Mendelova univerzita v Brně

Mendelova univerzita v Brně Zahradnická fakulta v Lednici Ústav zelinářství a květinářství

Sledování intenzity fotosyntézy u skleníkové kultury zeleniny Diplomová práce

Vedoucí diplomové práce:

Vypracovala:

Ing. Aleš Jezdinský, Ph.D.

Bc. Petra Konvičná

Lednice 2015

Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem tuto práci: Sledování intenzity fotosyntézy u skleníkové kultury zeleniny vypracovala samostatně a veškeré použité prameny a informace jsou

uvedeny

v seznamu použité literatury. Souhlasím, aby moje práce byla zveřejněna v souladu s § 47b zákona č. 111/1998 Sb. o vysokých školách ve znění pozdějších předpisů a v souladu s platnou Směrnicí o zveřejňování vysokoškolských závěrečných prací. Jsem si vědoma, že se na moji práci vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., autorský zákon, a že Mendelova univerzita v Brně má právo na uzavření licenční smlouvy a užití této práce jako školního díla podle § 60 odst. 1 Autorského zákona. Dále se zavazuji, že před sepsáním licenční smlouvy o využití díla jinou osobou (subjektem) si vyžádám písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuji se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla, a to až do jejich skutečné výše.

V Lednici dne:

…………………………………………. podpis

Poděkování: Touto

cestou

bych

chtěla

poděkovat

vedoucímu

této

diplomové

práce

Ing. Alešovi Jezdinskému, Ph.D za odborné vedení, rady, připomínky a pomoc, které mi během zpracování diplomové práce poskytl. Dále bych také chtěla poděkovat panu Ing. Miroslavu Vachůnovi, Ph.D. za pomoc při statistickém vyhodnocení dat. V neposlední řadě, bych chtěla poděkovat své rodině za podporu během celého studia.

OBSAH: 1 ÚVOD ...................................................................................................................................................... 8 2 CÍL PRÁCE ............................................................................................................................................ 9 3 LITERÁRNÍ ČÁST .............................................................................................................................. 10 3.1 Okurka salátová ............................................................................................................................ 10 3.1.1 Původ a botanická charakteristika ............................................................................................ 10 3.1.2 Nutriční hodnota ...................................................................................................................... 11 3.1.3 Nároky na prostředí .................................................................................................................. 11 3.1.4 Sklizeň a požadavky na jakost ................................................................................................. 12 3.1.5 Odrůdy ..................................................................................................................................... 12 3.2 Fotosyntéza..................................................................................................................................... 13 3.2.1 Fáze fotosyntézy....................................................................................................................... 14 3.2.1.1 Světelná fáze ..................................................................................................................... 15 3.2.1.2 Temnotní fáze .................................................................................................................... 16 3.2.2 Fotosystémy ............................................................................................................................. 18 3.2.2.1 Fotosystém I ...................................................................................................................... 19 3.2.2.2 Fotosystém II .................................................................................................................... 20 3.2.3 Fotofosforylace ........................................................................................................................ 20 3.5.3.1 Necyklická fosforylace ...................................................................................................... 21 3.2.3.2 Cyklická fosforylace .......................................................................................................... 22 3.2.4 Listy ......................................................................................................................................... 23 3.2.5 Chloroplasty ............................................................................................................................. 24 3.2.6 Chlorofyl .................................................................................................................................. 26 3.2.7 Celková a čistá fotosyntéza ...................................................................................................... 27 3.2.7.1 Kvantový výtěžek fotosyntézy ............................................................................................ 28 3.2.8 Faktory ovlivňující fotosyntézu ............................................................................................... 28 3.2.8.1 Genetika ............................................................................................................................ 28 3.2.8.2 Světelné záření .................................................................................................................. 29 3.2.8.3 CO2 ................................................................................................................................... 30 3.2.8.4 Teplota .............................................................................................................................. 32 3.2.8.5 Voda .................................................................................................................................. 33 3.2.8.6 Minerální výživa ............................................................................................................... 36 3.2.8.7 Další vlivy ......................................................................................................................... 36 3.3 Faktory růstu a technická vybavenost skleníku.......................................................................... 36 3.3.1 Světlo ....................................................................................................................................... 36 3.3.2 Stínění ...................................................................................................................................... 38 3.3.3 Větrání...................................................................................................................................... 39 3.3.3.1 Přirozené větrání .............................................................................................................. 39 3.3.3.2 Aktivní větrání ................................................................................................................... 39 3.3.4 Voda a závlaha ......................................................................................................................... 40 3.3.4.1 Kvalita závlahy ................................................................................................................. 41 3.3.4.2 Závlahové systémy ............................................................................................................ 41

3.3.5 Pěstební médium ...................................................................................................................... 42 3.4 Hydroponie..................................................................................................................................... 43 3.4.1 Pozitiva a negativa hydroponie ................................................................................................ 43 3.4.2 Přívod živného roztoku ............................................................................................................ 44 3.4.3 Příprava stanoviště ................................................................................................................... 44 3.4.3.1 Záhonové uspořádání ....................................................................................................... 44 3.4.3.2 Čedičová plsť .................................................................................................................... 45 3.5 Rychlení okurek ............................................................................................................................. 46 3.5.1 Předpěstování okurek ............................................................................................................... 46 3.5.2 Režim teploty ........................................................................................................................... 46 3.5.3 Režim závlahy .......................................................................................................................... 46 3.5.4 Substrát a výživa ...................................................................................................................... 47 3.5.5 Ochrana .................................................................................................................................... 47 4 MATERIÁL A METODIKA ............................................................................................................... 49 4.1 Založení experimentu .................................................................................................................... 49 4.2 Charakteristika prostředí ............................................................................................................. 50 4.2.1 Klimatologie ............................................................................................................................. 50 4.3 Rostlinný materiál ......................................................................................................................... 51 4.4 Metodika měření ............................................................................................................................ 52 4.4.1 Obsah chlorofylu ...................................................................................................................... 52 4.4.2 Fluorescence............................................................................................................................. 53 4.4.3 Měření fotosyntézy................................................................................................................... 55 4.4.5 Metodika zpracování dat .......................................................................................................... 56 5 VÝSLEDKY .......................................................................................................................................... 57 5.1 První část experimentu ................................................................................................................. 57 5.2 Hlavní část experimentu ............................................................................................................... 66 5.2.1 Obsah chlorofylu ...................................................................................................................... 66 5.2.2 Fluorescence............................................................................................................................. 68 5.2.2.1 Parametr F0 ...................................................................................................................... 68 5.2.2.2 Parametr Fv ...................................................................................................................... 69 5.2.2.3 Parametr Fm ..................................................................................................................... 70 5.2.2.4 Parametr Fv / Fm ............................................................................................................ 72 5.2.2.5 Parametr Fv / F0 .............................................................................................................. 73 5.3.1 Parametry fotosyntézy .............................................................................................................. 75 5.3.1.1 Hodnocení jednotlivých parametrů................................................................................... 76 6 DISKUZE .............................................................................................................................................. 81 7 ZÁVĚR .................................................................................................................................................. 85 8 SOUHRN A RESUME, KLÍČOVÁ SLOVA ...................................................................................... 86 9 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ................................................................................................. 88 10 SEZNAM PŘÍLOH............................................................................................................................. 93

SEZNAM OBRÁZKŮ, TABULEK, GRAFŮ POUŽITÝCH V TEXTU Obrázky Obrázek č. 1: Obrázek č. 2: Obrázek č. 3: Obrázek č. 4: Obrázek č. 5: Obrázek č. 6: Obrázek č. 7: Obrázek č. 8: Obrázek č. 9: Obrázek č. 10: Obrázek č. 11: Obrázek č. 12, 13: Obrázek č. 14, 15: Obrázek č. 16, 17: Obrázek č. 18: Obrázek č. 19, 20: Obrázek č. 21: Obrázek č. 22: Obrázek č. 23: Obrázek č. 24: Obrázek č. 25: Obrázek č. 26: Obrázek č. 27: Obrázek č. 28: Obrázek č. 29, 30:

Schéma fotosyntézy (Kincl, Krpeš, 1998) Necyklická fosforylace (Folk, 2013) Cyklická fosforylace (Folk, 2013) Průřez chloroplastem (Glogster, 2007 – 2012) Struktura chlorofylu (Hnilička et al., 2005) Světelné křivky u sciofytů a heliofytů (Kincl, Krpeš, 1998) Závislost intenzity fotosyntézy na rozdílné teplotě (Šebánek, 1983) Závislost fotosyntézy a transpirace na vodivosti průduchů (Zámečník, 2008) Míra absorpce chlorofylu a karotenoidů (Pokluda, Kobza, 2011) Struktura clony (Pokluda, Kobza, 2011) Zastínění okurek (Pokluda, Kobza, 2011) Vlastní fotografie – aktivní větrání Vlastní fotografie – vedení kapkové závlahy ve skleníku Vlastní fotografie – čedičová plsť, záhonové uspořádání Vlastní fotografie – předpěstování okurek Vlastní fotografie – monitoring škůdců pomocí lepových desek Vlastní obrázek – způsob měření chlorofylu a fluorescence Vlastní fotografie - přístroj Vlastní fotografie - měření Vlastní fotografie - fluorometr Vlastní fotografie - spona Obrazovka fluorometru (Návod přístroje OS30p+) Vlastní fotografie - Lcpro+ Vlastní fotografie - obrazovka Vlastní fotografie - samotné měření Lcpro+

Tabulky Tabulka č. 1: Tabulka č. 2: Tabulka č. 3: Tabulka č. 4: Tabulka č. 5: Tabulka č. 6: Tabulka č. 7: Tabulka č. 8: Tabulka č. 9: Tabulka č. 10: Tabulka č. 11: Tabulka č. 12: Tabulka č. 13:

Parametry kvalitní závlahové vody Průměrné množství závlahové vody Vnější klimatické podmínky Rozkladová tabulka popisných statistik u varianty V1 Rozkladová tabulka popisných statistik u varianty V2 Rozkladová tabulka popisných statistik u varianty V3 Rozkladová tabulka popisných statistik (středně staré listy) u varianty V1 Rozkladová tabulka popisných statistik (středně staré listy) u varianty V2 Rozkladová tabulka popisných statistik (středně staré listy) u varianty V3 Rozkladová tabulka popisných statistik (staré listy) u varianty V1 Rozkladová tabulka popisných statistik (staré listy) u varianty V2 Rozkladová tabulka popisných statistik (staré listy) u varianty V3 Hodnocení mladých listů na základě Fv/Fm

Tabulka č. 14: Tabulka č. 15: Tabulka č. 16: Tabulka č. 17: Tabulka č. 18: Tabulka č. 19: Tabulka č. 20: Tabulka č. 21: Tabulka č. 22: Tabulka č. 23: Tabulka č. 24: Tabulka č. 25:

Hodnocení středně starých listů na základě Fv/Fm Hodnocení starých listů na základě Fv/Fm Základní statistiky obsahu chlorofylu Statistické hodnocení obsahu chlorofylu Popisné charakteristiky parametru F0 Popisné charakteristiky parametru Fv Popisné charakteristiky parametru Fm Popisné charakteristiky parametru Fv/Fm Popisné charakteristiky parametru Fv/F0 Základní popisné statistiky parametrů fotosyntézy Korelace Statistické hodnocení parametrů A, E, WUE, gs

Grafy Graf č. 1: Graf č. 2: Graf č. 3: Graf č. 4: Graf č. 5: Graf č. 6: Graf č. 11: Graf č. 14: Graf č. 15: Graf č. 16: Graf č. 17: Graf č. 19: Graf č. 20:

Obsah chlorofylu v závislosti na termínu Obsah chlorofylu v závislosti na opakování Parametr F0 v závislosti na daném termínu Parametr Fv v závislosti na daném termínu Parametr Fm v závislosti na daném termínu Parametr Fv/Fm v závislosti na termínu Parametr Fv/F0 v závislosti na termínu Výkon čisté fotosyntézy vs. termín Parametr A vs. opakování Parametr E vs. termín Parametr E vs. opakování Stomatální vodivost průduchů vs. termín Parametr gs vs. opakování

1 ÚVOD Fotosyntéza je jedním z nejsložitějších procesů, které probíhají na naší planetě Zemi. Jednodušeji řečeno jedná se o vytváření organických látek rostlinami z vody a atmosférického CO2 za současného uvolnění kyslíku. Využívá sluneční záření jako zdroje energie. Fotosyntéza je fotochemický proces, při kterém fotosynteticky aktivní pigmenty v zelených částech rostlin přijmou energii světelného záření a přemění ji svým mechanizmem na energii chemickou. Fotosyntéza bývá ovlivněna mnoha faktory, které ji zpomalí, až zastaví nebo naopak ji mohou zrychlit. Jedná se o faktory vnější a vnitřní. Fotosyntéza velmi úzce souvisí se skleníkovým efektem na Zemi. Koncentrace CO2 v atmosféře stoupá neustále. Je to hlavně způsobeno, tím, že v současné době dochází k přílišnému úbytku biomasy na planetě a tím spojované globální problémy. Průběh fotosyntézy je především závislý také od podmínek vznikajících během dne, ale i vegetačního období. Fotosyntéza kromě výživy poskytuje člověku velmi různorodý materiál i pro technickou produkci, sacharidy, dřevo, tuky… Je základním zdrojem pro výrobní činnost člověka. Je známa více jak půl století jako zvláštní ojedinělý a originální proces. Tato diplomová práce se zabývá problematikou intenzity fotosyntézy z různých pohledů. Jsou zde popsány jednotlivé fáze a faktory, které mají velký vliv na průběh a rychlost fotosyntézy. Určitá část diplomové práce je také věnována skleníkové produkci, pěstování modelové zeleniny ve skleníku, tedy hydroponii. Experimentální část je rozdělena do dvou částí, kdy první část se zabývá zjištěním vhodnosti segmentu a stáří listu pro samotné měření vybraných parametrů fotosyntézy. V první části byl hodnocen obsah chlorofylu a schopnost rostlin využívat sluneční záření, tedy fluorescenci. Druhá část pokusu navazuje na první část, kde na základě statistického vyhodnocení byl měřen určitý druh a segment listu pomocí fotosyntetického přístroje, mimo jiné se opět měřil obsah chlorofylu a také i fluorescence. V závěru práce jsou zhodnoceny jednotlivé parametry a interpretace a v poslední řadě i praktické doporučení.

8

2 CÍL PRÁCE Cílem diplomové práce je vypracování literární rešerše týkající se problematiky intenzity fotosyntézy. Zaměřit se na skleníkovou produkci. Vypracování metodiky pokusu a založení experimentu u modelového druhu zeleniny. Posléze pomocí přístroje Lcpro+ provést měření vybraných parametrů. Rozšířit měření o denní křivky aktivity fotosyntézy. Statistické vyhodnocení a interpretování naměřených dat. Vyslovit závěr týkající se jednotlivých fyziologických charakteristik, které ovlivňují průběh fotosyntézy a vyvození praktického závěru.

9

3 LITERÁRNÍ ČÁST 3.1 Okurka salátová Okurka (Cucumis sativus L.) patří do čeledi tykvovité (Cucurbitaceae);(PETŘÍKOVÁ, 2006) Okurka patří mezi plodovou zeleninu a řadí se mezi teplomilné rostliny s vysokými nároky na teplo, ale i na živiny a neméně důležitou vodu. Většinou bývá pěstována z předpěstované sadby (MELICHAR, 1997). Okurky salátovky mají vysoký podíl vody až 97 % a nízký energetický obsah (52kJ/100 g), a jsou energeticky velmi chudou zeleninou. Od okurek nakladaček jsou rozdílné tím, že rostliny mají delší stonky, větší listy a samozřejmě i větší plody. Nároky na pěstování jsou podobné (PETŘÍKOVÁ, 2006).

3.1.1 Původ a botanická charakteristika Okurka patří k nejstarším kulturním rostlinám a pochází z Indie. V Evropě se objevila v 5. století před n. l. (MELICHAR, 1997). Původem byla liánovitá jednoletá rostlina s hořkými bobulemi, ale za staletí a šlechtěním se okurka změnila na poléhavou rostlinu, která má jak samčí tak samičí květy (MALÝ et al., 1998). Okurka je jednoletá rostlina, která vytváří mělkou kořenovou soustavu (MELICHAR, 1997).

Hlavní kořen narůstá do délky až 100 mm a bohatě se větví do šířky

(PETŘÍKOVÁ, HLUŠEK, 2012). Snadno může zakořenit i z lodyhy, která je popínavá, dužnatá a mírně hranatá. Listy jsou se třemi až pěti laloky a jsou dlanité. Většinou jsou sytě zelené, a na povrchu drsné, pokryté tvrdými chloupky (MALÝ et al., 1998). Květy jsou žluté, jednopohlavní a kalichovité (MELICHAR, 1997). Co se týká samčích květů, tak ty kvetou brzy a nachází se na hlavním stonku. Samičí květy se objevují později, a to hlavně na vedlejších stoncích. Plodem je dužnatá bobule s bradavičnatým nebo hladkým povrchem (MALÝ et al., 1998). Bobule je vejčitá, soudečkovitá, válcovitá, skládající se ze tří nebo pěti pouzder. Dužnina je jemně aromatická s určitou hořkostí. Hořkost je způsobena nedostatkem vody ve fázi sklizně, či vysokými teplotami nebo i velkými teplotními výkyvy mezi dnem a nocí. Hořkost okurek je hlavně způsobena glykosidy bryoninem a bryonidinem, které se vyskytují v kořenech (MALÝ et al., 1998). Dužnina je vodnatá, zelenobílá, jemně nasládlé chuti (PETŘÍKOVÁ, HLUŠEK, 2012). 10

Poměr kyseliny jablečné

a kyseliny citrónové, která převažuje je charakteristickým znakem (PETŘÍKOVÁ, HLUŠEK). V dnešní době jsou vyšlechtěny odrůdy čistě pouze se samičím kvetením a se schopností tvořit partenokarpické plody, tedy plody bez oplodnění. Semena jsou žlutobílá, podlouhlá a plochá (MELICHAR, 1997). Semeno klíčí při teplotách od 10 do 12 °C, optimum je při teplotě 20 - 30 °C (MALÝ et al., 1998).

3.1.2 Nutriční hodnota Obsahuje 3,5 – 4 % sušiny, 0,7 %, 0,2 % tuků, 2,7 % cukrů. Z cukrů tvoří 0,5 % glukóza, 0,4 % fruktóza, 0,2 % sacharóza, 0,2 % pektinové látky, 0,2 % hemicelulóza 0,6 % celulóza (MALÝ et al., 1998) Ve šťávě se vyskytují tyto látky: β – karoten, vitamíny B1,B2, PP. Kyselina l – askorbová v hodnotě asi 110 mg . 1000 g-1 čerstvé hmoty. Mají nízkou energetickou a výživovou hodnotu. Jsou těžce stravitelné (MALÝ et al., 1998).

Další nutriční

hodnoty, které uvádí (KOPEC, 1998) jsou uvedeny v příloze č. 1.

3.1.3 Nároky na prostředí Vyžadují humózní a zásadité půdy. Okurky jsou teplomilné, a proto se pěstují v teplých oblastech. Na nízké teploty jsou citlivé. Pokud klesne teplota pod 10 °C, dochází k fyziologickým poruchám (MELICHAR, 1997). Nejlépe se jim daří v chráněných polohách kukuřičné nebo řepařské oblasti do nadmořské výšky 280 m (MALÝ et al., 1998). Pokud jsou pěstovány na půdě, ideální jsou půdy písčitohlinité, hlinité, jílovitohlinité, nehodí se půdy příliš vlhké, těžké, pH 6,6 – 7,2. Potřebují dostatek humusu ve svrchní vrstvě ornice, který je důležitý pro udržení vlhkosti, ale i půdního vzduchu. Lodyha by měla být dostatečně osluněna. Délka slunečního svitu 1 800 – 2 200 hodin během vegetace. Důležitá je i doplňková závlaha (MALÝ et al., 1998). Optimální teplota půdy by měly být mezi 21 – 24 °C a vzduchu 22 – 30 °C (PETŘÍKOVÁ, HLUŠEK, 2012). 11

3.1.4 Sklizeň a požadavky na jakost Okurky se sklízí ručně, nebo také pomocí sklízecích plošin. Sklizňové období je závislé na dobrém zdravotním stavu, a pokud je zdravotní stav vyhovující, tak sklizeň trvá u této kultury 6 a více týdnů. Sklizeň začíná počátkem července, kde výsev proběhl v květnu. Pozdní odrůdy koncem července, či začátkem srpna. Sklizňový interval je 5 - 7 dní. Po sklizni je nutné jakostní třídění dle normy ČSN 46 3155 (MALÝ et al., 1998). Okurky salátové, které jsou pěstované hydroponicky, se sklízí během své vegetační doby, tedy během 3 měsíců. Poté se kultura zlikviduje a rostliny okurky se pěstují znovu. Plody mají oproti okurkám nakládačkám delší uchovatelnost. Výnos je 40000 – 50000 kg.ha-1 (PETŘÍKOVÁ, HLUŠEK, 2012). Salátovky se třídí do třech jakostních tříd a u všech těchto tříd je požadováno, aby minimální hmotnost plodu byla 180 g. U třídy výběr a I. jakost u plodů o hmotnosti nejméně 500 g, délka nejméně 300 mm, u plodů o hmotnosti 250 – 500 g, délka nejméně 250 mm. U II. jakosti může být maximálně 10 % plodů, které neodpovídají požadavkům I. jakosti (MALÝ et al., 1998). Plody nesmějí být hořké (PETŘÍKOVÁ, 2006).

3.1.5 Odrůdy K 1. červnu 2011 je zapsáno ve státní odrůdové knize celkem 38 odrůd okurek salátovek. Mimo jiné i odrůdy skleníkové (hadovky, mini, a midi okurky), vesměs hybridních (PETŘÍKOVÁ, HLUŠEK, 2012). Odrůdy se dělí na 3 skupiny. První skupinou jsou odrůdy skleníkové (partenokarpické, čistě samičí), druhou skupinou jsou fóliovníkové neboli pařeništní a poslední skupinou jsou odrůdy polní (MELICHAR, 1997). Dle (ÚKZUZ, 2014) je v Evropě registrováno 873 odrůd okurek salátových, z toho je 33 odrůd z České republiky.

