Transcript Growth • What is growth ? • How plant grow ?

Growth
• What is growth ?
• How plant grow ?
• Growth potential ?
Growth
• Change in dry weight
= Net photosynthesis
= Gross photosynthesis - Respiration
- Loss (Dead) - Translocation
• Dw2 - Dw1
Potential crop growth
• Dw = net photosynthesis
• Maximum amount of incident PAR is intercepted
• Albedo loss c. 8.3 %
• Latent heat loss c. 10 %
• 10 mol of PPFD is captured by 1 mol CO2
• Respiration (maintenance ) c. 33 %
• 1 mol of photosynthate c. 30 g
• c. 8% of Dw comes from MINERALS
REFLECTED
25
SOLAR
RADIATION
100
ABSORBED
10
SCATTERED
9
DIRECT SWSR
50 - 55
ALBEDO
8
LONG WAVE
Evaporation, convection,
conduction
ABSORBED 14
Absorbed radiation
Potential crop growth
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Daily SWSR
Total quanta (2.063 m mol J-1)
Albedo loss (8.3%)
Heat loss (10 %)
Available quanta
CO2 fixed
Respiration loss (33%)
Net photosynthesis
Net assimilate
Net biomass
17.20 MJ m-2 d-1
35.48 mol. m-2 d-1
- 2.94 mol. m-2 d-1
- 3.55 mol. m-2 d-1
29.00 mol. m-2 d-1
2.9 mol. m-2 d-1
- 0.96 mol. m-2 d-1
1.94 mol. m-2 d-1
58 g. m-2 d-1
63 g. m-2 d-1
Compare potential CGR vs actual
(g m-2 d-1)
Potential
Alfalfa
Maize
Millet
Pineapple
Potato
Rice
Soybean
SugarcaneC4
65
23
52
54
28
37
36
36
C3
C4
C4
CAM
C3
C3
C3
38
How to increase crop growth
•
•
•
•
•
increase Photosynthesis
minimize Respiration
increase LAI to increase PAR interception
increase CO2
minimize other constrains




