Ugrás a tartalomhoz

Kutatói pályára felkészítő akadémiai ismeretkörön alapuló tananyagfejlesztés – Környezet- és természetvédelem ismeretkörben

Dr. Huzsvai László (2008)

Debreceni Egyetem a TÁMOP 4.1.2 pályázat keretein belül

Növényi változók

Növényi változók

A növényfajokat paraméterekkel és függvényekkel jellemezzük egy növényi modellben. A következő fejezetben található növényi paraméterek kísérletekből és irodalmi forrásokból származnak.

A fény eloszlása és megkötése a növényállományban

A napsugárzás egy része a levelekben elnyelődik, másik része szétszóródik. A szóródás visszaverődésből és átbocsátásból áll. A növényfajok levelének optikai tulajdonsága különböző. A modellekben az egyedi levelek szóródási koefficiense 0,2 a PAR-ra vonatkoztatva. Ez azt jelenti, hogy egyetlen levél a fotoszintetikusan aktív sugárzásnak a 80%-t nyeli el, a többit visszaveri (reflexió) vagy átengedi (transzmisszió). A lombozatban a fény eloszlását az extinkciós koefficienssel (κ) jellemezzük. Referenciaként a szférikus levélállást használjuk. Itt a levélállás szögei egy gömbi térfogatban véletlenül veszik fel az értéküket. A fenti szóródási koefficienst (0,2) figyelembe véve az elméleti extinkciós koefficiens 0,72-nek adódik a diffúz sugárzásra vonatkozóan (Goudriaan, 1977). A tényleges értékek azonban jelentősen eltérhetnek ettől az elméleti értéktől. A több felálló levéllel rendelkező növény fajok alacsonyabb κ-értékkel, a vízszinteshez közel elterülő fajok nagyobb κ-értékkel rendelkeznek. Legtöbb modellben szférikus levélállás-szög eloszlást feltételeznek. A levelek csoportosulása, csokorba rendeződése növeli az önárnyékolást, és ezzel csökkenti a κ-értéket. Κ tipikus értékei egyszikű növényeknél 0,4-0,7, széles levelű kétszikű növényeknél 0,65-1,1 (Monteith, 1969). Az extinkciós koefficienst a növényállomány tetején és alján PAR mérésekkel becsülhetjük meg, a LAI ismeretében. A PAR-t a globálsugárzásból becsülhetjük. Az összes sugárzás extinkciós koefficiense körülbelül a PAR 2/3-a.

Magyarországon júniusban, a déli órákban 2,5 MJ m-2h-1energia érkezhet le. A C3növények fotoszintézis intenzitása elérheti ekkor a 2 g CO2m-2h-1értéket is. Egy mól CO2(44g) asszimilációja 475 kJ energiát igényel. A 2 g CO2megkötése 21 kJ energiát emészt fel. A C4növények asszimilációs sebessége elérheti a 4-8 g CO2m-2h-1értékét is. A növények levelei a fény 70%-t nyelik el, a többit visszaverik, vagy átengedik.

Kompenzációs pont: a fotoszintézis során megkötött CO2mennyisége egyenlő a légzés során felszabadult CO2mennyiségével. A növény ilyenkor csak a légzés során lebontott szárazanyagot pótolja, szervesanyag gyarapodás nincs. 1 mól, 44g CO2megkötéséhez 475 kJ energia kell. Ebből 30/44 mennyiségű szénhidrát keletkezik. A szárazanyag-energia ekvivalens ezért 0,06316 g/kJ, azaz 1 MJ levelek által hasznosított energiából 63,16 g szénhidrát keletkezik. A szénhidrát szárazanyaggá alakításának hatékonysága igen rossz, és attól függ, hogy milyen anyaggá transzformálódik, keményítő, cukor, olaj, stb. A CERES Maize modellben 1 MJ kukorica által megkötött fotoszintetikusan aktív sugárzás 5 g szárazanyag növekedést eredményez ideális körülmények között. Ebből adódóan ez a modell a szárazanyag transzformációt 8%-os hatékonyságúnak feltételezi.