami straipsnio paaiškinimai ir pavyzdžiai.