загрузка...
Экология  | Водоудерживающая способность почвы
Экология

Передвижение воды

Передвижение воды в системе почва — растение — атмосфера. Практически вся вода и минеральные вещества поступают в растение через корневую систему. Поэтому важно знать те силы, которые регулируют этот процесс (Судницын, 1964). Для характеристики сил различной природы, влияющих на почвенную влагу, обычно используют понятие водный потенциал, который определяется как количество работы, которую надо затратить, чтобы переместить единицу количества воды из сосуда со свободной чистой водой в данную точку почвенной системы (Слейчер, 1970). Водный потенциал, значение которого представляет собой отрицательную величину, во влажной почве приближается к нулю. По мере высыхания почвы ее водоудерживающие силы растут, т. е. водный потенциал уменьшается (увеличиваются его абсолютные отрицательные значения). Размерность водного потенциала эквивалентна размерности давлениям может быть выражена в Паскалях (Па). Бриггс и Шанц (1912) нашли, что при завядании растений водный потенциал почвы падает с —10 до —20 бар, а средняя величина водного потенциала, равная —15 барам, соответствует влажности устойчивого завядания (1 бар = 0,987 ат, 1 ат=105Па).

Потенциал почвенной воды на границе между почвой и корнем является очень важной почвенной характеристикой, определяющей доступность воды для растений. Вода поступает в корень в том случае, если водный потенциал корня ниже водного потенциала почвы, т. е. при наличии градиента водного потенциала, величина которого определяется соотношением скорости притока воды к корням и скорости поглощения ее корнями. Корневая система постоянно осваивает новые участки почвы. Зона наиболее быстрого поглощения воды находится обычно вблизи кончиков удлиняющихся корней. Поэтому как содержание воды, так и водный потенциал почвы сильно различаются в разных частях зоны обитания корней.

Таким образом, вода передвигается в почве к поверхности корней и поступает затем через растение в атмосферу в направлении градиента водного потенциала. По мере иссушения почвы ее водный потенциал падает, и для того чтобы сохранился градиент и вода могла бы поступать к корню, сосущая сила корней должна возрастать (т. е. водный потенциал корней должен уменьшаться). В конечном итоге сосущая сила корней достигает некоторой максимальной для данного вида величины, и после того как водный потенциал почвы достигнет такой же величины, поступление воды в корень прекращается, растение начинает завядать. Обычно внутри растения, от поглощающих зон корня до тех участков в листьях, где происходит испарение воды через устьица (транспирация), также существует градиент потенциала. Наиболее низкий потенциал (т. е. наиболее высокий водный дефицит) типичен для листьев, в которых транспирация идет интенсивнее всего; затененные листья обнаруживают меньший водный дефицит.

В течение ночи и на (рассвете внутренние градиенты в растении и в почве сглажены (из-за ночного периода уравновешивания), поэтому водный потенциал почвы равен сосущей силе растения. Утром начинается испарение воды листьями вследствие транспирации, и сосущая сила растения становится выше, чем была на рассвете. Поглощение воды из почвы возобновляется, как только возникнет определенный градиент потенциала от листьев к поверхности раздела между почвой и корнем. Величина внутреннего водного дефицита в растении увеличивается до того момента, когда интенсивность -поглощения воды корнем не сравняется с интенсивностью транспирации. Обычно пока почва остается влажной (например в первые дни после полива или выпадения осадков) для поддержания движения воды требуютсянебольшиеразности потенциалов почвы и растения. В дальнейшем, если сухость почвы увеличивается, т. е. ее водный потенциал продолжает снижаться, то влагопроводимость почвы быстро падает и для поддержания потока воды на нужном уровне уже требуются большие значения разности водного потенциала почвы и сосущей силы растения.

Если начинается процесс завядания, то с уменьшением содержания влаги в листьях падает их водный потенциал, слабеет тургор клеток листьев; полное завядание наступает, когда тургорное давление равно пулю. При этом водные потенциалы листьев, корней и почвы становятся одинаковыми, растение находится в состоянии устойчивого завядания, а содержание влаги в почве соответствует влажности устойчивого завядания. Это обычно наблюдается у многих растений (особенно мезофитов) при водном потенциале почвы, близком к величине— 15 бар (—16,8-105 Па). Дальнейшее падение водного потенциала почвы (т. е. ее иссушение) ведет к тому, что лист достигает такого состояния, когда без пополнения воды в почве восстановление тургора уже невозможно.

загрузка...

В этих процессах велико значение устьичной регуляции транспирации. Когда водоснабжение резко затруднено и растение испытывает недостаток воды, устьица могут оставаться закрытыми весь день. Градиент водного потенциала в этом случае сильно снижается, а поскольку поглощение воды из-за ее недостатка очень невелико, транспнрация тоже очень низка или же вообще не выражена. Полуденная депрессия транспирации, связанная с закрыванием устьиц (из-за недостаточного снабжения влагой), приводит к тому, что интенсивность поглощения воды корнями может стать выше интенсивности транспирации и, вместо максимального водного дефицита в период наибольшей испаряемости (в полдень), наблюдается тенденция к восстановлению тур-гора.

Усиление высыхания почвы, т. е. приближение ее водного потенциала к влажности устойчивого завядания, имеет большое значение. Если растение не будет способно получать воду из почвы, то тургорное давление резко уменьшится, скорость клеточных делений снизится, и рост клеток практически прекратится. Устьица уже будут закрыты большую часть дня, транспирация сократится до величин кутикулярной транспирации, произойдет повышение температуры листа, и фотосинтез может упасть до нуля (поскольку не будет поступления СО2), иначе говоря, прирост сухого вещества прекратится.

  • Реклама