Hoe lugtemperatuur plante beïnvloed

Nie verrassend nie, is baie navorsingswerk gedoen in behoorlike temperatuurstrategieë vir doeltreffende kweekhuisproduksie. Maar die optimale temperatuur want `n plant hang af van `n verskeidenheid faktore. `N Plant se reaksie op die atmosferiese temperatuur daaroor hang af van watter stadium van ontwikkeling die plant in is. Plante het `n soort biologiese klok wat hul sensitiwiteit vir temperatuur bepaal.

Verskille tussen lug temperatuur en plant temperatuur

Die meeste biologiese prosesse sal bespoedig by hoër temperature, en dit kan beide positiewe en negatiewe effekte hê. Byvoorbeeld, vinniger groei of vrugteproduksie is in die meeste gevalle een voordeel. Maar die oormatige asemhaling wat plaasvind is nadelig omdat dit beteken dat daar minder energie vir vrugte ontwikkeling is en die vrugte kleiner sal wees. Sommige effekte is kort termyn, terwyl ander langer termyn is. Die plant se assimilasiebalans word byvoorbeeld beïnvloed deur die temperatuur en word onmiddellik beïnvloed. Blominduksie, Aan die ander kant word die klimaat oor `n baie langer tydperk bepaal.

Ons kan hieraan dink deur die metafoor van verkeer op `n snelweg te gebruik. Die stomata is die afritroetes wat die verkeer van die snelweg laat vloei. As daar baie motors by die opening van die uitgangspad is, moet die motors uitmekaar vertraag en die verkeer opbou. As daar minder motors is, kan die verkeer van die verkeer versnel. Dieselfde ding gebeur met die lugmolekules, en die waterdampmolekules in die lug. As daar `n hoër konsentrasie van hierdie rondom die stomata (die uittree roetes) is, kan hulle die stomata minder vinnig verlaat en hulle sal rugsteun. Dit is wat gebeur wanneer VPD hoog is. Dit beteken dat die plant minder effektief kan afkoel en dit veroorsaak stres. Daarbenewens sal water kondenseer om `n dun film op die blaaroppervlak te vorm, en dit is `n perfekte omgewing vir patogene.

Plant temperatuur en lugtemperatuur is nie gelyk nie, aangesien plante in staat is om af te koel verdamping en opwarm deur middel van bestraling. Plante poog om hul optimale temperatuur te bereik, en `n balans tussen lugtemperatuur, relatiewe humiditeit en lig is hierin belangrik. As die ligvlakke hoog is, sal die plant verhit word, wat `n verskil tussen planttemperatuur en lugtemperatuur tot gevolg het. Om af te koel moet die plant se transpirasietempo toeneem. Behalwe die temperatuur hang die transpirasie tempo af van omgewingstoestande soos lig, atmosferiese CO2 en relatiewe humiditeit, maar ook op die plantsoorte.

Plante bestaan ​​uit verskillende dele wat almal anders reageer op temperatuur. Die temperatuur van die vrugte is nou in lyn met dié van die lug. Wanneer die lugtemperatuur styg, styg vrugtemperatuur ook en andersom. Die vrugtemperatuur sal egter minder as die lugtemperatuur wissel, en dit sal ook langer neem (soms `n paar uur langer) om op te staan ​​of te val as wat die lugtemperatuur doen. Die temperatuur van die blomme is daarenteen hoër as lugtemperatuur of blaar temperatuur, en die blare vertoon `n baie laer koers as die blare. Die planttemperatuur aan die bokant van die kappie sal groter skommelinge ondergaan as wat onderaan die kappie. Die bokant sal ook makliker deur middel van bestraling verhit word en bereik dus hoër temperature as die lug wanneer die ligvlakke hoog is.

Dampdruk tekort

Die relatiewe humiditeit van die omgewing hang af van temperatuur en windspoed. Hoër temperature lei gewoonlik tot verhoogde transpirasie. Dit is deels omdat die molekules vinniger beweeg, maar warm lug kan ook meer waterdamp akkommodeer. As daar geen lugbeweging is nie, sal die lug rondom die blare versadig word met waterdamp, wat die verdampingsproses vertraag. As die lug versadig is met water, sal `n film water kondenseer op en om die blare wat `n goeie omgewing vir patogene bied, wat die plant kan aanval.

