2.6. Водный баланс растений

Водообмен растений включает три процесса: поглощение, передвижение и испарение воды листьями. Соотношение между поступлением и расходом воды представляет собой водный баланс растения. В умеренно влажные и не слишком жаркие дни складывается благоприятный водный баланс, в жаркие летние дни усиление транспирации нарушает это относительное равновесие, что вызывает водный дефицит, достигающий даже при достаточной влажности почвы 5-10%, а при недостатке влаги в почве – 25%, что указывает на отрицательный баланс воды. Это объясняется тем, что корни не успевают покрывать расход воды на транспирацию, интенсивность которой, особенно в полуденные часы, сильно возрастает.

Засухоустойчивость – это видоспецифическое и способное к адаптивному изменению свойство протоплазмы переносить водный дефицит. Снижение содержания воды в клетке ниже оптимального уровня, вызывающее нарушения метаболизма, называется водным стрессом. При устойчивом завядании растений увеличивается скорость распада РНК, белков и одновременно возрастает количество небелковых азотсодержащих соединений. При длительном дефиците наблюдается уменьшение количества всех форм сахаров. Действие водного стресса опасно на всех этапах жизни растения. Начало прорастания семян, возможно, только после их значительного набухания; во время вегетации подавляются ростовые процессы, сокращается площадь листьев; рост листьев более чувствителен к водному дефициту, чем рост корней; при водном дефиците, несмотря на отмирание кончиков главных корней, вскоре начинается рост боковых корней.

Особенно опасен длительный водный дефицит при закладке репродуктивных органов. Этот период называют «критическим» в отношении влагообеспеченности. В условиях водного дефицита происходит перераспределение воды между органами. При длительном водном дефиците происходит опадение плодов. Изменения в обмене веществ в условиях водного стресса часто неблагоприятно сказываются на качестве продукции.

2.7. Влияние на растения избытка влаги в почве

Избыток воды в почве может быть также вреден, как и ее недостаток. Вред от заболачивания, а также от временного затопления заключается в ухудшении аэрации почвы, в уменьшении или прекращении обеспечения корней кислородом: возникает гипоксия и аноксия.

Неблагоприятное воздействие избыточного увлажнения почвы сказывается на протяжении всей жизни растений. Семена, попавшие в переувлажненную почву, плохо и медленно всходят, что связано с затруднением их дыхания и ухудшением энергообеспечения ростовых процессов. При временном чрезмерном повышении влажности почвы, весной при таянии снега или при затяжных дождях, вызывающих на пониженных местах пашни застаивание воды, наблюдается вымокание растений. Непродолжительное застаивание воды вызывает повреждение и задержку роста растений и снижает эффективность борьбы с сорняками, обычно особенно буйно развивающимися на вымочкам. Длительное же застаивание воды приводит к полной гибели культурных растений. Наиболее часто от вымокания страдают озимая пшеница и земляника.

Транспирационный коэффициент и коэффициент водопотребления, зависимость от внутренних и внешних условий, способы их снижения

Эффективность использования воды растением выражается рядом показателей. Количество созданного сухого вещества на 1 л транспирированной воды характеризует продуктивность транспирации. В зависимости от условий выращивания и видовых особенностей растений она составляет 2-8, чаще – 3-5 г/л. Величиной, обратной продуктивности транспирации, является транспирационный коэффициент. Он показывает, сколько воды растение затрачивает на формирование единицы массы сухого вещества. Отмечают, что транспирационные коэффициенты варьируют от 100 до 900 единиц: у озимой пшеницы – 370-540 ед., яровой мягкой – 415, твердой пшеницы – 406 ед., озимой ржи – 340-420 ед., ячменя ярового – 403 ед., овса – 474 ед., кукурузы на зерно – 230-370 ед., проса – 250 ед., чумизы – 200 ед., сорго – 200 ед., риса – 500-800 ед., гречихи – 504-592 ед., гороха – 300-600 ед., сои – 600 ед., картофеля – 400-500 ед., сахарной свеклы – 240-400 ед., кормовой свеклы – 270-440 ед., клевера лугового – 397-600 ед., люцерны – 700-900 ед., суданской травы – 120 ед., могара – 240 ед., подсолнечника – 470-570 ед., озимого рапса – 740 ед., хлопчатника – 500-600 ед., льна-долгунца – 400-430 ед., конопли – 600-800 ед.

Возможно ли такое колебание коэффициентов транспирации как отдельно взятой культуры, так и приведенных выше культур? М.К.Каюмов (1989) отмечает, что транспирационный коэффициент сельскохозяйственных культур практически должен быть одинаковым, т.к. на формирование единицы биомассы в процессе фотосинтеза затрачивается 6 молекул СО₂ и 6 молекул Н₂О. Если взять озимую пшеницу с ТК, колеблющимся от 370 до 540 г/г, то при ТК = 540 ед. на 6 СО₂ потребуется в 1,46 раза больше воды, т.е. 8,76 Н₂О (6 молекул х 1,46), по сравнению с ТК = 370 ед. (540 : 370 = 1,46). А если сравнить озимую пшеницу с суданской травой (ТК = 120 ед.), то на формирование единицы сухого вещества в процессе фотосинтеза на 6 СО₂ этой культуре в первом случае потребуется только 1,95 Н₂О (120 : 370 = 0,324 х 6), во втором – всего 1,33 Н₂О (120 : 540 = 0,222 х 6). Отсюда следует, что коэффициенты транспирации, описанные в многочисленных изданиях агрономической литературы следует коренного осмысления. Они на сегодняшний день сводят на нет уравнение фотосинтеза и теорию фотосинтетической продуктивности (!), не говоря о законе сохранения массы вещества, открытый М.В.Ломоносовым. При колеблющихся ТК растения в процессе фотосинтеза не смогут сформировать С₆Н₁₂О₆, как конечный продукт этого уникального явления живой природы. Транспирационный коэффициент нельзя отождествлять с коэффициентом водопотребления, который широко используют в водобалансовых расчетах.