water stress
mineral deficiency
climatic hazard
pest & disease
Growth analysis
• Blackman, 1919
• Wt = W0 e
• RGR
RT
= 1/w x dw / dt
= (ln w2 - ln w1 ) / (t2 - t1)
Growth analysis
• What is it ?
• How can we analysis the growth ?
• Is it related to photosynthesis ?
• Conventional vs. new method ?
Classical or coventional GROWTH
ANALYSIS
• RGR = 1/W x d W / d t
= (1/A x d W / d T) x (A/W)
= (W2 - W1) / (A2 - A1) x (ln A2 - ln A1) / (t2 - t1) x
(A2 + A1) / 2 *(W2 +W1)
= NAR
x LAR
What is it mean ?
• RGR = Relative Growth Rate (specific growth rate :
R) อัตราการเพิ่มนา้ หนักแห้ งของต้ นพืช ต่ อ นา้ หนักเริ่มต้ น
• NAR = Net Assimilation Rate (unit leaf rate : E)
ประสิทธิภาพของต้ นพืชในการเพิ่มนา้ หนักแห้ ง ต่ อหน่ วยพืน้ ที่ผิวใบ
• LAR = Leaf Area Ratio (F) สัดส่ วนของพืน้ ที่ผิวใบ (ทีม่ ี
บทบาทต่ อการสังเคราะห์ ด้วยแสงของพืช) ต่ อนา้ หนักทัง้ หมดของต้ นพืช
What else ?
• LAR = A / W
= A / Lw x Lw / W
= SLA x LWR
• LAR Leaf Area Ratio สัดส่ วนของพืน้ ที่สังเคราะห์ แสง ต่ อส่ วนที่มี
การหายใจของต้ นพืช
• SLA = Specific Leaf Area สัดส่ วนของพืน้ ที่ใบ ต่ อนา้ หนักใบ อัน
แสดงถึงความหนาของใบ หรื อ ความหนาแน่ นของใบ
• LWR = Leaf Weight Ratio สัดส่ วนของนา้ หนักใบ ต่ อนา้ หนักของ
ต้ นพืช แสดงถึงการกระจาย Assimilate ไปสะสมในส่ วนของใบซึ่ง
สังเคราะห์ แสงได้ ต่ อ ส่ วนอื่นที่หายใจ
Application for crop growth analysis
Crop growth = n x Plant growth
CGR = n x NAR x LAR
= NAR x LAI
CGR = Crop Growth Rate อัตราการเจริญเติบโตของ
พืชปลูก = (W2 - W1) / (t2 - t1)
n = number of plant / area
LAI = Leaf Area Index สัดส่ วนของพืน้ ที่ใบพืช ต่ อ
พืน้ ที่ปลูกพืช หรือพืน้ ที่ซ่ งึ ใบพืชทัง้ หมดนัน้ อยู่ ดัชนีพ้ืนทีใ่ บ
What elses
• LAD = Leaf Area Duration
= (LA2 + LA1) x (t2- t1) / 2 ความยาวนาน หรือการมีอายุ
ของพืน้ ที่ใบ เพื่อทาหน้ าที่สังเคราะห์ ด้วยแสงให้ แก่ ต้นพืช
• LAID = Leaf Area Index Duration
= (LAI2 + LAI1) x (t2 - t1) / 2 ความยาวนาน หรือการมี
อายุของดัชนีพนื ้ ที่ใบ
• BMD = Biomass Duration
• S / R = Shoot Root ratio สัดส่ วนของส่ วนยอด
(พื้นทีส่ ังเคราะห์ แสง) ต่ อส่ วนราก (ส่ วนทีห่ าน้า และ แร่ ธาตุุุ
และใช้ )
Leaf and canopy for radiation
interception
• Leaf area
• LAI
• leaf inclination
• canopy structure
• leaf angle
• row orientation
• leaf orientation
• row spacing &
plant population
Application for crop productivity
• Loomis & Williams (1963)
• Biomass =
e1 .e2 .e3 . e4 . e5 . e6 . e7 (Monteith
1972)
• Ludlow (1980)
Y bio.
= ๅ (intercepted radiation) . eb
CGR
= mean (Qi) .
(g m-2 d-1)
eb
(MJ m-2 d-1) . ( g MJ-1)
Radiation conversion efficiency
Monteith (1972)
e
 e
 e
 e
 e
 e
 e

sun and earth geometry
radiation transmission
radiation spectral change
CO2 fixation
CO2 diffusion
Radiation interception
Respiratiion
Further analysis
CG (biomass) = total incident radiation x
% light interception by the canopy x eb
CGR = mean daily incident radiation x
% light interception by the canopy x eb
Q0
Qi
Q1
Light sensor 0
Qi = Q0 - Q1
Qi
Qi
Q1
Light sensor 1
Light attenuation under canopy
 Monsai & Saeki (1963) applied BEER-Lambert’s law
 Light attenuation through a medium depends on
THICKNESS and PROPERTIES of the medium.
 I / I0 = e -KL
ln (I / I0) = -KL
 I and I0 is Light under and above the canopy of leaf
area = L
 K = extinction coefficient of the canopy
Application
 DW = Qi . e b
 DW = Q0 . % interception . e b
 DW = Q0 . I0(1 - e -KL ) . e b
Biomass production of rice with two planting
systems (direct sown vs. transplanting)
After : Rangsan ,1995
Dry
weight
(g m-2)
DM = 17.9 + 3.20 PAR
DM = 25.5 + 2.77 PAR
Intercepted PAR (MJ m-2)
Related terms always found in the
literatures
 Incident radiation , PAR , SWSR
 Intercepted radiation , PAR
 Absorberd radiation , PAR
 Light interception efficiency
 Radiation use efficiency
 Light use efficiency / Radiation
conversion efficiency
 Carbon balance
WISDOM
KNOWLEDGES
when there is learning
INFORMATION
when relate to other
data & or other
information
Plant
Hypothesis
Assumption
Theory
Question
Crop
abilities to apply knowledges to
solve problems and should
occur naturally
Plant / crop growth
Of varience
RGR, NAR, LAR
X + SD
CGR, LAI etc.
Analysis
Raw DATA / Attribute
leaf area (cm2/plant or m2)
Leaf DW (g/plant or m2)
Stem DW
Total DW
Measurement