바이엘: 산불 연기가 농작물에 미치는 영향은 무엇입니까?

연기는 미립자, 다양한 가스 및 수증기의 조합입니다. (흥미롭게도 수증기는 연기의 주요 구성 요소입니다.) 가스에는 일산화탄소, 이산화탄소, 산화질소, 여러 휘발성 유기 화합물(VOC) 및 작은 미립자가 포함될 수 있습니다. VOC와 질소산화물은 햇빛이 있는 곳에서 결합하여 오존을 생성합니다. 오존은 상층 대기에는 유익하지만 지상의 식물에는 매우 해롭습니다. 오존이 잎에 유입되면 반응성이 높은 이 산소 형태는 광합성을 방해하고 세포 수준에서 식물 조직을 손상시켜 노화 속도를 증가시킵니다. 일리노이 대학교에서 실시한 최근 ​​연구에 따르면 오존은 현재 생산되는 농도에서 옥수수 수확량을 10%까지 감소시킬 수 있는 것으로 나타났습니다.1

연기가 작물 수확량에 미치는 전반적인 영향은 무엇입니까?

공기 중 미립자로 인한 빛 확산은 청색광의 광합성 가용성을 높이는 데 도움이 될 수 있지만, 태양 복사의 전반적인 감소는 이점보다 더 클 가능성이 높습니다. 2019년 연구에 따르면 일사량을 인위적으로 15% 줄이면 일부 옥수수 제품의 수확량이 감소하는 것으로 나타났습니다.2 전체 식물 건강도 간접적으로 영향을 받을 수 있습니다. 총 태양 복사량의 감소로 인한 광합성 능력의 감소는 식물이 줄기와 뿌리에서 성장하는 곡물로 탄수화물을 다시 이동하게 하여 줄기와 뿌리 건강이 나빠질 위험을 증가시킵니다.

그러나 캘리포니아의 한 연구에서는 연기가 자욱한 조건이 조명 사용 효율(연구에서 흡수된 방사선에 대한 생산성의 비율로 정의됨)을 증가시키고 이 값이 옥수수의 경우 거의 두 배라는 사실을 발견했습니다. 이러한 향상된 효율성은 총 태양 복사량 감소와 확산되는 빛의 양 증가 사이의 균형에 달려 있습니다.3

맑고 화창한 날 식물 캐노피 빛 값(광합성 광자속 밀도, PPFD로 측정)은 1200~1800μmol/m2/s(초당 제곱미터당 마이크로몰)입니다. 흐린 날의 광합성 광자 자속 밀도는 s당 m2당 100~400μmol에 불과합니다. 오하이오의 한 연구에서 저자들은 산불 연기가 있는 날과 흐린 날의 PPFD를 같은 기간 동안의 장기 평균과 비교했습니다.4 6월의 연기와 구름으로 인한 일일 감소량은 초당 m2당 51μmol이었고, 7월 감소량은 초당 m2당 44μmol이었습니다. 이는 상대적으로 작은 일일 감소이지만, 낮은 광합성 광자속 밀도의 영향은 누적됩니다.

결론은 무엇입니까?

이러한 결과는 최근 중서부의 하늘만큼 맑습니다. 식물이 광합성을 하려면 햇빛을 받아야 합니다. 연기는 청색광의 확산을 증가시켜 청색광의 광합성 이용 가능성을 높이는 동시에 광합성에 이용 가능한 총 태양 복사열을 감소시킬 수 있습니다. 가뭄이 없는 조건에서 맑고 화창한 날은 최대 광합성 효율을 위한 최상의 조건을 제공하여 수확량 잠재력을 극대화합니다. 오하이오 연구의 저자들은 비록 작은 감소라도 옥수수와 대두의 전반적인 수확량 잠재력이 낮아질 것이라고 추측했습니다.4 반면, 재배 기간이 연장되면 시즌 초반의 PPFD 손실은 다음과 같이 극복될 수 있습니다. 더 긴 성장 기간.