12

3.2 Fotosyntéza Fotosyntéza je jeden z nejstarších a současně nejdůležitějších dějů. Schopnost fotosyntézy mají nejen eukaryotní organismy, ale také i prokaryontní organismy jako jsou jednobuněčné sinice, zelené nebo purpurové bakterie (ZEHNÁLEK, 2007). Fotosyntéza je kvalitativně i kvantitativně nejdůležitější biochemický pochod na Zemi (PAVEL, 1983). Fotosyntéza je proces, při kterém dochází u rostlin k přeměně energie světelného záření v energii chemickou, a ta je využívání k asimilaci CO2 (LUŠTINEC, ŽÁRSKÝ, 2003). Organismy, které jsou schopny fotosyntézy, se nazývají fotoautotrofní. Fotosyntéza vyšších rostlin se váže především na mezofylové buňky v listech a probíhá ve specializovaných organelách, které se nazývají chloroplasty HNILIČKA et al., 2005). Fotosyntéza bývá označována jako soubor reakcí, která se dá vyjádřit pomocí rovnice:

hv je kvantum zářivé energie Tento vztah se chápe jako vyjádření souhrnu všech reakcí, které vede ke vzniku organických látek (CH2O)n a současného uvolnění molekulárního O2, a to z CO2 a H2O (PROCHÁZKA et al., 1998). Kinetická energie se při fotosyntéze přeměňuje v chemickou energii makroergických vazeb, které umožní, aby energií základní chudé substráty se přeměňovaly v energii bohaté organické látky (PAVEL, 1983). Fotosyntéza je katalyzována soustavou enzymů, které se nacházejí v chloroplastech vyšších rostlin a zelených řas a v chromatoforech fotosyntetizujících bakterií (PAVEL, 1983). Z fyzikálního hlediska je pochod fotosyntézy přeměna energie slunečního záření na energii chemickou biologickým objektem (ZEHNÁLEK, 2007). Z chemického hlediska se jedná o velmi náročný a složitý děj. Jedná se tedy o převod uhlíku z nejvíce oxidované formy o nízké energii, CO2, do molekuly redukované sloučeniny, která má vysokou energii – sacharidu (ZEHNÁLEK, 2007).

13

Probíhající děj fotosyntézy lze i chápat jako fotokatalytickou přeměnu CO2 a H2O na složité molekuly vysoce energetických látek, které tvoří biomasu na planetě Zemi a produkují O2, který je nezbytnou součástí atmosféry a tedy i pro samotný život na Zemi. Po koloběhu vody je fotosyntéza druhý nejsložitější proces (KINCL, KRPEŠ, 2000).

Obr. č. 1 – Schéma fotosyntézy (KINCL, KRPEŠ, 2000) Vysvětlení obrázku č. 1 1. Probíhá příjem energie elektromagnetického záření (= absorpce a fixace kvant slunečního záření) 2. Převod sluneční energie na energii chemickou (= přenos elektronů pomocí transportních řetězců reverzibilními oxidačně – redukčními systémy, tvorba ATP a NADPH + H+) 3. Dochází k využití chemické energie pro syntézu (tvorbu) cukru (= asimilace CO2 do sacharidů); (KINCL, KRPEŠ, 2000).

3.2.1 Fáze fotosyntézy Fotosyntéza probíhá ve dvou oddělených, ale navazujících fázích – světelná a temnotní (ZEHNÁLEK, 2007).

14

3.2.1.1 Světelná fáze Jedná se o fotochemický děj, který spočívá v tom, že dochází k přeměně energie fotonů slunečního záření na energii chemickou. Energie záření se nejprve mění na energii excitovaných elektronů, která posléze v tzv. ,,biochemické baterii“, která je složená z oxidoreduktáz, používá na výrobu makroergických sloučenin – ATP (zdroj chemické energie) a NADPH + H+ (energií bohaté redukovalo) (ZEHNÁLEK, 2007). Mechanismus v první fázi fotosyntézy lze chápat jako oxidoredukční proces s primární funkcí fotochemické oxidace chlorofylu dvou typů reakčních center, v nichž probíhají 2 zářením iniciované reakce (KINCL, KRPEŠ, 2000). Světelná fáze probíhá v lamelární struktuře v chloroplastech (PAVEL, 1983). Fotochemické reakce ve světelné fázi probíhají dle následující rovnice: (HNILIČKA et al., 2005). 12 H2O + světelné záření

12 (H2) + 6O2

Podstatou této primární reakce je štěpení vody na světle (fotolýza vody, anebo Hillova reakce, dle anglického biochemika, který v roce 1937 dokázal jeho existenci), které poskytuje elektrony a vodíkové kationy (protony) pro tvorbu ATP a NADPH + H + (HNILIČKA et al., 2005). Primární reakcí všech fotochemických pochodů je absorpce světelných kvant pomocí fotosyntetických pigmentů, ke kterým se řadí chlorofyl a a chlorofyl b. Dále jsou to přídavné pigmenty jako karotenoidy a některá tetrapyrrolová barviva s otevřeným řetězcem. Chlorofyly jako základní kofaktory enzymů světelné fáze jsou porfyritové pigmenty. V chloroplastech se nacházejí 4 formy chlorofylu a to a,b,c,d (PAVEL, 1983). Světelnou fázi provádí fotosyntetizující aparát, který je u fototrofů složen z 3 součástí: 1. Fotoreceptory (pigmenty absorbující záření) 2. Fotosyntetické reakční centrum (přeměňuje světelnou energii na elektrickou energii) 3. Řetězec oxidoreduktáz (přeměňují světelnou energii excitovaných elektronů na energii chemickou, výroba ATP a NADPH + H+); (VODRÁŽKA, 1993). 15

U oxygenních fototrofů sestává světelná fáze ze 4 kroků: (VODRÁŽKA, 1993). 1. Fotochemická excitace fotoreceptoru (chlorofylu), tzn. záchyt slunečního záření, kde výsledkem jsou excitované elektrony. 2. Fotolýza vody 3. Fotoredukce NADP+ NADP+ + 2H+ + 2e-

NADPH + H+

4. Fotofosforylace (tvorba ATP)

Pozn. Proces fotofosforylace ojasnil D. Arnon až v roce 1954 a jeho mechanismus byl vysvětlen v roce 1964 P. Mitchellem (VODRÁŽKA, 1993).

3.2.1.2 Temnotní fáze Temnotní fáze je biosyntéza sacharidů z CO2 prostřednictvím redukčního činidla NADPH a energie ATP. Nepotřebuje světelnou energii a probíhá za tmy, dokud se nevyčerpají zásoby ATP a NADPH (ZEHNÁLEK, 2007). Převážná část vzniklého ATP a NADPH ze světelné fáze se spotřebuje k redukci karboxylových skupin, vznikajících fixací CO2 na vhodné organické akceptory, menší část se spotřebovává na redukci dusičnanů a síranů. V temnotné fázi vzniká celá řada organických látek, z nichž nejvýznamnější jsou sacharidy (PAVEL, 1983). CO2 vstupuje do metabolizmu celého organismu a slouží jako zdroj C pro výrobu mastných kyselin, aminokyselin, purinů, chlorofylu a dalších látek (ZEHNÁLEK, 2007). Temnotní fáze fotosyntézy probíhá v kapalné části chloroplastu (stromatu) a v cytosolu a zahrnuje celou řadu enzymatických reakcí (HNILIČKA et al., 2005). 16

V chloroplastech za fotosyntézy byly zjištěné 2 účinné karbonylační reakce, které umožňují dostatečně rychlé procesy biosyntézy organických látek, pokud je plynulá redukce. Zejména se jedná o karbonylaci ribulózo-1,5difosfátu a karbonylaci kyseliny fosfoenolpyrohroznové. Tyto reakce jsou základem temnotní fáze a dvou temnotních cyklů, a to Calvinova cyklu a Hatchova a Slackova cyklu (PAVEL, 1983). Calvinův cyklus (C3 cyklus): V roce 1956 M. Calvin objasnil mechanizmus fixace CO2, který v roce 1961 obdržel Nobelovu cenu za chemii (ZEHNÁLEK, 2007). Calvin objevil dílčí reakce fotosyntézy a jednotlivé meziprodukty identifikoval (HNILIČKA et al., 2005). Tento základní proces fixace CO2 lze uskutečnit pomocí 3 dalších reakcí ke kombinaci reakcí glykolýzy při odbourávání glukózy a pentózafosfátového cyklu. Tím vznikne nový

anabolický

cyklus,

který

probíhá

v chloroplastech

rostlinných

buněk

(ZEHNÁLEK, 2007).

Calvinův cyklus sestávající se z 3 kroků: (VODRÁŽKA, 1993). 1. Fixace CO2 v organické formě: aktivace CO2 jeho včleněním do pětiuhlíkatého cukru ribulosa-1,5-bifosfátu

jako

karboxyl

za

rozpadu

vzniklé

nestálé

sloučeniny

na 2 molekuly 3-fosfoglycerátu (3-PGA), které mají 3 atomy uhlíku (VODRÁŽKA, 1993).

Tento

krok

se

uskutečňuje

pomocí

enzymu

ribulóza-1,5-bifosfát

karboxyláza/oxygenáza (PROCHÁZKA, 2006). 2. Redukce aktivovaného CO2: Nejprve se na 3-PGA napojí další fosfátová skupina, která je uvolněná hydrolýzou molekuly ATP. Vznikne kyselina 1,3-bisfosfoglycerová a pak následně dojde k redukci pomocí NADPH za vzniku glyceraldehyd-3-fosfátu. Díky tomu, že při fixaci oxidu uhličitého vzniknou 2 molekuly 3-PGA bude celkový náklad na redukci 2 ATP a 2 NADPH (PROCHÁZKA, 2006). 3. Regenerace akceptoru CO2: Jedná se o opak regenerační fáze pentózového cyklu. (VODRÁŽKA, 1993). Tento krok je velmi složitý, kde dochází k tomu, že řetězec fosforylovaných cukrů vede k syntéze ribulóza-5-fosfátu, který je nutný další molekulou ATP převést na ribulóza-1,5-bifosfát. Ten slouží pak jako akceptor pro další molekulu CO2 (PROCHÁZKA, 2006). 17

Aby vznikla tříuhlíkatá molekula glyceraldehydu-3-fosfátu je potřeba fixovat 3 molekuly CO2. Cyklus musí proběhnout třikrát dokola. Vytvořená látky glyceraldehydu-3-fosfátu se zpracovává v jiných syntézách přímo v chloroplastu a je transportován z chloroplastu do cytosolu (PROCHÁZKA, 2006). Nedůležitějším enzymem Calvinova cyklu je enzym, označující jako ,,Rubisco“ (ribulóza-1,5-bifosfát-karboxyláza/oxygenáza). Katalytické schopnosti Rubisco jsou aktivovány pouze za světla za přítomnosti Mg2+ a CO2 (HNILIČKA et al., 2005). U C3 rostlin je účinek fotosyntézy úměrný množství zářivé energie, která je absorbována.

Účinnost fotosyntézy u C3 rostlin bývá snížena fotorespirací

až o 30 -50 %. Teplotní optimum se pohybuje od 18 – 25 °C. Její účinnost je o 30 – 50 % snížená díky fotorespiraci. Fotorespirace je u rostlin, kde probíhá Calvinův cyklus při intenzivním ozáření 1,5 – 3,5krát vyšší než dýchání v temnotní fázi. Dvouděložné rostliny a trávy mírného pásma mají hodnoty fotorespirace 10 až 20 mg CO2 . dm-2 . h-1 (KINCL, KRPEŠ, 2000). Existují a další fixace CO2 u C4 rostlin a CAM. Rozdíly oproti C3 rostlinám jsou uvedeny v příloze č. 2 (HNILIČKA et al., 2005).

3.2.2 Fotosystémy V membráně tylakoidů se nacházejí 4 supramolekulární komplexy: 1. Fotosystém II (PSII) tento systém katalyzuje rozklad H2O za uvolnění O2, dále je také poolem molekul plastochinonu funkčně spojený s komplexem cytochromů b6/f (PROCHÁZKA et al., 1998). 2. Cytochrom b6/f přenášející elektrony z PSII do PSI (PROCHÁZKA et al., 1998). Je složen obvykle ze 4 integrálních proteinů. Nachází se ve všech částech membrán tylakoidů (PROCHÁZKA, 2006). 3. Fotosystém I (PSI) tento systém získává elektron pro své reakční centrum z cytochromového komplexu a jeho přenosem přes ferredoxin dochází k redukci NADP+ (PROCHÁZKA et al., 1998). 18

4. ATP – syntáza

tato syntáza využívá protonový gradient, která je vytvořena

přenosem elektronů k syntéze ATP na vnějším povrchu tylakoidní membrány (PROCHÁZKA et al., 1998).

Je umístněna vždy v blízkosti fotosystému I, tedy jen

v těch tylakoidních membránách komunikující se stromkem. Je tvořen komplexem 9ti polypeptidů. Zprostředkovává tvorbu ATP z ADP (PROCHÁZKA, 2006). Oba fotosystémy (PSI a PSII) se skládají z jádra (core komplex) a světloměrného systému (LHCI a LHCII) = light harvesting komplex. (PROCHÁZKA et al., 1998).

3.2.2.1 Fotosystém I R. Emerson v 50. letech zjistil, že při oxygenní

fotosyntéze spolupracují

2 fotosystémy. První fotosystém vyrábí silné redukční činidlo (ferredoxin), redukující NADP+ (VODRÁŽKA, 1993). Fotosystém I je bohatší na pigmenty, které absorbují světelné záření při větších vlnových délkách a převládá v něm chlorofyl a nad chlorofylem b, a to v poměru 6:1 až 10:1. Chlorofyl a má maximální absorpci při vlnové délce 700 nm (P 700). Ostatní pigmenty stejně jako u fotosystému II jsou pomocné (NOVÁČEK, 2008). Fotosystém I se nachází výhradně v takových částech tylakoidních membrán, které komunikují přímo se stromatem. Není v částech tylakoidů, které k sobě přiléhají. Jádro fotosystému I obsahuje 2 velké polypeptidy (Ia, Ib), které na sebe vážou molekulu chlorofylu a. K proteinům reakčního centra je připojeno i několik přenašečů elektronů, ale identifikace není dosud ještě známa (PROCHÁZKA, 2006). Na molekuly chlorofylu a ve fotosystému I jsou navázány molekuly nosičové bílkoviny (14 molekul chlorofylu na 1 molekulu bílkoviny o relativní molekulové hmotnosti 110 000). Molekula reakčního centra má v základním stavu, tedy ve tmě redoxní potenciál E°´ = + 0,45 V. Přenos fotonů ze sběračových chloroplastů dochází k distribuci elektronů molekuly P700 a k jejímu přechodu do excitovaného stavu P*700, za současného poklesu redoxního potenciálu na E°´ = - 0,55 V. Posléze excitované elektrony se přesouvají z molekuly P*700 na ferredoxin (oxidoreduktáza, nehemový protein typu Fe4S4 s relativní molekulovou hmotností 11 600), je vázán na tylakoidní membránu. Poté dojde k přenosu elektronů na rozpustný ferredoxin 19

(E°´ = - 0,32 V) za vzniku NADPH. Protony pocházejí z fotolýzy vody (ZEHNÁLEK, 2007).

Pigmenty fotosystému I a II jsou soustředěné do tzv. světlosběrných komplexů

LHC, které zářivou energii absorbují a na základě molekulární resonance ji odvádějí do centra fotosystémů, tedy do reakčního centra (LUŠTINEC, ŽÁRSKÝ, 2005).

3.2.2.2 Fotosystém II Fotosystém II je lokalizován v granální membráně tylakoidů, hlavní část je tvořena 6 integrálními a 3 periferními proteiny. Jádro (RC) fotosystému II tvoří 2 integrální proteiny, které se označují jako D1 a D2, na které je navázáno asi 50 molekul chlorofylu a, včetně 1 ionizovatelné molekuly P680 (PROCHÁZKA, 2006). Fotosystém II obsahuje molekuly chlorofylu a i b, které jsou vázané na nosičové bílkoviny (po třech molekulách chlorofylu a a b na 1 molekulu bílkoviny s relativní molekulovou hmotností 28 000). Absorpční maximum u PSII je 680 nm. Reakční centrum molekuly chlorofylu (P680) má za tmy redoxní potenciál E°´ = + 0,82 V). Při

ozáření

přechází

do

excitovaného

stavu

P*680

s redoxpotenciálem

E°´ = 0 V. Akceptorem excitovaných elektronů je zřejmě látka, která má povahu karotenoidu. Uvolněním elektronů z P*680 a jejich přechodem na P700 vzniká oxidovaná forma chlorofylu P680, která reaguje určitým sledem, ne dosud zcela objasněným (ZEHNÁLEK, 2007). K PSII patří i komplex, ve kterém dochází k fotolýze vody. Označuje se též jako OEC (Oxygen Evolving Center). Na proteiny v blízkosti RC je připojeno asi 100 molekul chlorofylů a i b + několik molekul betakarotenu. Tento celek je pojmenován jako vnitřní anténa. K PSII je připojena i další, tzv. vnější anténa, obsahující 100 až 250 molekul chlorofylu a i b zhruba ve stejném poměru (PROCHÁZKA, 2006).

3.2.3 Fotofosforylace Základ reakce je v ionizaci molekuly pigmentu na úkor světelných kvant tak, že chlorofyl se díky účinku jednoho kvanta energie světla dostane do vzbuzeného 20

stavu a účinkem druhého kvanta se ionizuje, při tom se vytvoří kationt chlorofylu a dochází k uvolnění elektronu, viz reakce níže (ŠEBÁNEK, 1983).

Účinkem 2 fotonů se z molekuly pigmentu uvolní elektron, který má vysokou energii a ten je přebrán oxidoredukční systémem, kde se na úkor jeho energie rozloží molekula H2O a dojde k vytvoření asimilačních faktorů. Ionizovaný pigment se buďto vrátí do původního stavu tím, že se k němu vrátí i velmi energeticky nízký elektron. Na základě toho jestli se vrací původní elektron po odevzdání části energie na syntézu ATP nebo zdali k němu přijde jiný elektron. Podle toho rozdělujeme cyklickou a necyklickou fosforylaci (ŠEBÁNEK, 1983).

3.5.3.1 Necyklická fosforylace Velký problém u fotosyntézy je přenos elektronů z H2O tedy z fotolýzy vody na NADP+. Redukovat NADP+ na NADPH má ferredoxin se silným negativním redoxním potenciálem. Reakce je katalyzována flavoproteinem. Elektrony z fotolýzy vody

jsou přes PSII přeneseny přenašečem Q ((quencher) dosud neobjasněný) na NADP+, tento proces je nazván necyklická fosforylace. Díky fotolýze vody se uvolní 2 elektrony a 2 ionty H+ , redukující NADP na NADPH + H+. Produkty necyklické fosforylace jsou: NADPH + H+, ATP, O2 z fotolýzy (KINCL, KRPEŠ, 2000). Na rozdíl od cyklické fosforylace se liší tím, že na excitovaný chlorofyl se nevrací původní elektron, ale elektron pocházející z molekuly H2O. Lze jej vyjádřit rovnicí viz níže: (KINCL, KRPEŠ, 2000).

21

Necyklická fosforylace je uskutečněna 2 světelnými reakcemi. V prvním světelné reakci dojde k aktivaci chlorofylu a, ze kterého přechází elektron na ferredoxin a redukuje ho. Díky přítomnosti enzymu ferredoxin-NADP-reduktázy přejde elektron z ferredoxinu na NADP+

a redukuje jej na NADPH+ H+, kde se ferredoxin zpětně oxiduje.

NADP+ přijme H+ z disociované vody, která slouží jako donor vodíku pro tvorbu NADPH a také jako zdroj elektronů pro molekulu chlorofylu b, která je kladně nabitá. Ta vznikne při druhé světelné reakci, kde elektron z chlorofylu b přejde na plastochinonu a redukuje jej. Z plastochinonu přechází elektron přes cytochrom f na kationt chlorofylu a a přitom se vytvoří z ADP a kyseliny fosforečné ATP (ŠEBÁNEK, 1983).

Obr. č. 2 – Necyklická fosforylace (FOLK, 2013)

3.2.3.2 Cyklická fosforylace Elektrony z fotosystému I mohou přicházet z neidentifikovatelných látek označujících písmenem Z i obráceně přes cytochrom b na plastochinonu a přes cytochrom f a plastocyanin, redukující chlorofyl, opět do molekul chlorofylu a v PSI, což umožňuje cyklický transport elektronů tedy cyklickou fosforylaci. Produktem cyklické fosforylace jsou molekuly ATP (KINCL, 2000). Cyklická fosforylace probíhá a naaerobních podmínkách bez asimilace CO2. Jedná se o uzavřený cyklus (ŠEBÁNEK, 1983). 2 ADP + 2 H3PO4

hv

2 ATP (ŠEBÁNEK, 1983)

22

Při cyklické fosforylaci se uplatní fotosystém I, probíhá bez přítomnosti vody, a je společná pro všechny organismy, u kterých probíhá fotosyntéza (HNILIČKA et al., 2005).

Obr. č. 3 – Cyklická fosforylace (FOLK, 2013)

3.2.4 Listy Listy rostlin mají velmi důležitou roli a svou morfologickou strukturou zabezpečují průběh fotosyntézy (PROCHÁZKA et al., 1998). Listy jsou plochými útvary, jsou přizpůsobeny k maximální absorpci slunečního záření a k maximálnímu zkrácení transportních drah pro výměnu plynů mezi okolní atmosférou a vnitřním prostředím. Vnitřní povrch listu je 10 - 20krát větší než povrch vnější. Díky většímu vnitřnímu povrchu se výrazně zvětšuje plocha, na které probíhá výměna

plynů

mezi

buňkami

mezofylu

a

vzduchem

v intercelulárách.

