Фотосинтез и дыхание

[Барсунидзе]

Вот они оптимальные температурные режимы!
Воздух +25*
Почва (в корнеобитаемом горизонте) +25* (28-30* по Стоеву К.)

Да, тоже не так давно пришел к выводу после прочтения многочисленных научных статей и книг,
что оптимальные температурные диапазоны функционирования корней и фотосинтеза у винограда совпадают или очень близки (+25...+30).
 

[Александр Смирнов]

Из графика видно, что отимальной является температура +25

Интересный график, вас не удивило, что при температуре 15гр. скорость фотосинтеза при слабой освещенности(меньше 100),выше или практически равна,температурам 20-25гр. Сдается мне,в дождливом и прохладном 2013году,по этой причине рост не уступал сухому 2014году, мне так показалось.
И если можно,подскажите,на примере графика,хотябы приблезительно,пасмурно это больше или меньше 100?

[Барсунидзе]

Интересный график, вас не удивило, что при температуре 15гр. скорость фотосинтеза при слабой освещенности(меньше 100),выше или практически равна,температурам 20-25гр. Сдается мне,в дождливом и прохладном 2013году,по этой причине рост не уступал сухому 2014году, мне так показалось.
И если можно,подскажите,на примере графика,хотябы приблезительно,пасмурно это больше или меньше 100?

При низкой освещенности скорость фотосинтеза не зависит от температуры, зависимость возникает при высокой освещенности. У фотосинтеза есть две стадии: световые реакции и темновые. Темновые стадии наиболее медленные (биохимические реакции) они являются лимитирующими при высокой освещенности, т.е. фактически скорость зависит от самой медленной биохимической реакции, катализируемой белком-ферментом. Понижение температуры снижает фотосинтез, поскольку тормозится активность ферментов, уменьшается скорость диффузионных процессов, а также отток ассимилятов.
Какова граница между высокой и низкой освещенностью, к сожалению, не скажу, нужно поискать.
С переводом освещенности (ФАР) из единиц Ватт/кв.метр  в люксы у меня возникла некоторая несостыковка с текстом книги.  Берем к примеру 100 Вт/кв.м=0.25*100=25000 люкс
Насыщение фотосинтеза у винограда возникает, согласно Амирджанову А.Г., у виниферы в зависимости от условий при 20000-60000 люкс 
В цитированной выше книге сказано, что 1000 Вт/кв.м это приблизительно 10000 фут-канделл, в моей оценке получается величина в приблизительно 2 раза больше, поэтому
определенно на вопрос не отвечу.
Однако все авторы сходятся к тому, что температурный оптимум фотосинтеза у винограда лежит в диапазоне +25...+30 (у большинства растений он находится в диапазоне +20...+25). Вот что пишет Амирджанов А.Г. в книге Солнечная радиация и продуктивность виноградника Гидрометеоиздат 1980, с.208 на стр.43 :

Фактические данные показывают, что средний для винограда оптимум температуры для фотосинтеза лежит в интервале 25-30° С; критической является температура 45° С [220, 447,452, 493].

Нужно отметить, что при низкой освещенности сама величина скорости фотосинтеза низкая, так что в пасмурную погоду виноград будет расти (точнее говоря, фотосинтезировать, производить глюкозу)  хуже, чем в солнечную. По моему мнению, в наших условиях средней полосы виноградные кусты (не верхние, наиболее освещенные листья)  никогда не находятся в состоянии полного светового насыщения, так как затененные листья улавливают рассеянный свет.


   

[Виктор 55]

Вот они оптимальные температурные режимы!
Воздух +25*

Надо добавить - для рассмотренного сорта. Для других сортов, могут быть иные оптимальные температуры.
С уважением, Виктор.

[Виктор Дерюгин]

Надо добавить - для рассмотренного сорта.

В мировой ампелографической коллекции, точно не помню, кажется 25 000 сортов.
Выбираем и рассматриваем.......
Наверное не про сорт нужно говорить, а про виды винограда. А в роду Витис - 78 видов...

[Виктор 55]

Наверное не про сорт нужно говорить, а про виды винограда.

Виктор, ты не виды выращиваешь, а сорта и г/ф. Поэтому дикие виды тебе и мне не интересны.
С уважением, Виктор.

[Александр Смирнов]

Наверное не про сорт нужно говорить, а про виды винограда. А в роду Витис - 78 видов...

Но не все 78 видов используется,всего несколько съедобны,и немного для подвоев,если я не ошибаюсь,по крайней мере,на слуху не больше десятка.
В моем понимании,род,разделялся на виды,из за разных(климатических) условий произростания,гдето тепло и солнечно,где прохладно и сыро, и в связи с этим,у разных видов,могли разойтись оптимальные температуры фотосинтеза.
Виктор у же ответил,вырашиваем мы сорта всего нескольких видов,и их совместного производных.

