Growth

1. Growth • What is growth ? • How plant grow ? • Growth potential ?

2. Growth • Change in dry weight = Net photosynthesis = Gross photosynthesis - Respiration - Loss (Dead) - Translocation • Dw2 - Dw1

3. Potential crop growth • Dw= net photosynthesis • Maximum amount of incidentPARis intercepted • Albedoloss c. 8.3 % • Latent heat loss c. 10 % • 10 mol ofPPFDis captured by 1 mol CO2 • Respiration (maintenance ) c. 33 % • 1 molof photosynthate c. 30 g • c. 8% ofDwcomes from MINERALS

4. SOLAR RADIATION 100 REFLECTED 25 ABSORBED 10 SCATTERED 9 DIRECT SWSR 50 - 55 ALBEDO 8 LONG WAVE Evaporation, convection, conduction ABSORBED 14

5. Absorbed radiation

6. Daily SWSR Total quanta (2.063 m mol J-1) Albedo loss (8.3%) Heat loss (10 %) Available quanta CO2 fixed Respiration loss (33%) Net photosynthesis Net assimilate Net biomass 17.20 MJ m-2 d-1 35.48 mol. m-2 d-1 - 2.94 mol. m-2 d-1 - 3.55 mol. m-2 d-1 29.00 mol. m-2 d-1 2.9 mol. m-2 d-1 - 0.96 mol. m-2 d-1 1.94 mol. m-2 d-1 58 g. m-2 d-1 63 g. m-2 d-1 Potential crop growth

7. Compare potentialCGR vs actual(g m-2 d-1) Potential65 Alfalfa C3 23 Maize C4 52 Millet C4 54 PineappleCAM28 Potato C3 37 Rice C3 36 Soybean C3 36 Sugarcane C4 38

8. How to increase crop growth • increase Photosynthesis • minimize Respiration • increase LAI to increase PAR interception • increase CO2 • minimize other constrains • water stress • mineral deficiency • climatic hazard • pest & disease

9. Growth analysis • Blackman, 1919 • Wt = W0e RT • RGR = 1/w xdw / dt = (ln w2 - ln w1 ) / (t2 - t1)

10. Growth analysis • What is it ? • How can we analysis the growth ? • Is it related to photosynthesis ? • Conventional vs. new method ?

11. Classical or coventional GROWTH ANALYSIS • RGR = 1/W xdW /dt = (1/A x dW / dT) x (A/W) = (W2 - W1) / (A2 - A1) x (ln A2 - ln A1) / (t2 - t1)x (A2 + A1) / 2 *(W2 +W1) =NAR x LAR

12. What is it mean ? • RGR = Relative Growth Rate(specific growth rate :R)อัตราการเพิ่มน้ำหนักแห้งของต้นพืช ต่อ น้ำหนักเริ่มต้น • NAR = Net Assimilation Rate (unit leaf rate : E) ประสิทธิภาพของต้นพืชในการเพิ่มน้ำหนักแห้ง ต่อหน่วยพื้นที่ผิวใบ • LAR = Leaf Area Ratio (F) สัดส่วนของพื้นที่ผิวใบ (ที่มีบทบาทต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช) ต่อน้ำหนักทั้งหมดของต้นพืช

13. What else ? • LAR = A / W = A / Lw x Lw / W =SLAx LWR • LAR Leaf Area Ratio สัดส่วนของพื้นที่สังเคราะห์แสง ต่อส่วนที่มีการหายใจของต้นพืช • SLA = Specific Leaf Area สัดส่วนของพื้นที่ใบ ต่อน้ำหนักใบ อันแสดงถึงความหนาของใบ หรือ ความหนาแน่นของใบ • LWR = Leaf Weight Ratioสัดส่วนของน้ำหนักใบต่อน้ำหนักของต้นพืช แสดงถึงการกระจาย Assimilate ไปสะสมในส่วนของใบซึ่งสังเคราะห์แสงได้ ต่อ ส่วนอื่นที่หายใจ

14. Application for crop growth analysis • Crop growth = n x Plant growth • CGR =nx NAR xLAR = NARx LAI • CGR = Crop Growth Rate อัตราการเจริญเติบโตของพืชปลูก = (W2 - W1) / (t2 - t1) n = number of plant / area • LAI = Leaf Area Index สัดส่วนของพื้นที่ใบพืช ต่อพื้นที่ปลูกพืช หรือพื้นที่ซึ่งใบพืชทั้งหมดนั้นอยู่ดัชนีพื้นที่ใบ

15. What elses • LAD = Leaf Area Duration = (LA2 + LA1) x (t2- t1) / 2 ความยาวนาน หรือการมีอายุของพื้นที่ใบ เพื่อทำหน้าที่สังเคราะห์ด้วยแสงให้แก่ต้นพืช • LAID = Leaf Area Index Duration = (LAI2 + LAI1) x (t2 - t1) / 2 ความยาวนาน หรือการมีอายุของดัชนีพื้นที่ใบ • BMD = Biomass Duration • S / R = Shoot Root ratio สัดส่วนของส่วนยอด (พื้นที่สังเคราะห์แสง) ต่อส่วนราก (ส่วนที่หาน้ำ และ แร่ธาตุุ และใช้)

16. Leaf area leaf inclination leaf angle leaf orientation LAI canopy structure row orientation row spacing & plant population Leaf and canopy for radiation interception

17. Application for crop productivity • Loomis & Williams (1963) • Biomass = e1 .e2 .e3 . e4 . e5 . e6 . e7(Monteith 1972) • Ludlow (1980) Y bio. = ๅ (intercepted radiation) .eb CGR = mean (Qi) . eb (g m-2 d-1) (MJ m-2 d-1) . ( g MJ-1)

18. Radiation conversion efficiencyMonteith (1972) • esun and earth geometry • eradiation transmission • eradiation spectral change • eCO2 fixation • eCO2 diffusion • eRadiation interception • eRespiratiion

19. Further analysis • CG (biomass)= total incident radiation x % light interception by the canopy xeb • CGR = mean daily incident radiation x% light interception by the canopy x eb

20. Q0 Qi = Q0 - Q1 Qi Qi Qi Q1 Q1 Light sensor 0 Light sensor 1

21. Light attenuation under canopy • Monsai & Saeki (1963) applied BEER-Lambert’s law • Light attenuation through a medium depends onTHICKNESSand PROPERTIESof the medium. • I / I0 = e -KL ln (I / I0) = -KL • I and I0 is Light under and above the canopy of leaf area = L • K = extinction coefficient of the canopy

22. Application • DW = Qi .eb • DW = Q0 . % interception .e b • DW = Q0 . I0(1 -e -KL ) .e b

23. Biomass production of rice with two plantingsystems (direct sown vs.transplanting) After : Rangsan ,1995 DM = 17.9 + 3.20 PAR Dry weight (g m-2) DM = 25.5 + 2.77 PAR Intercepted PAR (MJ m-2)

24. Related terms always found in the literatures • Incident radiation , PAR , SWSR • Intercepted radiation , PAR • Absorberd radiation , PAR • Light interception efficiency • Radiation use efficiency • Light use efficiency / Radiation conversion efficiency • Carbon balance

25. KNOWLEDGES when there is learning WISDOM abilities to apply knowledges to solve problems and should occur naturally Plant / crop growth Hypothesis Assumption Theory Question INFORMATION when relate to other data & or other information Of varience RGR, NAR, LAR CGR, LAI etc. X + SD Analysis Raw DATA / Attribute leaf area (cm2/plant or m2) Leaf DW (g/plant or m2) Stem DW Total DW Plant Crop Measurement