25 až 50 % celkového objemu listu zaujímají interceluláry. Interceluláry ohraničují větší část povrchu buněk mezofylu. Povrch mezofylových buněk, který přiléhá k povrchu sousedních buněk, je menší než povrch, který tvoří stěny intercelulár. Tento fakt, má velký význam v rámci difuze CO2 do fotosyntetizujících buněk listů ale i pro samotnou transpiraci (LUŠTINEC, ŽÁRSKÝ, 2005). Slunečního záření, které dopadá na povrch listů, se odráží, část je pohlcena a část listem prochází. Celkový podíl odraženého, procházejícího a pohlceného záření je dán anatomií listu, obsahem pigmentů a sklonu listu směrem k dopadajícímu záření. Např. list je schopen 20 % záření propustit, 25 % odrazit a 55 % pohltit. Absorpce listů je největší v modré, červené a žluté oblasti spektra. Nejvíce listy odráží a propouští záření 23

zelené a krátkovlnné infračervené. 90 - 95% pohlcené energie je ztraceno v podobě tepla. Zbytek záření se využívá ve fotochemických reakcích (LUŠTINEC, ŽÁRSKÝ). Z hlediska fotosyntézy má velký význam anatomická struktura listu, která se vyznačuje tzv. věnčitým typem. Toto pojmenování bylo označeno již v minulém století a označil jej Haberlandt jako tzv. Kranz-typ. Pro věnčitou strukturu je charakteristická parenchymatická pochva cévních svazků, kde její buňky obsahují granální chloroplasty s velkými škrobovými zrny (PROCHÁZKA et al., 2005). UV záření zadržují voskové kutikulární korkové vrstvy epidermálního pletiva a fenolové složky buněčné šťávy ve vnější buněčné vrstvě. Do hloubky listu se dostane nejvíc 2 -5 %, ale většinou je to méně než 1 % UV záření. Zhruba 70 % fotosyntetického účinného záření pronikající do mezofylu, je chloroplasty pohlceno (LARCHER et al., 1988). Sluneční světlo Vosková pokožka

Svrchní epidermis Palisádový mezofyl

Vzdušný prostor

Houbovitý mezofyl Spodní epidermis Buňka s chloroplasty

Výměna plynů přes průduchy

Buňka s chloroplasty

Vosková pokožka

Obr. č. 4 – Průřez listem (BBC, 2014)

3.2.5 Chloroplasty Chloroplasty jsou nejmenší strukturní a funkčními jednotkami, schopny i po izolování pohlcovat záření, fixovat CO2 a zabudovávat C do sacharidů (PROCHÁZKA et al., 1998).

24

Chloroplasty jsou organely, ve kterých probíhá fotosyntéza. Jsou to zelené tělíska o průměru 5 -10 μm. Mají různý tvar, zpravidla bochníčkovitý nebo vřetenovitý (LUŠTINEC, ŽÁRSKÝ, 2005). V mezofylech buněk listů se jich nachází asi 30, ale tohle množství je závislé v rozmezí hodnot od 10 do 100. Na 1 mm2 plochy listu připadne asi 500 000 chloroplastů. Na povrchu se nachází dvojitá selektivně permeabilní (polopropustná) membrána, která má tloušťku 10 až 20 nm, dále se skládá ze stromatu, což je vnitřní bílkovinná základní hmota. Ve stromatu složitým skládáním membrány lamely vznikají tylakoidy, které uvnitř chloroplastu tvoří shluky, nazývající se grana. Průměrný chloroplast obsahuje asi 50 gran. Tylakoidy gran jsou spojené tylakoidy, vycházející z gran do prostoru stroma a nazývající se intergrana. Vnitřní část tylakoidu, je lumen (HNILIČKA et al., 2005). Lumen je vyplněn vodným roztokem solí (LUŠTINEC, ŽÁRSKÝ, 2005). Uvnitř chloroplastů se nacházejí malé ribozomy a molekuly DNA. V chloroplastech jsou fáze fotosyntézy prostorově oddělené. Oddělení fází fotosyntézy umožňuje, aby reakce probíhaly vedle sebe a přitom se nějakým způsobem neovlivňovaly. Světelná fáze probíhá díky 2 fotosystémům na tylakoidech. V granách tylakoidu je umístněný fotosystém I a fotosystém II. Fotosystém I je pouze v tylakoidech stromatu. Temnotní fáze probíhá v chloroplastu v kapalné části, ve stromatu, kde jsou důležité enzymy pro fixaci CO2 (HNILIČKA et al., 2005). Vnější membrána je relativně propustná, vnitřní je propustná selektivně (LUŠTINEC, ŽÁRSKÝ, 2005).

Vnější membrána

Grana Lumen

Vnitřní membrána

Stroma

Tylakoidy

Obr. č. 5 – Průřez chloroplastem (GLOGSTER, 2007 - 2012)

25

3.2.6 Chlorofyl Chlorofyl se řadí mezi fotosyntetické pigmenty. List v průměru obsahuje asi 70 miliónů buněk obsahující 5. 109 chloroplastů. V každém chloroplastu je 600 miliónů molekul chlorofylu (PROCHÁZKA et al., 1998). Chlorofyl tvoří asi 1 % sušiny zelených částí rostlin. Základní strukturou chlorofylu jsou porfyriny (4 pyrolová jádra navázána na Mg, který je v centru chlorofylu, spojená methionovými můstky). Na jednom jádru je připojena fytolová část (HNILIČKA et al., 2005). Fytol je alkohol s 20 uhlíky, podmiňující rozpustnost v tucích (KINCL, KRPEŠ, 2000). Dnes je známo 7 typů zelených barviv: chlorofyl a, b, c, d ,e a bakteriochlorofyly a a b. Největší důležitost je připisována chlorofylu a, má modrozelenou barvu a sumární vzorec C55H72O5N4Mg, vyskytující se u všech vyšších rostlin sinic i řas. U fotosyntetizujících bakterií se chlorofyl a nenachází, ty mají bakteriochlorofyl. Chlorofyl b, je žlutozelený se sumárním vzorcem C55H70O6N4Mg. Tento chlorofyl typu b se vyskytuje jak u vyšších rostlin, krásnooček, zelených řas. Ostatní uvedené chlorofyly se vyskytují jen u řas. Chlorofyl c se vyskytuje u chaluh, obrněnek, zlativek a rozsivek, kde je součástí pigmentových komplexů. Některé druhy ruduch obsahují chlorofyl d (HNILIČKA et al., 2005). Chlorofyl a i b jsou hlavní pigmenty vyšších rostlin absorbující záření v oblasti 380 - 470 nm a 650 – 680 nm. Pokud dopadne na zelenou rostlinu světlo (záření o vlnové délce 400 - 700 nm) dojde k absorpci modrofialové a červené oblasti spektra, zatímco zelená oblast se odráží a díky tomu rostliny jsou vidět zeleně zbarvené. (KINCL, KRPEŠ, 2000). Chlorofyl se u většiny rostlin vytváří pouze na světle, výjimku tvoří některé zelené řasy a jehličnany, ty syntetizují chlorofyl za tmy (ŠEBÁNEK, 1983). Struktura chlorofylu je uvedená v příloze č. Základem vzniku chlorofylu je protochlorofyl a světlo. Červené dlouhovlnné světlo napomáhá tvorbě chlorofylu. Další podmínkou pro vznik chlorofylu je přítomnost Fe+2. Nedostatek Fe způsobí u rostlin žlutnutí (chlorózu); (ŠEBÁNEK, 1983).

26

3.2.7 Celková a čistá fotosyntéza Množství energie, které je vázané při fotosyntéze nebo celkové množství vázaného CO2 se označuje jako celková fotosyntéza (gross photosynthesis) = GP. Celková uvolněná energie nebo CO2 je vyjádřena respirací (RS). Energie se vyjadřuje v joulech příjem CO2 v μmolech na jednotku listové plochy za jednotku času. GP je mnohem větší než RS a mění se během měření (LUŠTINEC, ŽÁRSKÝ, 2005). Hodnoty u jednotlivých druhů rostlin jsou velmi proměnlivé a závisí na ontogenezi rostlin a podmínkách

prostředí.

V dobrých

podmínkách dochází

k asimilaci

4 – 6 g CO2 . h-1, pokud jsou špatné podmínky pouze jen desetiny gramu (ŠEBÁNEK, 1983). Růst rostlin a výnos plodiny je závislý na rozdílu mezi celkovou fotosyntézou a respirací. Rozdíl se označuje jako čistá fotosyntéza (NP). Pokud klesne čistá fotosyntéza na 0 (rychlost respirace velmi vysoká nebo celková fotosyntéza velmi nízká) potom platí vztah GP = RS. Jedná se o stav, který nastane při tzv. kompenzační koncentraci CO2, čili fotosyntéza vyrovnává respiraci. Pokud rovnováha nastane v závislosti na ozářenosti, jedná se o kompenzační ozářenost (LUŠTINEC, ŽÁRSKÝ 2005). V noci fotosyntéza neprobíhá, CO2 se uvolní dýcháním. Dopoledne rychlost fotosyntézy stoupá, nejvyšších hodnost dosahuje v poledních hodinách a v odpoledních hodinách opět klesá (PAVLOVÁ, 2005). Účinnost fotosyntézy je definována jako poměr výkonu k příkonu. Za výkon se považuje množství energie, které je uloženo v asimilátech. Dopadne-li celkové množství energie na listovou plochu, účinnost je nižší jak 1 %. Pokud ovšem se bere jako příkon energie PAR, hodnoty účinnosti se mohou pohybovat okolo 5 %. Maximální účinnost záření v modré oblasti PAR je kolem 20 %. V červené oblasti 30 %., kde se energie mění v teplo (PAVLOVÁ, 2005). Rychlost fotosyntézy lze stanovit jako změnu koncentrace CO2 nebo O2 v uzavřeném systému. Na fixaci 1 molu CO2 je potřeba 8 molů fotonů z PAR (ANONYM, 2013).

27

3.2.7.1 Kvantový výtěžek fotosyntézy Vyjadřuje počet molů uvolněného kyslíku nebo počet molů fixovaného oxidu uhličitého při využití energie 1 molu fotonů. Maximální hodnoty kvantového výběžku fotosyntézy jsou dosaženy při nízké ozářenosti a při inhibici fotorespirace. Hodnoty dle Warburga dosahují 0,3. Obecně se přijímá hodnota kvantového výtěžku 0,125 (PROCHÁZKA et al., 1998). Pro fotosyntézu v atmosféře o současné koncentraci CO2 je hodnota kvantového výtěžku 0,08 (LUŠTINEC, ŽÁRSKÝ, 2005).

3.2.8 Faktory ovlivňující fotosyntézu Proces fotosyntézy bývá ovlivňován celou řadou vnitřních a vnějších faktorů. Faktory, které ovlivňují fotosyntézu, je celá řada, mezi nimi se řadí např. světelné záření (intenzita, složení spektra, délka působení), teplota, koncentrace CO2, rychlost větru, vodní režim, minerální výživa, obsah a složení chloroplastového aparátu, enzymový systém, množství vody v pletivu, věk, ontogeneze rostlin a orgánů a mnohé další (ŠVIHRA, 1981). Rychlost fotosyntézy je závislá na faktoru, který je zastoupen v minimu, i když ostatní vnější faktory jsou v optimálním stavu. Takový faktor se nazývá limitujícím faktorem (limiting factor). Průběh syntézy je optimální, pokud všechny faktory jsou v optimu (ŠEBÁNEK, 1983).

3.2.8.1 Genetika Ke genetickým faktorům se řadí zejména druhové a odrůdové morfologické a strukturní vlastnosti asimilačních orgánů a vnitřní faktory fyziologické. Druhová a odrůdová variabilita značně ovlivňuje rychlost fotosyntézy. Některé nekulturní druhy mají mnohem větší rychlost fotosyntézy než kulturní druhy (ŠEBÁNEK, 1983).

28

Jednotlivé druhy rostlin jsou dlouhodobě adaptovány na různé typy stanovišť a jejich fotosyntéza se vzájemně liší. Lze je podstatě pozorovat na základě veličiny nazývané fotosyntetická kapacita listu. Tohle kritérium bylo definované v roce 1960 českými vědci I. Šetlíkem, J. Bartošem a Š. Kubínem. Hodnoty jsou různé v závislosti na rostlinách. U C4 rostlin se udává hodnota 20 – 40 μmol CO2 . m-2. s-1. Pro C3 rostliny z mírného pásu 3 – 20 μmol CO2 . m-2. s-1. Nízké hodnoty fotosyntetické kapacity listu mají CAM rostliny, hodnoty se pohybují v rozmezí od 0,6 do 2,4 μmol CO2 . m-2. s-1. Vysoké hodnoty dosahují pouštní byliny a trávy, které jsou dostatečně zásobeny vodou (PAVLOVÁ, 2005).

3.2.8.2 Světelné záření Vztah světla a fotosyntézy je velmi komplexní, je uskutečňován na různých úrovních a zahrnuje celou řadu mechanizmů. Množství energie, charakterizuje veličina nazývající se hustota toků fotonů fotosynteticky aktivního záření. Tato veličina se vztahuje na jednotkovou plochu listu a na jednotku času.

Značí se dle anglické zkratky

PPFD (photosynthetic photon flux density);(PAVLOVÁ, 2005).

Rozdíly v hodnotách intenzity dopadajícího záření jsou různé dle zeměpisné šířky místa, nadmořské výšky, povahy terénu … Maximální hodnoty intenzity dopadajícího záření na rostliny za jasného letního dne se pohybují v rozmezí 400 - 600 W.m-2, což je 2000 - 2500 μmol . m-2. s-1 U světlomilných rostlin (heliofytů), pokud nastane snížení intenzity záření, klesne čistá fotosyntéza, která při 5 % z plného slunečního záření dosáhne nulových hodnot. Jedná se o kompenzační ozářenost. U stínomilných rostlin (sciofytů), nastane tento stav o něco později, asi při 1 % plného slunečního záření. Z toho plyne, že čím má rostlina vyšší kompenzační ozářenost, tím j rostlina více světlomilná. Další charakteristika hodnotící intenzitu záření na rostlinu je saturační ozářenost. Např.

C3 rostliny dosahují hodnot saturační ozářenosti 400 - 650

μmol . m-2. s-1. Světlomilné rostliny lépe využívají červené světlo, stínomilné lépe využívají paprsky modrofialové. Nejméně účinné je zelené záření (HNILIČKA et al., 2005).

29

Závislost rychlosti fotosyntézy na hustotě ozáření je opět jiná u různých rostlin. Rychlost fotosyntézy stoupá jen do určité hranice a dále se nedá už zvyšovat v závislosti na hustotě ozáření (KINCL, KRPEŠ, 2000).

Obr. č. 6 – Světelné křivky fotosyntézy u sciofytů a heliofytů Pozn.: S přibývající hustotou ozáření se zvyšuje příjem CO2 až do bodu saturační ozářenosti. A, A' - dýchání, B.B' - kompenzační ozářenost, C - saturační ozářenost. (KINCL, KRPEŠ, 2000).

3.2.8.3 CO2 Obsah CO2 se ve vzduchu neustále zvyšuje, hodnota se pohybuje kolem 0,038 %. (KINCL, KRPEŠ, 2000). CO2 je nezbytný pro fotosyntetickou asimilaci uhlíku. Rostlina jej přijímá z okolního prostředí, ale také jej současně uvolňuje respirací a za světla fotorespirací. Pro růst rostlin

je

důležitý

příjem

CO2

z okolního

prostředí.

Zvýšení

koncentrace

CO2

v experimentálních podmínkách vede k pozitivním růstovým efektům.

Koncentrace oxidu uhličitého bývá zvyšována často uměle za účelem zvednutí produkce u skleníkových kultur. Zvýšená koncentrace CO2 ve skleníku vede současně ke

snížení

fotorespirace.

Pokud

koncentrace

CO2

se

v ovzduší

zvýší

na

1000 μmol . mol-1 nevede ke tvorbě asimilátů ale má inhibiční efekt (PAVLOVÁ, 2005).

30

Specifická měrná hmotnost CO2 je 0,001965 g. K asimilačnímu fotosyntetickému aparátu rostliny se plynný CO2 dostane difúzí průduchy a ve formě iontu HCO3- díky kořenovému systému. Efektivnost příjmu CO2 především závisí na typu listu a velikosti průduchových štěrbin. Štěrbiny mají elipsovitý tvar a délku 5 – 40 nm a šířku 2 -10 nm. Dále efektivnost příjmu CO2 je také ovlivněna tím, jak jsou průduchy rozloženy po povrchu listu. Čím je menší štěrbina průduchu tím dochází k rychlejší difúzi CO2 po přepočtení na jednotku plochy (ŠEBÁNEK, 1983).

Závislost rychlosti fotosyntézy na základě koncentrace CO2 a osvětlení se zvyšuje dle logaritmické křivky. Nejmenší koncentrace CO2, při které začíná fotosyntéza je 0,008 – 0,01 % (ŠVIHRA, 1981). Množství CO2 je ve vzduchu nedostačující pro optimální průběh fotosyntézy rostlin, proto v uzavřených sklenících se zvyšuje množství CO2 ve vzduchu až na 0, 15 %, tím jednak dochází ke zvýšení intenzity fotosyntézy a jednak k zvýšení výnosu rostlin (KINCL, FAUSTUS, 1978). Stanovení rychlosti fotosyntézy v závislosti na

CO2 musí vycházet nikoliv

z koncentrace ve vzduchu, ale z koncentrace, která je v intracelulárách. Dá se vypočítat z rychlosti toku CO2 do listu (z naměřené hodnoty rychlosti čisté fotosyntézy A z gazometrického přístroje), z vodivosti listu pro CO2 (gco) a z koncentrace CO2 ve vnějším vzduchu (Ca) (PROCHÁZKA, 2006). Za optimálních podmínek osvětlení a teploty kolísá koncentrace CO2 od 0,06 – 0,4 % ve vzduchu. Maximální koncentrace CO2 pro fotosyntézu je složitější na základě toho, že výška koncentrace je spojená s intenzitou světla, která limituje fotosyntézu. Při optimálních podmínkách teploty, osvětlení a koncentrace CO2 se rychlost fotosyntézy pohybuje od 200 – 5500 mg CO2 . m-2 . hod-1 dle druhu rostliny, fáze růstu, ale i tvaru listové plochy (ŠEBÁNEK, 1983). Je prokázáno, že rychlost fotosyntézy vzrůstá při zvýšeném obsahu CO 2 ve vzduchu na 0,1 – 0,15 % 2 – 3krát, do 1 % 10 – 20krát (ŠEBÁNEK, 1983).

31

3.2.8.4 Teplota Teplota ovlivňuje významně rychlost fotosyntézy. Teplotní optimum pro čistou fotosyntézu u C3 rostlin je 15 – 25 °C (PROCHÁZKA, 2006), pro C3 rostliny je teplota okolo 30 °C nevhodná, protože výrazně vzrůstá oxygenázová aktivita enzymu Rubisco a tudíž fotorespirace vede ke snížení čisté fotosyntézy (HNILIČKA et al., 2005). Kdežto u C4 rostlin je teplota vyšší (25 – 30 °C). Rychlost fotosyntézy se s teplotou zvyšuje až po 40 °C, při této teplotě už nastávají degradační procesy (PROCHÁZKA, 2006). U velké části rostlin mírného pásma se fotosyntéza zastaví při 0 °C nebo mírně pod bodem mrazu. U tropických rostlin se však fotosyntéza zastaví při 5 až 10 °C (HNILIČKA et al., 2005). Rychlost fotosyntézy závisí nejen na světle působícím ve světelné fázi, ale také i na teplotě v temnostní fázi. Průběh reakcí se urychluje při zvyšování teploty o 10 °C 2 - 3krát, což se nazývá teplotní koeficient fotosyntézy (PQ). Jednotlivé druhy rostlin mají různé koeficienty fotosyntézy. Při nízké teplotě je fotosyntéza velmi malá. Účinek teploty na fotosyntézu je komplikován současně tím, že s fotosyntézou probíhá dýchání. Rychlost fotosyntézy a dýchání se změnou teploty se mění nerovnoměrně (ŠEBÁNEK, 1983). Musí se však podotknout, že čím je působení vyšší teploty delší, tím je v konečném výsledku škodlivější její účinek (KINCL, FAUSTUS, 1978). Minimální teploty, kde se dá změřit fotosyntéza je u rostlin mírného pásma 0 až -3 °C. Fotosyntéza za nízkých teplot (blížících se k nule) vede k hromadění nevyužitých asimilátů. Rychlost fotosyntézy se mění i v průběhu dne, tak i během vegetační doby (PROCHÁZKA, 2006). Intenzita fotosyntézy vykazuje na slunných stanovištích v poledních hodinách vlivem zvýšené teploty velký pokles (KINCL, FAUSTUS, 1978). Warburg zjistil, že pokud je vysoká intenzita světla PQ může dosáhnout vysokou hodnotu, až 4,7 v oblasti nižších teplot, protože chemické reakce temné fáze fotosyntézy jsou limitované teplotou. Při vyšší teplotě reakce proběhnou velmi rychle a PQ se snižuje. Při nízké intenzitě světla a vysoké teplotě je PQ rovno 1 (ŠVIHRA, 1981). 32

Teplota ovlivňuje aktivitu enzymů a rychlost biochemických reakcí, při fotosyntéze především fixaci CO2, redukci 3-PGA a regeneraci substrátu v Calvinově cyklu. Vysoké teploty jsou spojovány v přírodě s vysokou ozářeností, která způsobí poškození fotosyntetického aparátu. Pokud jsou příliš vysoké tepoty, tak u rostlin se zvyšuje transpirace, což může vést ke snížení obsahu vody v rostlině a zvýšit stomatální odpor. (PAVLOVÁ, 2005).

