مقاله روابط آب و خاک و گياه

پتانسیل آب

          آب قابل استفادهٔ خاک

           جذب و حرکت آب

تبخیر و تعرق (Evapotransopiration)

          عوامل محیطی مؤثر بر تبخیر و تعرق

          عوامل گیاهی مؤثر بر تبخیر و تعرق

          تبخیر و تعرق بالقوه(Potential evapotranspiration)

تنش کمبود رطوبت

          تنظیم فشار اسمزی Osmotic adjustment

          عکس‌العمل روزنه‌ها به تنش رطوبت

          اثرات تنش آب بر عملکرد

بازده مصرف آب

خاک گياه علفى سريع‌الرشد عمدتاً از آب تشکيل شده است. محتوى آب گياه بين ۷۰ تا ۹۰% مى‌باشد که بسته به سن گياه، گونه گياه، بافت موردنظر و محيط، متفاوت است. آب براى بسيارى از فعاليت‌هاى گياهى لازم است:

۱. حلال بوده و محيطى مناسب براى واکنش‌هاى شيميائى فراهم مى‌نمايد.

۲. محيطى مناسب براى انتقال مواد آلى و معدنى مى‌باشد.

۳. موجب تورم سلول‌هاى گياهى مى‌شود. آماس باعث بزرگ شدن سلول، ساختار گياه و شکل‌گيرى آن مى‌گردد.

۴. باعث آبگيرى (Hydration)، خنثى‌سازى (Neutralization)، بار الکتريکى روى مولکول‌هاى کلوئيدى مى‌شود. در مورد آنزيم‌ها، آبگيرى موجب حفظ ساختمان آنزيم و تسهيل فعاليت‌هاى کاتاليزورى آن مى‌گردد.

۵. ماده خام فتوسنتزى فرآيندهاى هيدرولتيکى و ساير واکنش‌هاى گياهى را تشکيل دهد.

۶. تبخير آب (تعرق) موجب خنک شدن گياه مى‌گردد.

در شرايط مزرعه، ريشه‌ها در خاک نسبتاً مرطوب نفوذ مى‌کنند، درحالى‌که ساقه و برگ‌ها در محيط نسبتاً خشک رشد مى‌نمايند. اين امر موجب جريان مستمر آب از طريق خاک به داخل گياه و به اتمسفر مى‌گردد که در جهت کاهش انرژى پتانسيل صورت مى‌گيرد. مقدار آبى که روزانه از اين طريق جريان مى‌يابد حدود ۱ تا ۱۰ برابر مقدارى است که بافت گياهى در خود نگه داشته و ۱۰ تا ۱۰۰ برابر مقدار آبى است که براى توسعهٔ سلول‌هاى جديد مصرف مى‌شود و ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر مقدار آبى است که در فتوسنتز به مصرف مى‌رسد. بنابراين در اولين مرحله، آب از طريق خاک به برگ حرکت مى‌کند تا مقدار آبى که از طريق تعرق از دست رفته را جبران نمايد.

به‌خاطر تقاضاى شديد و همچنين به‌علت اهميت آب، گياه به يک منبع آب مستمر براى رشد و نمو خود نياز دارد، هر وقت که آب محدود مى‌گردد رشد نيز کاهش مى‌يابد و معمولاً عملکرد هم کاهش مى‌يابد. مقدار کاهش عملکرد متأثر از ژنوتيپ، شدت کمبود آب و مرحلهٔ نمو گياه مى‌باشد.

پتانسيل آب

آب قابل استفادهٔ خاک

جذب و حرکت آب

سیستمی که ماهیت آب و حرکت آن را در خاک و گیاه بیان می‌کند بر مبناء روابط انرژی پتانسیل استوار است. وقتی که آب از یک منطقه دارای انرژی پتانسیل زیاد به یک منطقه دارای انرژی پتانسیل کم حرکت می‌کند ، این آب دارای توان انجام کار است. انرژی پتانسیل یک سیستم آبکی (Aqueos) ، در مقایسه با انرژی پتانسیل آب خالص قیاس می‌شود. چون آب در گیاه و در خاک معمولاً به‌علت دارا بودن مواد محلول (Solutes) ، از نظر شیمیائی خالص نیست و از نظر فیزیکی به‌علت کشش‌های قطبی ، نیروی ثقل ، و فشار ، انرژی پتانسیل آن کمتر از آب خالص می‌باشد انرژی پتانسیل آب در گیاه و خاک را پتانسیل آب می‌نامند که با حروف یونانی سای (ψw) نشان داده می‌شود و به‌صورت نیرو بر واحد سطح بیان می‌شود. واحد اندازه‌گیری آن معمولاً بار یا پاسکال (Pa) ، می‌باشد. یک‌بار مساوی ۱۰ به توان ۵ پاسکال یا ۱۰ به توان ۶ دین بر سانتی‌متر مربع یا ۹۹/۰ اتمسفر و یا ۱۰ به توان ۲ ژول بر کیلوگرم می‌باشد. آب خالص دارای پتانسیل آب صفر بار می‌باشد. پتانسیل آب در خاک و گیاه معمولاً کمتر از صفر بار می‌باشد. یعنی مقدار آن منفی است. هر چقدر این مقدار بیشتر منفی باشد پتانسیل آن کمتر است:

پتانسيل آب گياه و خاک حاصل جمع چند پتانسيل به شرح زير مى‌باشد:

ψw = ψm + ψs + ψp + ψz

ψm = پتانسيل ماتريک (Matrix potential)، نيروئى که توسط آن، آب به گياه يا سطح ذرات خاک چسبيده است (به‌وسيله نيروى جذب سطحى Adsorption، يا شعريه‌اى Capillarity)، اين جاذبه‌ها فقط از طريق اعمال نيروى ديگرى مى‌توان خنثى کرد. بنابراين مقدار آن همواره منفى است.

ψs = پتانسيل مواد محلول (پتانسيل اسمزي). انرژى پتانسيل آب است که تحت تأثير غلظت مواد حل شده قرار مى‌گيرد. مواد حل شده انرژى پتانسيل آب را کاهش مى‌دهند و در نتيجه محلول داراى پتانسيل منفى مى‌گردد.

ψp = پتانسيل فشارى (فشار آماس Turgor pressurer)، نيروئى که توسط فشار هيدرواستاتيکى حاصل مى‌شود. از آنجائى که اين نيرو توسط آب به گياه وارد مى‌شود بنابراين داراى مقدار مثبت مى‌‌باشد. معمولاً اين پتانسيل در خاک اهميت کمى دارد ولى در سلول‌هاى گياهى داراى اهميت زيادى است.

مقاله روابط آب و خاک و گياه