Поглощение воды из почвы

Почти вся поглощаемая растением вода поступает в него через корни; надземные части растения если и поглощают какое-то количество воды, то лишь весьма незначительное. У большинства растений корневая система образует сильно разветвленную сеть, глубоко пронизывающую почву (рис. 6.6). Вода и минеральные вещества поглощаются клетками эпидермиса вблизи кончика корня. Многочисленные корневые волоски, представляющие собой выросты эпидермальных клеток, проникают в трещины между почвенными частицами и во много раз увеличивают поглощающую поверхность корня (рис. 6.7). Вода поглощается исключительно за счет осмотических сил, перемещаясь из участков с высоким ψ (в почве) в участки с более низким (в корнях).

Рис. 6.5. А. Измерение давления внутри крупной растительной клетки. Стеклянная пипетка с очень узким кончиком заполнена силиконовым маслом до риски вблизи кончика; это - исходный уровень масла. Когда пипетку вводят в тургесцентную растительную клетку, проткнув для этого клеточную стенку и мембраны, масло несколько отступает от кончика пипетки под действием положительного давления, создаваемого клеточным содержимым. При помощи микрометрического винта границу масла доводят до исходного уровня. Датчик давления покажет в этот момент величину, равную давлению внутри клетки. Б. Микрофотография, на которой виден кончик пипетки для измерения внутреннего давления, введенный в клетку эпидермиса галофита (солеустойчивого растения). (С любезного разрешения Huskan D., Steudle E., Zimmerman U., Institute of Physical Chemistry, Nuclear Research Center, Julich, Germany.)

Почву можно рассматривать как некий резервуар, который то заполняется водой, то вновь опоражнивается. После дождя свободная вода просачивается сквозь почву и почва находится в состоянии полевой влагоемкости. При полевой влагоемкости ψ почвы близок к нулю; вода при этом легко извлекается из почвы корнями растений, а также чисто механически - центрифугированием или отжиманием. По мере подсыхания почвы ее ψ понижается. Когда ψ почвы ниже, чем ψ корневых клеток, растения завядают, потому что в этих условиях они уже более не могут поглощать воду из почвы. Степень увлажненности почвы, соответствующую такому состоянию, называют влажностью завядания. В разных почвах влажность завядания сильно варьирует: в крупнозернистых песчаных почвах она бывает низкой, а в тонкодисперсных глинистых - относительно высокой (табл. 6.1). Различие это связано с тем, что в тонко дисперсных глинистых почвах весьма велика площадь поверхности частиц, вода же на этой поверхности удерживается за счет сорбционных сил очень прочно, и корни растений не могут отнять ее от почвенных частиц. Сильная засоленность также снижает ψ почвы и повышает вероятность завядания растений. Каков бы ни был тип почвы, ни один вид растений не в состоянии извлечь из нее воду, если ψ почвенного раствора ниже - 15 бар. Поэтому хотя в глинистых почвах удерживается больше воды, чем в песчаных, в них также больше воды находится и в прочно связанном, т. е. в недоступном для растений, состоянии.

Рис. 6.6. Корневая система зрелого экземпляра Bouteloua. (С изменениями по Weaver J. E., Clements F. E. 1938. Plant Ecology, 2-е изд., New York, McGraw-Hill Book Co.)

Таблица 6.1. Процент воды в почвах разного типа при полевой влагоемкости и при влажности завядания