Obr. č. 7 - Závislost intenzity fotosyntézy na rozdílné teplotě (ŠEBÁNEK et al., 1983) Pozn.: Při nízké intenzitě světla, teplota nemá vliv na fotosyntézu, při vysoké intenzitě světla vyšší teploty zvyšují intenzitu fotosyntézy

3.2.8.5 Voda Voda v rostlině má zastává celou řadu funkcí. Jedná se o výborné rozpouštědlo a pro rostliny je velmi důležitá k transportu živin. Velmi závaznou funkcí vody je biochemická funkce. Získání energie prostřednictvím fotosyntézy je spjata s rozkladem vody (fotolýzou);(NOVÁČEK, 2008). Závislost rychlosti fotosyntézy na vodním režimu je však velmi složitá. Voda působí přímo i nepřímo. Vystupuje jako donor vodíku, hydratuje asimilační pletiva, reguluje štěrbinu průduchů a transpiraci. Ovlivňuje růst asimilační plochy (ŠEBÁNEK, 1983). Pokud je nedostatek vody, dochází u rostlin k uzavírání průduchů a tím se zamezuje přístup CO2 do listů, a díky tomu se fotosyntéza zastavuje. Nedostatek vody snižuje přísun minerálních látek, snižuje se růst i celková asimilační plocha rostlin. Opět se to projeví snížením intenzity fotosyntézy (KINCL, FAUSTUS, 1978). 33

Dostatek vody je důležitý pro průběh primární fáze fotosyntézy, kde se voda účastní jako donor elektronu. V sekundární fázi voda hydrolyzuje nestálý šestiuhlíkatý produkt karbonylace. Dostatečný obsah vody v rostlině dává možnost odvádět nadbytek energie do okolního prostředí ve formě latentního tepla při transpiraci a ovlivnit také teplotu listu (PAVLOVÁ, 2005). Nejvíce vody potřebuje rostlina na úhradu při transpiraci, aby pletiva neusychaly a nedocházelo k jejich přehřívání. Pokud je výdej vody větší transpirací než příjem kořeny, rostlina uvadá a uzavírají se průduchy. K přechodnému nedostatku vody a současně k poklesu fotosyntézy dochází v poledních hodinách za horkých slunných dní. Z hlediska fyziologie je mnohem horší dlouhodobý nedostatek vody (HNILIČKA et al., 2005). Při různém obsahu vody v pletivech, a tím i různých vodních deficitech je rychlost fotosyntézy limitována světelnou saturací (nasyceností) asimilačního aparátu. Snížení rychlosti fotosyntézy při světelné saturaci asimilačního aparátu při vodním stresu je určeno při normální koncentraci CO2 otevřením štěrbiny (ŠEBÁNEK, 1983). Fotosyntéza

dosahuje

maximálních

hodnot

při

vodním

sytostním

deficitu

od 5 – 25 % plného nasycení vodou. Při vodním deficitu od 40 do 60 % plného nasycení vodou se rychle sníží a dostane se k hodnotě nula (JAHODÁŘ, 2000). U suchozemských rostlin je hospodaření s vodou, stejně jako fotosyntéza je jednou z důležitých a kladených otázek fyziologie rostlin. Množství vody, které je rozloženo při fotosyntéze, a jejíž vodík se využije pro stavbu organických látek je méně jak 1 % z tohoto toku: Průměrná hodnota transpirace z listu, ve kterém probíhá fotosyntéza, běží rychle, je to 4 mmol H2O . m-2 . s-1. Velká rychlost fotosyntézy je např. při 20 μmol CO2 . m-2 . s-1, což tedy znamená, že dojde k rozložení 40 μmol H2O . m-2 . s-1, tedy 1 % množství vody, která se odpaří (ŠETLÍK, SEIDLOVÁ, ŠANTRŮČEK, 2008). Co se týká efektivního využití vody rostlinou, není známá přesná definice. Především se mění dle definování spotřeby vody a produkce rostliny, dle toho v jakém časovém horizontu se WUE sleduje a na jaké úrovni organizace rostliny nebo porostu. WUE listu může být definováno jako podíl asimilace (A) a vody, která se odpaří z listu, následkem transpirace (E) WUE = A/E 34

Transpirace a asimilace jsou regulovány ve většině případů vodivostí průduch (gs) k vodě a k CO2. Hodnoty WUE jsou proměnlivé a závisí od vnějších faktorů prostředí, plodiny, průduchové regulace, hnojení atd… Při optimálních podmínkách vnějšího prostředí dosahují nejnižší hodnotu (KOSTREJ et al., 1998). Velmi důležitým faktorem pro WUE je otevřenost průduchů. Faktory jako světlo, teplo, vlhkost, koncentrace CO2 působí do určité míry přímo nebo nepřímo na otevřenost průduchů (ZÁMĚČNÍK, 2008).

Obr. č. 8 - Závislost fotosyntézy a transpirace na vodivosti průduchů Pozn.: Větší vliv otevřenosti průduchů na transpiraci je znázorněn vyšší strmostí křivky transpirace. Co se týká vztahu fotosyntézy a vodivosti průduchu je vidět mírnější stoupání, což odpovídá nižší difúzní vodivosti průduchů pro CO2. Z rozdílné citlivosti transpirace a fotosyntézy potom vyplývá i změna v WUE, které je při nižší vodivosti průduchů vyšší (ZÁMEČNÍK, 2008). Lze tedy konstatovat, že rostliny při mírném stresu zvyšují své WUE a při silnějším stresu WUE klesá pod původní úroveň. Tyto změny lze vysvětlit díky různé vodivosti průduchů k oběma plynům (CO2, vodní páře);(ZÁMEČNÍK, 2008).

35

3.2.8.6 Minerální výživa Stav minerální výživy ovlivňuje rychlost fotosyntézy. Prvky jako N, K, P, Mg, Fe a Mn, ovlivňují tvorbu a funkci fotosyntetického aparátu (HNILIČKA et al., 2005). Živiny se značně podílí na struktuře porostu, čím se mění světelné poměry rostlin. Nedostatek nejdůležitějších minerálních prvků snižuje rychlost fotosyntézy tím, že dochází ke zpomalení syntézy chlorofylu. Listy při nedostatku výživy rychleji stárnou a ztrácejí fotosyntetickou aktivitu. Např. při nedostatku Cu, Zn se snižuje rychlost fotosyntézy až o 50 % (ŠVIHRA, 1981).

3.2.8.7 Další vlivy Z dalších faktorů, které mohou a ovlivňují fotosyntézu, patří: -

velikost, struktura, zapojení a imisní zatížení asimilační plochy

-

hromadění asimilátů, které vznikají při vysokých teplotách nebo při nedostatku vody a nejsou v důsledku těchto důvodů včas odváděny z listů

-

množství chlorofylu (KINCL, KRPEŠ, 2000).

-

velikostí, strukturou asimilačních orgánů (tvar buněk, struktura intracelulár, tloušťkou listu, frekvencí průduchů);(PROCHÁZKA et al., 1998).

3.3 Faktory růstu a technická vybavenost skleníku 3.3.1 Světlo Ve skleníku tedy v kryté produkci, kde cílem je urychlení sklizně, je význam světla velmi vysoký, proto se řadí mezi intenzifikační faktory v moderních zahradnických technologiích (POKLUDA, KOBZA, 2011). Světlo je z hlediska fyziky vlnění, které se skládá z částic nazývaných fotony. Fotony přináší energii fotosyntetickému procesu rostlin. Velikost dodané energie je závislá na vlnové délce záření, kdy je platné to, že pokud se zvyšuje vlnová délka, tak energie fotonu se snižuje. Množství v podstatě kolísá v denních i ročních cyklech a mění se 36

v závislosti na umístění listů. Z hlediska fotosyntézy je významné jen spektrum absorbované

asimilačními

pigmenty,

ležící

v rozmezí

vlnových

délek

380 až 710 nm, nazývaná též fotosynteticky aktivní radiace neboli FAR (PAR); (POKLUDA, KOBZA, 2011). Podíl fotosynteticky aktivního záření z globálního záření, je 45 % (HLADKÝ, 2010). Pro fotosyntézu je zapotřebí ozáření o vysoké intenzitě (ve fotometrických jednotkách) 3 000 až 12 000 lx, na ozáření nízké intenzity pro fotoperiodické účinky stačí 50 až 200 lx. (HAJZLER, HAŠ, 2008) UV spektrum v délce do 380 nm je ve vyšší dávce rostlině nebezpečné, v nižší dávce může způsobit např. retardaci růstu (POKLUDA, KOBZA, 2011). Rozmezí od 380 nm do 520 nm je velmi vhodné a podporuje vegetativní růst rostliny (POKLUDA, KOBZA, 2011). Při posuzování vlivu slunečního záření je důležité počítat s vlivem odrazu a absorpce skleníkové konstrukce. (HLADKÝ, 2010).

Obr. č. 9 - Míra absorpce chlorofylu a karotenoidů (POKLUDA, KOBZA, 2011) Zelené světlo rostliny nejvíce odrážejí (proto jsou také zeleně zbarvené). Pro fotosyntézu a vývoj rostlin je nejdůležitější pásmo od 610 nm do 720 nm. V této části leží i dva píky pro maximální absorpci červeného světla chlorofylem. Infračervenému záření odpovídá vlnová délka od 780 nm. Infračervené záření neboli tepelné se také 37

často označuje zkratkou IR. Je-li nízký podíl červeného světla (680nm) a současně je vysoký podíl dlouhovlnného červeného světla (do740nm), tak to vede o spoustu rostlinných druhů k urychlení jejich kvetení (POKLUDA, KOBZA, 2011).

3.3.2 Stínění Ve skleníkových podmínkách má velký význam stínění než v otevřeném prostoru. Ve skleníku se totiž atmosféra rychleji zahřívá v létě a může dojít k překročení fyziologicky maximální teploty. Současně hrozí nadměrná sluneční radiace, která ohrožuje poškození rostlin (POKLUDA, KOBZA, 2011). Účelem stínování či zatemňování je omezit přímý dopad slunečních paprsků na listy rostlin. Vyšší dávky slunečních paprsků poškodí svrchní části listů, dochází k zvýšení teploty nad průměr a může to vést až k popálení spolu s rozkladem chlorofylu (POKLUDA, KOBZA, 2011). Stínování se zajistí dvěma formami. První forma může být nástřik stínícího barviva na plášť skleníku. Druhá forma jsou pohyblivé stínící slony. Existuje velké množství různých typů, které se liší mírou propustnosti světla a tepla i barvou (POKLUDA, KOBZA, 2011).

Obr. č. 10 Struktura clony

Obr. č. 11 Zastínění okurek

(POKLUDA, KOBZA, 2011) 38

3.3.3 Větrání Vlhkost a nadměrnou teplotu ve skleníku snižuje přirozené nebo aktivní větrání. Přirozené větrání vychází z pohybu vzduchu vynuceného rozdílnými teplotními podmínkami, které jsou uvnitř a vně skleníku (POKLUDA, KOBZA, 2011).

3.3.3.1 Přirozené větrání Jedná se především o rozdíl hmotností lehkého a vlhkého vzduchu uvnitř a těžkého chladného a suchého vzduchu venku, které může být omezeno či podpořeno větrem (POKLUDA, KOBZA, 2011). Ventilační okna nebo křídla musí být dobře zajištěna a utěsněna gumovou pryží, aby nedošlo při silnějším větru (nad 13 m.s-1) k jejich poškození. Teplý vzduch stoupá vzhůru a je to přirozené, ale vzhůru také stoupá vlhký vzduch. Hustota vlhkého vzduchu je nižší než u suchého vzduchu. Ve skleníku rostliny transpirují a takto sníží teplotu ve svém okolí. Tento fakt napomáhá ventilaci (POKLUDA, KOBZA, 2011). Prostory, kde se nachází menší množství rostlinné kultury, potřebují intenzivnější ventilaci než prostory plné a plně využité. Existují opět různé druhy větracích systémů, druhů ventilací (POKLUDA, KOBZA, 2011).

3.3.3.2 Aktivní větrání Aktivní větrání je zabezpečeno pomocí ventilátorů. Aktivní ventilace nenahradí přirozenou ventilaci, pouze ji podporuje. Důležité je zajištění rovnoměrného pohybu pomalé rychlosti, aby nedošlo k mechanickému poškození kultury (POKLUDA, KOBZA, 2011). U aktivní ventilace je předností regulace nadměrné vlhkosti, podpora ventilace, mísení teplých a studených vrstev vzduchu, dále rozptýlení CO2, rozptyl plynných a mlžných přípravků na ochranu rostlin a také podporuje rozvádění tepla (POKLUDA, KOBZA, 2011).

39

Pro lepší horizontální pohyb vzduchu se používají ventilátory o menším průměru. Ty se umísťují nad porostem s odstupem 1 m. Existují různé druhy ventilátorů a různé způsoby umístění ventilátorů ve skleníku (POKLUDA, KOBZA, 2011).

Obr. č. 12, 13 - Vlastní fotografie – aktivní větrání

3.3.4 Voda a závlaha Voda je nezbytná pro funkci rostlin. Ve skleníku jsou rostliny odkázány na nezbytné zavlažování (POKLUDA, KOBZA, 2011). Množství a kvalita vody mají velký a významný vliv na životaschopnost jakékoliv hydroponické kultury (MASON, 1990). Voda je přenašečem živin a asimilátů, a současně je prostředím, ve kterém mohou být tyto látky rozpuštěny. Voda se účastní různých fyziologických jevů, mezi nejdůležitější patří fotosyntéza (POKLUDA, KOBZA, 2011). V hydroponii lze využít dle (MASON, 1990) vodu z městských dodávek, z řeky či jiných vodních toků, využít dešťové srážky atd… Kořeny přijímají vodu z okolního prostředí. Tzv. aktivní zóna u mladých rostlin, tedy u mladých kořenů je 10 – 50 mm od kořenové špičky. Starší kořeny mají sorpci nižší. Příjem vody kořeny probíhá do té doby, dokud je vodní potenciál půdního roztoku vyšší než vodní potenciál vody v kořenech (POKLUDA, KOBZA, 2011).

40

3.3.4.1 Kvalita závlahy Voda musí splnit několik základních požadavků na kvalitu a tím je mechanická čistota, tzn., že v rozvodných systémech musí bát zajištěna odpovídající filtrace mechanických nečistot (písek, úlomky rostlin), které by mohly ucpat rozvody. (POKLUDA, KOBZA, 2011). Některé dodávky vody mohou obsahovat velmi malé množství různých chemických látek, které mohou narušit vývoj plodin (MASON, 1990). Dále musí splnit chemické složení: jako správný obsah chemických sloučenin a prvků se zabezpečuje podle citlivosti rostliny, pěstební technologii a závlahový rozvod. Parametry pro kvalitní vodu: přípustná elektrická vodivost pro vodu, která je vhodná k závlaze je 0,1 – 0,5 mS.cm-2, pH 5,4 po 6,8. Další parametry jsou uvedeny v tabulce č. 1. Voda pro zavlažování nesmí obsahovat žádné choroboplodné zárodky (POKLUDA, KOBZA, 2011). Tabulka č. 1 – Parametry kvalitní závlahové vody

(POKLUDA, KOBZA, 2011) 3.3.4.2 Závlahové systémy Rozvod vody se skleníku musí splnit hledisko její rovnoměrné distribuce a možnosti dostatečně přesné regulace závlahové vody. 41

Rozlišují se 2 základní systémy zavlažování: svrchní a spodní. Kapková závlaha je založena na úsporném dávkování vody či živného roztoku pro každou rostlinu zvlášť. Výhodou této instalace je šetření vody a energie, voda jde ke kořenům nejkratší možnou cestou, voda se v potrubí mírně ohřeje, tím nedojde k teplotnímu šoku atd… (POKLUDA, KOBZA, 2011). U kapkové závlahy je důležitá regulace celého systému, pokud jde o množství vody i časování (PINSKE, 1999).

Obr. č. 14,15 – Vlastní fotografie – vedení kapkové závlahy ve skleníku hydroponie

3.3.5 Pěstební médium Substrát jako pěstební médium poskytne rostlině vodu, živiny, vzduch (kyslík) a oporu. Na substráty použité ve skleníku jsou kladeny vyšší nároky. Substráty a jejich komponenty musejí projít desinfekcí kvůli zbavení nežádoucích zárodků. Dále musí obsahovat vhodné zastoupení živin (POKLUDA, KOBZA, 2011). Jsou různé druhy substrátů využívané ve skleníku k pěstování rostlinné kultury. Např. kokosové vlákno, vermikulit, agroperlit, čedičová plsť, polyuretanová drť, písek, čistý jíl, borová kůra (POKLUDA, KOBZA, 2011) ale i také štěrk, pemza, perlit, keramzit (MASON, 1990). Všechny podklady (substráty) musí zajistit dobrou vodní kapacita a musí být porézní pro výměnu plynů (JENSEN, 2013). 42

3.4 Hydroponie Hydroponie aneb pěstování rostlin ve vodě (živném roztoku) bez zeminy. Hydroponie je alternativa pěstebního systému, který se uplatňuje při pěstování různých druhů zeleniny, hrnkových i řezaných květin. Rostlině se dodají všechny důležité živin pomocí závlahy, protože se substrátového média určené k hydroponii, žádné živiny nezíská (POKLUDA, KOBZA, 2011). Velmi běžné jsou metody, kdy substrát je materiálem, který kotví kořenový systém a posluhuje k mechanicko-fyzikálnímu zadržování vody a živin (POKLUDA, KOBZA, 2011). Existuje mnoho způsobů jak pěstovat rostlinu bez půdy. Odlišnost především je způsobená tím, jakým způsobem dochází k zásobování kořenové soustavy rostlin vzduchem, vodou a živinami (ALIJEV, 1988). 1. způsob se nazývá substrátová hydrokultura a to s použitím a) anorganických substrátů b) organických substrátů c) umělé substráty 2. vodní kultury 3. vzdušná dýzová hydroponie Největší uplatnění má ovšem v rámci skleníkové produkce substrátová hydrokultura (ALIJEV, 1988).

3.4.1 Pozitiva a negativa hydroponie Mezi výhody hydroponie patří zlepšené podmínky výživy, zvýšení výnosu a produkce biomasy, lepší využití dodaných živin, zajištění produkce uniformních rostlin, dochází ke snížení pracovních nákladů, vyloučí se nežádoucí vlivy půdy (patogeny či různé rezidua pesticidů), celkově se zkracuje kultivační doba (POKLUDA, KOBZA, 2011). 43

Hydroponie může být provozována i jako otevřený systém. Zde se živný roztok odvádí po použití do odpadu (drenáže). Tím, že se jedná o jednorázové použití, tedy jednorázový roztok dochází k omezení rizika přenosu patogenních zárodků, ovšem nevýhodou je, že je potřeba vody a živin je vyšší (POKLUDA, KOBZA, 2011).

3.4.2 Přívod živného roztoku Při hydroponii se živný roztok přivádí k rostlině, respektive ke kořenům povrchovou závlahou nebo podmokem (vsakem). U povrchové závlahy se povrch substrátu přivlhčuje zálivkou, postřikem nebo kapkovou závlahou. Přebytečný roztok se odvádí drenážním potrubím, které je uloženo na dně hydroponických žlabů (ALIJEV, 1988).

3.4.3 Příprava stanoviště Základem v hydroponii je čistota. Klade se velký důraz na dezinfekci pěstebních prostor, nářadí, čistota rozvodů vody, aby nedocházelo ihned od počátků pěstování kultury k infekci. V hydroponickém pěstování se povrch záhonu nebo stolu připravuje s 1 % spádem. Takhle může být zajištěn rovnoměrný povrch živného média a jeho následné drenážování (POKLUDA, KOBZA, 2011).

3.4.3.1 Záhonové uspořádání Na podklad, který je předem připraven dochází k instalaci PE fólie, nejlépe černobílá, která zamezuje růstu a prorůstání plevelných rostlin, řas z podloží a současně zvyšuje pohlcování světelných paprsků rostlinou (POKLUDA, KOBZA, 2011). Na fólii se instalují pásy z přířezů z čedičové plsti, které mohou být uloženy i ve žlabu. Podélně s pásy se uloží rozvodná plastová hadice s kapilárami, aby vždy na 1 metrový pás dané plsti připadly 2 kapiláry (POKLUDA, KOBZA, 2011).

44

Obr. č. 16, 17 - Vlastní fotografie - čedičová plsť, záhonové uspořádání

3.4.3.2 Čedičová plsť Čedičová plsť (rockwool, grodan, cultilene) je nejrozšířenější metoda substrátové hydroponie (POKLUDA, KOBZA, 2011). Grodan neboli i minerální vata, se ukládá na PE fólii. Soustavou plastového potrubí se každé kultuře rostlin přivede živný roztok, který se aplikuje spolu se závlahovou vodou kapkovačem. Koncentraci, aciditu, množství roztoku a čas závlahy je regulováno počítačem. Jedna z výhod tohoto sytému je také že, že umožňuje při malém množství a objemu roztoku přesné rovnoměrné rozdělení po ploše, bez zbytečné aplikace závlahy na vegetativní části rostlin (ALIJEV, 1988). Plsť je z počátku suchá, a proto se musí namočit. Na 1 m2 substrátu o výšce 100 mm je potřeba 70 – 80 litrů živného roztoku. Plsť se vyznačuje vysokou vododržností a pórovitostí a má alkalické pH. V ČR je dostupná plsť až s 8 pH. Proto se musí upravit před prvním použitím pomocí kyseliny fosforečné, dusičné nebo i sírové. Jedná se o sterilní a inertní materiál, je lehký na manipulaci, snadno se tvaruje, řeže do potřebných tvarů dle pěstované kultury (POKLUDA, KOBZA, 2011). Dle (MASON, 1990) je plsť hojně využívána v hydroponii v Austrálii a Nizozemsku a také neovlivňuje pH. Většinou se vyrábí buňky o velikosti 25 x 25 mm, kostky o velikosti 100 x 100 mm nebo přířezy o velikosti 1 m x 0,15 – 0,25 m. Plastový obal přířezu, viz příloha č. 4, plní funkci záchytu živného roztoku, zabránění růstu řas a mechu na plsti a zlehčuje manipulaci a skladování (POKLUDA, KOBZA, 2011).

45

3.5 Rychlení okurek 3.5.1 Předpěstování okurek Výsev okurky (Cucumis sativus) se ve skleníku provádí do sadbovačů od února. V hydroponickém pěstování se semena vysévají nejprve do 40 mm buněk, ze kterých se po týdnu přesadí do kostek o velikosti 100 mm. Kvalitně připravená sadba dosahuje 5 – 6 pravých listů a délky 30 - 45 cm (POKLUDA, KOBZA, 2011). Finální hustota porostu ve skleníku se pohybuje v rozmezí od 2,5 – 3,5 rostlin. m-2. Kultura se při výsadbě v únoru udržuje až do 6. měsíce (POKLUDA, KOBZA, 2011).

