Jaakko Oivukkamäki

Novel methods facilitating the mechanistic interpretation of multiscale optical remote sensing measurements

Oivukkamäki J. (2024). Novel methods facilitating the mechanistic interpretation of multiscale optical remote sensing measurements. https://doi.org/10.14214/df.349

Tiivistelmä

Kasvien fysiologian tutkimus keskittyy kasvin sisäisten prosessien, kuten kasvun, ravinteidenottokyvyn ja fotosynteesin tutkimiseen. Fotosynteesin säätelyn mittaus on merkittävää ymmärtääksemme, miten kasvit reagoivat muuttuvaan ilmastoon. Valon spektriin perustuvia kaukokartoitusmenetelmiä, jotka käyttävät näkyvää ja lähi-infrapuna-aallonpituuksilla heijastunutta valoa, sekä klorofyllifluoresenssia, käytetään keräämään tietoa kasvin fysiologisista muuttujista. Nämä menetelmät ovat kehittyneet nopeasti kaukokartoitusalustojen ja sensoreiden kehityksen myötä.

Kaukokartoitustulosten tulkitseminen voi kuitenkin olla haasteellista. Latvuston heterogeenisuuden vuoksi mittaussignaaliin vaikuttavat erilaiset tekijät, kuten ilmakehästä johtuva hajonta, mitattavan kasvuston tausta ja kasvuston rakenteelliset ominaisuudet. Lisäksi optiseen kaukokartoitussignaaliin vaikuttavat lehden fysiologiset prosessit, kuten lehden ravinnetasapaino ja lehden valokemia, sekä miten nämä prosessit ja optiset signaalit muuttuvat ajallisen vaihtelun seurauksena. Tämän väitöskirjan tavoitteena on edistää optisen kaukokartoituksen signaalitulkintaa, edistäen samalla uusien menetelmien ja laitteiden käyttöönottoa.

Tulokset osoittavat, että aurinkoinduktiivisen fluoresenssin (SIF) päivittäinen ja pitkäaikainen vaihtelu latvustossa johtuu sekä fotosynteettisistä ja rakenteellisista tekijöistä, mikä saattaa aiheuttaa virheellisiä tulkintoja SIF-mittauksista. Lisäksi tulokset osoittavat, että kaukokartoituksen kyky havaita muutoksia lehtiravinteissa riippuu ravinteiden, pigmenttien ja kasvustorakenteen yhteisesiintymisestä, korostaen samanaikaisten lehti- ja latvustotason mittauksien tärkeyttä. Esittelemme myös uudenlaisen miniaturisoidun fluoresenssimittarin, joka demonstroi kyvyn seurata fotosynteesin kausittaista säätelyä klorofyllifluoresenssin ja kaasunvaihdon integroiduilla mittauksilla. Tämän väitöskirjan tulokset korostavat tarvetta samanaikaisille ja monimittakaavaisille lehtien fysiologisten tekijöiden mittauksille, jotta voisimme edistää ymmärrystämme fotosynteesin säätelystä.

Avainsanat
ravinteet; fotosynteesi; hiilen sidonta; klorofyllifluoresenssi; kasvillisuusindeksi; vaihtuvan mittakaavan mittaukset

Julkaistu 15.1.2024

Katselukerrat 1382

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.349 | Lataa PDF

Osajulkaisut

Xu S., Atherton J., Riikonen A., Zhang C., Oivukkamäki J., MacArthur A., Honkavaara E., Hakala T., Koivumäki N., Liu Z., Porcar-Castell A. (2021). Structural and photosynthetic dynamics mediate the response of SIF to water stress in a potato crop. Remote Sensing of Environment 263, article id 112555.

https://doi.org/10.1016/j.rse.2021.112555

Oivukkamäki J., Atherton J., Xu S., Riikonen A., Zhang C., Hakala T., Honkavaara E., Porcar-Castell A. (2023). Investigating Foliar Macro-and Micronutrient Variation with Chlorophyll Fluorescence and Reflectance Measurements at the Leaf and Canopy Scales in Potato. Remote Sensing 15(10), article id 2498.

https://doi.org/10.3390/rs15102498

Oivukkamäki J., Aalto J., Pfundel E., Tian M., Zhang C., Grebe S., Salmon Y., Hölttä T., Porcar-Castell A. (2023). Integrating leaf gas exchange and chlorophyll fluorescence to reveal the long-term regulation of photosynthesis in situ. Submitted manuscript.

https://doi.org/10.1101/2023.11.22.568237

---