سطح برگ و تشعشع خورشيد

اگر يک گياه بخواهد از انرژى نور خورشيد به‌طور کارآمدى استفاده نمايد بايستى حداکثر تشعشع توسط بافت‌هاى سبزگياه جذب گردد. برگ‌ها اندام‌هاى اصلى دريافت نور و فتوسنتز در گياهان زراعى هستند که از جنين بذر يا بافت‌هاى مريستمى در ساقه به‌وجود مى‌آيند. برخى از گياهان چندساله در آب و هواى گرمسيرى و نيمه گرمسيرى سطح زمين را به‌طور کامل مى‌پوشانند (سطح زمين که توسط برگ‌ها سايه انداخته مى‌شود) ليکن در مناطق معتدل به‌علت پائين بودن درجه حرارت در زمستان رشد برگ‌ها متوقف مى‌شود. در بهار که درجه حرارت جهت رشد مناسب مى‌باشد، با استفاده از مواد فتوسنتزى ذخيره شده در گياه از جوانه‌هاى در حال استراحت، برگ‌هاى جديد به‌وجود مى‌آيد. در گياهان چندساله اندام‌هاى رويشى جوانه‌هائى هستند که زمستانه شده‌اند. در گياهان يک‌ساله سطح برگ اوليه که از گياهچه‌ها به‌وجود مى‌آيد در ابتداى فصل رشد کوچک مى‌باشد. وجود اين وضعيت باعث مى‌شود که بيشتر تشعشع خورشيدى توسط سطح زمين دريافت شده و موجب گرم شدن زمين شود. قسمت اعظم رشد گونه‌هاى پربازده آنها در ابتداى فصل رويش در جهت توسعهٔ سطح برگ‌ها است و در نتيجه مى‌توانند از تشعشع خورشيدى با کارآئى بيشترى استفاده نمايند. بسيارى از اعمال زراعى مانند مصرف کود قبل از کاشت، تراکم گياهى زياد، تنظيم فاصله يکنواخت‌تر گياهان (مثلاً رديف‌هاى باريک) به‌منظور دريافت نور بيشتر و پوشاندن سطح زمين مورد استفاده قرار مى‌گيرند.

نمو سطح برگ در گیاهان با رشد محدود (Determinate) ، (رشد رویشی با گلدهی متوقف می‌شود) در شکل A نشان داده شده است. با افزایش سطح برگ میزان دریافت تشعشع هم بیشتر می‌شود. سطح اولیه برگ به‌طور نمائی افزایش می‌یابد ، لیکن چون سطح برگ اولیه کم است لذا مقدار قابل توجهی از انرژی خورشیدی تا مدت چند هفته جذب نمی‌شود. چون گلدهی موجب اتمام افزایش سطح برگ می‌شود ، اهداف زراعی باید در جهتی باشند که بتوانند فتوسنتز را از طریق دریافت تمام یا تقریباً تمام تشعشع خورشیدی به حداکثر برسانند. در غلات که قسمت عمده وزن بذر منتج از فتوسنتز بعد از گلدهی می‌باشد آرایش برگ‌ها به این منظور تأثیر زیادی دارد.

رشد اوليه هر گياه منفرد، در محيطى با رقابت انداک نيز به‌صورت نمائى است و توسط سرعت رشد نسبى بيان مى‌شود. سرعت رشد نسبى عبارت است از سرعت افزايش ماده خشک نسبت به کل ماده خشک گياه يا محصول، وقتى سطح برگ افزايش مى‌يابد برگ‌هاى بالائى روى برگ‌هاى پائين‌تر سايه مى‌اندازند و در اين حالت رشد محصول براساس سطح برگ يا سطح زمينى که برگ‌ها روى آن سايه مى‌اندازند مشخص مى‌شود، نه براساس رشد هر بوته به‌طور مستقل (سرعت رشد نسبي).

واتسون در سال ۱۹۴۷ واژه شاخص سطح برگ (Leaf area index، LAI)، را اين طور تعريف نموده است. نسبت سطح برگ محصول به سطح زمينى که روى آن سايه مى‌اندازد. چون تشعشع خورشيدى به‌طور يکنواختى روى سطح زمين پخش مى‌شود لذا LAI يک معيار تقريبى از مساحت برگ‌ها در واحد سطح است که تشعشع خورشيد براى آنها قابل دسترس مى‌باشد.