Obr. č. 18 – Vlastní fotografie – Předpěstování okurek 3.5.2 Režim teploty Teplota, která se doporučuje při vzcházení, je 25 °C. Mladé rostliny okurek by se měly udržovat při teplotě 21 °C. Teplota vzduchu by neměla klesnout pod minimum to 12 °C, jinak se zastavuje růst. Maximální teplota závlahové vody při předpěstování okurek je 18 °C (POKLUDA, KOBZA, 2011). (MASON, 1990) uvádí, že u okurky, je ideální denní teplota 24 až 30 °C, ale toleruje i teploty přes 38 °C.

3.5.3 Režim závlahy Okurky jsou citlivé na přemokření, proto je důležité správné dávkování. Průměrné množství vody je uvedeno v tabulce č. 2 (POKLUDA, KOBZA, 2011). 46

Tabulka č. 2 – Průměrné množství závlahové vody (POKLUDA, KOBZA, 2011) Měsíc

Dávka l.m-2

3.

15 - 20

4.

25 - 30

5.

45 - 50

6.

50 - 70

Okurka vyžaduje vysokou hladinu vody (tzn. potřeba častých závlah a preferuje vysokou vlhkost); (MASON, 1990). Pokud je teplota vysoká, dávka vody se zvyšuje o 30 %. Naopak pokud je zatažená obloha, dávka vody se sníží o 30 %. Závlaha nesmí zasáhnout nikdy listy, z toho důvodu se upřednostňuje kapková závlaha. Relativní vlhkost vzduchu by měla být ve skleníku mezi hodnotami 75 – 78 %. (POKLUDA, KOBZA, 2011).

3.5.4 Substrát a výživa Při rychlení okurek se nejčastěji využívá čedičová plsť. Okurky jsou velmi citlivé na zasolení. Poměr živin N:P:K:Mg je do výsadby 1:1:1,2:0,7. Od počátku sklizně se poměr mění na 1:0,8:1,6:0,8. Živný roztok pro výživu okurek je uveden v tabulce č. 3 (POKLUDA, KOBZA, 2011).

3.5.5 Ochrana Ke škůdcům okurek se řadí svilušky, třásněnky, molice a případně i mšice. Ochrana proti těmto škůdcům se řeší dravými predátory či parazity. Z chorob je velmi závažné padlí (Erysiphe cichoracearum a Sphaerotheca fuliginea), vadnutí (Fusarium oxysporum) a gumóza (Cladosporium cucumerinum), ve skleníkové produkce značné škody způsobuje i plíseň okurky (Pseudoperonospora cubensis); (POKLUDA, KOBZA, 2011).

47

Obr. č. 19,20 – Vlastní fotografie – Monitoring škůdců pomocí lepových desek

48

4 MATERIÁL A METODIKA 4.1 Založení experimentu Pokus byl rozdělen do 2 fází. 1. fáze probíhala v termínech 28. 4., 1. 5., 2. 5., 26. 5., 29. 5. 2014 ve skleníku č. 1 v sekci hydroponie na Zahradnické fakultě Mendelovy univerzity v Brně. Experiment probíhal pod Ústavem zelinářství a květinářství. V první fázi byla hodnocena vhodnost listu k samotnému měření vybraných parametrů fotosyntézy. Byl měřen obsah chlorofylu a fluorescence na 60 listech rostliny okurky salátové. Na měření modelového příkladu, byly použity 4 rostliny okurky, viz příloha č. 6. - celkem bylo měřeno: 20 mladých listů, 20 středně starých, 20 starých listů, které byly rozděleny, viz příloha č. 7. Jednotlivé listy byly rozděleny do sekcí horní segment, prostřední segment a spodní segment, na každém segmentu bylo měřeno 10 bodů, viz obrázek č. 27. Měřilo se na okraji všech listů.

Obr. č. 21 – vlastní obrázek - Způsob měření chlorofylu a fluorescence Okurky byly pravidelně zavlažovány v intervalech: 6:30, 8:40, 11:00, 13:30, 15:40, 18:30. Okurky byly chemicky ošetřovány jen při výskytu škůdců. Hlavní (druhá) fáze probíhala v termínech 14. 7., 21. 7., 28. 7., 4. 8. 2014 ve skleníku hydroponie na Zahradnické fakultě Mendelovy univerzity v Brně. V této fázi byly měřeny listy a segment listu, na základě statistického vyhodnocení z 1. fáze. V 2. fázi byl měřen opět 49

obsah chlorofylu, fluorescence a vybrané parametry intenzity fotosyntézy pomocí fotosyntetického přístroje. V této fázi diplomové práce byla použita okurka salátová (Cucumis sativus L.) odrůda ´MINISPRINT F1´. Bylo hodnoceno 10 rostlin po 3 opakováních (celkem 30 rostlin). Okurky byly opět zavlažovány v pravidelných termínech: 6:30, 8:40, 11:00, 13:30, 15:40, 18:30. Okurky byly ošetřovány jen při výskytu škůdců.

4.2 Charakteristika prostředí Obec Lednice na Moravě spadá dle agroklimatické rajonizace do makrooblasti teplé. Jedná se o oblast teplou, podoblast suchou s hodnotou klimatického ukazatele zavlažování 150 -100 mm. Lednice spadá do pěstební oblasti kukuřičného výrobního typu, subtyp ječmenový (ROŽNOVSKÝ, LITSCHMANN, 2006 – 2011).

4.2.1 Klimatologie Všechny údaje byly naměřené na meteorologické stanici Mendeleum Zahradnické fakulty v Lednici. Průměrná roční teplota v měsíci dubnu, kdy začal pokus, byla 11,6 °C, v květnu 14,6 °C, červenci 21,3 °C a v srpnu 17,9 °C (VACHŮN, 2014). V následující tabulce č. 4, jsou naměřené hodnoty teplot, vlhkosti, slunečního svitu, srážek, vztahující se k experimentu. Tabulka č. 3 – Vnější klimatické podmínky Den

Teplota Teplota Průměrná

Teplota

Teplota

Vlhkost

Vlhkost

7:00

14:00

denní teplota

max.

min.

7:00

14:00

(°C)

(°C)

(°C)

(°C)

(°C)

(%)

(%)

28.4.

12,7

17,0

13,7

22,4

8,5

84,0

67,0

1.5.

14,2

22,8

15,0

23,6

7,1

69,0

31,0

2.5.

12,8

22,2

15,6

23,9

6,1

75,0

37,0

50

26.5.

18,2

19,4

17,6

25,8

14,2

76,0

85,0

29.5.

13,6

13,1

11,5

15,0

9,5

93,0

95,0

14.7.

18,5

28,6

22,7

29,0

12,6

88,0

42,0

21.7.

24,7

32,0

24,1

33,3

19,1

70,0

47,0

28.7.

17,8

26,5

20,7

28,0

15,5

96,0

58,0

4.8.

19,3

24,7

20,3

25,3

15,9

90,0

62,0

(VACHŮN, 2014) Pokračování tabulky č. 3 Den

Průměrná vlhkost

Délka

Srážky (mm)

(%)

slunečního svitu (hod.)

28.4.

78,0

7,1

0,0

1.5.

59,0

10,7

0,0

2.5.

65,0

8,5

0,5

26.5.

85,0

3,7

1,6

29.5.

91,0

0,0

5,5

14.7.

67,0

11,5

0,0

21.7.

70,0

8,2

4,6

28.7.

81,0

4,0

1,1

4.8.

83,0

3,9

0,6

(VACHŮN, 2014)

4.3 Rostlinný materiál Rostlinný materiál, který byl použit v experimentu, byla okurka salátová (Cucumius sativus L.) odrůda ´MINISPRINT F1´. Jedná se o krátkoplodou partenokarpickou odrůdu s čistě samičím kvetením. Délka plodu patří mezi tzv. minisalátovky. Plody jsou geneticky nehořké, středně zelené, lesklé, dosahující délky 150 -170 mm. Tato odrůda je vhodná a je určena pro pěstování ve skleníku a vytápěných fóliových krytech. Rostliny jsou vzrůstné a silně obrůstají. Vegetační doba je 63 dní, celková doba kultury 130 -160 dní (SEMO, 2007). 51

4.4 Metodika měření Metodika měření probíhala na základě návodů k jednotlivým přístrojům.

4.4.1 Obsah chlorofylu V 1. i 2. fázi pokusu byl obsah chlorofylu v listech měřen pomocí nedestruktivního přístroje CCM-200 plus Chlorophyll Content Meter od firmy OPTI-SCIENCES. Tento přístroj měří poměrové číslo chlorofylu [CCI = index obsahu chlorofylu] (NÁVOD

PŘÍSTROJE). Tento přístroj dokáže určit relativní obsah chlorofylu, tím že změří absorpci vlnových délek červeného a modrého spektra světelného záření. První vlnová délka klesá s absorpcí chlorofylu a druhá vlnová délka slouží k vyrovnání mechanických rozdílů v pletivech (HAJDOVÁ, 2014). V 1. fázi na všechny druhy listů bylo použito 30 dílčích měření, které se na konci měření byly hodnoty zprůměrovány, tedy na konci byla hodnota CCI = úměrná množství chlorofylu ve vzorku. V druhé fázi bylo použito 6 měření. Byly měřené 3 body z pravé části listu a 3 body s levé části listu. Samotné měření probíhalo: po kalibraci přístroje bylo nastaveno 30 (6) měření. Měřící hlava, nacházející se v horní části přístroje, byla vložena do listu a následně byl proveden záznam, viz návod přístroje. Data následně stáhnuta pomocí USB do počítače (NÁVOD PŘÍSTROJE, 2005).

Obr. č. 22 - Vlastní fotografie - Přístroj

Obr. č. 23 - Vlastní fotografie - Měření 52

4.4.2 Fluorescence V 1. fázi i v druhé fázi experimentu, fluorescence byla měřena pomocí nedestruktivního přístroje OS30p+ Chlorophyll Fluorometer od firmy OPTI-SCIENCES. Byla měřená tedy fluorescence, neboli jak rostliny dokážou využít sluneční záření. Emisi záření, ke kterému dochází při přechodu excitované molekuly do základního stavu, se souhrnně označuje, jako luminiscence, pokud je excitace vyvolána absorpcí kvanta se označuje jako fluorescence (ANONYM, 2013). Technika: V listech, které jsou adaptovány na tmu, jsou při ozáření slabým modulovaným zářením všechna reakční centra PSII reoxidována – otevřena, a může být zaznamenána hodnota F0. Tato hodnota je konstantní, na fotosyntetické aktivitě je nezávislá. Po ozáření vzorku krátkým saturačním pulzem dojde k redukci velké části elektronových akceptorů v PSII – reakční centra jsou uzavřena, což se projeví velkým vzrůstem fluorescence chlorofylu, který je maximální, Fm. (HLÍZOVÁ, 2008)

- na měření v první fázi bylo použito 10 sponek (velikost jedné spony 60 mm), které se rozmístily po kraji všech druhů listů, v druhé fázi bylo použito 6 spon, 3 spony na levé části a 3 spony na pravé části listu. - fluorescence byla měřena po 15 minutách v první fázi a v druhé fázi po 10 minutách. - měřené parametry:

Fo = počáteční fluorescence, fluorescence v nepřítomnosti

fotosyntetické světla Fm = maximální fluorescence Fv = maximální výtěžek variabilní fluorescence v temnotně adaptovaném stavu, vypočítává se jako

=

-

Fv/Fm = kvantový výtěžek fluorescence, identifikační parametr charakterizující působení stresu na hladině maximální kapacity fotosystému jednotlivých buněk, je to poměr variabilní fluorescence k maximální fluorescenci. Vypočítává se jako

. To je hodnota maximální účinnosti PSII (účinnost, pokud

53

jsou všechny PSII centra jsou otevřené).

mohou být použity pro odhad potenciální

účinnost PSII tím, že přijme tmavé přizpůsobené měření. Fv/Fo = nepřímo koreluje s asimilací uhlíku, poměr variabilní fluorescence k minimální fluorescenci. Vypočítá se jako (Fm – Fo)/ Fo. (NÁVOD PŘÍSTROJE: OS 30p+, 2012, HLÍZOVÁ, 2008).

Obr. č. 24 - Vlastní fotografie - Fluorometr

Obr. č. 25 – Vlastní fotografie - Spona Maximální fluorescence Fm

Minimální fluorescence Fo

Obr. č. 26 - Obrazovka fluorometru (NÁVOD PŘÍSTROJE OS30p+)

Samotné měření probíhalo: Po zapnutí přístroje, proběhla kalibrace, následně viz návod přístroje nastaveny podmínky. Spony po uplynutí doby byly otevřeny, následně byla vložena do otvoru spon sonda přístroje a proveden záznam. Hodnoty byly po měření, staženy pomocí USB kabelu do počítače (NÁVOD PŘÍSTROJE OS30p+).

54

4.4.3 Měření fotosyntézy V druhé fázi byl použit přístroj Lcpro + na měření vybraných parametrů fotosyntézy. Zde byl měřen vždy střední segment listu u středně starých listů (na základě vyhodnocení 1. fáze DP). Na středním segmentu byl analyzován a měřen 1 bod a to vždy v pravé části listu. Každý bod byl měřen 10 minut, a hodnoty zaznamenávány po 1 minutě. Použitý přístroj: fotosyntetický přístroj LCpro+

s infračerveným analyzátorem

a listovou komůrkou. (NÁVOD PŘÍSTROJE Lcpro+)

Měřené parametry: - výkon čisté fotosyntézy A [μmol m-2s-1] - stomatální vodivost průduchů gs [mol m-2s-1] - úroveň transpirace E [mmol m-2s-1] Vypočtený parametr: - efektivita využití vody

WUE [10-3]

(A/E)

Jedná se o speciální přístroj pro přenosné použití a použití v terénu, ale i ve skleníku. Sleduje fotosyntetickou aktivitu listu vsunutého v komůrce. (NÁVOD PŘÍSTROJE Lcpro+) -

CO2 je měřeno prostřednictvím infračerveného analyzátoru plynů (IRGA)

-

H2O je měřen 2 vysoce kvalitními senzory vlhkosti

-

Systém měří i teplotu listu, teplotu vzduchu v komůrce, PAR, atmosférický tlak

-

Při každém měření byly nastaveny stejné podmínky

-

Teplota listové komůrky byla vždy 25°C, vlnová délka 650 nm (NÁVOD PŘÍSTROJE LCpro+).

55

Obr. č. 27 – Vlastní fotografie – Lcpro+

Obr. č. 28 – Vlastní fotografie – obrazovka

Obr. č. 29, 30 – Vlastní fotografie – Samotné měření Lcpro+ Samotné měření probíhalo: Po kalibraci přístroje, nastaveny podmínky viz výše, vsunut list do listové komůrky a následně proveden záznam. Hodnoty ukládány na speciální disketu, ze které byla data stáhnuta (NÁVOD PŘÍSTROJE Lcpro+).

4.4.5 Metodika zpracování dat Data, která byla naměřená, se zpracovala nejprve v programu Microsoft Office Excel 2007. K statistickému vyhodnocení byl použitý program StatSoft Statistica 12. V tomto programu byly provedeny a použity základní statistiky, rozklad, jednofaktorová ANOVA, vícefaktorová ANOVA, korelace. Tabulky a grafy byly vytvořené jednak v programu Microsoft Office Excel 2007 i v programu Statsoft Statistica 12.

56

5 VÝSLEDKY 5.1 První část experimentu Obsah chlorofylu – mladé listy Vhodnost segmentu listu u mladých listů byl hodnocen na základě variačního koeficientu v jednotlivých variantách V1, V2, V3, (horní, prostřední a špička listu) tzn. důležité je, aby byla co nejnižší variabilita u jednotlivých hodnotících možností. V tabulkách č. 4,5,6 jsou znázorněny výsledky rozkladové tabulky popisných statistik. Tučně jsou vždy zvýrazněny nejmenší variační koeficienty v daném segmentu listů a největší variační koeficienty. Tabulka č. 4 – Rozkladová tabulka popisných statistik u varianty V1 Mladé Rozkladová tabulka popisných statistik N=200 (V seznamu záv. prom. nejsou ChD) listy

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Varianta

Body

V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1

Bod1 Bod2 Bod3 Bod4 Bod5 Bod6 Bod7 Bod8 Bod9 Bod10

CCI (Průměr)

19,94 19,83 19,60 18,70 18,11 20,12 19,22 18,80 19,62 19,21

CCI CCI (Sm.odch.) (Var.koef.)

1,87 5,31 4,81 5,17 6,25 6,39 6,46 6,60 5,81 7,29

9,36 26,78 24,53 27,66 34,52 31,77 33,64 35,09 29,63 37,97

Nejnižší variační koeficient u mladých listů ve variantě V1, tedy horní segment má bod č. 1 a činí 9,36. Nejvyšší variační koeficient má u mladých listů ve variantě V1 bod č. 10 a činí 37,97. Mezi body 1 a 10 je velmi vysoký rozdíl variačního koeficientu činící 28,61. Což je velmi vysoké číslo. Varianta V1 (horní segment) není tudíž vhodná pro další měření v 2. fázi DP.

57

Tabulka č. 5 – Rozkladová tabulka popisných statistik u varianty V2 Mladé Rozkladová tabulka popisných statistik N=200 (V seznamu záv. prom. nejsou ChD) listy Varianta Body CCI CCI CCI (Průměr) (Sm.odch.) (Var.koef.) 1 V2 Bod1 20,28 4,82 23,77 2 V2 Bod2 19,48 5,27 27,04 3 V2 Bod3 20,52 5,07 24,73 4 V2 Bod4 20,63 4,72 22,91 5 V2 Bod5 20,35 4,54 22,32 6 V2 Bod6 19,30 4,16 21,56 7 V2 Bod7 20,84 4,40 21,13 8 V2 Bod8 21,12 3,08 14,58 9 V2 Bod9 20,55 3,00 14,62 10 V2 Bod10 20,77 3,11 14,98

Nejnižší variační koeficient u mladých listů ve variantě V2, tedy prostřední segment má bod č. 8 a činí 14,58. Nejvyšší variační koeficient má u mladých listů ve variantě V2 bod č. 2 a činí 27,04. Mezi body 2 a 8 je vysoký rozdíl variačního koeficientu činící 12,46. Je to velmi velký rozdíl mezi jednotlivými měřenými body, tudíž varianta V2 (prostřední segment) není vhodná pro další měření v 2. fázi DP. Tabulka č. 6 – Rozkladová tabulka popisných statistik u varianty V3 Mladé Rozkladová tabulka popisných statistik N=200 (V seznamu záv. prom. nejsou ChD) listy Varianta Body CCI CCI CCI (Průměr) (Sm.odch.) (Var.koef.) 1 V3 Bod1 19,95 4,67 23,43 2 V3 Bod2 19,97 3,86 19,32 3 V3 Bod3 19,54 5,22 26,72 4 V3 Bod4 19,82 5,29 26,68 5 V3 Bod5 19,42 3,67 18,88 6 V3 Bod6 20,91 3,49 16,70 7 V3 Bod7 18,90 3,53 18,66 8 V3 Bod8 20,20 3,89 19,26 9 V3 Bod9 20,57 3,61 17,55 10 V3 Bod10 19,59 4,88 24,90

Nejnižší variační koeficient u mladých listů ve variantě V3, tedy špička listu, má bod č. 6 a činí 16,70. Nejvyšší variační koeficient má u mladých listů ve variantě 58

V3 bod č. 3 a činí 26,72. Mezi body 3 a 6 je vysoký rozdíl variačního koeficientu činící Je to velký rozdíl mezi jednotlivými měřenými body, tudíž varianta

10,02.

V3 (špička listu) není vhodná pro další měření v 2. fázi DP.

Obsah chlorofylu – středně staré listy Vhodnost segmentu listu u středně starých listů byl hodnocen na základě variačního koeficientu v jednotlivých variantách V1, V2, V3, (horní, prostřední a špička listu) tzn. důležité je, aby byla co nejnižší variabilita u jednotlivých hodnotících možností. V tabulkách č. 7, 8, 9 jsou znázorněny výsledky rozkladové tabulky popisných statistik.

Tabulka č. 7 – Rozkladová tabulka popisných statistik (středně staré listy) u varianty V1 Středně Rozkladová tabulka popisných statistik N=200 (V seznamu záv. prom. nejsou ChD) staré listy Varianta Body CCI CCI CCI (Průměr) (Sm.odch.) (Var.koef.) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1 V1

Bod1 Bod2 Bod3 Bod4 Bod5 Bod6 Bod7 Bod8 Bod9 Bod10

24,10 24,72 23,47 23,77 25,28 24,68 24,09 23,59 24,36 24,53

4,91 4,55 3,63 3,59 5,46 4,44 4,09 3,25 3,33 4,58

20,37 18,39 15,48 15,10 21,59 18,01 16,99 13,77 13,66 18,68

Nejnižší variační koeficient u středně starých listů ve variantě V1, tedy horní segment, má bod č. 9 a činí 13,66. Nejvyšší variační koeficient má u středně starých listů ve variantě V1 bod č. 5 a činí 21,59. Mezi body 5 a 9 je znatelný rozdíl, ale není vyšší než u mladých listů v jednotlivých variantách. Hodnota rozdílu variačního koeficientu činí 7,93.

