Исследователи полагают, что внедрение новых методов мониторинга соевых полей позволит получить более четкое представление о развитии урожая.
Поскольку мир сосредоточен не только на решении климатического кризиса, но и на обеспечении мировых запасов продовольствия, агропромы нужны инструменты для оценки того, как атмосферные загрязнители влияют на сельскохозяйственные культуры. За последнее десятилетие сельскохозяйственное сообщество обратилось к измерениям солнечно-индуцированной флуоресценции хлорофилла (SIF) для выявления стресса у растений.
Растения поглощают солнечный свет для обеспечения фотосинтеза, а неиспользованная энергия выделяется в виде тепла и крошечного свечения, невидимого для человеческого глаза, называемого флуоресценцией. С тех пор, как в 2011 году была создана первая глобальная карта SIF, исследователи применили SIF для изучения динамики фотосинтеза. Например, его использовали для определения того, как высокие уровни углекислого газа (CO 2) или повышенная температура влияют на свойства растений.
Теперь команда из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейн и Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США задействовала SIF для измерения воздействия повышенного содержания озона (O 3) на растения сои. Команда опубликовала свои выводы в Журнале экспериментальной ботаники.
«Мы обнаружили, что SIF - это более быстрый, безопасный и неинвазивный способ изучения фотосинтеза. Новизна этого исследования заключается в том, что впервые SIF был использован для измерения повышенного озонового стресса на соевых бобах в полевых условиях», - сказал Гэнхун Ву, первый автор работы и коллега профессора Кайю Гуана, старшего автора исследования.
Озон является разрушительным загрязнителем воздуха, который обходится фермерам дорого, поэтому был создан объект SoyFACE, представляющий собой испытательную площадку для изучения последствий загрязнения озоном в полевых условиях. Им управляет ученый Министерства сельского хозяйства США и профессор Лиза Эйнсворт. Для текущего исследования она разработала эксперимент с повышенным содержанием O 3 на соевых участках и контролем.
Команда использовала портативную спектроскопическую систему, расположенную примерно в полуметре над кроной растения, чтобы провести измерения как на контрольных участках, так и на участках с повышенным содержанием O 3. Выяснилось, что повышение уровня O 3 привело к снижению SIF на целых 36 процентов в позднем вегетационном периоде.
Одновременно с SIF измерялись и другие процессы, связанные с фотосинтезом, такие как транспорт электронов и газообмен листьев. «Поскольку мы наблюдали, что эти уровни снижаются с увеличением уровня озона, это подтвердило для нас, что снижение SIF является признаком стресса», - сказала Эйнсворт.
Ву отметил, что этот метод может дать фермерам точную оценку урожайности. Одним из преимуществ SIF является его масштабируемость. В настоящее время Ву учится в Германи, где вместе с коллегами использует самолеты, летающие на высоте 1 километра над землей, для оценки воздействия SIF на все поле. Вместе с профессором Кайю Гуаном, директором-основателем Центра устойчивого развития агроэкосистем и коллегой-исследователем этой работы, Ву планирует использовать этот метод для отслеживания фотосинтеза в регионах по всему миру со спутника, вращающегося вокруг Земли.
«Мы хотим использовать SIF для оценки или мониторинга динамики фотосинтеза в региональном или глобальном масштабе», - заключил исследователь.
(Источник: University of Illinois at Urbana-Champaign. Фото из открытых источников).
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.