Vapor Pressure Deficit (VPD) kan vergelyk word met `n reveteller in `n motor. Namate die enjinspoed toeneem, draai die naald op die reeltoonbank en betree die rooi sone. Dit sal nie die motor dadelik beskadig nie, maar dit sal as die motor vir `n lang tydperk so ry. Dieselfde geld vir plante: wanneer die VPD te lank is, kan die plant nie die volgende nag herstel nie en onomkeerbare plantskade kan voorkom (verbrande blare of blare).

Die verskil in waterdampinhoud tussen die lug en die versadigingspunt word die dampdruk tekort (VPD). Hoe hoër die VPD, hoe meer water die plant kan gee deur transpirasie. As die VPD te groot is, kan die plant egter gestres word omdat dit nie die hoeveelheid water wat dit deur transpirasie verloor, kan vervang nie. Dit veroorsaak nie `n probleem vir kort tydperke nie - die plant sal genoeg water die volgende nag absorbeer om te herstel. Maar wanneer die VPD hoog bly vir `n langer tydperk, kan die plant nie die volgende nag herstel nie en onomkeerbare plantskade soos verbrande blare of blomblare kan voorkom.

Blaar dikte metings gee `n visuele indruk van die potensiaal van `n plant om te herstel. Die blare word eintlik dunner gedurende die dag, omdat hulle water deur transpirasie verloor, maar wanneer `n blaar dunner is op een nag as die vorige nag, is dit `n teken dat die plant nie herstel het nie. Dit kan dus aanloklik wees om VPD vlakke laag te hou om skade te vermy, maar onder hierdie toestande word die plant nie gestimuleer om te groei en aktief te wees nie, wat negatiewe resultate kan hê as die plant met stresituasies gekonfronteer word.

Overall, `n vergelyking met die rev-toonbank van `n motor kan gemaak word. Soos die enjinspoed toeneem, gaan die naald van die reveteller hoër en betree die rooi sone. Dit sal die motor nie dadelik beskadig nie, maar dit sal gebeur as die naald te lank in die rooi sone bly. Vir die meeste plante behoort die VPD tussen 0,45 en 1,25 te wees, uitgedruk in kilo Pascal (kPa die eenheid vir druk) met `n optimum van ongeveer 0.85 kPa. Die VPD volg min of meer dieselfde patroon as die omgewingsbestralingsvlakke - in die oggend styg dit, soos die son begin skyn, `n hoogtepunt bereik teen die middag en dan geleidelik afneem. Om die VPD te bereken, moet die lug temperatuur, plant temperatuur en relatiewe humiditeit eers bekend wees.

Die meeste water in die atmosfeer is teenwoordig in die vorm van waterdamp. Waterdamp is onsigbaar, maar ons kan sy teenwoordigheid sien deur hoe gemaklik ons ​​voel (hoër humiditeit laat ons klewerig en minder gemaklik voel). Sigbaarheid word ook beïnvloed deur hoeveel waterdamp daar in die lug is. Wolke is sigbaar omdat die waterdamp wat hulle bevat, afgekoel het tot die punt waar die watermolekules begin kondenseer en klein druppels water vorm of selfs yskristalle in die lug. Ons kan dit sien as wolke.

stomata

Plante kan die proses van transpirasie en verkoeling reguleer deur gebruik te maak van gespesialiseerde plantorgane stomata. Die stomata is gespesialiseerde selle in die blare wat kan oopmaak of sluit, wat die hoeveelheid waterdamp beperk wat kan verdamp. Hoe hoër die temperatuur styg, hoe meer sal die stomata verdamp wanneer dit oop is. Dit is moeilik om die diafragma van die stomata te meet, sodat ons die VPD kan gebruik om dit te skat. Soos die stomata wyer oop is, kan meer gasse in en uit die blare beweeg.