59

Tabulka č. 8 – Rozkladová tabulka popisných statistik (středně staré listy) u varianty V2 Středně staré listy

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Rozkladová tabulka popisných statistik N=200 (V seznamu záv. prom. nejsou ChD) Varianta Body CCI CCI CCI (Průměr) (Sm.odch.) (Var.koef.) V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2

Bod1 Bod2 Bod3 Bod4 Bod5 Bod6 Bod7 Bod8 Bod9 Bod10

23,57 24,65 24,60 25,10 24,20 24,40 24,08 25,16 25,88 26,46

2,79 4,26 2,73 4,14 3,50 3,42 2,96 3,45 3,64 2,66

11,86 17,30 11,09 16,50 14,46 14,02 12,28 13,73 14,06 10,06

Nejnižší variační koeficient u středně starých listů ve variantě V2, tedy prostřední segment, má bod č. 10 a činí 10,06. Nejvyšší variační koeficient má u středně starých listů ve variantě V2 bod č. 2 a činí 17,30. Mezi body 2 a 10 je znatelný rozdíl, ale není vyšší, než u mladých listů v jednotlivých variantách. Hodnota rozdílu variačního koeficientu činí 7,24. Tabulka č. 9 – Rozkladová tabulka popisných statistik (středně staré listy) u varianty V3 Středně Rozkladová tabulka popisných statistik N=200 (V seznamu záv. prom. nejsou ChD) staré listy Varianta Body CCI CCI CCI (Průměr) (Sm.odch.) (Var.koef.) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V3 V3 V3 V3 V3 V3 V3 V3 V3 V3

Bod1 Bod2 Bod3 Bod4 Bod5 Bod6 Bod7 Bod8 Bod9 Bod10

21,34 22,26 22,60 21,40 21,08 20,35 20,13 20,40 21,27 21,61

60

3,54 3,84 4,58 4,82 4,03 2,88 2,78 4,22 3,10 2,73

16,61 17,26 20,28 22,52 19,09 14,15 13,82 20,67 14,59 12,65

Nejnižší variační koeficient u středně starých listů ve variantě V3, tedy špička listu, má bod č. 10 a činí 12,65. Nejvyšší variační koeficient má u středně starých listů ve variantě V3 bod č. 4 a činí 22,52. Mezi body 4 a 10 je znatelný rozdíl, ale není vyšší, než u mladých listů v jednotlivých variantách. Hodnota rozdílu variačního koeficientu činí 9,87.

Obsah chlorofylu – staré listy Vhodnost segmentu listu u starých listů byl hodnocen na základě variačního koeficientu v jednotlivých variantách V1, V2, V3, (horní, prostřední a špička listu) tzn. důležité je, aby byla co nejnižší variabilita u jednotlivých hodnotících možností. V tabulkách č. 10, 11, 12 jsou znázorněny výsledky rozkladové tabulky popisných statistik. Tabulka

č.

10

–

Rozkladová

tabulka

popisných

statistik

(staré

listy)

u varianty V1 Staré Rozkladová tabulka popisných statistik listy N=200 (V seznamu záv. prom. nejsou ChD) Varianta Body CCI CCI CCI (Průměr) (Sm.odch.) (Var.koef.) 1 V1 Bod1 23,66 4,73 19,98 2 V1 Bod2 24,39 4,54 18,61 3 V1 Bod3 25,45 5,01 19,70 4 V1 Bod4 24,22 4,34 17,93 5 V1 Bod5 24,54 5,70 25,67 6 V1 Bod6 24,45 4,03 16,47 7 V1 Bod7 23,72 3,59 15,14 8 V1 Bod8 23,47 4,51 19,20 9 V1 Bod9 23,88 4,30 18,01 10 V1 Bod10 23,04 4,19 18,19

Nejnižší variační koeficient u starých listů ve variantě V1, tedy horní segment, má bod č. 7 a činí 15,14. Nejvyšší variační koeficient má u starých listů ve variantě V1 bod č. 5 a činí 25,67. Mezi body 5 a 7 je znatelný rozdíl, ale není vyšší, než u mladých listů v jednotlivých variantách. Hodnota rozdílu variačního koeficientu činí 10,53.

61

Tabulka

č.

11

–

Rozkladová

tabulka

popisných

statistik

(staré

listy)

u varianty V2 Staré Rozkladová tabulka popisných statistik listy N=200 (V seznamu záv. prom. nejsou ChD) Varianta Body CCI CCI CCI (Průměr) (Sm.odch.) (Var.koef.) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2 V2

Bod1 Bod2 Bod3 Bod4 Bod5 Bod6 Bod7 Bod8 Bod9 Bod10

22,72 24,11 22,49 22,65 22,27 22,87 22,96 23,69 23,85 23,80

3,53 3,56 3,19 3,72 4,09 4,13 3,42 3,97 3,59 2,83

15,55 14,77 14,17 16,44 19,37 22,04 14,90 16,74 15,07 11,88

Nejnižší variační koeficient u starých listů ve variantě V2, tedy prostřední segment má bod č. 10 a činí 11,88. Nejvyšší variační koeficient má u starých listů ve variantě V2 bod č. 5 a činí 22,04.

Mezi body 6 a 10 je znatelný rozdíl, ale není vyšší,

než u mladých listů, a středně starých listů v jednotlivých variantách. Hodnota rozdílu variačního koeficientu činí 10,16. Tabulka

č.

12

–

Rozkladová

tabulka

popisných

statistik

(staré

u varianty 3 Staré Rozkladová tabulka popisných statistik listy N=200 (V seznamu záv. prom. nejsou ChD) Varianta Body Data Data Data (Průměr) (Sm.odch.) (Var.koef.) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V3 V3 V3 V3 V3 V3 V3 V3 V3 V3

Bod1 Bod2 Bod3 Bod4 Bod5 Bod6 Bod7 Bod8 Bod9 Bod10

22,63 20,85 21,41 21,91 22,32 21,77 22,03 22,32 23,10 21,57 62

3,31 3,38 2,58 2,86 3,25 4,38 2,65 3,22 2,67 2,89

14,63 16,19 12,07 13,04 14,57 22,10 12,03 14,44 11,54 13,38

listy)

Nejnižší variační koeficient u starých listů ve variantě V3, tedy špička listu má bod č. 9 a činí 11,54. Největší variační koeficient má u starých listů ve variantě V3 bod č. 6 a činí 22,10. Mezi body 6 a 9 je znatelný rozdíl, ale není vyšší, než u mladých listů, a středně starých listů v jednotlivých variantách. Hodnota rozdílu variačního koeficientu činí 10,56. Celkový závěr: Po posouzení a výpočtech variačních koeficientů lze říci, že nejmenší variabilitu mají středně staré listy v prostředním segmentu. Tyto druhy listů a segment jsou vhodné na další měření, tedy pro 2. fázi DP. Zde v tomto segmentu a druhu těchto listů je nejnižší variační koeficient (7,24) v porovnání s ostatními variantami (staré listy, mladé listy) a v porovnání s ostatními měřenými segmenty.

Fluorescence – mladé listy Vhodnost listů pro další fázi byla hodnocena na základě variačního koeficientu. Zde základním kritériem pro hodnocení byl parametr Fv/Fm (kvantový výtěžek fluorescence) tzn. důležité je, aby byla co nejnižší variabilita u jednotlivých hodnotících možností. Zde nebyly hodnoceny jednotlivé varianty V1, V2, V3, pouze druh listu (mladý, středně starý, starý list). V tabulkách č. 13, 14, 15 jsou znázorněny výsledky rozkladové tabulky popisných statistik. Tučně jsou vždy zvýrazněny nejmenší variační koeficienty v daném segmentu listů a největší variační koeficienty. Tabulka č. 13 – Hodnocení mladých listů na základě Fv/Fm Mladé Fv/Fm Mladé Fv/Fm listy (Var.koef.) listy (Var.koef.) 1 2 3 4 5 6 7

2,32 3,79 2,29 3,87 3,51 0,85 0,84

11 12 13 14 15 16 17

0,45 0,47 0,85 1,21 0,61 0,93 0,82 63

8 9 10

1,40 18 0,58 19 1,37 20

0,61 0,74 1,05

Nejmenší variační koeficient u mladých listů na základě parametru Fv/Fm byl naměřený s hodnotou 0,45. Největší variační koeficient má u mladých listů hodnotu 3,87. Rozdíl mezi těmito hodnotami je 3,42. Jedná se o velmi významný rozdíl, tudíž je posouzení vhodnosti mladého listu zamítnuta.

Fluorescence – středně staré listy Tabulka č. 14 – Hodnocení vhodnosti středně starých mladých listů na základě Fv/Fm Středně Fv/Fm Středně Fv/Fm staré (Var.koef.) staré (Var.koef.) listy listy 1 0,74 4,73 11 2 2,51 12 0,89 3 3,46 13 1,10 4 3,30 14 1,01 5 2,42 15 0,63 6 3,36 0,62 16 7 1,37 17 1,98 8 0,31 18 2,60 9 0,37 19 2,96 10 20 0,70 0,92

Nejnižší variační koeficient u středně starých listů na základě parametru Fv/Fm byl naměřený s hodnotou 0,62. Nejvyšší variační koeficient má u středně starých listů hodnotu 4,73. Rozdíl mezi těmito hodnotami je 4,11. Jedná se o velmi významný rozdíl, který je větší než u mladých listů. Ale na základě předchozího vyhodnocení obsahu chlorofylu, kde vyšlo, že je vhodné měřit středně staré listy, se bude pracovat při hodnocení fluorescence opět se středními listy a měřit se bude ve středním segmentu. Nelze zde říci, že jednoznačně na obsah fluorescence jsou vhodné středně staré listy.

64

Fluorescence – staré listy Tabulka č. 15 – Hodnocení vhodnosti starých listů na základě Fv/Fm Staré Fv/Fm Staré Fv/Fm listy (Var.koef.) listy (Var.koef.) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1,59 1,85 0,52 1,12 1,91 1,03 0,77 0,34 1,03 0,48

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

1,16 1,86 1,47 2,05 0,86 0,58 1,25 0,63 2,14 0,69

Nejnižší variační koeficient u starých listů na základě parametru Fv/Fm byl naměřený s hodnotou 0,34. Nejvyšší variační koeficient má u starých listů hodnotu 2,14. Rozdíl mezi těmito hodnotami je 1,80. Jedná se o rozdíl, který je menší než u mladých listů a středně starých listů. Ale na základě předchozího vyhodnocení obsahu chlorofylu, kde

vyšlo,

že

je

vhodné

měřit

středně

staré

listy,

se

bude

pracovat

při hodnocení fluorescence opět se středními listy a měřit se bude ve středním segmentu. Na základě vyhodnocení, lze konstatovat, že staré listy by mohly být vhodné pro měřené fluorescence, ale bude se pracovat s variantou středně starých listů. V této sekci nebyl hodnocen segment listu, z důvodu, rozložení měřících sponek nebylo rovnoměrné. Bylo použito 10 sponek, které byly rozmístěny po okraji listů. Celkové zhodnocení: Jelikož se měřilo v delším časovém úseku, mohlo to mít dopad na přesnost jednotlivých měřených parametrů a celkové hodnocení či posouzení vhodnosti listů. V 1. fázi měření byly rostliny okurky chemicky postřikovány z důvodu vyššího výskytu škůdců, které mohlo ovlivnit výsledky z 1. fáze experimentu.

65

5.2 Hlavní část experimentu 5.2.1 Obsah chlorofylu Obsah chlorofylu byl měřen na 10 rostlinách po 3. opakováních ve 4. termínech. Tabulka č. 16 popisuje základní statistiky obsahu chlorofylu Tabulka č. 16 – Základní statistiky obsahu chlorofylu Rozkladová tabulka popisných statistik N=720 (V seznamu záv. prom. nejsou ChD) Termín [CCI] [CCI] [CCI] Průměr N Sm.odch. 26,26 180 7,11 14Jul2014 23,90 180 5,21 21Jul2014 21,99 180 4,63 28Jul2014 20,42 180 4,34 4Aug2014 720 5,84 Vš.skup. 23,14

[CCI] Var.koef. 27,08 21,81 21,04 21,27 25,25

[CCI] Rozptyl 50,58 27,19 21,41 18,86 34,15

Nejnižší hodnota, která byla naměřena 14. 7. v rámci 1. opakování u první měřené rostliny 10,4; nejvyšší hodnota byla naměřená 14. 7. v rámci 1. opakování u druhé měřené rostliny 57,8. Z tabulky č. 17 vyplývá, že průměrný obsah chlorofylu byl 23,14. Statisticky významný rozdíl byl prokázán v rámci jednotlivých termínů, viz tabulka č. 17. Z grafu č. 1 je patrné že, obsah chlorofylu významně klesá s daným termínem. Nejvyšší obsah byl naměřen v 1. termínu 14. 7. a nejmenší v posledním termínu 4. 8. Velmi prokazatelný rozdíl a významný rozdíl, je mezi prvním a posledním termínem. Statisticky významný rozdíl byl prokázán i v rámci opakování. Tabulka č. 17 – Statistické hodnocení obsahu chlorofylu

opakování termín opakování * termín chyba celkem

Stupně volnosti 2 3 6 708 719

chlorofyl chlorofyl PČ p 283,7 0,000039 1143,0 0,000000 174,8 0,000002 27,6

66

Statisticky významný rozdíl byl prokázán v rámci jednotlivých opakování, viz tabulka č. 17. Z grafu č. 2 je patrné že, jsou zde statisticky prokazatelné rozdíly mezi jednotlivými opakováními v daném termínu. Nejmenší hodnota indexu obsahu chlorofylu byla naměřena ve 3. opakování a to 4. srpna, hodnota činí 17,31. Nejvyšší index chlorofylu byl naměřen v 1. termínu u 2. opakování a to 27,50. Rozdíl byl zpozorován v termínu 14. 7. u 1. opakování oproti pozdějším termínům a to 28. 7. a 4. 8., zde je výrazný sestup obsahu chlorofylu. U 2. opakování je významný rozdíl opět u 1. termínu oproti druhému, třetímu a čtvrtému termínu, následuje pokles obsahu chlorofylu. Třetí opakování v rámci termínů vykazuje opět rozdíly, rozdíly se týkají čtvrtého termínu oproti předešlým termínům. V termínu 14. 7. vykazoval naměřený chlorofyl nejvyšší hodnoty ve všech opakováních, v ostatních termínech byly nižší. Graf č. 1 – Obsah chlorofylu v závislosti na termínu Současný efekt: F(3, 716)=38,737, p=0,0000 Dekompozice efektivní hy potézy Vertik. sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti 28 27

chlorofyl [CCI]

26 25 24 23 22 21 20 19 14Jul2014

21Jul2014

28Jul2014

4Aug2014

termín

Graf č. 2 – Obsah chlorofylu v závislosti na opakování opakování*dt; Vážené průměry Současný efekt: F(6, 708)=6,3422, p=,00000 Dekompozice efektivní hy potézy Vertikální sloupce označuj í 0,95 intervaly spolehlivosti 30

chlorofyl [CCI]

28 26 24 22 20 18 16 14 14Jul2014

21Jul2014

28Jul2014

termín

67

4Aug2014

opakování 1 opakování 2 opakování 3

U obsahu chlorofylu se prováděla analýza, zdali levá strana či pravá strana, kde probíhalo měření v rámci 3 bodů, prokazovala rozdíly. Na základě analýzy bylo zjištěno, že levá nebo pravá strana měření, neměla statisticky významný rozdíl na obsah chlorofylu, viz příloha č. 8, 9.

Nebyl prokázán ani statisticky významný rozdíl

měřených stran v rámci opakování, viz příloha č. 10, 11.

5.2.2 Fluorescence Fluorescence byla měřena na 10 rostlinách po 3. opakováních ve 4. termínech.

5.2.2.1 Parametr F0 Tabulka č. 18 vykazuje základní popisné statistiky měřeného parametru F0 Tabulka č. 18 – Popisné charakteristiky parametru F0 Rozkladová tabulka popisných statistik N=720 (V seznamu záv. prom. nejsou ChD) termín Fo Fo (N) Fo Fo Fo (Průměr) (Sm.odch.) (Var.koef.) (Rozptyl) 14Jul2014 21Jul2014 28Jul2014 4Aug2014 Vš.skup.

232,46 235,43 235,43 132,86 209,05

180 180 180 180 720

37,17 32,34 32,34 54,07 59,43

15,99 13,74 13,74 40,69 28,43

1381,34 1046,15 1046,15 2923,20 3531,41

Fo (Rozpětí) 311,00 263,00 263,00 228,00 342,00

Nejnižší hodnota parametru F0, která kdy byla naměřena v rámci experimentu byla 44, v termínu 4. 8. u 5. měřené rostliny v rámci 1. opakování. Nejvyšší hodnota byla u tohoto parametru 386 v termínu 14. 7. u 5. měřené rostliny v rámci 1. opakování. Z tabulky č. 18 vyplývá, že průměrná hodnota F0 byla 209,05. Statisticky významný rozdíl byl prokázán v rámci jednotlivých termínů i v rámci opakování, viz příloha č. 12. Z grafu č. 3 je patrné že, minimální fluorescence vykazuje rozdíl velmi významný v rámci prvních třech termínů a termínu posledního, je zde výrazný pokles fluorescence. 68

Nejvyšší minimální fluorescence činila 248,40 u 3. opakování v 1. termínu. Nejnižší fluorescence činila 95,96 a byla naměřena ve 4. termínu 4. 8. V rámci 1. opakování. Co se týče opakování měřeného parametru F0, statisticky významný rozdíl je zde prokázán. Nejvyšší měřené hodnoty byly dosaženy vždy v 3. opakování viz graf č. 4. Graf č. 3 – Parametr F0 v závislosti na daném termínu Parametr Fo vs. termín Současný efekt: F(3, 716)=290,57, p=0,0000 Dekompozice efektivní hypotézy Vertik. sloupce označují 0,95 intervalu spolehlivosti

Graf č. 4 – Parametr F0 vs. opakování opakování; Vážené průměry

260

Současný efekt: F(2, 717)=18,694, p=,00000

240

Vertik. sloupce označují 0,95 intervalu spolehlivosti

Dekompozice efektivní hypotézy 235

220

230 225

Fo

200

220

180 215

160

Fo

210 205

140

200

120 195

100 14Jul2014

21Jul2014

28Jul2014

190

4Aug2014

termín

185 180 1

2

3

opakování

5.2.2.2 Parametr Fv Tabulka č. 19 vykazuje základní popisné statistiky měřeného parametru Fv Tabulka č. 19 – Popisné charakteristiky parametru Fv Rozkladová tabulka popisných statistik N=720 (V seznamu záv. prom. nejsou (ChD) termín Fv Fv Fv Fv Průměr N Sm.odch. Var.koef. 874,02 180 158,57 18,14 14Jul2014 826,14 180 123,87 14,99 21Jul2014 826,14 180 123,87 14,99 28Jul2014 512,31 180 180,95 35,32 4Aug2014 Vš.skup. 207,02 27,25 759,66 720

69

Fv Rozptyl 25143,56 15344,65 15344,65 32743,94 42855,84

Fv Rozpětí 956,00 906,00 906,00 775,00 1007,00

Nejnižší hodnota parametru Fv, která kdy byla naměřena v rámci experimentu byla 169, v termínu 4. 8. u 8. měřené rostliny v rámci 2. opakování. Nejvyšší hodnota byla u tohoto parametru 1041 v termínu 28. 7. u 2. měřené rostliny v rámci 2. opakování. Z tabulky č. 19 vyplývá, že průměrná hodnota Fv byla 759,66. Statisticky významný rozdíl byl prokázán v rámci jednotlivých termínů i v rámci opakování, viz příloha č. 13. Z grafu č. 5 je patrné že, variabilní fluorescence vykazuje rozdíl velmi významný v rámci prvních třech termínů a termínu posledního, je zde výrazný pokles fluorescence. Nejvyšší variabilní fluorescence činila 922,58 u 3. opakování v 1. termínu. Nejnižší variabilní fluorescence činila 462,38 a byla naměřena ve 4. termínu 4. 8. v rámci 1. opakování. Největší variabilní fluorescenci vykazuje 1. termín a nejmenší termín 4. 8., viz graf č. 5. Co se týče opakování měřeného parametru Fv, statisticky významný rozdíl je zde prokázán. Nejvyšší měřené hodnoty byly dosaženy vždy v 3. opakování, viz graf v příloze č. 14. Graf č. 5 – Parametr Fv v závislosti na daném termínu Parametr Fv vs. termín Současný efekt: F(3, 716)=225,16, p=0,0000 Dekompozice efektivní hypotézy Vertik. sloupce označují 0,95 inetrvalu spolehlivosti 950 900 850 800

Fv

750 700 650 600 550 500 450 14Jul2014

21Jul2014

28Jul2014

4Aug2014

termín

5.2.2.3 Parametr Fm Tabulka č. 20 vykazuje základní popisné statistiky měřeného parametru Fm 70

Tabulka č. 20 – Popisné charakteristiky parametru Fm Rozkladová tabulka popisných statistik N=720 (V seznamu záv. prom. nejsou ChD) termín Fm Fm Fm Fm Průměr N Sm.odch. Var.koef. 1125,74 180 147,44 13,10 14Jul2014 1061,58 180 144,33 13,60 21Jul2014 1061,58 180 144,33 13,60 28Jul2014 645,17 180 230,24 35,69 4Aug2014 Vš.skup. 720 256,23 26,32 973,52

Fm Rozptyl 21737,64 20832,42 20832,42 53011,26 65655,74

Fm Rozpětí 1262,00 1149,00 1149,00 995,00 1341,00

Nejnižší hodnota parametru Fm, která kdy byla naměřena v rámci experimentu, činí 221, v termínu 4. 8. u 8. měřené rostliny v rámci 2. opakování. Nejvyšší hodnota byla u tohoto parametru 1562 v termínu 14. 7. u 5. měřené rostliny v rámci 1. opakování. Z tabulky č. 20 vyplývá, že průměrná hodnota Fm byla 973,52. Statisticky významný rozdíl byl prokázán v rámci jednotlivých termínů i v rámci opakování, viz tabulka v příloze č. 15. Z grafu č. 6 je patrné že, maximální fluorescence vykazuje rozdíl velmi významný v rámci prvních třech termínů a termínu posledního, je zde výrazný pokles fluorescence. Nejvyšší maximální fluorescence činila 1170,98 u 3. opakování v 1. termínu. Nejnižší maximální

fluorescence

činila

558,35

a

byla

naměřena

ve 4.

termínu

4. 8. v rámci 1. opakování. V grafu, který je uveden v příloze č. 16 je vyjádřeno opakování v rámci měření parametru, kde 3. opakování vždy vykazuje nejvyšší hodnoty oproti opakování 1 a 2. Graf č. 6 - Parametr Fm v závislosti na daném termínu dt; Vážené průměry Současný efekt: F(3, 716)=302,01, p=0,0000 Dekompozice efektivní hypotézy Vertik. sloupce označují 0,95 intervalu spolehlivosti 1200 1100

Fm

1000 900 800 700 600 500 14Jul2014

21Jul2014

28Jul2014

termín

71

4Aug2014

5.2.2.4 Parametr Fv / Fm Tabulka č. 21 vykazuje základní popisné statistiky měřeného parametru Fv/Fm Tabulka č. 21 – Popisné charakteristiky parametru Fv/Fm Rozkladová tabulka popisných statistik N=720 (V seznamu záv. prom. nejsou ChD) termín Fv/Fm Fv/Fm Fv/Fm Průměr N Sm.odch. 180 0,02 14Jul2014 0,79 180 0,03 21Jul2014 0,78 180 0,03 28Jul2014 0,78 180 0,04 4Aug2014 0,80 Vš.skup. 720 0,03 0,78

Fv/Fm Var.koef. 2,37 4,05 4,05 4,55 4,01

Fv/Fm Rozptyl 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001

Fv/Fm Rozpětí 0,10 0,30 0,30 0,19 0,36

Nejnižší hodnota parametru Fv/Fm, která kdy byla naměřena v rámci experimentu byla 0,524, v termínu 21. 7. u 9. měřené rostliny v rámci 2. opakování. Nejvyšší hodnota byla u tohoto parametru 0,888 v termínu 4. 8. u 2. měřené rostliny v rámci 1. opakování. Z tabulky č. 21 vyplývá, že průměrná hodnota Fv/Fm byla 0,78. Statisticky významný rozdíl byl prokázán v rámci jednotlivých termínů i v rámci opakování, viz tabulka uvedená v příloze č. 17. Z grafu č. 7 je patrné že, kvantový výtěžek fluorescence vykazuje rozdíl velmi významný v rámci prvního, čtvrtého termínu a termínů druhého a třetího. Nejvyšší kvantový výtěžek fluorescence je v posledním termínu, dále v prvním termínu je také vysoký. Co se týká 2 prostředních termínů, tam je výtěžek podobný. Nejvyšší kvantový výtěžek fluorescence činil 922,58 u 3. opakování v 1. termínu. Nejnižší

variabilní

fluorescence

činila

462,38

a

byla

naměřena

ve 4. termínu 4. 8. v rámci 1. opakování. V grafu uvedeném v příloze č. 18 je vyjádřeno opakování kvantového výtěžku fluorescence.

