A modern agrártudomány kifejlesztett egy sor olyan mérési módszert, amelyeket már felhasználnak a nagyobb gazdaságokban, főleg a PREGA elterjedésének köszönhetően. Cikkünkben most a klorofillmérőket mutatjuk be.

Miért van szükség a klorofill mérésére?
A klorofill a zöld pigment, amely lehetővé teszi a növények fotoszintézisét. Ez a folyamat napfény felhasználásával átalakítja a szén-dioxidot és a vizet növények építőelemeivé. Mivel a nitrogén a klorofill része, a klorofill mérésével közvetett módon meg lehet mérni a növény nitrogéntartalmát. Ez lehetővé teszi a műtrágya kijuttatások hatékonyabb ütemezését.

A nitrogénnek (N) központi szerepe van minden mezőgazdasági rendszerben. A növények nagy mennyiségben igénylik a nitrogént, mivel az a fehérjék, nukleinsavak, klorofill, koenzimek, fitohormonok szerves alkotóeleme. A nitrogén nagyobb mértékben korlátozza a mezőgazdaság elsődleges termelékenységét, mint bármely más tápanyag, főleg azért, mert általában nem halmozódik fel a talajban a növényeknek megfelelő formában. Természetesen más mikroelemek is fontos szerepet játszanak a növény stresszmentes növekedésében, de ezek a hatások összegződnek a klorofilltartalom szintjében. A klorofilltartalom mérése tehát fontos információkat adhat a stressztényezők jelenlétéről (nitrogén és más mikroelem hiány, fény-, víz-hiány, a pigment fejlődését gátló herbicid károsodás stb.). Ha időben (amikor még szemmel nem is észrevehető) detektáljuk a stresszhatás jelenlétét (a klorofill szint mérésével), akkor még korrigálhatjuk a folyamatot, optimalizálva a tápanyagkiviteli stratégiánkat.

Klorofillmérés a növényekben
A klorofillmérés hagyományos módja a laborokban azon alapul, hogy a levelekből acetonnal kivonják a klorofillt, majd spektrofotometrikus abszorpcióméréssel kiszámítják az értéket. Érthető módon ez a módszer nem alkalmas a gyors mérésekre. Az agrártudományi kutatásokra lettek kifejlesztve a kézi klorofillmérők. 

A legelterjedtebb a gyakorlatban a SPAD 502 Plus klorofillmérő. A készülék felső részén lévő részt rácsíptetjük a növény  levelére. A műszer a levélen áthaladó vörös (650nm) és infravörös (940 nm) fényintenzitás arányából kiszámítja a relatív  klorofilltartalmat (SPAD index). A 650nm hullámhosszú fény abszorpció értéke arányos a növényben lévő klorofillkoncentrációval, a 940nm mért érték viszont a növényi rostok által elnyelt fényt kompenzálja a számításokban.

A SPAD 502 Plus számszerűsíti a növényegészségügy finom változásait vagy tendenciáit, még mielőtt azok az emberi szem előtt láthatók lennének. Nem invazív mérés, és kevesebb, mint két másodperc alatt megméri az indexált klorofilltartalmat (-9,9 - 199,9). A  gyakorlatban mért érték általában 0-50 között szokott lenni.

Mi az a SPAD klorofillindex?
A SPAD egy angol szavakból álló rövidítést takar - Soil Plant Analysis Development (magyarul Talaj Növény Elemzés Fejlődés). Viszont a SPAD értékét a működési elve alapján definiálhatjuk az alábbiak szerint:

SPAD ≈ log₁₀ ( T₉₄₀ / T₆₅₀) = A₆₅₀  - A₉₄₀   

amelyben a T a fény transzmisszió értéke az adott hullámhosszokon, az A az abszorpció érték az adott hullámhosszokon.

A mért SPAD klorofillindex értéke lineárisan függ a növény levelében lévő klorofill koncentrációjától, legalábbis a legtöbb növény esetében. A gyakorlati mérések adatait összehasonlítják a referencia parcellákon mértekkel, amelyeken ismert a tápanyag (nitrogén műtrágyák koncentrációja) és így eldönthető, milyen állapotban van jelenlegi fázisában a növény. A SPAD-502 előnye, hogy akár korai növekedési fázisban, amikor még csak néhány levele van a növénynek megmérhető a klorofillkoncentráció és végig követhető a növekedés folyamán.