[Барсунидзе]

Надо добавить - для рассмотренного сорта. Для других сортов, могут быть иные оптимальные температуры

Можно сказать что все сортовое разнобразие температурных оптимумов для фотосинтеза для сортового винограда заключено в узком интервале температур от +25 до +30 градусов.
Физиологию отдельных сортов и ГФ никто не изучает, есть книги по физиологии винограда, где параметры даются усредненно, скажем, для виниферы или амурского винограда или лабруски и т.д. В статьях и книгах обычно указывают на примере какого сорта было проведено то или иное исследование. Вот, например, что пишет Амирджанов АГ:

Фактические данные показывают, что средний для винограда оптимум температуры для фотосинтеза лежит в интервале 25-30° С; критической является температура 45° С [220, 447,452, 493].

Видовые особенности реакции винограда на условия освещенности обнаружились Гейслером [433]. Компенсационный пункт фотосинтеза изменялся от 300 лк у вида V. riparia до 1500 лк у вида V. labrusca. Световое насыщение наступало соответственно при 10 и 28 тыс. лк. Сорта винограда V. vinifera принимали промежуточное положение. Таким образом, данные показывают, что для винограда (главным образом V. vinifera) КП фотосинтеза соответствует значению освещенности порядка 0,5—1,5 тыс. лк (25-75 х 10^(-4)  кал/(кв.см•мин) ФАР). Световое насыщение фотосинтеза винограда в зависимости от сорта и других факторов наступает и диапазоне освещенности 20—60 тыс. лк (0,1-0,3 кал/(кв.см мин) ФАР) ; наибольшее число случаев приходится на освещенннность порядка 30 тыс. лк (0,15 кал/(см2•мин) ФАР). Как известно, у большинства сельскохозяйственных растений КП фотосинтеза соответствует интенсивность ФАР, близкая к 0.01-0,025 кал/(см2 - мин) (2—5 тыс. лк), а световое насыщение фотосинтеза наступает при интенсивности ФАР, близкой к 0,25—0,35 кал/ (кв.см2 • мин) (50—70 тыс. лк) [149, 249].

Таким образом, книг по физиологии отдельных сортов винограда и ГФ мы не найдем, следовательно, и обсуждать сортовую физиологию  не сможем при всем желании.
Гораздо важнее иметь представления об общих для всех сортов физиологических закономерностях.

[Виктор Дерюгин]

Виктор, ты не виды выращиваешь, а сорта и г/ф. Поэтому дикие виды тебе и мне не интересны.
С уважением, Виктор.

Редактирую сам себя: 2-я редакция.

В мировой ампелографической коллекции, точно не помню, кажется 25 000 сортов.
Выбираем и рассматриваем.......
-----------
Пояснение - "выбираем и рассматриваем" к кому обращено? Не ко мне.

[Виктор 55]

все сортовое разнобразие температурных оптимумов для фотосинтеза для сортового винограда заключено в узком интервале температур от +25 до +30 градусов.
Физиологию отдельных сортов и ГФ никто не изучает

Этот вывод сделан на анализе графиков поглощения двуокиси углерода малого количества сортов.  В южных районах эти исследования почти никому не нужны, так как там есть запас по времени вегетации, но даже среди графиков нескольких сортов, приведенных вами, сорт Альфа выделяется смещением оптиума фотосинтеза в область температур ниже + 25 С.
 Если бы для каждого отдельного сорта, строили график зависимости поглощения двуокиси углерода от температуры  по стандартной методике и общих условиях, то  можно было бы заметить, что не только у Альфы оптиум поглощения двуокиси углерода смещен в область ниже +25 С. Это, реально решаемая задача, но она интересна экстемальным виноградарям и не интересна производственникам.
Зная такие зависимости было бы легче подобрать сорта для севера, не сажая, не ожидая урожая, не разочаровываясь напрасно.
С уважением, Виктор.

[Барсунидзе]

Вот как описывается влияние только двух внешних факторов среды на фотосинтез винограда в одном из популярных американских руководств для садоводов-любителей
“The Complete Grape Growers Guide”  "Полное руководство для виноградарей"

Какие факторы влияют на фотосинтез?

