شاخص بحرانی و شاخص مطلوب

دو نوع رابطه بين شاخص سطح برگ و سرعت رشد محصول وجود دارد. بروگهام در نيوزلند طى مطالعه‌اى که بر روى گياهان مرتعى داشت اين‌طور فرض کرد که اگر شاخص سطح برگ در مرتع در حدى باشد که بيشترين مقدار تشعشع خورشيدى را جذب نمايد، حداکثر سرعت رشد به‌دست خواهد آمد. به‌منظور آزمون فرضيه خود بروگهام گياهان واقع در هر کرت را که مخلوطى از علف ريگراس و شبدر بود به ارتفاع ۷/۱۲، ۶/۷ و ۵/۲ سانتى‌متر قطع کرد، سپس مقدار ماده خشک توليد شده، شاخص سطح برگ و ميزان جذب نور توسط پوشش گياهى را هر چهار روز يک‌بار تا مدت ۳۲ روز پس از قطع گياهان اندازه‌گيرى کرد. او مشاهده کرد که بلافاصله پس از کاهش ارتفاع گياهان، کرت‌هائى که ارتفاع بوته‌هاى آن ۷/۱۲ سانتى‌متر بود تا ۹۵% تشعشع خورشيد را جذب نمودند در حالى‌که پوشش گياهى با ارتفاع ۵/۲ سانتى‌متر کمتر از ۲۰% تشعشع خورشيد را جذب کرد.

بروگهام ثابت کرده که افزايش CGR تا LAI حدود ۵، که پوشش گياهى حدود ۹۵% تشعشع خورشيد را جذب مى‌نمود، ادامه داشت. شاخص سطح برگ بيشتر از ۵، مقدار CGR را به‌طور قابل ملاحظه‌اى تغيير نداد و لذا بروگهام شاخص سطح برگى که در آن جامعه گياهى داراى حداکثر CGR است (اين LAI وقتى به‌دست مى‌آيد که ۹۵% نور خورشيد توسط جامعه گياهى دريافت شود) را LAI بحرانى ناميد. به دو دليل اغلب فيزيولوژيست‌ها، شاخص سطح برگى که در آن ۹۵% از نور خورشيد جذب مى‌شود را شاخص سطح برگ بحرانى ناميده‌اند.

۱. منحنى جذب انرژى خورشيد در حالت حداکثر داراى شکلى تقريباً مجانب است.

به‌عبارت ديگر اندازه‌گيرى شاخص سطح برگى که صد درصد نور خورشيد را جذب مى‌نمايد ممکن نيست.

۲. در شرايطى که حداکثر تشعشع خورشيد را داشته باشيم، شدت تشعشع در حدود ۲۳۰۰ ميکرومول فوتون بر مترمربع در ثانيه مى‌باشد و جذب ۹۵% تشعشع خورشيد نمايانگر آن است که ميزان تشعشع دريافتى برگ‌هاى پائين پوشش گياهى حدود ۱۱۵ ميکرومول فوتون در مترمربع در ثانيه مى‌باشد. اين مقدار برابر با نقطه تعادل نورى (نقطه جبراني) براى بسيارى از گونه‌هاى گياهان زراعى است.

افزايش شاخص سطح برگ بيشتر از حدى که ۹۵% نور خورشيد را دريافت کند مقدار توليد را به‌طور قابل ملاحظه‌اى افزايش نمى‌دهد. شيبلز و وبر (۱۹۶۵) ضمن تجزيه و تحليل مدل رشد سويا مشاهده نمودند که LAI در اين گياه از نوع بحرانى است. آنها همچنين روابط کلاسيک بين دريافت تشعشع خورشيد، LAI و CGR را نيز ثابت نمودند.

- شاخص سطح برگ مطلوب:

در انگلستان واتسون در سال ۱۹۵۸ آزمايشى مشابه بروگهام انجام داد. او کلم‌پيچ و چغندرقند زا در رديف‌هائى که تعداد متفاوتى بوته داشت کاشت تا ميزان LAI را تغيير دهد. او مقدار LAI و افزايش وزن خشک را در فواصل هر ده روز يک‌بار اندازه‌گيرى نمود. واتسون مشاهده نمود که رابطه‌اى که به‌دست آورده تا اندازه‌اى مشابه بروگهام است با اين تفاوت که مقدار CGR در کلم‌پيچ در LAI حدود ۵/۳ به حداکثر مى‌رسد و در LAI بيشتر کاهش مى‌يابد. اين مشاهدات با محاسبات تئوريک که توسط کازاناگا و مونسى در ژاپن انجام گرفته بود مشابه بود. محققان ژاپنى شاخص سطح برگى که در آن حداکثر CGR به‌دست آمده بود را LAI مطلوب ناميده بودند، چون با بالاتر رفتن LAI از حد مطلوب، CGR کاهش يافت. در آزمايشات واتسون برروى چغندرقند که کارآئى بيشترى از کلم‌پيچ دارد حتى در LAI معادل ۵ مقدار CGR به حداکثر نرسيد.