2.4. Корневое давление, его зависимость от внешних и внутренних условий

Корневая система не только поглощает подавляющее количество потребляемой растением воды, но и подает воду в надземные органы. Развиваемое при этом давление называется корневым. Оно легко обнаруживается по вытеканию пасоки, или плачу, срезанных растений. Плач может продолжаться в течение нескольких суток. У травянистых растений осмотический потенциал пасоки составляет около 100 кПа. В ней содержатся минеральные вещества – калий, фосфаты, нитраты, - а также сахара, органические кислоты, азотсодержащие соединения – низкомолекулярные полипептиды, амиды, свободные аминокислоты, гормоны, витамины. Результаты анализы пасоки позволяют решать вопросы, связанные с минеральным питанием растений и синтетической деятельностью корня.

Гуттация – выделение капельно-жидкой влаги листьями в условиях затрудненного испарения. В ранние утренние часы при насыщенности воздуха водяными парами хорошо гуттируют земляника, роза, картофель, злаковые культуры. Содержание веществ в соке гуттации в 8-10 раз меньше, чем пасоке.

Корневое давление определяют с помощью манометра, укрепленного на пеньке декоративного растения. У древесных пород корневое давление достигает 500-800 кПа, у винограда – 150-200, у травянистых растений – 100 кПа.

Значительный вклад в изучение нагнетающей деятельности корня внес Д.А.Сабинин (1949). Он показал зависимость корневого давления от метаболизма и дыхания. Он придавал значение энергозависимым полярным свойствам живых клеток корня и их участию в транспорте воды. По Д.А.Сабинину «плач – это прижизненный односторонний ток воды и питательных веществ, зависящей от аэробной переработки ассимилятов». В связи с этим, связь корневого давления с энергетикой дыхания необходимо учитывать при оптимизации условий корнеобитаемой среды, для нагнетающей деятельности корня.

2.5. Транспирация и ее регулирование растением

Биологическое значение и размеры транспирации

Расходование воды растением регулируется целым рядом анатомических и физиологических механизмов, что отличает транспирацию от физического испарения. Биологическое значение транспирации – это терморегуляция растения, обеспечение деятельности верхнего концевого двигателя водного тока, поступления питательных веществ, регулирование насыщенности клеток водой, создание оптимальных условий для жизнедеятельности растений.

Интенсивность транспирации – количество воды, испаряемое растением с единицы листовой поверхности в единицу времени. Для большинства растений интенсивность транспирации составляет днем 15-250, а ночью – 1-20 г/(м² · ч).

Высокая интенсивность транспирации, которую К.А.Тимирязев (1948) называл «необходимым злом», обусловлена тем, что атмосфера характеризуется очень низкими значениями водного потенциала, который связан с логарифмической зависимостью с относительной влажностью воздуха: Ψ = RT / V lne / e_o, где R – газовая постоянная, Т – абсолютная температура, V – парциальный мольный объём, е – давление водяного пара в воздухе, e_o – давление водяного пара, насыщающего воздух при данной температуре. Поэтому небольшой перепад относительной влажности (ОВВ) приводит к значительной депрессии его водного потенциала (ВП). При ОВВ 100% ВП равен 0, при влажности 99,6% - 0,5 МПА, при 99% - 1,36, 97% - 4,0 МПа. ОВВ летом часто не превышает 60%, ВП снижается при этом до 68 МПа, а во время суховея (влажности 30%) депрессия водного потенциала достигает 200 МПа.

Кутикулярная транспирация. Кутикулярное диффузное сопротивление в большинстве случаев очень велико. Оно зависит от толщины кутикулы, расположения, плотности и числа прослоек кутина и воска. При атмосферной и почвенной засухе взрослые листья обладают более толстой кутикулой и более плотным восковым налетом. Кутикулярная защита от транспирации весьма эффективна. У взрослых листьев кутикулярная транспирация составляет 10-20% общего испарения воды; у семечковых деревьев она измеряется 120-160 мг/(дм² · ч). Потеря воды через кутикулы регулируется оводненностью листа. По ночам, при сильном набухании кутикулы кутикулярная транспирация идет интенсивнее, чем днем. Смоченные листья могут поглощать воду через кутикулу.

Методы измерения интенсивности транспирации

В полевых условиях для определения транспирации пользуются методикой Л.А.Иванова: отчленяют лист, взвешивают, через 3-5 минут повторяют. Используют торзионные весы.

Вторая группа методов основана на учете величины потока водяного пара, поступающего из растения. Надземную часть растения или лист помещают в транспирационную камеру, через которую непрерывно прокачивают воздух. Измерительное устройство увеличение влажности воздуха в результате транспирации (ΔC, мг/см³).

В качестве измерительного устройства чаще используют дифференциальный психрометр или инфракрасный газовый анализатор. Дифференциальный психрометр представляет собой два непрерывно смачиваемых идентичных датчика температуры, помещенных в 2 цилиндрических канала измерительного устройства, через которые с одинаковой скоростью пропускают воздух, предварительно нагретый до одинаковой температуры. В первый канал поступает воздух с входа, а во второй – с выхода листовой камеры. Интенсивность испарения определяют по содержанию водяных паров в батистовом фитиле одного из датчиков.

Газоанализаторы предназначены для регистрации концентрации СО₂ и паров воды. Через контрольную кювету непрерывно пропускают естественный воздух. Прибор регистрирует разницу между концентрацией водяных паров в исходном воздухе и воздухе, прошедшем через камеру с листом.