Интенсивность света: Максимальная скорость фотосинтеза  у винограда имеет место, когда интенсивность солнечного света составляет около 25 000 до 30 000 лк (люкс). Когда крона  куста винограда слишком плотная, солнечный свет не может  в достаточной степени проникать  внутрь. Вот почему мы находим желтые листья внутри  крон (формировок) такого типа. Фотосинтез может происходить также от отраженного/рассеянного солнечного света, но интенсивность этого света, как правило, недостаточно высока для оптимального фотосинтеза. Наличие плотной или компактной кроны куста винограда  снизит производительность виноградной лозы, из-за причин, указанных выше. Поэтому правильная формирование кроны/управление  крайне важно при выращивании вашего винограда. Есть несколько способов, чтобы контролировать рост кроны, .... (перечисляются способы)
Летние процедуры с зелеными побегами винограда подробно объясняется  в “The Complete Grape Growers Guide”.

Температура: Обычно фотосинтез у растений происходит при температуре в диапазоене от 0 до 60 * C (32 * F и 140 * F). Оптимальная температура для фотосинтеза винограда лежит в диапазоне от 25 до 28 * C (77 - 82,5 * F). В ходе испытаний в лаборатории, в контролируемых условиях окружающей среды, было обнаружено, что при понижении температуры ниже 20 * C (68 * F) и выше 30 * С (86 * F), скорость фотосинтеза резко падает. В естественных условиях, фотосинтез зависит от многих факторов, и было обнаружено, что оптимум фотосинтеза может возникать при значении температуры 16 * C, если другие факторы в благоприятствуют фотосинтезу.
(перевод компьютерный)

В этой теме уже упоминалось, что фотосинтез зависит от многих факторов. Растение в любой ситуации будет стремиться оптимизировать свои процессы в зависимости от условий окружающей среды. Известно, что у амурского винограда, лабруски температурный максимум фотосинтеза смещен к +20. 
На температурный режим в условиях северного иноградарства, в открытом грунте мы повлиять не можем. Можно только  постараться не создавать винограду дополнительных проблем: излишним загущением кроны, заглубленной посадкой, излишними поливами и т.п.  Сорта винограда подбирают не по максимуму фотосинтеза, а  исходя из потребительских предпочтений.
Чисто теоретически можно представить себе книгу по физиологии отдельного сорта или ГФ, но пока таких нет. Все книги по виноградарству, написанные виноградарями-профессионалами, относятся к регионам промышленного виноградаства, у нас это ниже ~ 50 градусов северной широты, соответственно и рекомендации в них тоже относятся к южным регионам. Это нужно учитывать. 

[Виктор 55]

Чисто теоретически можно представить себе книгу по физиологии отдельного сорта или ГФ, но пока таких нет.

То, что таких книг нет я догадываюсь. Да и не нужны мне они. И то, что фотосинтез зависит не только от температуры мне тоже известно.
Для севера, температура - самый критичный параметр. Поэтому график поглощения двуокиси углерода при прочих равных условиях  для разных сортов, интересен, в первую очередь, для северян. Можно построить такие графики? Да! Будут их строить? Нет!  Потому, что даже вы не хотите понять зачем это, в Саратове и так тепло.    А что фотосинтез зависит от многих параметров я знаю.
С уважением, Виктор.

[Барсунидзе]

Поэтому график поглощения двуокиси углерода при прочих равных условиях  для разных сортов, интересен, в первую очередь, для северян. Можно построить такие графики? Да! Будут их строить? Нет!  Потому, что даже вы не хотите понять зачем это, в Саратове и так тепло.

Сейчас в растениеводстве, в виноградарстве в том числе, появилось направление, которое называется "Precision agriculture management"  В рамках этого направления развивают и используют подробные компютерные модели, которые позволяют более экономно и точно ухаживать за растениями. В частности существуют программы, моделирующие не только фотосинтез, но и процессы протекающие в виноградном растении в целом (минпитание, поглощение воды, дыхание, транспирацию). Такие разработки делаются исследовательскими институтами в интересах крупных хозяйств/отрасли. Они подразумевают наличие непрерывного мониторинга многих параметров: темпрературы воздуха, почвы, влажности, освещенности в режиме реального времени с последующей компьютерной обработкой. 
Что касается фотосинтеза, то новые кривые зависимости от температуры и других параметров появляются в литературе для других сортов. Недавно появилось подробное исследование 4 технических сортов виннограда, где изучена зависмость фотосинтеза не только от температуры, но одновременно и от возраста листьев, что расширяет наши представления о фотосинтезе. Температурный диапазон максимума лежит в уже озвученных ранее пределах +25...+30 (в этом смысле ничего нового).
 Скажите, пожалуйста, каким образом вы могли бы использовать график зависимости фотосинтеза при выращивании винограда на дачном участке, если допустить, что вы знаете эти кривые для всех сортов и ГФ?
 Например, мы знаем что у амурских гибридов максимум кривой будет лежать между +20 и +25, форма кривой у всех сортов винограда практически одна и та же (несимметричный колокол с пологой вершиной, описать  эту функцию средствами математики не представляет труда).  Неужели нужно затратить огромные средства на исследования, чтобы по полученной кривой зависимости фотосинтеза от температуры потом выбрать сорт для выращивания винограда на даче?     

