Водний баланс рослин, вплив на рослини нестачі і надлишку вологи в грунті

Ще в 1864 р Ю. Сакс встановив, що надходження води через кореневі системи залежить від температури. Зі зниженням температури швидкість надходження води різко скорочується. Це може зробити помітний вплив на життя рослинного організму, особливо в осінній період, коли випаровування йде ще досить інтенсивно, а надходження води затримується через зниженої температури грунту. В результаті рослини в'януть і навіть можуть загинути від зневоднення. Причин, за якими зниження температури викликає зменшення надходження води, мабуть, кілька: 1) підвищується в'язкість води і, як наслідок, знижується її рухливість; 2) зменшується проникність протоплазми для води; 3) гальмується ріст коренів; 4) зменшується швидкість всіх метаболічних процесів. Остання обставина, по - видимому, має позначитися опосередковано, через зменшення надходження солей і, як наслідок, гальмування роботи нижнього кінцевого двигуна (кореневого тиску). Гальмування надходження води в кореневу систему при дії зниженої температури можна легко продемонструвати в простому досвіді. Так, якщо покласти шматок льоду на поверхню грунту в вазоні з рослиною, то в умовах інтенсивної транспірації рослина через дві години виявить ознаки завядания. Якщо потім видалити лід, то рослина знову придбає тургор.

Зниження аерації ґрунту також гальмує надходження води. Це можна спостерігати, коли після сильного дощу все проміжки грунту заповнені водою і разом з тим на сонце при сильному випаровуванні рослини в'януть. Це пов'язано з тим, що всі умови, що знижують метаболізм, такі, як недолік кисню, надлишок СО2. дихальні отрути, знижують надходження іонів і, як наслідок, зменшують надходження води. Разом з тим дослідження показали, що особливо різке придушення надходження води відбувається при збільшенні вмісту СО2. Можливо, це пов'язано з тим, що крім зменшення дихання СО2 підвищує в'язкість води, знижує проникність цитоплазми.

З фізіологічної точки зору зручно виділити наступні форми грунтової вологи, що розрізняються за ступенем доступності їх для рослини. Гравітаційна вода заповнює великі проміжки між частинками грунту, вона добре доступна рослинам. Водний потенціал цієї форми води залежить від осмотичної концентрації і становить -0,1 бар. Однак, як правило, вона легко стікає в нижні горизонти під впливом сили тяжіння, внаслідок чого буває в грунті лише після дощів. Капілярна вода заповнює капілярні пори в грунті. Ця вода також добре доступна для рослин, вона утримується в капілярах силами поверхневого натягу і тому не тільки вниз не стікає, а й піднімається вгору від грунтових вод (# 936; в не більше -1 бар). Плівкова вода оточує колоїдні частинки грунту. Вода з периферичних шарів гідратаційних оболонок може поглинатися клітинами кореня. Разом з тим, чим ближче до колоїдних частинок розташовуються молекули води, тим з більшою силою вони утримуються і, як наслідок, менш доступні для рослини. Гігроскопічна вода адсорбується сухим ґрунтом при приміщенні її в атмосферу з 95% відносної вологості повітря. Цей тонкий шар молекул води утримується з такою силою, що їх # 936; B = -1000 бар. Ця форма води повністю недоступна для рослини.

Кількість води у відсотках, при якому рослина впадає в стійке в'янення, називають коефіцієнтом в'янення або вологістю завядания. Вологість, при якій настає завядание на цьому грунті, залежить від ряду причин. Вважається, що рослини в'януть в той момент, коли вода в грунті перестає пересуватися. Однак було показано, що якщо завядание починається при одній і тій же вологості, то проміжок часу від завядания до загибелі (інтервал завядания) у рослин може бути різко різним. Так, для рослин бобів інтервал завядания становить кілька діб, тоді як для проса - кілька тижнів.

Це, природно, позначається на стійкості рослин до посухи. Разом з тим вологість, при якій настає завядание, у великій мірі залежить від швидкості транспірації, а також в деякій мірі від осмотичного потенціалу клітин рослини. Так, при одній і тій же вологості грунту завядание починається пізніше у рослин з меншим (більш негативним) осмотическим потенціалом.

Велике значення при визначенні показника вологості завядания також має тип ґрунту. Одне і те ж рослина на чорноземі завядает при значно більш високої вологості, ніж на подзоле. Це пов'язано з тим, що чорноземні грунти характеризуються більш тонким механічним складом. Вологість завядания ще не дає уявлення про кількість води, повністю недоступною рослині, оскільки при завядания якусь кількість води продовжує надходити в рослинний організм. У зв'язку з цим було введено поняття «мертвий запас» вологи в грунті - це кіль- кість води, повністю недоступне рослині. Мертвий запас залежить виключно від типу грунту, її механічного складу, що видно з наступної формули: q =% піску (0,01) +% пилу (0,12) +% глини (0,57), де q - мертвий запас. Чим більше глинистих часток в грунті, тим більше мертвий запас вологи. Кількість доступної для рослинного організму води представляє різницю між польовий влагоемкостью (максимальна кількість води, що утримується грунтом в капілярах) і мертвим запасом. У зв'язку зі сказаним перегнійним суглинні грунти мають не тільки найбільшим мертвим запасом, але і найбільшим запасом доступної вологи. Так, якщо польова вологоємність чорноземних грунтів становить 40%, мертвий запас - 25%, то кількість доступної води дорівнює 25%, тоді як у піску польова вологоємність - 15%, мертвий запас - 5%, кількість доступної води всього 10%.