První opakování v rámci měření

parametru vždy vykazuje nejvyšší hodnoty oproti opakování 2 a 3.

72

Graf č. 7 - Parametr Fv / Fm v závislosti na termínu Parametr Fv/Fm vs. termín Současný efekt: F(3, 716)=22,337, p=,00000 Dekompozice efektivní hypotézy Vertik. sloupce označ. +/- sm. chyby 0,805 0,800

Fv/Fm

0,795 0,790 0,785 0,780 0,775 0,770 14Jul2014

21Jul2014

28Jul2014

4Aug2014

termín

5.2.2.5 Parametr Fv / F0 Tabulka č. 22 vykazuje základní popisné statistiky měřeného parametru Fv/F0 Tabulka č. 22 – Popisné charakteristiky parametru Fv/F0 Rozkladová tabulka popisných statistik N=720 (V seznamu záv. prom. nejsou ChD) termín Fv/Fo Fv/Fo Fv/Fo Fv/Fo Fv/Fo Fv/Fo Průměr N Sm.odch. Var.koef. Rozptyl Rozpětí 3,84 180 0,55 14,37 0,31 4,66 14Jul2014 3,53 180 0,50 13,99 0,24 3,49 21Jul2014 3,53 180 0,50 13,99 0,24 3,49 28Jul2014 4,07 180 1,10 26,88 1,20 5,66 4Aug2014 Vš.skup. 720 0,74 19,78 0,55 7,91 3,74 Nejnižší hodnota parametru Fv/F0, která kdy byla naměřena v rámci experimentu byla 0,040, v termínu 14. 7. u 7. měřené rostliny v rámci 2. opakování. Nejvyšší hodnota byla u tohoto parametru 7,722 v termínu 4. 8. u 4. měřené rostliny v rámci 1. opakování. Z tabulky č. 22 vyplývá, že průměrná hodnota Fv/F0 byla 3,74. Statisticky významný rozdíl byl prokázán v rámci jednotlivých termínů i v rámci opakování, viz tabulka uvedené v příloze č. 19. Z grafu č. 8 je patrné že, tento parametr vykazuje

rozdíl

velmi

významný

v rámci

druhého,

třetího

termínu

a termínů prvního a posledního. Nejvyšších hodnot fluorescence je vykazováno

73

v posledním termínu, dále v prvním termínu je také poměrně vysoký. Co se týká 2 prostředních termínů, tam je výtěžek velmi podobný. Nejvyšší kvantový výtěžek fluorescence činil 922,58 u 3. opakování v 1. termínu. Nejnižší

variabilní

fluorescence

činila

462,38

a

byla

naměřena

ve 4. termínu 4. 8. v rámci 1. opakování. V grafu uvedeném v příloze č. 20 - první opakování v rámci měření parametru vždy vykazuje nejvyšší hodnoty oproti opakování 2 a 3. Nejmenší hodnoty byly dosahovány v rámci 2. opakování. Graf č. 8 – Parametr Fv/F0 v závislosti na termínu Parametr Fv/Fo vs. termín Současný efekt: F(3, 716)=25,365, p=,00000 Dekompozice efektivní hypotézy Vertik. sloupce označují 0,95 inervalu spolehlivosti 4,3 4,2 4,1

Fv/Fo

4,0 3,9 3,8 3,7 3,6 3,5 3,4 14Jul2014

21Jul2014

28Jul2014

4Aug2014

termín

U fluorescence byla provedena analýza, zdali levá strana či pravá strana, kde probíhalo měření, v rámci 3 bodů, prokazovala rozdíly. Na základě analýzy bylo zjištěno, že levá nebo pravá strana měření, neměla statisticky významný rozdíl na fluorescenci v rámci termínů, viz příloha č. 21, 22.

Nebyl prokázán ani statisticky významný rozdíl

měřených stran v rámci opakování, viz příloha č. 23, 24.

74

5.3.1 Parametry fotosyntézy Tabulka č. 23 popisuje základní statistiky. Z tabulky č. 23 vyplývá, že nejpočetnější hodnota úrovně transpirace (E) je 1,07

mmol . m-2 . s-1, nejpočetnější hodnota u stomatální vodivosti (gs) je

0,04 mol . m-2 . s-1. Pro transpiraci platí, že 25 % všech hodnot je menších než 0,81 mmol .m-2 . s-1 a 75 % než 1,59 mmol . m-2 . s -1. Pro stomatální vodivost platí, že 25 % všech hodnot je menších jako 0,05 mol .m -2 .s -1 a 75 % jako 0,12 mol . m-2 . s-1. Jedná se o soubory bez extrémních hodnot a anomálií. Intenzita fotosyntézy (A) a efektivita využití vody (WUE) jsou soubory s výskytem extrémních hodnot a anomálií. Z tabulky č. 29 nadále vyplývá, že poloha aritmetického průměru je vzdálená od mediánu u těchto dvou měřených parametrů. Lze z toho usoudit, že by to mohlo ovlivňovat statistické hodnocení celého souboru. Nejpočetnější hodnota intenzity fotosyntézy byla hodnota 0,00 μmol . m-2 . s

-1

, a nejpočetnější

hodnota WUE byla také 0,00 . 10-3. Především se jednalo o hodnoty získané v posledním termínu, tedy 4. 8. v 1. opakování. Přístroj nenaměřil žádné hodnoty u intenzity fotosyntézy. U intenzity fotosyntézy je 25 % všech hodnot menších, jako 1,66 μmol . m-2. s-1 a 75 % jako 5,59 μmol . m-2. s-1. U parametru efektivita využití vody je 25 % všech hodnot menších jako 1,96 . 10-3 a 75 % jako 4,21 . 10-3. Tabulka č. 23 – Základní popisné statistiky parametrů fotosyntézy Proměnná

E A WUE gs

N

600 600 600 600

Průměr

1,21 3,85 3,15 0,10

Medián

1,13 3,29 3,22 0,08

Modus

1,07 0,00 0,00 0,04

Min

0,04 0,00 0,00 0,00

Max

2,36 13,67 16,61 0,61

Dolní

Horní

Směr.

kvartil

kvartil

och.

0,81 1,66 1,96 0,05

1,59 5,59 4,21 0,12

0,48 2,82 1,81 0,07

Var.koef.

Rozptyl

39,46 73,26 57,48 74,00

0,23 7,97 3,29 0,01

Na základě variačního koeficientu lze říci, že největší variabilitu má parametr stomatální vodivost průduchů (gs) a intenzita fotosyntézy (A). Další analýza, která byla hodnocena, byla míra těsnosti závislosti, tedy tzv. korelace viz tabulka č. 30 a graf č. 13. Významná korelace (lineární vztah) byla vyhodnocená mezi veličinami E → gs, E →A, A → WUE a A → gs. Míra těsnosti závislosti je s hodnotou 0,72 největší mezi 75

výkonem čisté fotosyntézy a efektivitou využití vody. Čím se hodnoty blíží 1, tím je větší závislost. Graf korelace je uveden v příloze č. Tabulka č. 24 - Korelace Korelace (tabulka 1 shluková analýza) Označ. korelace jsou významné na hlad. p < ,05000 N=600 (Celé případy vynechány u ChD)

Proměnná

E

A 2

1

WUE

-2 -1

[mmol m- s- ] [μmol m s ] 2

1

E [mmol m- s- ] -2 -1

A [μmol m s ] -3

WUE [10 ] -2 -1

gs [mol m s ]

gs

3

-2 -1

[10- ]

[mol m s ]

1,00

0,62

0,06

0,67

0,62

1,00

0,72

0,39

0,05

0,72

1,00

0,02

0,67

0,39

0,02

1,00

5.3.1.1 Hodnocení jednotlivých parametrů Tabulka č. 25 – Statistické hodnocení parametrů A, E, WUE, gs Efekt Abs. člen opakování termín opakování*termín Chyba Celkem

Stupně (volnosti) 1 2 3 6 588 599

E (PČ)

E (p)

A (PČ)

A (p)

875,3893 2,7374 14,5259 2,4694 0,1228

0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

8911,758 44,234 288,200 156,255 4,905

0,0000 0,0001 0,0000 0,0000

WUE (PČ) 5966,990 7,647 57,925 70,125 2,310 1968,128

WUE (p) 0,0000 0,0372 0,0000 0,0000

gs (PČ) 5,7409 0,2185 0,1769 0,0171 0,0035 3,1386

gs (p) 0,0000 0,0000 0,0000 0,0001

Z tabulky č. 25 plyne, že u všech parametrů byl prokázán statisticky významný rozdíl v rámci jednotlivých měřených termínů i v rámci jednotlivých opakování. Čili všechny parametry byly s časovým úsekem proměnlivé i v rámci opakování.

S každým

měřeným termínem se hodnoty zvyšovaly nebo snižovaly. Z grafu č. 14 vyplývá, že největší výkon čisté fotosyntézy byl dosáhnutý ve třetím termínu, tedy 28. 7. s hodnotou 5,37 μmol . m-2 . s -1. Nejnižší výkon byl zaznamenán v druhém termínu a to 21. 7. s hodnotou 2,47 μmol . m-2 . s -1. Z grafu č. 9 plyne, že zde byly prokazatelné rozdíly v rámci měřených termínu u výkonu čisté fotosyntézy. U parametru A byl také statisticky prokázán rozdíl v rámci opakování viz graf č. 10, největší hodnoty byly

76

zaznamenány v 2. opakování a průměrná hodnota v 2. opakování dosahovala 4,36 μmol . m-2 . s -1. Nejmenší hodnota byla ve 3. opakování a to 3,42 μmol . m-2 . s -1. Graf č. 9 – Výkon čisté fotosyntézy vs. termín

Graf č. 10 – Parametr A vs. opakování Výkon čisté fotosyntézy vs. opakování Současný efekt: F(2, 597)=5,6354, p=,00376 Dekompozice efektivní hypotézy Vertik. sloupce označují 0,95 intervalu spolehlivosti

Výkon čisté fotosyntézy vs. termín Wilksovo lambda=,50799, F(12, 1569,2)=38,151, p=0,0000 Dekompozice efektivní hypotézy Vertik. sloupce označují 0,95 intervalu spolehlivosti 6,0

4,8

5,5

4,6

4,4

5,0

A [µmol m- s ]

2 -1

-2 -1

A (μmol m s )

4,2 4,5

4,0

3,5

4,0

3,8

3,6 3,0

3,4 2,5

3,2

2,0

3,0 14Jul2014

21Jul2014

28Jul2014 04Aug2014

1

2

3

opakování

Termín

U parametru úroveň transpirace (E) dle tabulky č. 25 byl statisticky prokázán rozdíl v rámci termínů i opakování. Dle grafu č. 11 lze vyhodnotit, že druhý termín se významně lišil od ostatních termínů, dosahoval nejnižší hodnoty a to 0,76 mmol . m-2 . s-1, naopak nejvíce byla dosažena hodnota 1,47 mmol . m-2 . s-1 ve třetím termínu. Opět druhý termín se výrazně liší od ostatních termínů, je zde prokazatelný rozdíl. Co se týče opakování, tak zde jsou opět statistky významné rozdíly, je zde vidět klesající tendence v rámci opakování viz graf č. 12, nejvyšší hodnoty zaznamenány v 1. opakování a průměrná hodnota činila 1,31 mmol . m-2 . s-1, nejmenší byla zaznamenána ve třetím opakování, hodnota 1,08 mmol . m-2 . s-1.

77

Graf č. 11 – Parametr E vs. termín

Graf č. 12 - Parametr E vs. opakování

Úroveň transpirace vs. termín

opakování; Vážené průměry

Současný efekt: F(3, 596)=93,594, p=0,0000

Současný efekt: F(2, 597)=12,513, p=,00000 Dekompozice efektivní hypotézy

Dekompozice efektivní hypotézy

Vertik. sloupce označ. +/- sm. chyby

Vertik. sloupce označují 0,95 intervalu spolehlivosti 1,40

1,6 1,5

1,35

1,4 1,30

E[mmol m-2 s-1]

E [mmol m -2 s-1]

1,3 1,2 1,1 1,0

1,25

1,20

1,15

0,9 1,10

0,8 1,05

0,7

1,00

0,6 14J ul2014

21J ul2014

28J ul2014

1

04Aug2014

2

3

opakování

Termín

Parametr efektivita využití vody (WUE), u něj byl také prokázán rozdíl v rámci termínů i opakování viz tabulka č. 25. V grafu uvedeném v příloze č. 26, je patrné, že v prvních třech termínech dokázali poměrně dobře rostliny hospodařit s vodou, kdežto je zde prokázán rozdíl těchto třech termínů a posledního termínu, ten dosahoval nízké hodnoty a to 2,22 . 10-3, hodnoty v prvním, druhém a třetím termínu byly 3,46; 3,46; 3,48 . 10-3, hodnoty si velmi blízké. Statisticky významný rozdíl byl prokázán jen v rámci posledního termínu. V rámci opakování je rozdíl prvního opakování od ostatních dvou opakování. Nejvyšší efektivita využití vody byla ve třetím opakování a to 3,33 . 10 -3 viz příloha č. 27. Rozdíly v rámci opakování nejsou veliké. Tzn., že opakování u tohoto parametru, nemělo tak velký vliv jako u ostatních fyziologických charakteristik. Poslední fyziologickou charakteristikou v rámci měření fotosyntézy byla stomatální vodivost průduchů (gs), z tabulky č. 25 vyplývá, že v rámci termínů a opakování, zde byly statisticky významné rozdíly. Z grafu č. 14, lze vyčíst, že stomatální vodivost průduchů byla největší v posledních 2 termínech, lze také konstatovat, že jsou zde prokazatelné rozdíly v rámci prvních dvou termínů a posledních dvou termínů. Nejníže stomatální -2

vodivost byla zaznamenána v druhém termínu s hodnotou 0,06 -1

mol . m . s . Nejvýše hodnota ve třetím termínu dosahovala 0,13 mol . m-2 . s-1.

78

Graf č. 13 – Stomatální vodivost průduchů vs. termín Stomatální vodivost průduchů vs. termín

Graf č. 14 - Parametr gs vs. opakování

Wilksovo lambda=,50799, F(12, 1569,2)=38,151, p=0,0000 Dekompozice efektivní hypotézy Vertik. sloupce označují 0,95 intervalu spolehlivosti

opakování; Vážené průměry Současný efekt: F(2, 597)=48,289, p=0,0000 Dekompozice efektivní hypotézy Vertik. sloupce označ. +/- sm. chyby

0,15 0,14 0,13

0,15 0,12

0,13

0,10

0,12

0,09

gs[mol m-2 s-1]

gs [mol m-2 s-1]

0,14 0,11

0,08 0,07 0,06 0,05

0,11 0,10 0,09 0,08

0,04 14J ul2014

21J ul2014

28J ul2014

0,07

04Aug2014

Termín

0,06 0,05 1

2

3

opakování

V rámci opakování vykazuje parametr gs rozdíly viz graf č. 14, v prvním opakování byla tato fyziologická charakteristika nejvyšší a s dalším opakováním klesá. V 1. opakování byla hodnota 0,13 mol . m-2 . s-1, v posledním opakování hodnota 0,07 mol . m-2 . s-1. V rámci hodnocení fyziologických charakteristik byly vypracovány i křivky parametrů v závislosti na čase, které jsou uvedeny v přílohách č. 28, 29, 30, 31, je zde znázorněna úroveň transpirace, výkon čisté fotosyntézy, efektivita využití vody, stomatální vodivost v čase (modrá křivka), červená křivka znázorňuje jednotlivé opakování v rámci odstupňování. První stupeň = 1. opakování, druhý stupeň = 2. opakování, třetí stupeň = třetí opakování. Z těchto 4 grafů uvedené v příloze č. 28 u úrovně transpirace lze říci, že úroveň transpirace byla velmi proměnlivá v závislosti na čase. Hodnoty nebyly vyrovnané a kolísaly a stoupaly v čase. Co se týče intenzity fotosyntézy, tedy výkonu čisté fotosyntézy vyjádřené v příloze č. 28, je zde podobné hodnocení jako u úrovně respirace, ale jsou zde vidět mnohem větší výkyvy v rámci času. V posledním grafu z termínu 4. 8. přílohy č. 29 je znázorněno 1. opakování s nulovými hodnotami (nulové hodnoty byly zapsány z důvodu toho, že přístroj Lcpro+ naměřil záporné hodnoty a záporné hodnoty nesmí 79

být

v hodnocení

celkového

souboru,

tudíž

byly

hodnoceny

jako

nulové,

a mohly ovlivnit celkové statistické hodnocení, viz kapitola 5.3.1.3. Další měřené fyziologické parametry jsou uvedeny v příloze č. 30 a 31. V příloze č. 30 je hodnocen parametr WUE.

Opět velmi vysoké rozdíly v rámci opakování

a v čase, výskyt extrémních hodnot. V posledním grafu přílohy č. 30, termín 4. 8. opět nulové hodnoty, jedná se o vypočtený parametr (A/E), tudíž pokud byly hodnoty intenzity fotosyntézy nulové, bude i efektivita využití vody nulová. V příloze č. 31 je uveden parametr gs, opět lze říci, že jsou zde u tohoto hodnoceného parametru velké výkyvy a výskyt extrémních hodnot.

80

6 DISKUZE V roce 2014 byl uskutečněný pokus v hydroponii na pozemku Zahradnické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. Cílem bylo zhodnotit obsah chlorofylu, fluorescenci, jak rostliny dokážou využít sluneční záření a zhodnotit soubor fyziologických charakteristik fotosyntézy. Fyziologické charakteristiky v rámci fotosyntézy, které byly měřeny a hodnoceny byly: výkon čisté fotosyntézy, úroveň transpirace, stomatální vodivost průduchů a efektivita využití vody. Při experimentu bylo pracováno s rostlinným materiálem okurkou salátovou (Cucumis sativus L.) odrůda MINISPRINT F1, odrůda vhodná pro rychlení ve skleníku. Okurky byly zavlažovány v pravidelných intervalech. Během experimentu byly ošetřovány pouze při výskytu škůdců a chorob. Experiment se uskutečnil v první fázi v 5 termínech, kdy se hodnotilo, kde je nejlepší měřit fotosyntézu a chlorofyl, fluorescenci v rámci hlavní fáze experimentu. Hlavní fáze experimentu probíhala ve čtyřech termínech v rámci 3. opakování. Pracovalo se pouze s jednou variantou odrůdy okurky salátové. Co se týká vnějších klimatických podmínek v rámci první fáze pokusu, lze říci, že průměrné teploty byly optimální. V rámci 2. fáze teploty byly samozřejmě vyšší, jednalo se o letní měsíce, teploty v průměru byly vyšší až o 13 °C oproti teplotám zaznamenaných v 1. fázi experimentu viz tabulka č. 4 (VACHŮN, 2014). U C3 rostlin je optimální teplota dle (PROCHÁZKA et al., 2006) pro fotosyntézu 15 - 25 °C. Teploty se při měření pohybovaly od 20,7 do 24,1 °C. Co se týká vnitřních teplot ve skleníku, jedná se o automatické řízení počítačem, kde jsou nastaveny hodnoty a při překročení se spustí ve skleníku ventilátory, které zmírňují teplotu v celém prostoru skleníku. V rámci klimatických podmínek byly ve stanice Mendeleum Lednice zaznamenány hodnoty týkající se úhrnu srážek, které nepřímo souvisely s pokusem, ovlivnit mohly vlhkost ve skleníku. Nejvyšší průměrná vzdušná vlhkost byla naměřena 29. 5. 1. fáze pokusu s hodnotou 91 % (VACHŮN, 2014). V hlavní fázi pokusu byla nejvyšší průměrná vlhkost naměřena v posledním termínu, tedy 4. 8. s hodnotou 83 % (VACHŮN, 2014).

V celé fázi pokusu byl úhrn srážek podprůměrný, což

ovlivnilo okolní vzduch. Vzduch byl velmi teplý a suchý, a bohužel vedl k rozvoji škůdců a chorob, které byly patrné ihned po začátku 1. měření v 1. termínu. Postupem měření v dalších termínech byl výskyt škůdců velmi vysoký, rostliny byly napadeny škůdci a ovlivnily celkové výsledky měření fyziologických charakteristik, i obsahu 81

chlorofylu a fluorescence. Rostliny byly velmi stresovány.