[Виктор 55]

 

Скажите, пожалуйста, каким образом вы могли бы использовать график зависимости фотосинтеза при выращивании винограда на дачном участке, если допустить, что вы знаете эти кривые для всех сортов и ГФ?

Я об этом писал в первых своих постах данной темы.  А если коротко, то выбрал бы для посадки те Г/Ф у которых оптимум фотосинтеза происходит при температурах 20 С и ниже.

Неужели нужно затратить огромные средства на исследования,

Ознакомившись с методикой построения подобных графиков, не думаю, что это огромные средства.  Студенты, на лабораторных работах,  вполне могли бы строить эти графики.  А то, что спасение утопающих, дело рук самих утопающих я знаю, об этом писал в предыдущем ответе.

Например, мы знаем что у амурских гибридов максимум кривой будет лежать между +20 и +25,

А вот этого я не знаю. Много сажал я амурских гибридов, но остались единицы. Предполагаю, что как раз из-за того, что оптимум их фотосинтеза лежит в зоне температур от  25 до 30 С, а может быть и выше. Кто знает как гены легли в этих гибридах?
С уважением, Виктор.

[Барсунидзе]

Ознакомившись с методикой построения подобных графиков, не думаю, что это огромные средства.

Вот одна из установок для изучения фотосинтеза в полевых условиях 

[Виктор 55]

Вот одна из установок

То, что показано, это не дорого. Ещё газовый анализатор должен быть, благо, что для  измерения диоксида углерода, их много выпускают разных. И относительно недорогие от 12000 р, стационарные. Я где то встречал лабораторную схему, но вот сразу не нашел адреса, там все компактнее с одним побегом. Не думаю,что один побег там тоже показан схематично и только для обозначения места испытуемого образца. Преимущество лабораторных испытаний перед полевыми в заключаються в том, что легче отсечь переменные факторы: спектр, интенсивность излучения, почвенные условия, водообеспеченность и тд. Создав постоянные сопутствующие факторы, легче заметить разницу в скорости фотосинтеза по сортам. В поле это сделать намного сложнее, если вообще возможно.
С уважением, Виктор

[Барсунидзе]

То, что показано, это не дорого. Ещё газовый анализатор должен быть, благо, что для  измерения диоксида углерода, их много выпускают разных.

Безусловно, исследования в полевых условиях гораздо дороже, чем лабораторные. На фото на заднем плане видна белая коробка, это система регистрации, включающая компьютер и датчики.
Для проведения лабораторных исследований нужна лаборатория и сотрудники, установка, включающая датчики влажности, температуры и освещенности, специальный пластиковый бокс, система контролируемого изменения температуры листа/листьев, инфракрасный датчик СО2, программное обеспечение для обработки результатов, средства на приобретение ГФ, их выращивание и проведение работ на протяжении длительного времени. Это все возможно только в рамках исследовательского института, где они и проводятся. Нужно учесть, что ГФ очень много (тысячи) и каждый год появляются новые. Для финансирование такого объема работ нужно серьезное научное обоснование, желания посмотреть на максимум кривой фотосинтеза будет не достаточно, так как эксперты проекта тут же отошлют почитать книги и статьи в которых эти кривые приведены. Показанная на фото установка была построена по той причине, что фотосинтез целого куста винограда до этого еще не исследовался (Австралия), стоимость 5 летнего проекта ~200 тысяч долларов. Если вы считаете, что получение температурных зависимостей фотосинтеза доступно в домашних условиях, то никто не мешает собрать у себя простую установку, померить эти зависимости для имеющихся ГФ и сообщить их на Форуме или в научной публикации. Это было бы интересно и полезно.

[Виктор 55]

никто не мешает собрать у себя простую установку, померить эти зависимости для имеющихся ГФ и сообщить их на Форуме или в научной публикации. Это было бы интересно и полезно.

  Да, все по Королеву. "Не согласен,... делай".   Я пока пытаюсь заинтересовать людей, которые профессионально занимаются подобными проблемами, одного человека  уже точно заинтересовал.  Возможно,и работа по теме начнется.
С уважением, Виктор.

[Барсунидзе]

В одной из современных презентаций встретились обновленные данные о зависимости фотосинтеза винограда от температуры.
На графике показана зависимость поглощения углекислого газа единицей площади листа в секунду от температуры.
Видно, что оптимум находится в области температур +20...+25 градусов.

[Гутов Сергей]

В частности существуют программы, моделирующие не только фотосинтез, но и процессы протекающие в виноградном растении в целом

Помню по украинскому форуму Василия Ивановича (was) автора одной из таких программ)))