моделирование фотосинтеза зеленого листа у растений типа

МОДЕЛИРОВАНИЕ
ФОТОСИНТЕЗА ЗЕЛЕНОГО
ЛИСТА У РАСТЕНИЙ
ТИПА С3 И С4 ПРИ ИЗМЕНЕНИИ
КОНЦЕНТРАЦИИ СО2
В АТМОСФЕРЕ
А.Н. Полевой
Одесский государственный
экологический университет
Сравнение эффекта изменения интенсивности фотосинтеза
при увеличении концентрации СО2 в воздухе
(Neales, Nicholls, 1978)
Растение
Интенсивность
ФАР, Вт/м2
Концентрация СО2 , ppm
низкая
високая
Е
Модель С3 листа
400
200
800
3,7
Томаты
150
200
800
3,2
Пшеница
300
200
500
2,6
Сахарная свекла
300
200
800
2,5
Подсолнечник
116
200
800
1,7
Гвоздика
450
200
800
2,2
Тростник
380
200
800
2,8
Основные формулы
C0  CCl
L 
ra  rs  rm
 max Q
 L (Q ) 
 max / a   Q
L 
1
rc
1
1


C C aФ I ФАР
A0 k i xi
1
L 
ra 
rac  rsc  rm
1
1


 m   a I 
cA
ln ( z  d 0 ) / z0 
2
2
 u
Rs 
opt
Rs
R spot
a1QФАР

a 2  QФАР
,
 [ f (T )  f ( D)  f ( s )]
f (T ) 
(T  Tmin )(Tmax  T ) b
(a3  Tmin )(Tmax  a3 ) b
1
f ( D) 
1  a4 D
k L   L /  L  ( net
L  RL ) / RL
Рисунки
Сопротивление пограничного слоя, с/м
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
Скорость ветра, м/с
Рис.1. Зависимость сопротивления пограничного слоя зеленого листа диффузии молекул СО2
от скорости ветра
5
Устьичная проводимость, мм/сек
18
16
16-18
14-16
14
12-14
10-12
12
8-10
10
6-8
4-6
8
2-4
6
0-2
0,9
4
0,6
2
0,3
0
35
30
25
0
20
15
Запасы влаги в почве в
долях от наименьшей
влагоемкости в слое
почвы 0-100 см
Температура
воздуха, град С
Рис.2. Зависимость устьичной проводимости зеленого листа от температуры воздуха и
влагообеспеченности при интенсивности ФАР 443 Вт/м2
60
55
50
Ф, мг СО2 / дм2 час
45
100 ppm
40
200 ppm
300 ppm
35
400 ppm
500 ppm
30
600 ppm
700 ppm
25
800 ppm
20
15
10
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
Скорость ветра, м / с
Рис.3. Зависимость интенсивности фотосинтеза зеленого листа (Ф) от скорости ветра при
различном содержании СО2 в атмосфере
5
60
Ф, мг СО2 / дм2 час
50
40
30
20
10
0
0
100
200
300
400
500
600
700
Концентрация СО2, ppm
Рис.4. Зависимость интенсивности фотосинтеза зеленого листа (Ф) от концентрации СО2 в
атмосфере при плотности потока ФАР 400 Вт / м2
800
60
50
Ф, мг СО2 /дм2 час
40
30
100 ppm
200 ppm
300 ppm
20
400 ppm
500 ppm
600 ppm
10
700 ppm
800 ppm
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Плотность потока ФАР, Вт / м2
Рис.5. Зависимость интенсивности фотосинтеза зеленого листа (Ф) от плотности потока ФАР
при различном содержании СО2 в атмосфере
400
70
60
Ф, мг СО2 / дм2 час
50
40
Ф - С3
Ф-С3+30%
30
Ф - С4
Ф-С4+30%
20
10
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Интенсивность ФАР, Вт / м2
Рис. 6. Влияние фотосинтетически активной радиации (ФАР) на интенсивность
фотосинтеза (Ф) зеленого листа С3 и С4 -растений при естественном содержании СО2 (Ф С3 и Ф - С4) и при увеличенииі содержания СО2 в атмосфере на 30% (Ф-С3+30% и ФС4+30%)
60
Ф - С3
50
Ф, мг СО2 / дм2 час
Ф - С4
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Температура воздуха, град. С
Рис.7. Влияние температуры воздуха на интенсивность фотосинтеза (Ф) зеленого листа С3 и
С4 -растений (Ф - С3 и Ф - С4) при оптимальной влагообеспеченности и естественном
содержании СО2 в атмосфере
45
Благодарю за внимание