Omgewingsfaktore beïnvloed die tempo waarteen hierdie proses (stomatale geleiding) plaasvind - byvoorbeeld, hoër relatiewe humiditeit lei tot vinniger geleidingsvermoë, terwyl hoër CO2-vlakke die tempo van stomatale geleiding sal afneem. Maar geleiding word ook beïnvloed deur ander faktore as omgewings, soos planthormone en die kleur van die lig (die golflengte) wat die plant ontvang. Die planthormoon abskisuur sal die ioonkonsentrasie in die stomata reguleer en veroorsaak dat die stomata binne `n paar minute baie vinnig oopmaak. Lig by korter golflengtes (ongeveer 400-500 nanometer (nm)), wat blou lig is, veroorsaak dat die stomata wyer as lig by langer golflengtes (ongeveer 700 nm) oopmaak, wat rooi lig is.

Dit is `n gekleurde skandering-elektronmikrograaf (SEM) van die onderste blaaroppervlak van `n Garden Rose Rosa sp., Wat `n oop stoma toon. `N Stoma is `n klein porie wat begrens word deur twee niervormige wagselle. Deur die porie oop te laat, kan gasse blaarsweefsels binnegaan en verlaat, wat noodsaaklik is vir fotosintese. Hulle porie sluit in die nag of tydens droë tye om waterverlies te voorkom.

Optimale dag- en nagtemperature

Verskillende prosesse vind gedurende die dag en snags in die plant plaas, en die optimum temperatuur vir die plant sal dienooreenkomstig verskil. Die vervoer van suikers vind meestal plaas in die nag en hoofsaaklik na die warmer dele van die plant. Die blare koel vinniger as die vrugte en blomme, en daarom gaan die meeste van die beskikbare energie na hierdie dele van die plant, wat die energie nodig het om te groei en te ontwikkel.

Die optimale dag- en nagtemperatuurkombinasies is in 1949 in die wêreld se eerste lugversorgde kweekhuis, `n fitotron, by die California Institute of Technology ondersoek. Die eksperimente het getoon dat tamatieplante groter geword het onder `n hoë temperatuur gedurende die ligperiode en `n laer temperatuur gedurende die donker tydperk as wanneer die temperatuur konstant gehou word. Hierdie plant se vermoë om `n onderskeid te tref tussen temperatuurvariasies gedurende die dag en nag word termoperiodisme genoem, en dit het `n effek op blom, vrugte en groei.

Die hoeveelheid suiker wat na groeiende weefsel vervoer word, waar die energie benodig word om hoër vlakke van respirasie te brand, kan beperk word as die nagtemperature hoër is, en dus kan die groei ook beperk word. Daar is ook gevind dat stingel verlenging kan voorkom met `n kombinasie van hoë dagtemperatuur en laag nagtelike temperature. `N Lae nagtelike temperatuur verhoog die waterbalans in die plant, wat die hoofrede is vir verhoogde stamverlenging. Dus kan temperatuur gebruik word as `n instrument vir die regulering van planthoogte, maar lae nagtelike temperature kan ook energie bespaar. Die term termomorfogenese word gebruik om die termoperiodiese effekte op plantmorfologie te beskryf.

Die optimale lug temperatuur hang ook af van die ligintensiteit en die hoeveelheid koolstofdioksied in die lug. Plante funksioneer op `n soortgelyke wyse aan koubloedige diere, aangesien hul metabolisme en die tempo van fotosintese toeneem in lyn met die omringende lugtemperatuur. Wanneer die temperature baie laag is (hoe laag hang af van die plantsoorte), sal daar min fotosintese plaasvind, ongeag hoeveel lig daar is. Die tempo van fotosintese neem toe namate die lug temperatuur styg. Wanneer lig en temperatuur in balans is, sal die vlak van omgewings CO2 die beperkende faktor wees. As daar genoeg CO2 beskikbaar is, sal die tempo van fotosintese toeneem namate die temperatuur styg, alhoewel ander faktore ook `n rol speel, soos die ensiem RuBisCO.

RuBisCo is krities vir fotosintese. In sommige gevalle sal `n proses bekend as fotorespirasie voorkom - dit is wanneer die RuBisCo met suurstof bind in plaas van koolstofdioksied, soos dit tydens normale fotosintese sou gebeur. Die vlak van CO2 en die optimum temperatuur sal albei laer wees by laer ligvlakke as by hoë ligvlakke, en ensiemaktiwiteit verhoog ook by hoër temperature.

