Факторы, которые влияют на поглощение воды растениями

Поглощение воды корнями растений зависит от влажности грунта. Если он отличается хорошей увлажненностью, то скорость поглощения зависит от двух факторов. Первый – интенсивность транспирации, поскольку именно от нее зависит водный потенциал в проводящих тканях корня. Второй – поглощающая способность поверхности корневой системы.

Когда грунт начинает пересыхать, то доступное количество влаги уменьшается. Причиной является понижение водного потенциала и гидравлической проводимости. Влияют на поглощение воды такие факторы как аэрация грунта, его температура, концентрация почвенного раствора и некоторые другие.

Почвенная влага

 Скорость поглощения корнями воды в первую очередь зависит от такого показателя, как крутизна градиента водного потенциала от почвы к корням. Если в почве содержится меньше влаги, то она становится менее доступной, поскольку уменьшается ее потенциал, зато возрастает сопротивление движения к корням. Эта же характеристика верна и по отношению к прочим субстратам, на которых выращиваются растения. При уменьшении количества влаги на поверхности всасывающих корневых волосков повышается концентрация питательного раствора. Это препятствует также и поглощению питательных веществ, находящихся в растворе.

Понятие легкодоступная вода представляет собой количество влаги, которое находится в промежутке между полевой влагоемкостью почвы и влажностью устойчивого завядания. Полевая влагоемкость представляет собой содержание влаги в почве через несколько дней после ее увлажнения, когда движение воды вниз замедлилось. Влажность устойчивого завядания характеризуется таким содержанием влаги, при котором растения остаются завядшими, пока не будет выполнено увлажнение почвы. Стоит отметить, что в мелком грунте легкодоступной воды находится большее количество, чем в почвах с крупными элементами.

Аэрация почвы

 Корневая система часто страдает из-за недостатка кислорода. Она прекращает рост, снижает физиологическую активность. Чаще всего такую реакцию можно наблюдать на затопленных почвах, но нередко невыраженное кислородное голодание можно увидеть и на тяжелых глинистых почвах, проникновение кислорода в которые затруднено. При этом корни не растут вглубь, снижается активность минерального питания. Существует даже мнение, что прерии не заселяются древесными формами именно из-за плохой аэрации почвы.

Если грунт оказывается затоплен водой, то это резко уменьшает поглощение влаги. Объясняется это повышением сопротивления току воды. Но растения приспосабливаются к разным условиям и существуют огромные различия между разными видами. На затопленном грунте могут расти кипарис болотный, нисса водяная, если грунт просто сильно насыщен водой, то на нем хорошо растут ивы, ряд растений выдерживает регулярное затопление. Но существуют и противоположные по характеристикам виды, которые при затоплении быстро отмирают. К таким относятся тюльпанное дерево, а также дерен.

При недостаточной аэрации корневой системы снижается поступление воды, минеральных солей и уменьшается синтетическая активность. Некоторые виды растений в корнях синтезируют регуляторы роста: гиббереллины и цитокинины, а также аминокислоты и амиды Достоверно установлено, что подобные вещества синтезируются в корнях яблони. При переувлажнении или в случае холодной почвы побеги растут слабыми. Они страдают от недостатка воды, минеральных веществ и регуляторов роста.

Температура почвы

 Ряд авторов уверены, что температура почвы является существенным экологическим фактором, а холодная почва негативно влияет на растения. Так в почве с низкой температурой уменьшается доступность воды. Ограничения распространения лесов на горных склонах связывают, в том числе, и с данной причиной.

Почвогрунт с плохим дренажом в весенний период прогревается медленнее. Также известны факты о влиянии холодных почв верховых болот Европы на ограничения роста растений. По сообщению Камерона (1941), в зимнее время в Калифорнии апельсиновые деревья способны завядать, поскольку из холодной почвы вода корнями поглощается очень медленно и существует дисбаланс между поглощением влаги и ее испарением.

Как и в других случаях, данный экологический фактор по-разному влияет на разные виды растений. Козловский (1943) отметил, что при снижении температуры с 15 градусов до пяти сосна ладанная сильнее уменьшала поглощение воды, чем сосна веймутовая. Если сравнивать растения, обитающие в теплых и холодных климатических зонах, то можно отметить, что теплолюбивые растения при понижении температуры сильнее сокращают потребление воды, чем холодостойкие. Так цитрусовые хуже переносят охлаждения почвы, чем деревья из северных широт. Но наверняка и внутри этой группы имеются различия между видами.

Охлаждение почвы уменьшает поглощение воды двумя путями. Во-первых, снижается проницаемость поверхностей корней для воды. Во-вторых, при охлаждении повышается вязкость воды, в результате чего она медленнее движется через почву и корни. Два таких фактора при понижении температуры от 25 до 5 градусов удваивают уровень сопротивления току воды. Данных о влиянии высоких температур на водопоглощение относительно немного.

Протяженность корневых систем и эффективность их работы

 На успешность поглощения растением воды и растворенных в ней минеральных солей удобрений влияет проницаемость корней, их протяженность и площадь контакта. Корневые системы многих деревьев имеют значительную протяженность. Они распространяются далеко за пределы пространства, очерченного кроной. Глубина проникновения ограничивается только наличием аэрации и особенностями структуры. Если рассматривать сомкнутые древостои, то можно отметить, что поверхностный слой почвы полностью заполнен корнями. Глубина такого слоя варьируется от тридцати сантиметров и до нескольких метров. Виганс (1936) отмечает, что восемнадцатилетние яблони, произраставшие в штате Небраска, на лессовидных почвах с хорошей аэрацией поглощали влагу с глубины в десять метров. Противоположные характеристики были у груш, которые росли в штате Орегон на наносно-глинистых почвах с плохой аэрацией. Примерно 90% их корневой системы располагалось в поверхностном слое почвы, толщина которого не превышала один метр. Коль (1937) при исследовании дубовых и сосновых лесов в Северной Каролине обнаружил, что примерно 90% корней находится в слое глубиной всего в 12, 5см. Количество корней в глубоких слоях почвы относительно невелико, но несмотря на это почва нередко пересыхает до стадии устойчивого завядания. Интересные данные о связи развития корней с особенностями поглощения воды и минеральных солей приводит Руссель (1973).

Существует два фактора, от которых зависит эффективность работы корней. Это размер контактной поверхности и проницаемость. Вполне очевидно, что наличие у корневой системы множества мелких корней и разветвлений увеличивает площадь контакта с грунтом и эффективность. Корневая система с небольшим количеством маловетвящихся крупных корней менее эффективна.

Микоризы, скорее всего, увеличивают способность к поглощению минеральных веществ, поскольку грибные гифы широко распространяются в почве. В результате появляется дополнительная поглощающая поверхность. Благодаря микоризе старые и уже одревесневшие корни продолжают поглощать минеральные вещества. Опередить роль гифов грибов в поглощении воды деревьями сложнее. Некоторые исследователи указывают, что присутствие микоризы делает сеянцы древесных растений более засухоустойчивыми. Кроме того, в процессе исследований установлено, что присутствие микоризы уменьшает сопротивление при движении воды. Как было отмечено выше, опробковевшие корни с низкой проницаемостью имели высокий уровень поглощения минеральных веществ и воды.