Завершальною частиною водного обміну рослин є транспірація, або випар води листям, тобто верхній двигун струму води в рослині. Це явище з фізичної сторони являє собою процес переходу води в пароподібний стан і дифузію утворився пара в навколишній простір.
схема транспірації
Транспірація виконує в рослині такі основні функції:
- це верхній двигун струму води,
- це захист від перегріву,
- це нормалізація функціонування колоїдних систем клітин листа.
Транспірація характеризується наступними показниками: інтенсивністю, продуктивністю і коефіцієнтом.
Інтенсивність транспірації - це кількість води, що випаровується рослиною з одиниці листкової поверхні в одиницю часу.
Опір прикордонного шару залежить від вітру, при відсутності вітру воно максимально, чим більше вітер, тим воно менше.
Устьічнимі дифузійний опір залежить від ступеня відкриття продихів.
Кутикулярного дифузійний опір залежить від товщини кутикулярного шару, чим вона більша, тим більше опір.
Продуктивність транспірації - це кількість створеного сухої речовини на 1 кг транспірірованной води. В середньому ця величина дорівнює 3 г / 1 кг води.
Транспіраціонний коефіцієнт показує скільки води рослина витрачає на побудову одиниці сухої речовини, тобто цей показник є величиною, зворотної продуктивності транспірації і в середньому дорівнює 300, тобто на виробництво 1 тонни врожаю витрачається 300 тонн води.
Дуже важливим моментом в процесі транспірації є дія абіотичних факторів навколишнього середовища: вологості атмосферного повітря і температури повітря.
Чим менш вологий атмосферне повітря, тобто чим менше його водний потенціал, тим інтенсивніше буде йти транспирация.
При 100% вологості повітря його водний потенціал дорівнює нулю. Вже при зниженні вологості повітря на 1-2% його водний потенціал стає негативною величиною, а при зниженні вологості повітря до 50% показник водного потенціалу виражається негативною величиною порядку 2-3 сотень бар в залежності від температури повітря.
При цьому в клітинах листя показник водного потенціалу, як правило, вище нуля, тому диффундирования води з межклетников в атмосферу спостерігається майже завжди.
Чим вище температура повітря, тим вище буде і температура листа, при цьому температура всередині клітин листа може бути на 10оС вище, ніж в атмосфері. Відбувається нагрів води, що знаходиться в листі, що також сприяє процесу випаровування.
Регулювання транспирация відбувається в рослині по двом механізмам:
- устьичная регуляція,
- внеустьічная регуляція.
Найбільш суттєвою є устьичная регуляція, яка визначається як деякими фізичними закономірностями, так і впливом ряду факторів зовнішнього середовища і внутрішньої біохімією клітин листа.
З фізичної точки зору основою випаровування з продихи є фізичний механізм випаровування з обмежених поверхонь дуже маленькій площі. При цьому має значення величина зниження пружності водяної пари (F- f) і відстань (l), на протязі якого підтримується ця різниця, яка визначає градієнт дефіциту насичення.
Стосовно до випаровування з площі кола формула швидкості випаровування набирає вигляду
V = k R2,
де k - значення всіх інших факторів, що визначають швидкість випаровування, а R - радіус кола.
При випаровуванні з малих поверхонь, коли частка участі крайового випаровування значна, формула видозмінюється в
V = k Rn,
де n - позитивне число між 1 і 2, т.е.2> n> 1. У разі малих площ, таких як отвір устьичной щілини, n стає рівним 1. Таким чином визначальним стає фактор k, тобто сумарне значення факторів навколишнього середовища і сумарна кількість продихів на аркуші.
У устьичной транспірації провідними факторами є:
- кількість продихів на одиницю листкової поверхні,
- форма листа (чим більше химерна форма листа, тим більше його площа, а, значить, і кількість продихів),
- наявність іонів К + (чим вище концентрація, тим більший приплив води в прикінцеві клітини продихи і тим ширше устьичная щілину),
- наявність абсцизовой кислоти (чим вище концентрація цього гормону старіння, тим менше розкриття продихи) (приклад - мутант томата wilty),
- концентрація вуглекислого газу в подустьічной порожнини (чим нижче концентрація, тобто менше 0,03%, що знаходяться в повітрі, тим більший приплив води в прикінцеві клітини продихи і тим ширше устьичная щілину),
- наявність сонячного світла (на світлі крохмаль перетворюється в прості цукри, тобто концентрація клітинного соку вище, тому спостерігається більший приплив води в прикінцеві клітини продихи і розкриття устьичной щілини),
- наявність і швидкість вітру (безпосередньо до поверхні, що випаровує прилягає шар повітря, в якому водяна пара поступово випаровується далі в атмосферу, при цьому в безвітряну погоду швидкість випаровування виражається лінійною залежністю між дефіцитом насичення повітря і відстанню від поверхні, що випаровує. Однак, при наявності вітру, який »здуває» випаровуються молекули води, відбувається збільшення дефіциту насичення повітря. Біля поверхні листа зберігається лише невеликий ламінарний шар (dS), що зберігається і при сильному вет ре, де можна спостерігати лінійну залежність дефіциту насичення від відстані).
