Chlorophyll fluorescence characteristics in Robinia pseudoacacia L. under conditions of urban forest ecosystems in Dnipro city

Abstract

The rapid technique for measuring of chlorophyll fluorescence photoinduction is one of modern informative methods for assessing the impact of abiotic factors (temperature, humidity, and environmental light intensity) on physiological traits of photosynthesis responsible for productivity. We explored alterations in activity of different types of chlorophyll fluorescence influenced by above mentioned basic abiotic factors which have been undergoing essential changes in Ukrainian Steppe zone in recent decades. The research object was the black locust, introduced tree species spread widely in the examined region as forest anti-erosion plantings and in the landscaping of industrial towns. To reveal background, stationary, maximum and variable chlorophyll fluorescence, we used a fluorimeter to measure spectrum of light absorption and reflection by leaves. The output was presented as Kautsky curve that depicted the fluorescence response changes over time. We clarified that the background concentration was minimal at low air temperature. With increasing temperature, there was an upward trend in the background fluorescence intensification. The increase in the air humidity caused the opposite effect. With raising temperature, the intensity of maximum fluorescence had the reverse trend compared to the background fluorescence. It decreased when the temperature got higher. Alike the background fluorescence, the stationary fluorescence was minimal at low air temperature, but its rise resulted in the decline in the stationary fluorescence intensity. The research outcomes are methods and mathematical models developed and offered for calculations of different fluorescence types. Statistically significant relationship between the fluorescence, temperature and light intensity was established. The obtained results allow defining the introduction of Robinia pseudoacacia L. as successful while its resistance to the impact of abiotic environmental factors can be identified as high. It allowed us to specify black locust as the up-to-date species when forming plantings, unless suitable care, management, and control have been fulfilled. Експрес-методика вимірювання фотоіндукції флуоресценції хлорофілу є одним із сучасних інформативних методів оцінки впливу абіотичних факторів (температури, вологості та інтенсивність освітлення навколишнього середовища) на фізіологічні особливості фотосинтезу, що відповідає за продуктивність. Ми досліджували зміни активності різних типів флуоресценції хлорофілу згаданими вище основними абіотичними факторами, які зазнають істотних змін у Степова зона України в останні десятиліття. Об’єктом дослідження була акація інтродукована породи дерев широко поширені в досліджуваному регіоні як лісові протиерозійні насадження та в озеленення промислових міст. Для виявлення фонової, стаціонарної, максимальної та змінної флуоресценції хлорофілу ми використовували флуориметр для вимірювання спектру поглинання та відбиття світла.листям. Результат був представлений як крива Каутського, яка зображувала відповідь флуоресценції змінюється з часом. Ми уточнили, що фонова концентрація була мінімальною при низькій температурі повітря. З підвищенням температури спостерігається тенденція до зростання фонової флуоресценції інтенсифікація. Підвищення вологості повітря викликало протилежний ефект. З підвищенням температури інтенсивність максимальної флуоресценції мала зворотну тенденцію порівняно з фоном флуоресценція. З підвищенням температури він зменшувався. Подібно до фонової флуоресценції, стаціонарна флуоресценція була мінімальною при низькій температурі повітря, але її підвищення призводило до спаду в стаціонарній інтенсивності флуоресценції. Результати дослідження методичні та математичні розроблені та запропоновані моделі для розрахунків різних типів флуоресценції. Встановлено статистично значущий зв'язок між флуоресценцією, температурою та інтенсивністю світла. Отримані результати дозволяють визначити інтродукцію Robinia pseudoacacia L. як успішну її стійкість до впливу абіотичних факторів середовища можна визначити як високу. Це дозволило при формуванні насаджень вказати акацію як сучасний вид, за винятком належного догляду, управління та контролю виконано.