Влага почвы и стресс растений: что происходит внутри растения?

Большинство людей знают, что растениям нужна вода, чтобы расти и развиваться. Большинство сельскохозяйственных культур в мире по-прежнему выращивают в почве, из которой они извлекают воду и минеральные питательные вещества с помощью своей корневой системы. Вода в почве пополняется либо за счет атмосферных осадков (сельское хозяйство в засушливых районах), либо за счет людей с помощью различных средств передвижения (орошаемое земледелие). Если запас воды в почве становится все более недостаточным, посевы испытывают последовательность нарастающего стресса — от замедленного роста до отсутствия роста до увядания и смерти.

Для чего растения используют воду и почему она так важна для их роста? Давайте проследим путь, по которому вода проходит через почву через растение, чтобы выяснить это. А затем мы обсудим, как грамотное орошение может упростить поддержание надлежащей влажности почвы.

Механика поглощения воды и фотосинтеза в растении

Растения могут поглощать только те питательные вещества, которые растворены в воде. Поэтому воду в почве часто называют почвенным раствором. Почвенная вода проникает в тонкие корни на концах и через корневые волоски. Он проходит через несколько слоев живых клеток, прежде чем пройти через энтодерму, которая контролирует поступление воды и растворенных веществ в транспортные трубки, называемые ксилемой. В ксилеме вода течет вверх по растению к листьям, принося с собой растворенные минеральные вещества из почвенного раствора. В листьях жидкая вода превращается в пар, который выходит из листьев в атмосферу через специальные отверстия, называемые устьицами. Растворенные минеральные вещества, переносимые водой к листу, остаются в тканях листа. Этот поток воды из почвы в корни к листьям и ее окончательный выход из устьиц в виде водяного пара называется транспирацией. Описание здесь очень общее, более подробную информацию и иллюстрации задействованных растительных тканей.

Транспирация служит двум целям:

  1. Восполнение потери воды в виде пара из устьиц, который также охлаждает листья.
  2. Транспортировка минеральных питательных веществ из почвы к активным тканям над землей.

Большая часть Около 95% воды, поглощаемой растениями, используется для транспирации — это означает, что она теряется в атмосферу через устьица. Растения могут регулировать потерю воды, открывая и закрывая устьица, так почему же так много воды может уйти? Листья — это органы, в которых энергия солнечного света улавливается для объединения воды (H 2 O) и двуокиси углерода (CO 2 ) на сахара. Мы называем этот процесс фотосинтезом. Вода поступает из корней, но CO 2 поступает из атмосферы и должен попадать в листья через устьица, чтобы достичь клеток, которые осуществляют фотосинтез. Как CO2 проникает через устьица, водяной пар выходит, так как воздушное пространство внутри листьев имеет 100% относительную влажность, а внешняя атмосфера обычно намного суше. Если запас воды в почве не является высоким, растения регулируют устьица так, чтобы в них могло поступать достаточное количество CO 2 , при этом теряя как можно меньше водяного пара. Устьица также должны быть открыты для выхода кислорода (O 2 ), побочного продукта фотосинтеза. По сути, завод обменивает водяной пар на CO 2 , чтобы он мог расти. Когда почвенная вода становится все менее доступной, устьица все больше и больше закрываются, и скорость фотосинтеза снижается. Когда вода в почве становится недоступной, устьица закрываются и фотосинтез прекращается. Если в почву в корневой зоне не добавляется дополнительная вода, растение увядает и в конечном итоге погибает, поскольку не может полностью остановить транспирацию.

Когда почва в корневой зоне становится высыхая, поглощение питательных веществ также замедляется, поскольку почвенного раствора, из которого можно собирать питательные вещества, становится все меньше и меньше. Питательные вещества для растений, как правило, обогащаются в верхнем слое почвы, что усугубляет проблему. Поскольку почва высыхает с поверхности на пух, эти питательные вещества становятся недоступными. Даже несмотря на то, что культура может иметь доступ к воде глубже в почве для поддержания транспирации, она больше не сможет поглощать достаточное количество питательных веществ из этих бедных питательными веществами зон для поддержания оптимального роста. В результате растет дефицит питательных веществ в культуре, которая либо рано созревает с пониженным урожаем и качеством, либо не созревает совсем.

Таким образом, если влажность почвы не находится в оптимальном диапазоне для конкретной культуры, растения испытывают стресс из-за снижения поглощения питательных веществ и затрудняют фотосинтез.

Что можно сделать для снижения стресса растений?

WaterBit in Strawberries Smart Farming Soil Moisture Sensor

WaterBit Carbon с датчиком влажности почвы в клубнике.

За счет точного управления влажностью почвы в корневую зону, так что вода всегда легко доступна для поглощения корнями, производители оптимизируют питание растений, рост, урожай и качество. Технология WaterBit позволяет фермерам избежать стресса из-за влажности благодаря непрерывному мониторингу содержания влаги в почве и дистанционному контролю времени и объема полива для определенных пользователем блоков и подблоков на поле или в саду. Все это можно сделать с помощью панели инструментов, интуитивно понятного цифрового пользовательского интерфейса WaterBit.

Клиенты WaterBit, которые выращивают различные культуры, уже видят улучшенные результаты после внедрения точного автоматического полива. с помощью WaterBit. Например, Devine Organics в Коалинге, Калифорния, урожайность увеличилась на 40% после установки WaterBit на 40-акровом поле спаржи. Кроме того, Рис Канпеки в Плезант-Гроув, Калифорния, продемонстрировал 30% -ную эффективность урожая с помощью WaterBit. Сочетание этих заслуживающих внимания урожаев увеличивает значительную экономию воды, рабочей силы и энергии, которую дает автоматизированный полив, и фермеры видят реальный рост своей прибыли.