일광 적분

일일 빛 적분(DLI)은 광합성 활성 광자(400~700nm 범위의 개별 빛의 입자)가 24시간 동안 특정 영역에 전달되는 횟수를 설명한다. 이 변수는 식물의 빛 환경을 설명하는데 특히 유용하다.

공식

일정한 PPFD를 가정하여 광합성 광자 플럭스 밀도(PPFD)를 DLI로 변환하는 방정식은 다음과 같다.^[1]

${\displaystyle {\text{DLI}}({\text{mol}/({\text{m}^{2}\cdot{\text{day}})=3.6\cdot 10^{-3}\cdot {\text{mol}/({\text{m}}/({\text{m}^{2}\cdot{\text{s})\cdot {\text-hour}/{\text-day}}}}}}}}}$

어디에
광시(光時)는 활성 광자가 대상 영역에 전달되는 하루 중 시간(시간)을 말한다.

인자 3.6·10은⁻³ μmol에서 발생하는 변환 계수가 mol로 변환되고 (Light-Hours에서) 시간 단위가 초로 변환되기 때문이다.

정의 및 단위

일광 적분(DLI)은 광합성 활성 광자(PAR 범위의 광자)가 하루 동안 1제곱미터에 축적된 수입니다. 광합성 빛의 강도와 지속시간(일 길이)의 함수로서, 보통 1일(d⁻¹) 평방미터(m⁻²)당 빛의 두더지(몰⁻² 광자)^[2][3]로⁻¹ 표현된다.

DLI는 보통 광합성 광자 플럭스 밀도(PPFD)를 하루 종일 변화하면서 μmol·m⁻²·s⁻¹(초당 1제곱미터로 수신되는 PAR 범위의 광자 수) 단위로 측정한 다음, 이를 사용하여 특정 영역에 대해 24시간 동안 수신된 PAR 범위의 총 추정 광자 수를 계산한다. 즉, DLI는 24시간 동안 초당 PPFD 측정값의 합을 설명한다.^[4]

광합성 빛의 세기가 24시간 내내 동일하게 유지된다면, μmol⁻²⁻² ms에⁻¹ 86,400(일일 초 수)을 곱하고 10⁶(몰 내 μmol 수)을 나눈 다음 방정식에서 몰 d의⁻¹ DLI를 추정할 수 있다. 따라서 전체 24시간 동안 광도가 동일한 경우 1μmol m⁻¹ s⁻² = 0.0864 mol⁻² d⁻¹.

DLI 사용에 대한 근거

과거에 생물학자들은 빛의 세기를 정량화하기 위해 럭스나 에너지 미터를 사용해 왔다. 그들은 400~700nm 범위의 광자 유속이 광합성 과정을 추진하는데 중요한 요소라는 것을 깨달았을 때 PPFD를 사용하는 것으로 전환했다. 그러나 PPFD는 보통 초당 광자 유량으로 표현된다. 이것은 가스 교환 시스템의 광합성 단기 변화를 측정할 때 편리한 시간 척도지만, 식물 성장을 위한 가벼운 기후를 특징지어야 할 때는 부족하다. 첫째, 그것은 낮 광기의 길이를 고려하지 않기 때문에, 가장 중요한 것은 밭이나 유리집의 빛의 세기가 하루하루 너무 많이 변하기 때문이다. 과학자들은 정오에 하루 이상 햇볕이 잘 드는 날들에 대해 측정한 빛의 세기를 보고함으로써 이것을 해결하려고 노력했지만, 이것은 하루 중 아주 짧은 시간 동안만 광도를 파악하고 있다. 일광 적분은 주간 변동과 일일 길이를 모두 포함하며, 월별 또는 전체 실험에 걸쳐 평균 값으로 보고될 수도 있다. 그것은 어느 순간이나 하루 동안만 PPFD보다 식물 성장과 형태학에 더 잘 연관되어 있는 것으로 나타났다.^[5][6] 일부 에너지 미터는 24시간과 같은 간격 동안 PPFD를 포착할 수 있다.

