عوامل مؤثر در افزايش بازده استفاده از نور خورشيد (۲)

اثرات متقابل انرژى خورشيد و درجه حرارت

تولید کل ماده خشک یک گیاه تابع جذب خالص CO۲ در طول فصل رشد می‌باشد. بعضی از عوامل اقلیمی به‌طور قابل پیش‌بینی در طول فصل رشد تغییر می‌کنند. غالباً می‌توان عملکرد یک گیاه را با توجه به این عوامل اقلیمی افزایش داد.

در مناطق معتدله، ميزان انرژي، درجه حرارت هوا و خاک دو عامل عمده متغير اقليمى هستند که با همديگر نوسان مى‌کنند. البته زمين داراى ذخيره انرژى مى‌باشد و لذا مدت زمانى طول مى‌کشد تا سرد يا گرم شود. وجود اين وضعيت باعث مى‌شود که يک فاصله زمانى بين پائين‌ترين سطح انرژى خورشيد و حداقل درجه حرارت، يا بين بالاترين سطح انرژى خورشيد و حداکثر درجه حرارت يک منطقه وجود داشته باشد. چون سرعت رشد گياه رابطه نزديکى با دريافت انرژى خورشيد دارد. همچنين چون LAI بحرانى در زمانى‌که حداکثر انرژى خورشيد موجود است به‌دست مى‌آيد، لذا پتانسيل عملکرد بالا در اين موقع زياد مى‌باشد. گياهان از نظر درجه حرارتى که براى رشد لازم دارند متفاوت هستند. گياهانى که در شرايط سردتر رشد مى‌کنند (مثلاً در حداقل ۵-۰ درجه سانتى‌گراد رشد مى‌کنند مانند گندم) اين مزيت را دارند که در بهار زودتر به LAI بحرانى مى‌رسند، به‌طورى که اين زمان با زمانى که حداکثر انرژى خورشيدى وجود دارد مطابقت مى‌کند. گياهان گرمادوست مانند ذرت که در دماى حداقل بين ۱۵-۵ درجه سانتى‌گراد رشد مى‌کنند بايستى تا زمانى که دماى خاک براى رشد به اندازه کافى گرم شود صبر نمايند. لذا آنها نمى‌توانند سطح برگ خود را به‌سرعت افزايش دهند، به‌طورى که در زمان وجود حداکثر انرژى خورشيدى LAI آنها به حد بحرانى برسد (شکل تشعشات فصلى و رابطه آن) اين اثرات متقابل درجه حرارت و انرژى خورشيد در عرض‌هاى جغرافيائى بالاتر حادتر مى‌شود.

تلاش متخصصان فيزيولوژى گياهان زراعى و اصلاح نباتات آن است که گياهانى به‌وجود آورند که قبل از اينکه ميزان انرژى خورشيد به اوج خود برسد سطح برگ به اندازهٔ کافى رشد کرده باشد، همچنين بتواند اين سطح برگ را براى مدت زيادى که انرژى خورشيد در اوج قرار دارد به‌طور فعال حفظ نمايد. جو پاييزه و بهاره داراى سرعت رشد برگ متفاوتى مى‌باشند. جو پاييزه زودتر تکامل حاصل مى‌کند چون زودتر کاشته شده و لذا زودتر هم به گلدهى مى‌رود و زودتر از جو بهاره محصول مى‌دهد. هر دو رقم قبل از آنکه انرژى خورشيد به حداکثر خود برسد به حداکثر LAI مى‌رسند. مساحت زير منحنى‌هاى مربوطه معرف ميزان انژرى دريافت شده توسط اين گياه مى‌باشد که با عملکرد بالقوه گياه متناسب مى‌باشد.

به‌منظور توليد سريع برگ‌ها، در محصولاتى که در بهار کشت مى‌شوند معمولاً ژنوتيپ‌هائى را بايستى پيدا کرد که در دماى پائين رشد و نمو مى‌کنند و داراى تحمل به يخ‌زدگى باشند. متخصصان اصلاح نباتات در مناطق معتدله بسيارى از محصولاتى که زودتر کشت مى‌شوند را از نظر تحمل به سرما انتخاب مى‌نمايند تا بتوانند آنها را زودتر کشت کنند و شاخص سطح برگ آنها هم زودتر به حد بحرانى برسد. ايوانز علت افزايش عملکرد چغندرقند را ناشى از زودتر کاشتن و توليد سطح برگ بيشتر در ابتداى فصل و دريافت بيشترى انرژى خورشيد دانسته است.

دوره مناسب براى توليد بذر

از نظر تئورى هر چه طول مرحله‌اى که طى آن جذب خالص در واحد سطح زمين حداکثر است، بيشتر باشد ميزان توليد ماده خشک بيشتر بوده و ميوه‌ها يا ساير قسمت‌هاى توليدى گياه که مورد استفاده قرار مى‌گيرند افزايش مى‌يابند. بعضى از آمارهاى موجود اين نظريه را تائيد مى‌نمايد. مثلاً در مناطق معتدله، بهترين ارقام ديررس يک محصول، معمولاً عملکرد بيشترى در مقايسه با ارقام زودرس همان محصول دارند. از اين نظر مناطق استوائى بر مناطق معتدل مزيت دارند. چون درجه حرارت، طول دوره رشد رويشى را محدود نکرده و لذا در اين مناطق ارقامى که داراى دوره رشد طولانى و عملکرد بالائى هستند مى‌توان کاشت. مطالعه بست (۱۹۶۲) نشان مى‌دهد که اين نظريه با واقعيت تطبيق نمى‌نمايد چون عوامل متعدد ديگري، در اين مورد نقش دارند که احتمالاً مى‌توان آنها را تحت عنوان زوال گياه مورد بررسى قرار دارد. در مثال عملکرد بذر به‌عنوان تابعى از طول دوره رويشى در نظر گرفته شده است. با استفاده از يک رقم برنج و يک رقم سويا که نسبت به تناوب نورى حساس هستند توانستند از طريق تناوب نورى با استفاده از منبع تابشى ضعيف تغييراتى در طول دورهٔ رويشى به‌وجود آورند درحالى‌که طول مدت روشنائى در ۲۴ ساعت براى همه گياهان ثابت نگهداشته شد.

وي، سپس عملکرد دانه را در رابطه با طول دوره رشد رويشى شکل A ترسيم نمود. منحنى‌ها، نشان‌دهندهٔ اين است که در طول دورهٔ رويشى خاصى در اين گياهان توليد بذر در حد مطلوبى بوده که اين زمان مطلوب با زمان حداکثر توليد ماده خشک مطابقت نداشت و بست اطلاعات ديگرى ذکر نموده است مبنى بر اينکه در مناطق حاره نور و همچنين داو دوره‌هاى نورى خاص ممکن است براى شدت فتوسنتز زياد مناسب نباشد. بنابراين در مناطق معتدله در مدت کوتاهى ممکن است شدت افزايش ماده خشک دانه در حد بالائى باشد و از اين نظر عملکرد بيشترى حاصل گردد ولى گياهان نظير نيشکر، کاساوا و گياهان علوفه‌اى که قسمت رويشى آنها مورد استفاده قرار مى‌گيرد و داراى سرعت افزايش ماده خشک بيشترى هستند بهتر است در مناطق استوائى کاشته شوند. بست همچنين متذکر مى‌گردد که درجه حرارت اثر بارزى بر توزيع ماده خشک دارد. مثلاً هواى خنک براى انتقال کربوهيدرات‌ها به دانه مفيد است.