Роль воды в физиологии продуктивности и развитии растений
4 мин чтения
Физиологическая роль воды: как влага управляет продуктивностью растений
Вода — главный лимитирующий фактор в растениеводстве. Ни температура, ни свет, ни состав почвы не определяют возможность развития посевов так, как доступность влаги. В растительном организме вода образует неделимую систему со всеми компонентами протоплазмы, обеспечивая жизнедеятельность и непрерывную координацию работы всех органов растения.
Физико-химические свойства воды определяют ее ключевые функции в клетке:
- Служит внутриклеточной средой для всех биохимических реакций.
- Стабилизирует структуру белков, нуклеиновых кислот и клеточных мембран за счет водородных связей.
- Защищает ткани от перегрева благодаря высокой теплоемкости и осуществляет терморегуляцию при испарении.
- Обеспечивает капиллярный транспорт веществ, адсорбцию ферментов на мембранах клеточных отсеков (компартментов) и поглощение ионов.
- Непосредственно участвует в дыхании, гидролизе и фотосинтезе, где ион ОН– выступает донором электрона для окислительного центра хлорофилла.
- Растворяет и транспортирует ассимилянты и элементы питания.
Вода поддерживает состояние тургесцентности (тургора) клеток. Именно определенная степень тургора необходима для растяжения клеток при росте, открытия устьиц, сохранения формы травянистых растений и ориентации их органов в пространстве.
Для выполнения этих функций ткани должны быть достаточно оводнены. Степень оводненности оценивают по относительному содержанию воды (ОСВ) в клетках. Этот показатель рассчитывают по формуле:
ОСВ = ((Мсыр — Мсух) / (Мсыр.нас — Мсух)) × 100 %
где: Мсыр — сырая масса ткани; Мсух — сухая масса ткани; Мсыр.нас — сырая масса ткани при ее полном насыщении водой.
Водный баланс и минеральное питание: как снизить непроизводительный расход влаги
Продуктивность посевов напрямую зависит от их водного баланса. Из-за высокой транспирации растения потребляют значительно больше влаги, чем содержат в себе. Для количественной оценки этого процесса используют транспирационный коэффициент — объем воды в граммах, который растение испаряет для накопления 1 грамма сухого вещества.
- Транспирационный коэффициент — количество испаренной воды в граммах на 1 г сухого вещества
- Снижение водопотребления при хорошем питании — на 15–30 %
- Главный фактор естественного отбора — недостаток воды
Транспирационный коэффициент колеблется в зависимости от условий окружающей среды, но агроном может влиять на него искусственно. Полноценное обеспечение растений элементами минерального питания снижает коэффициент транспирации на 15–30 % в зависимости от влажности почвы. За счет этого оптимизируется водопотребление, повышается продуктивность использования удобрений и растет урожайность.
При плохой обеспеченности элементами питания растение непроизводительно расходует влагу. Своевременное внесение удобрений позволяет снизить транспирацию на 15–30 %, помогая культуре экономнее расходовать доступный запас почвенной влаги и формировать урожай даже в условиях дефицита осадков.
| Культура | Коэффициент транспирации | Культура | Коэффициент транспирации |
| Кукуруза | 180–400 | Ячмень | 370–520 |
| Овес | 440–880 | Пшеница | 350–650 |
| Рис | 300–550 | Картофель | 330–640 |
| Сахарная свекла | 300–420 | Капуста кочанная | 450–550 |
| Огурец | 655–750 | Клевер красный | 500–760 |
| Конские бобы | 600–800 | Горох | 600–800 |
| Рапс | 600–800 | Гречиха | 400–600 |
| Сорго | 300–400 | Просо | 350–450 |
| Фасоль | 600–850 | Соя | 550–900 |
Коэффициент транспирации используют для определения возможного урожая, если известны запасы влаги в почве, количество выпадающих осадков и их долевое участие в обеспечении растений водой.