バイエル: 山火事の煙が作物に与える影響は何ですか?

煙は、微粒子、さまざまなガス、水蒸気が結合したものです。 (興味深いことに、煙の主成分は水蒸気です。) ガスには、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物、いくつかの揮発性有機化合物 (VOC)、および小さな粒子が含まれる場合があります。 VOC と窒素酸化物は太陽光の存在下で結合してオゾンを生成します。 オゾンは上層大気では有益ですが、地上では植物に大きなダメージを与えます。 オゾンが葉に入ると、この反応性の高い酸素が光合成を妨げ、細胞レベルで植物組織に損傷を与え、老化速度を高めます。 イリノイ大学が実施した最近の研究では、オゾンが現在生産されている濃度ではトウモロコシの収量が 10% 減少する可能性があることが判明しました。1

作物の収量に対する煙による全体的な影響は何ですか?

浮遊微粒子によって引き起こされる光の拡散は、青色光の光合成利用可能性を高めるのに有益である可能性がありますが、太陽放射の全体的な減少がその利点を上回る可能性があります。 2019 年の研究では、人為的に日射量を 15% 削減した結果、一部のトウモロコシ製品の収量が減少したことが判明しました 2。植物全体の健康状態も間接的に影響を受ける可能性があります。 総日射量の減少によって光合成能力が低下すると、植物はさらに炭水化物を茎や根から発育中の穀粒に再動員し、茎や根の健康状態が悪化するリスクが高まります。

しかし、カリフォルニアの研究では、煙の多い環境では光利用効率（研究では吸収された放射線に対する生産性の比として定義されている）が増加し、トウモロコシではこの値がほぼ2倍になることが判明した。 ただし、この効率の向上は、総日射量の減少と拡散光量の増加との間のトレードオフに依存します。3

晴れた日には、植物の樹冠の光の値 (光合成光子束密度、PPFD として測定) は 1200 ～ 1800 μmol/m2/s (マイクロモル/平方メートル/秒) の範囲になります。 曇りの日の光合成光子束密度は、1m2/秒あたりわずか 100 ～ 400 μmol です。 オハイオ州の研究で、著者らは、山火事の煙と曇りの日の PPFD を、同じ期間の長期平均と比較しました。4 煙と雲による 6 月の 1 日あたりの減少量は、毎秒 51 μmol/m2 でした。 7 月の減少は 44 μmol/m2/s でした。 これは毎日の減少としては比較的小さいですが、光合成光子束密度の低下の影響は累積されます。

結論は何ですか?

これらの結果は、中西部の空が最近晴れたのと同じくらい晴れています。 光合成を促進するには、植物が太陽光を取り入れる必要があります。 煙は青色光の拡散を増加させ、光合成に利用できるようにすると同時に、光合成に利用できる総太陽放射量を減少させる可能性があります。 非干ばつ条件下では、晴れた日が光合成効率のピークに最適な条件を提供し、収量の可能性を最大化します。 オハイオ州の研究の著者らは、たとえわずかな減少が見られたとしても、トウモロコシと大豆の両方の全体的な収量潜在力が低下するだろうと推測した4。一方、生育期が延長された場合、季節の早い段階でのPPFDの損失は、次のような方法で克服される可能性がある。より長い成長期。