Внеустьічная транспирация визначається кількістю і розмірами міжклітинних пір в кутикуле листа. Радіус клітинних пір дуже малий, становить близько 100-200 Ао, тобто близько 0,00001мм, проте в листі має багато кутикулярних пір швидкість випаровування знижується досить значно, іноді майже в два рази.
Розрізняють три види руху продихів (закриття і відкриття продихів):
- фотоактивного (під дією сонячного світла),
- гідроактівні (при втраті води),
- гідропассівние (під час дощу через набухання клітин епідермісу і здавлювання устьічних клітин).
Добовий хід транспірації у всіх рослин визначається максимальною транспирацией в ранкові години і мінімальної - в полуденний. При цьому дуже важливе значення мають і такі фактори, як температура грунту і повітря, вологість грунту і повітря, інтенсивність сонячного випромінювання, наявність вітру.
Сезонний хід транспірації у багаторічних рослин визначається фазами розвитку рослини.
Водний баланс в рослині.
Водний баланс в рослині підтримується тоді, коли швидкість поглинання води дорівнює швидкості її випаровування. Зазвичай водний баланс в рослині змінюється протягом доби, при цьому він залежить від рівня агротехніки при вирощуванні рослин, тобто від рівня зрошення і добрива. Незбалансованість надходження і випаровування води проявляється в наявності водного дефіциту, який спостерігається, як правило, у рослин вдень і відсутня вночі.
У практиці сільського господарства використовуються прийоми, що знижують водний дефіцит у рослин: Використання освіжних поливів, Використання антітранспірантов.
Антітранспіранти діляться на два різновиди:
- речовини, що викликають закриття продихів (абсцизовая кислота, фенілмеркурацетат),
- речовини, що утворюють плівки на листках (поліетилен, латекс).
Ось інформація про Транспіраціонний коефіцієнтах деяких культур:
Транспіраціонний коефіцієнти, як показали спостереження, в сотні разів перевищують вагу сухої речовини рослини і коливаються в низьких межах.
Таблиця 1. Транспіраціонний коефіцієнти різних сільськогосподарських культур
КультураТранспіраціонний коефіцієнтКультураТранспіраціонний коефіцієнт
Пшениця 217-755 Горох 259-782 Соняшник 290-705 Картопля 167-659 Просо 162-447 Кукурудза 174-406 Гречка 209-736 Цукрові буряки 227-670
За оцінкою А.М. Алпатьева, Транспіраціонний коефіцієнти швидше служать показниками пластичності до умов середовища, тому корисні й необхідні, особливо при вивченні впливу агротехніки на продуктивність використання рослинами ресурсів вологи.
Таким же відносним показником потреби рослин у волозі може служити коефіцієнт водоспоживання, що подає собою частка від ділення всього витрати води (транспірація + випаровування з ґрунту) на урожай всієї органічної маси або основної продукції з даного поля.
Коефіцієнт водоспоживання в сильному ступені залежить від застосування добрив, родючості грунту і врожайності. Нижче наводиться таблиця 2, що показує необхідну кількість води для формування врожаю на родючих ґрунтах і бідних щодо поживних речовин.
З наведеної таблиці видно, що витрата води рослинами на освіту врожаю коливається від 80 до 860 м3 / тонну продукції і при збільшенні врожайності знижується.
Таким чином, створюючи більш сприятливі умови росту і розвитку рослин, тобто застосовуючи більш високу агротехніку, ми не тільки підвищуємо врожай, а й зменшуємо витрата води рослинами на освіту одиниці продукції.
Таблиця 2. Кількість води, необхідне для отримання 1 тонни продукції
№ п / пКультуриУрожайність, т / гаВитрата водина тонну продукції, м3 при високомуродючостіВитрата води на тонну продукції, м3 при низькому родючості
1 Буряк 40-50 80 100 2 Морква, томати 35-50 120 140 4 Лук на ріпку 25-30 130 160 5 Капуста пізніх сортів 30-40 160 210 6 Картопля 20-25 160 200 7 Люцерна 1 року 5-7 610 860 8 Люцерна 2 і 3 роки 20-25 270 340 9 Пшениця озима 4-6 500 700
При плануванні поливів слід враховувати, що витрата води з гектара збільшується при збільшенні кількості рослин на гектар і збільшення надземної маси рослин; при зниженні вологості повітря, збільшенні температури і швидкості вітру; при погіршенні умов харчування.
Необхідно також мати на увазі, що вода при зрошенні не тільки знижує температуру листкової поверхні рослин, повітря і грунту, але також знижує концентрацію ґрунтового розчину, в тому числі шкідливих солей і цим покращує умови росту рослин.
Запрошую всіх висловлюватися в Коментарях. Критику та обмін досвідом схвалюю і вітаю. У хороших коментарі зберігаю посилання на сайт автора!
І не забувайте, будь ласка, натискати на кнопки соціальних мереж, які розташовані під текстом кожної сторінки сайту. 
продовження тут ...