Vedle úhrnu srážek

ovlivnilo rychlost fotosyntézy, fluorescenci a relativní obsah chlorofylu délka slunečního svitu. Délka slunečního svitu má velký vliv na měřené parametry v rámci práce. Nejvýše délka slunečního svitu byla zaznamenána v 1. termínu měření druhé fáze a to 11, 5 hodin (VACHŮN, 2014). Proto všechny měřené hodnoty relativního obsahu chlorofylu byly v tomto termínu nejvyšší 26,26 CCI. S dalším měřeným termínem obsah chlorofylu klesal, díky kratší délce slunečního svitu viz tabulka č. 3 (VACHŮN, 2014). Nejmenší obsah chlorofylu 20,42 CCI byl naměřen v posledním termínu, kde délka slunečního svitu byla pouhých 3,9 hodin (VACHŮN, 2014). Délka slunečního svitu ovlivnila nejen obsah chlorofylu ale i další parametry fluorescence. Na intenzitu fotosyntézy měl sluneční svit velmi velký vliv. Sluneční svit je základní podmínkou průběhu fotosyntézy. V 1. fázi pokusu byl hodnocen obsah chlorofylu a fluorescenční parametry. Především se zde hodnotilo a zkoumalo, které druhy listů a v které části segmentu listu je nejvhodněji měřit. Druhy listů (mladé, střední, staré) a segmenty (horní, prostřední, špička listu) se měřily a na základě statistického vyhodnocení, že nejlépe je vhodné měřit středně staré listy v prostření části listu rostliny. Tento fakt se předpokládal, z důvodu, toho, že mladé listy jsou ve vývinu a variabilita bude velmi proměnlivá, u starých listů bylo podobné hledisko. Co se týká statistického vyhodnocení obsahu chlorofylu, dá se konstatovat, že nejmenší variabilitu měly středně staré listy a prostřední segment viz kapitola 5.1. U fluorescence výsledky byly podobné. V této části bylo analyzováno, zdali levá či pravá strana vykazuje rozdíly v rámci obsahu chlorofylu a fluorescence. Toto tvrzení se nepotvrdilo, nebyly prokázány statisticky významné rozdíly v rámci stran viz příloha č. 5 až 12. (PROCHÁZKA et al., 1998) udává s hlediska obsahu chlorofylu anomálii rozložení chlorofylu v listech. Nebyl prokázán vyšší nebo menší relativní obsah ani fluorescence v okurce z jedné či druhé strany listu. V druhého kroku se tedy pracovalo pouze se středně starými listy, viz příloha č. 7 a byl měřen prostření segment z levé i pravé části. V rámci hlavní fáze experimentu mimo relativního obsahu chlorofylu, který s daným termínem klesal, a

mimo

fluorescenčních

parametrů,

kde

bylo

prokázán

vliv

termínu

na dané charakteristiky i opakování. Fyziologické charakteristiky fotosyntézy: výkon čisté fotosyntézy, úroveň transpirace, stomatální vodivost průduchů, vypočtený parametr efektivita využití vody, tak u nich bych jednoznačně prokázán vliv termínu 82

a vliv jednotlivého opakování viz kap. 5.3.1.1. Průměrná rychlost fotosyntézy napříč termíny byla 3,85 μmol . m-2 .s-1, (ŠETLIK, SEIDLOVÁ, ŠANTRŮČEK, 2008) uvádí, že průměrná rychlost fotosyntézy by měla dosahovat hodnot 20 μmol . m-2 . s-1. Což v experimentu nebylo dosaženo. Tedy rychlost fotosyntézy byla podprůměrná, a ovlivněna jednak fyziologickým a zdravotním stavem rostliny a stářím. Průměrná hodnota transpirace dle (ŠETLÍK, SEIDLOVÁ, ŠANTRŮČEK, 1998)

je 4

mmol. m-2 .s-1, v porovnání s experimentem, kde průměrná transpirace byla 1,21 mmol . m-2 .s-1 se tedy výsledky nepotvrdily. Vzhledem k výsledkům lze říci jednoznačný závěr a to, že fáze, ve které se rostlina nachází i její fyziologický stav a zdravotní stav velmi negativně ovlivňuje měřené parametry fotosyntézy, fluorescence i relativní obsah chlorofylu. Rostliny je vhodné měřit na začátku vegetační doby, měřit středně staré listy a v prostředním segmentu. Jelikož výsledky pěstování okurky salátové v hydroponii nebyly porovnány s mnoha literárními prameny, jedná se o experiment velmi jedinečný a výjimečný, a proto je doporučováno při dalších podobných experimentech ve skleníku porovnat výsledky pěstování rostlin okurek salátových v hydroponii s okurkami pěstovaných v polních podmínkách, včetně porovnání výnosových parametrů a obsahových látek. Všechny experimenty, které probíhaly na hodnocení fyziologických charakteristik fotosyntézy, probíhaly v polních podmínkách. Tudíž výsledky nebylo možné porovnat s dosud uskutečněnými pokusy či experimenty v hydroponii. V polních podmínkách byl pěstován salát, cibule, rajčata, chmel, kukuřice a mimo hodnocení fotosyntézy, zde byl hodnocen např. vliv pomocných přípravků Agrisorb, Pentakeep, stresované varianty s omezením zálivky, aplikace mulče, různých hnojiv… Např. (HARNIČÁŘOVÁ, 2011) zkoumala vliv přípravku Pentakeep na cibuli kuchyňskou (Allium cepa L.), v polních podmínkách, kde hodnotila fyziologické parametry fotosyntézy. Zjistila, že přípravek neměl vliv na parametry fotosyntézy, nebyl prokázán vliv. Nejvyšší hodnota intenzity fotosyntézy byla naměřená u kontrolní varianty a to 3,51 μmol m-2 s-1. Při porovnání s výsledkem rychlosti fotosyntézy v tomto experimentu,

hydroponie

(Cucumis

sativus

L.)

vykazuje

vyšší

hodnotu

3,85 μmol m-2 s-1 i v porovnání s hodnotou naměřenou díky přípravku Pentakeep (3,28 μmol m-2 s-1). Další charakteristiky jako, transpirace, stomatální vodivost byly nižší 83

v hydroponii než v polních podmínkách. Efektivita využití vody byla vyšší v hydroponii. (CIOMPOVÁ, 2013) zkoumala, zda přípravek Agrisorb, bude ovlivňovat a působit na rychlost fotosyntézy u salátu hlávkového (Lactuca sativa L. var. capitata L.). Vliv přípravku Agrisorb na rychlost fotosyntetických parametrů nebyl prokázán.

84

7 ZÁVĚR

V roce 2014 byl ve skleníku č. 1 v sekci hydroponie Zahradnické fakulty v Lednici založen pokus okurky salátové (Cucumis sativus L.). V první fázi experimentu byly hodnoceny na modelovém příkladu (4 rostliny okurky) hodnocen obsah chlorofylu a fluorescence. Hodnotilo se celkem 60 listů (mladých, středně starých, starých) a části segmentu (horní, prostřední a špička listu). U tohoto modelového příkladu bylo cílem zjistit v které části a u kterých druhů listů je vhodné měřit vybrané parametry intenzity fotosyntézy. Na základě statistického vyhodnocení byly určeny pro druhou fázi experimentu středně staré listy a prostřední segment. V hlavní části se měřil výkon čisté fotosyntézy, úroveň transpirace, efektivita využití vody (vypočtený parametr) a stomatalní vodivost průduchů v rámci čtyř termínů a tří opakování. Mimo jiné se zde opět hodnotil obsah chlorofylu a fluorescence. Pokusem bylo zjištěné, že obsah chlorofylu i fluorescence, i vybrané parametry fotosyntézy jsou závislé na časovém úseku, po kterém jsou měřeny, a také byly ovlivněny jednotlivým opakováním. V prvních termínech hodnoty byly nejvyšší, díky tomu, že rostliny byly v dobrém fyzickém stavu, nebyly napadené škůdci, a byly vzrostlé a pevné a měly výborný zdravotní stav. S postupem času a měření v dalších termínech hodnoty klesaly. Pokles byl způsobem postupným zhoršením fyziologického stavu rostliny, v průběhu měření byly napadeny škůdci, což mělo velký vliv na měření. Rostliny v posledním termínu měření vykazovaly velmi špatný fyziologický stav a nebyly v optimální zdravotní kondici. Postupem času se u listů vyskytla změny barvy, způsobení nízkým obsahem chlorofylu, ale také díky tomu, že rostliny ukončovaly svou vegetační dobu. Závěrem lze konstatovat, že fyziologický stav a zdravotní stav okurky salátové měl velký vliv na měřené parametry. Je velmi důležité, při dalších experimentech rostliny měřit v kratším časovém úseku a hlavně rostliny s dobrým fyziologickým a zdravotním stavem.

85

8 SOUHRN A RESUME, KLÍČOVÁ SLOVA SOUHRN Literární část diplomové práce přibližuje rostlinný materiál okurky salátové (Cucumis sativus L.), problematiku skleníkové produkce a pěstování v hydroponii. Velká část je věnována popisu procesu fotosyntézy a jednotlivými faktory působícími na vliv a průběh procesu. Praktická část práce se věnuje sledování fyziologických charakteristik: intenzita fotosyntézy, úroveň transpirace, efektivity využití vody, stomatální vodivost u okurky salátové. Mimo parametrů fotosyntézy je také hodnocen obsah chlorofylu a schopnost rostlin využít slunečního záření, tedy fluorescenci. Fyziologické parametry byly měřeny za okamžitého stavu rostlin. Na základě experimentu bylo zjištěno, že všechny měřené charakteristiky byly ovlivněny fyziologickým a zdravotním stavem a stupněm poškození listů. Průměrný CCI byl 26,26. Kvantový výtěžek fluorescence byl 0,78. Výkon čisté fotosyntézy měl průměrnou hodnotu

3,85 μmol m-2 s-1, parametr E dosahoval hodnoty 1,21 mmol m-2 s-1, gs 0,10 mol m-2 s-1, WUE 3,15 . 10-3.

RESUME Literary part of the thesis approaches the plant material cucumbers (Cucumis sativus L.), the issue of greenhouse production and growing in hydroponics. A large part is devoted to describing the process of photosynthesis and the various factors affecting the impact and process flow. The practical part is devoted to the monitoring of physiological characteristics: intensity of photosynthesis, transpiration level, water efficiency, stomatal conductance with cucumbers. Outside the parameters of photosynthesis is also evaluated chlorophyll content and the ability of plants to use sunlight, fluorescence. Physiological parameters were measured for the immediate state of the plants. The experiment found that all measured characteristics were influenced by physiological and health status and degree of leaf damage. CCI average was 26,26. Fluorescence quantum yield was 0,78. Power net photosynthesis had an average value of 3,85 μmol m- 2 s-1 , reached the value of parameter E 1,21 mmol m- 2 s-1, and gs 0,10 mol m- 2 s-1 and WUE 3,15 .10 -3.

86

KLÍČOVÁ SLOVA Okurka salátová, skleníková produkce, hydroponie, intenzita fotosyntézy, obsah chlorofylu, fluorescence. KEYWORDS Cucumber salad, greenhouse production, hydroponics, intensity of photosynthesis, the chlorophyll content, fluorescence

87

9 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY 1. ALIJEV, Edem A. Pestovanie zeleniny v hydroponických skleníkoch. 1.vyd. Bratislava: Príroda, 1988, 184 s. 2. ANONYM,

Fluorescence: Rychlá

kinetika fluorescenční

indukce.

Praha:

Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze, 2013, Katedra experimentální biologie

rostlin.

[cit.

2015-04-15].

Dostupné

online

z www:

3. ANONYM, Fotosyntéza, dýchání, asimiláty. Praha: Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze, 2013, Katedra experimentální biologie rostlin. [cit. 201504-15]. Dostupné online z www: 4. BBC, Photosynthesis [online]. c2014. [cit. 2015-03-31]. Leaves and Photosynthesis. Dostupné online z www: 5. FOLK, Lukáš. Fotosyntéza. Tábor: Gymnázium Pierra de Coubertina, 42 stran [online]. [cit. 2015- 03-25]. Dostupné online z www: 6. GLOGSTER.COM, Mitochondria and chloroplast [online]. c2007-2012. [cit. 2015-03-31]. Dostupné online z www: 7. HAJDOVÁ, Pavla. Diplomová práce: Regulátory rostlinného růstu a jejich možné využití při produkci okrasných dřevin. 2014, Zahradnická fakulta Mendelovy univerzity v Brně. 86 stran.

88

8. HAJZLER, Miroslav. HAŠ, Stanislav. Fotosynteticky aktivní osvětlovací soustava ve skleníku Fata Morgana. Světlo: odborný časopis. Praha: Světlo, 2008, číslo 4, str. 16. Dostupné z: 9. HLADKÝ, Luděk. Osvětlení z pohledu rostlin. Světlo: odborný časopis. Praha: Světlo, 2010, číslo 4, str. 42. Dostupné z: 10. HLÍZOVÁ, Eliška. Bakalářská práce: Využití fluorescence chlorofylu ke sledování fyziologického stavu vegetace. [online].

2008, [cit. 2015-03-25]. Přírodovědecká

fakulta UK Praha. 35 stran. Dostupné z www: . 11. HNILIČKA, František, et. al. Základy fytotechniky: část botanika a fyziologie rostlin. Vyd. 1. Praha: Česká zemědělská univerzita, 2005, 242 s. ISBN 80-213-1402-8. 12. JAHODÁŘ, Luděk. Vybrané kapitoly z fyziologie rostlin: pro farmaceuty. 2. vyd. Praha: Karolinum, 2000, 55 s. ISBN 80-246-0131-1. 13. JENSEN, Merle. What is hydroponics? [online]. 2013, [cit. 2015-05-04]. Dostupné online z www: 14. KOSTREJ, Anton, et al. Ekofyziológia produkčného procesu porastu a plodín. Vyd. 1. Nitra: SPU v Nitre, 1998. 187 s. ISBN 80-7137-528-4. 15. KINCL, Miloslav a Luděk FAUSTUS. Základy fyziologie rostlin. 1.vyd. Praha: SPN, 1978, 168 s. 16. KINCL, Miloslav; KRPEŠ, Václav. Základy fyziologie rostlin. 2. dopl. vyd. Ostrava: Montanex a.s., 2000. 221 s. ISBN 80-7225-041-8. 17. KOPEC, Karel. Tabulky nutričních hodnot ovoce a zeleniny. Vyd. 1. Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 1998, 72 s. ISBN 80-86153-64-9.

89

18. LARCHER, Walter, Michal HOUBA, Václav BAUER, Jan KVĚT a Bohdan SLAVÍK. Fyziologická ekologie rostlin. 1. vyd. Praha: Academia, 1988, 361 s. 19. LUŠTINEC, Jiří a Viktor ŽÁRSKÝ. Úvod do fyziologie vyšších rostlin. 1. vyd. Praha: Karolinum, 2003, 261 s. ISBN 80-246-0563-5. 20. MALÝ, Ivan. Polní zelinářství. Praha: Agrospoj, 1998, 196 s. 21. MASON, John. Commercial hydroponics. Kenthurst, NSW: Kangaroo Press, 1990, 172 s. ISBN 0-684-87202-1. 22. MELICHAR, Miroslav. Zelinářství. 1.vyd. Praha: KVĚT, 1997, 165 s. ISBN 80-85362-29-5. 23.

NÁVOD

PŘÍSTROJE:

CCM

200

plus

Chlorophyll

Content

Meter,

OPTI – SCIENCES, USA, 23 stran, 2005 24. NÁVOD PŘÍSTROJE: LCpro+, ADC BioScientific Ltd 25. NÁVOD PŘÍSTROJE: OS 30p+ Chlorophyll Fluorometer, OPTI-SCIENCES,USA, 43 stran, 2012 26. NOVÁČEK, František. Fytochemické základy botaniky. Vyd. 2., dopl. Olomouc: Fontána, 2008, 284 s. ISBN 978-80-7336-457-1. 27. PAVEL, Jiří. Biochemie rostlin I. 1. vyd. Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1983, 206 s. 28. PAVLOVÁ, Libuše. Fyziologie rostlin. Vyd.1. Praha: UK-Karolinum, 2005. 253 s. ISBN 80-246-0985-1. 29. PETŘÍKOVÁ, Kristína a Jaroslav HLUŠEK. Zelenina. 1. vyd. Praha: ProfiPress, 2012, 191 s. ISBN 978-80-86726-50-2. 30. PETŘÍKOVÁ, Kristína. Zelenina: pěstování, ekonomika, prodej. 1. vyd. Praha: Profi Press, 2006, 240 s. ISBN 80-86726-20-7. 31. PINSKE, Jörn a Michal AČ. Skleníky: Plánování-stavba-pěstování rostlin. Bratislava: Nezávislosť, 1999, 102 s. ISBN 80-85217-78-3.

90

32. POKLUDA, Robert a František KOBZA. Skleníky, fóliovníky, využití a pěstební technologie. 1. vyd. Praha: Profi Press, 2011, 253 s. ISBN 978-80-86726-46-5. 33. PROCHÁZKA, Stanislav. Botanika: morfologie a fyziologie rostlin. Dotisk 2. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2006, 242 s. ISBN 80-7157-870-3. 34. PROCHÁZKA, Stanislav, et. al. Fyziologie rostlin. Vyd. 1. Praha: Academia, 1998, 484 s. ISBN 80-200-0586-2. 35. ROŽNOVSKÝ, Jaroslav; LITSCHMANN, Tomáš.: Klimatické poměry Lednice na Moravě [online]. c2006-2011 [cit. 2015-04-19]. Všeobecný klimatologický popis. Dostupné z www: . 36. SEMO, a. s. Semo [online]. c2007 [cit. 2015-03-31]. MINISPRINT F1. Dostupné z www: 37. ŠEBÁNEK, Jiří. Fyziologie rostlin. 1. vyd. Praha: SZN, 1983, 558 s. 38. ŠETLÍK, SEIDLOVÁ, ŠANTRŮČEK.: Fyziologie rostlin [online]. 2008. [cit. 201503-25]. Pohyb vody v rostlině. Dostupné z www: 39. ŠVIHRA, Ján. Fyziológia rastlín. 1. vyd. Bratislava: Príroda, 1981, 383 s. 40. ÚKZÚZ, Společný katalog odrůd druhů zeleniny: [online]. 2014. [cit. 2015-05-04]. 33. úplné vydání, (2014/C 446/01), Okurka salátová. Dostupné online z www: 41. VACHŮN, Miroslav. Meteorologické údaje Lednice na Moravě. 2014 42. VODRÁŽKA, Zdeněk. Biochemie 3. 1.vyd. Praha: Academia, 1993, 191 s. ISBN 80-200-0471-8. 43. ZÁMEČNÍK, Jiří. Hospodaří rostliny s vodou efektivně?. In BLÁHA, Ladislav. Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin. Vyd. 1. Praha: Výzkumný ústav rostlinné výroby v.v.i. Praha - Ruzyně, 2008. s. 77-82. Dostupné z www:

91

. ISBN 978-8087011-18-8. 44. ZEHNÁLEK, Josef. Biochemie 2. Dotisk 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2007, 200 s. ISBN 978-80-7157-716-4.

92

10 SEZNAM PŘÍLOH Příloha č. 1: Nutriční hodnoty okurky salátové (Kopec, 1998) ………………………..2 Příloha č. 2: Rozdíly C3-rostliny vůči C4-rostlinám a CAM (Hnilička et al, 2005) …..3 Příloha č. 3: Struktura chlorofylu (HNILIČKA et al., 2005) ………………………….4 Příloha č. 4: Plastový obal – vlastní fotografie ………………………………………...4 Příloha č. 5: Živný roztok pro rychlení okurek (POKLUDA, KOBZA, 2011) ………..5 Příloha č. 6: 4 modelové rostliny okurky (vlastní fotografie) ………………………….5 Příloha č. 7: Rozmístění měřených listů (vlastní kresba) …………………………...….6 Příloha č. 8: Statistické hodnocení obsahu chlorofylu měřených stran v závislosti na termínu ……………………………………………………………………………….7 Příloha č. 9: Graf obsahu chlorofylu v závislosti na měřených stranách …………...…7 Příloha č. 10: Tabulka statistického hodnocení obsahu chlorofylu měřených stran v rámci opakování ………………………………………………………………………7 Příloha č. 11: Graf obsahu chlorofylu měřených stran v rámci opakování…………......8 Příloha č. 12: Statistické hodnocení parametru F0 ……………………………………..8 Příloha č. 13: Statistické hodnocení parametru Fv ……………………………………..8 Příloha č. 14: Graf parametru Fv v závislosti na opakování …………………………...9 Příloha č. 15: Statistické hodnocení parametru Fm ……………………………………9 Příloha č. 16: Graf parametru Fm vs. opakování ……………………………………...10 Příloha č. 17: Statistické hodnocení parametru Fv/Fm ………………………………..10 Příloha č. 18: Graf parametru Fv/ Fm vs. opakování ………………………………….11 Příloha č. 19: Statistické hodnocení parametru Fv/F0 ………………………………...11 Příloha č. 20: Graf parametru Fv/F0 vs. opakování …………………………………...11 Příloha č. 21: Statistického hodnocení fluorescence měřených stran vs. termín ……..12 Příloha č. 22: Graf fluorescence měřených stran vs. termín ………………………….12 Příloha č. 23: Statistického hodnocení fluorescence měřených stran vs. opakování …12 Příloha č. 24: Graf měřených stran parametrů vs. opakování ………………………...13 Příloha č. 25: Graf korelace …………………………………………………………..13 Příloha č. 26: Efektivita využití vody vs. termín ……………………………………..14 Příloha č. 27: Graf parametru WUE v závislosti na opakování ………………………14 93

Příloha č. 28: Úroveň transpirace v závislosti na čase a opakování ……………….....15 Příloha č. 29: Výkon čisté fotosyntézy v závislosti na čase a opakování ………….....16 Příloha č. 30: Křivky parametru WUE v jednotlivých termínech ……………………17 Příloha č. 31: Křivky parametru gs v jednotlivých termínech ……………………….19

94