محاسبه توان توليد روزانه وزن خشک توسط سطح گياه

تخمين حداکثر رشد گياه

درجه تابش خورشيد در يک منطقه که تقريباً از سالى به‌سال ديگر ثابت مى‌ماند، عامل محدودکنندهٔ نهائى عملکرد گياهان مى‌باشد. لوميس و ويليامز در سال ۱۹۶۰ تحليل بسيار خوبى از حداکثر ماده خشک ممکن يا به‌کارگيرى درجات مختلف انرژى خورشيدى به‌عنوان عامل محدودکننده ارائه کردند آنها مجموعه تشعشع خورشيدى را به‌طور محتاطانه در يک دوره ۱۰۰ روزه از ۱۱ خرداد تا ۱۷ شهريور، در سال ۱۹۶۰ در يکى از مناطق آمريکا ۵۰۰ کالرى درسانتى‌مترمربع در روز فرض نموده‌اند و

آن را به ميکروانيشتن تبديل نمودند. آنها فرض‌هاى ديگرى هم به‌کار بردند. ۱. ۸۲% نور قابل رؤيت جذب کلروپلاست مى‌گردد. ۲. حداکثر بازدهى انرژى هر فوتون ۱۰% مى‌باشد. (هر ۱۰ فوتون يک مولکول CO۲ احياء مى‌کند). ۳. تنفس ۳۳% CO۲ را که در فتوسنتز احياء مى‌شود تأمين مى‌‌نمايد.

محاسبه توان توليد روزانه وزن خشک توسط سطح گياه

	۱. کل تشعشع خورشيد			۵۰۰Cal.cm -۲
	۲. تشعشع قابل رؤيت (۴۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر) - ۴۴% کل تشعشع			۲۲۲Cal.cm-۲
	۳. کل کوانتوم موجود در دامنه قابل رؤيت تقريباً ۵/۱۹ ميکرواينشتين بر کالرى			۴۳۲۰μE.cm-۲
		الف - انعکاس در طول موج قابل رؤيت ۶ تا ۱۲%			-۳۶۰ μE.cm-۲
		ب- اتلاف از طريق جذب غيرفعال ۱۰% مثلا‌ً از ديواره‌هاى سلولى			-۴۳۲ μE.cm-۲
	۴. کل کوانتومى که در دامنه نور قابل رؤيت به‌طور کامل استفاده مى‌شود			۳۵۲μE.cm-۲
	۵. مقدار CO۲ که احيا مى‌شود (۱۰ کوانتوم يا فوتون براى هر مولکول) و قابل استفاده براى فتوسنتز مى‌باشد			۳۵۳ μmol.cm-۲ CO۲
	۶. تلفات تنفس (CO۲ (۳۳%			-۱۱۶ μmol.cm-۲ CO۲
	۷. کربوهيدارت خالص توليد شده (به ازاء هر مول CH۲O يک مول CO۲ احيا مى‌شود)			۲۳۷μmol.cm-۲CHO۲O
	۸. اگر ميکرومول بر سانتى‌متر مربع را به گرم بر متر مربع تبديل کنيم			۲/۳۷mol.m-۲
		الف -			۲۳۷μmol.cm-۲ = ۰/۰۰۰۲۳۷mol.cm-۲
		ب - هر مولکول کربوهيدارت CH۲O ۳۰ گرم وزن دارد			CH۲O = ۳۰ g.mol-۱ ×۲ /۳۷ mol.m-۲ ۷۱g.m-۲ .day-۱
	۹. اگر هر ۹۲% وزن خشک گياه را کربوهيدات‌ها تشکيل دهند و مواد معدنى ۸% در اين صورت بازده مساوى ۷۱g.m-۲ .day-۱ /۰/۹۲ = ۷۷g.m-۲ .day-۱ مى‌باشد و ۷۷ گرم در متر مربع در روز مساوى ۷۷۰ کيلوگرم در هکتار در روز و ۷۷ تن در هکتار ماده خشک در يک فصل رشد ۱۰۰ روزه مى‌باشد.

حداکثر سرعت رشد ثبت شده در چندگونه از گياهان زراعى در کوتاه‌مدت

	گونه			نوع فتوسنتز			نوع فتوسنتز
	يونجه			C۳			۲۳
	پنجه مرغى			C۴			۲۰
	گرز			C۳			۳۴
	ذرت			C۴			۵۲
	ارزن			C۴			۵۴
	آناناس			CAM			۲۸
	سيب‌زميني			C۳			۳۷
	برنج			ُُC۳			۳۶
	سويا			C۳			۱۷
	سودان گراس			C۴			۵۱
	چغندرقند			C۳			۳۱
	نيشکر			C۴			۳۸

توجه: سرعت رشد گياهان ذکر شده در اينجا بايستى با عدد ۷۷ گرم در متر مربع در روز که توسط لوميس و ويليامز به‌عنوان حداکثر CGR قابل دسترس در شدت نور مساوى ۵۰۰ کالرى در سانتى‌متر مربع در روز به‌دست آمده است مقايسه شود. با اين حال، بعضى از اين محصولات در شدت نور بيشترى نزديک به ۷۰۰ کالرى در سانتى‌متر مربع در روز رشد کرده‌اند در اين صورت حداکثر CGR قابل دسترس در اين مورد نزديک به ۱۰۰ گرم در مترمربع در روز برآورد شده است.

منبع: گزارشات لوميس و ويليامز. ۱۹۶۱ ايوانز، ۱۹۷۵ و مونتيت ۱۹۷۸.

با اين فرضيات آنها توانستند حداکثر افزايش وزن خشک يک گياه در يک روز را که سرعت رشد گياه (Crop growth rate، CGR)، ناميده مى‌شود به ميزان ۷۷ گرم در مترمربع در روز تخمين بزنند. براساس اين برآورد ۳/۵% از کل تشعشع خورشيد و %۱۲ از تشعشع قابل رؤيت در فتوسنتز به‌کار گرفته مى‌شود.

وقتى مقدار حداکثر سرعت رشد گياه محاسبه شده را با سرعت رشد حقيقى گياه که در طول مدت کوتاهى اندازه‌‌گيرى شده‌اند مقايسه کنيم مشاهده مى‌گردد که تحت شرايط مطلوب بعضى گياهان قادر خواهند بود که به ۶۰% ماکزيمم سرعت رشد برآورد شده برسند.