Druppel- en temperatuurintegrasie (DIF)

Die konsep van DIF gaan oor die verhouding tussen dag- en nagtemperatuur. Die gevolge van die diurnale temperatuurverandering op die lengtegroei van plantstingels hang af van die verskil (DIF) tussen dag- en nagtemperatuur (wat bereken word deur die nagtemperatuur van die dagtemperatuur af te trek), eerder as op afsonderlike en onafhanklike reaksies op dag- en nagtemperatuur. Met ander woorde, dit is hierdie temperatuurverskil wat belangrik is, sowel as wat hoër is - die nagtemperatuur of die dagtemperatuur.

Die groei van die blare word nie sterk beïnvloed deur DIF nie, maar die groei van die stingelstamme word beïnvloed. Plante wat onder a positiewe DIF is groter as plante gegroei by `n nul DIF, en plante wat onder a gekweek word nul DIF is langer en het langer internode afdelings as plante gegroei onder `n negatiewe DIF. Ander belangrike morfogenetiese reaksies op negatiewe DIF (dit wil sê wanneer die dagtemperatuur laer is as die nagtemperatuur) sluit korter blare, blomstingels, blomknoppies en blare in.

Verskille in die verlenging van die internode en blaaruitbreiding is die gevolg van verskille in die proses van selverlenging en / of seldeling. Wanneer DIF negatief is, word albei prosesse inhibeer en dit kan die gevolg wees van verminderde gibberellienaktiwiteit in die subapiese meristem (`n plantweefsel wat verantwoordelik is vir groei). Gibberellien is `n planthormoon wat plantegroei stimuleer. DIF het die grootste effek op stamverlenging gedurende die tydperk van vinnige groei, dus saailinge is meer sensitief as volwasse plante teen verskille tussen dag- en nagtemperature. Negatiewe DIF in `n vroeë stadium van stingelverlenging is dus belangrik om planthoogte te beperk.

Stamverlenging kan ook veroorsaak word deur `n kort temperatuurdruppel (van ongeveer twee uur) gedurende die 24-uurlikse groeikringloop, gewoonlik by of net voor die eerste dag, maar gedurende die donker periode. Reaksie op temperatuurveranderinge lyk sterkste gedurende die eerste uur van die ligperiode in langdagplante, kortdagplante en dagneutrale plante. Dus sal `n temperatuurval gedurende die laaste twee uur van die nag planthoogte beïnvloed. Dit is gewoonlik maklik om te bereik in kweekhuise gedurende die herfs van koel klimaat sones as gevolg van die natuurlike lae nagtemperatuur.

Die variasie in die sensitiwiteit van stamverlenging tot temperatuur binne die dag- en nagperiode kan beheer word deur `n endogene groeityd. `N Sirkadiese groeityd (ongeveer 24 uur) is in 1994 in Chrysanthemum geïdentifiseer. Plantstingverlenging is nie konstant tydens `n 24-uur lig en donker siklus nie. Beide kortdagplante en langdagplante wat onder blominduktiewe toestande gegroei word, verleng vinniger gedurende die nag as die dag. Orchidee benodig `n tydperk van lae nagtemperatuur om te blom.

Temperatuurintegrasie is een strategie wat deur produsente gebruik word. `N Minimum en maksimum temperatuur vir die gewas word bepaal en die temperatuur mag wissel so lank as wat die gemiddelde temperatuur oor `n langer tydperk gehandhaaf word. Hierdie strategie gebruik natuurlike hitte so veel as moontlik.

Lugtemperatuur is `n primêre omgewingsfaktor wat plantontwikkeling en groeikoers beïnvloed. Lucht temperatuur is egter nooit `n geïsoleerde probleem. Elke faktor in plantegroei is in ooreenstemming met elke ander faktor en die uitdaging is om enige swak skakel in die ketting te vind. Hierdie artikel het baie van hierdie faktore ondersoek, maar daar is nog ander wat net so belangrik is, soos waterbalans en dus indirek transpirasie. Alles wat in die plant is of sal plaasvind, doen dit onder die eerste beheerpunt van lugtemperatuur. Om hierdie reg te kry, is die eerste stap op die lang pad na suksesvolle gewasproduksie.