A klorofillkoncentráció nem csak a fény elnyeléséből mérhető, de a fény visszaverődéséből is. Ennek a mérési módnak az lehet az előnye, hogy nagyobb területi átlagértéket mérhetünk egyszerűen. Tipikus példája az ennek a kategóriájú műszereknek a FIELD SCOUT CM1000TM klorofillmérő.

A FIELD SCOUT CM1000TM klorofillmérő 700 nm és 840 nm hullámhosszon érzékeli a fényt, hogy megbecsülje a levelekben lévő klorofillmennyiségét. Minden hullámhosszon méri a környező és a visszavert fényt. A klorofill a 700 nm-es fényt nyeli el, és ennek eredményeként ennek a hullámhossznak a visszaverődése a levélről csökken a visszavert 840 nm-es fényhez képest. A 840 nm hullámhosszú fényt nem befolyásolja a levél klorofill tartalma, de segít kiiktatni a levelek viaszos vagy szőrös levélfelületéről visszavert fény hatását.

A használata nagyon egyszerű. A lézerek a ravasz megnyomásakor határozzák meg a célt: 28 cm távolságban a látómező 1,10 cm átmérőjű, de 183 cm távolságban a látómező 18,8 cm átmérőjűre nő. A mért környezeti és visszavert fényadatokból a klorofillindex értéket (0-999) számítja ki a műszer. Megjelenik a mért minták száma és a klorofillindex értékek futó átlaga. A környezeti megvilágítás szintje 0-tól 9-ig terjedő skálán jelenik meg. Az opcionális adatnaplózó rendszer rögzíti a szélességi és hosszúsági fokot (ha GPS-t használunk), a mintaszámot, az egyedi klorofillindexet és a környezeti fényszinthez rendelt értéket. A rögzített adatokat az opcionális Field ScoutTM szoftver segítségével tölti le számítógépére.  Az adatnaplózott fájlok vesszővel tagolt szövegfájlok, és bármilyen táblázatkezelő, grafikus, statisztikai vagy szövegszerkesztő programban megnyithatók és kezelhetők. Előnye ennek a klorofillmérőnek, hogy nagy területeken sok mérést tudunk elvégezni gyorsan, a mért értékek GPS koordinátákhoz kötöttek, táblázatban kezelhetők és a mezőgazdasági szoftverekbe is importálhatók.

A CM-1000TM műszernek a természetes napfény a legjobb fényforrás a klorofillreflexiós mérésére, mivel mindkét hullámhossz körülbelül egyenlő mennyiségben van jelen, és a fény mennyisége viszonylag állandó marad.Mesterséges fényforrások esetén (melegházakban) a felhasználónak tisztában kell lennie azzal, hogy a különböző fényforrások eltérő minőségű fényt bocsátanak ki, ami miatt itt már a pontatlanság nőhet.

Mérések elemzése. Nitrogéneloszlási problémák diagnosztizálása
A klorofillmérők használhatóak egyenetlen nitrogén-eloszlású területeken, hogy segítsenek megbecsülni az N-eloszlás különbségét. Több mérés (20 vagy több) történik a területen a legzöldebb színű (magas N) és a világosabb zöld területen (alacsony N). A két átlagos leolvasás különbségét helyezzük el a megfelelő képletben a becsléshez.

SPAD 502 esetében

N = 6,72 + (7,84 x D) kg/ha
N = N (kg/ha) szükséges az optimális növekedéshez.
D: Az átlagos klorofill-leolvasások különbsége a mező és az N-ben dúsított referenciaterület.

CM 1000 esetében

N = 6,72 + (0,37 x D)
N = N (kg/ha) szükséges az optimális növekedéshez
D = Az átlagos klorofill-leolvasások különbsége a mező és az N-ben dúsított referenciaterület.

Példa SPAD 502 esetére.

Sötétebb zöld területen mért SPAD = 42,5 átlagérték
Világosabb zöld területen mért SPAD= 36,5 átlagos leolvasás
Különbség (D) = 6,0
7,84 x D = 7,84x6 = 47 kg/ha különbség két terület között

Ha 90 kg N /ha alkalmaznánk az egész mezőre, a mi becsléseink szerint az alacsony N értékű területünk körülbelül 67 kg N –t kapott/ha-ra, a magas N-értékű területünk 112kg N/ha kapott. A magas N-tartalmú és alacsony N-tartalmú sávok közötti különbség 45kg/ha.

Szerző:
Kovács István
Kémiai tudományok kandidátusa
www.gazdauzlet.hu
info@labornite.hu