정상 범위

실외에서 DLI 값은 위도, 연도 시간 및 구름 커버에 따라 달라진다. 때때로, 어떤 장소에서는 밝은 여름 날에 70 mol·m⁻²·d⁻¹ 이상의 값에 도달할 수 있다. 월평균 DLI 값은 열대 지방에서 20-40, 30° 위도에서 15-60, 60° 위도에서 1-40 사이의 범위.^[7] 숲 바닥과 같이 키가 큰 식물의 그늘에서 자라는 식물의 경우 DLI는 여름에도 1 mol·m⁻²·d⁻¹ 미만이 될 수 있다.

온실에서는 외부 빛의 30-70%가 유리와 다른 온실 구조물에 흡수되거나 반사될 것이다. 따라서 온실의 DLI 수준은 30 mol·m⁻²·d를⁻¹ 초과하지 않는다. 생장실에서는 10~30 mol·m⁻²·d⁻¹ 사이의 값이 가장 흔하다.^[8] 원예산업에 새로운 조명 모듈을 사용할 수 있게 되었다. 원예산업은 유리집에 사용되는 램프의 광강도가 규제되어 식물들이 외부 기후 조건과 무관하게 DLI의 설정값을 받는다.

식물에 미치는 영향

DLI는 많은 식물 특성에 영향을 미친다. 일반화된 선량-반응 곡선은 DLI가 특히 개별 발전소 성장 및 기능을 5 mol·m⁻²·d⁻¹ 이하로 제한하는 반면, 대부분의 특성은 20 mol·m⁻²·d의⁻¹ DLI를 넘어 포화에 접근한다는 것을 보여준다. 모든 식물이 같은 방식으로 반응하는 것은 아니며 다른 파장은 다양한 영향을 미치지만,^[9] 다양한 일반적인 추세가 발견된다.^[7]

잎 해부학

높은 빛은 잎 내의 세포층 수의 증가 또는 세포층 내의 세포 크기의 증가로 인해 잎 두께를 증가시킨다. 잎의 밀도 또한 증가하며, 잎의 면적당 건조 질량도 증가한다. 또한 mm2 당 더 많은 기공이 있다.

잎화학구성

모든 종과 실험에서 높은 빛은 유기질소 농도에 영향을 미치지 않고 엽록소와 광물의 농도를 감소시킨다. 녹말과 당분, 수용성 페놀릭, 크산토필/클로로필 비율, 엽록소 a/b 비율의 농도를 높인다.

잎생리학

엽록소 농도는 감소하지만 잎은 단위 잎 면적당 잎 질량이 더 많고, 그 결과 단위 잎 면적당 엽록소 함량은 상대적으로 영향을 받지 않는다. 이것은 나뭇잎의 흡수율에도 해당된다. 잎빛 반사율이 높아지고 잎빛 투과율이 낮아진다. 단위 잎 면적당 루비스(RuBis)가 더 많다.이산화탄소와 가벼운 포화 조건 하에서 더 높은 광합성률. 그러나 단위 잎 건조 질량 당 표현되는 광합성 용량은 감소한다.

식물성장

높은 빛에서 자라는 식물은 잎과 줄기에 생물총량을 적게 투자하고 뿌리에 더 많이 투자한다. 이들은 단위 잎 면적당(ULR)과 단위 총 식물 질량(RGR)당 더 빨리 성장하며, 따라서 고경량 재배 식물은 일반적으로 더 많은 생물량을 가진다. 이들은 단위의 줄기 길이당 줄기 바이오매스가 더 많아 짧은 내노드를 가지고 있지만, 식물 높이에 큰 영향을 받지 않는 경우가 많다. 밝은 식물은 더 많은 나뭇가지나 경작기를 보여준다.

식물생식

고경량 재배 식물은 일반적으로 종자가 다소 크지만 더 많은 꽃을 생산하기 때문에 식물당 종자 생산량이 크게 증가한다. 원예에는 내노드가 짧고 꽃이 많은 튼튼한 식물이 중요하기 때문에 시장성 있는 원예식물에는 최소한의 DLI가 필요하다. 성장기에 걸쳐 DLI를 측정하고 이를 결과와 비교하는 것은 특정 위치에서 어떤 다양한 식물이 번성할지 결정하는 데 도움이 될 수 있다.^[10]

참고 항목

• 가벼워지다
• 광합성
• PI 곡선

참조