Найбільш радикальним способом боротьби з посухою є зрошення. Однак для правильного застосування цього прийому, встановлення термінів і норм поливу необхідні методи, що дозволяють визначати потреба рослин у воді. Це особливо важливо тому, що як надмірне, так і недостатнє зрошення не тільки не дає позитивного ефекту, але може привести до негативних результатів. При надмірному зрошенні рослина не встигає використовувати що дається йому воду. Надлишок води ущільнює, а іноді навіть заболочуватися грунт і тим самим різко погіршує постачання коренів киснем. Нестача кисню призводить до накопичення в грунті закисних з'єднань, отруйних для рослин. Одночасно зменшується і інтенсивність дихання клітин кореня. В результаті падіння інтенсивності дихання надходження поживних речовин в клітини кореня гальмується. При надмірному зволоженні часто спостерігається також засолення грунту. Вода, проникаючи в глибокі шари грунту, багаті солями, розчиняє їх, розчин солей піднімається вгору по капілярах. Як наслідок концентрація солей в орному горизонті зростає. Більшість культурних рослин дуже чутливо до концентрації солей. В результаті через неправильне користування поливної водою і засолення доводиться закидати великі простори родючих земель з дорогими зрошувальними спорудами. Недостатні поливи також можуть привести до небажаних наслідків. При тривалих межполівних періодах рослини періодично потрапляють в умови посухи. Рослини, які отримали полив, розвивають більшу листову поверхню і втрачають значну кількість води в процесі транспірації, вся їх структура ухиляється в бік більшої влаголюбивое ™. Такі рослини вимагають більше вологи і три перервах у водопостачанні страждають сильніше в порівнянні з рослинами, зовсім не одержали поливу.

Зі сказаного зрозуміло, що терміни і норми поливу (схема зрошення) повинні бути такі, щоб рослини не відчували браку в воді і в той же час щоб вони встигали витратити майже всю дану їм за полив воду. Для правильного розрахунку загальної поливної норми запропоновані різні методи. Однак, перш за все, потрібно виходити з необхідності заповнити дефіцит у воді, т. Е. Різницю між загальним водоспоживанням і природними ресурсами вологи в даному районі. Водоспоживання - це сумарний витрата води (транспірація + випаровування грунтом) за вегетаційний період.

Особливо слід рекомендувати визначення ступеня відкритості продихів методом інфільтрації. Цей метод заснований на проникненні органічних рідин (спирту, ксилолу, бензолу) і легко здійснимо в польових умовах. Для отримання максимальної продуктивності рослин продихи повинні залишатися відкритими протягом усього дня. Хороші результати дає також визначення потреби рослин у воді по концентрації клітинного соку, яку можна визначити за допомогою рефрактометра.

Треба враховувати, що зрошення робить глибокий вплив не тільки на водний режим грунту, але і на приземний клімат. За допомогою зрошення можна змінити мікроклімат в сторону, сприятливу для рослин. З цієї точки зору велике значення має введення освіжних поливів малими нормами (дощування). Ці поливи підвищують вологість і знижують температуру приземного повітря, що позитивно впливає на рослину. Застосування зрошення вимагає особливо ретельної регулювання живлення рослин.

43.1. Особливості водообміну у рослин різних екологічних груп (ксерофитов, мезофитов, гигрофитов, галофітов), особливості адаптаційних реакцій на вплив зовнішніх факторів у рослин різних екологічних груп.

По відношенню до температурного фактору та водного режиму всі рослини поділяються на такі екологічні типи:

1. Ксерофіти (пристосовані до атмосферної посухи) і діляться на підтипи:

сукуленти (стійки до перегріву, містять велику кількість води і повільно її витрачають - кактуси, алое, очиток),

евксерофіти (добре переносять посуху за рахунок морфологічних і фізіологічних пристосувань - верблюжа колючка, полин),

геміксерофіти (полуксерофіти) (переносять зневоднення і перегрів за рахунок глибокої кореневої системи - шавлія),

стіпаксерофіти (виносять перегрів, але грунтову посуху переносять погано - ковила та інші степові злаки),

пойкілоксерофіти (уникають несприятливих умов - степові тюльпани, лишайники),

2. Гігрофіти - водні рослини - не переносять посухи і високих температур,

3. Мезофіти - виростають в умовах достатнього водопостачання - переважна більшість культурних рослин.