Voda a rostliny

Voda hraje nezastupitelnou úlohu při transportu látek v rostlinném organismu. Rozpouští živiny a dopravuje je do míst, kde je rostlina potřebuje. Dokáže také rostlinu v případě potřeby ochladit nebo naopak zabránit rychlému poklesu její teploty. Má tedy funkci termoregulační, které můžou pěstitelé výborně využít pro vyšší přísun CO2. V optimálním případě proudí voda nepřetržitě rostlinou od kořenů až po listy, odkud se ve formě páry dostává do ovzduší. To by nebylo možné bez vysokého povrchového napětí vody, umožňující kapilární elevaci (vzlínání), transpirace a kořenového vztlaku.

Osmóza v rostlinných buňkách.

Příjem vody

Rostliny konopí přijímají vodu kořenovým systémem, zejména tenoučkými vlásky na povrchu kořenů – kořenovým vlášením. To jsou viditelné i pouhým okem a nejlépe si ho můžete prohlédnout při klíčení semen na klíčícím papíru. Aby mohly kořeny přijímat potřebné množství vody, musíte jim vytvořit optimální podmínky – správnou teplotu a dostatek kyslíku. Při nízkých, nebo naopak vysokých teplotách v kořenové oblasti schopnost příjmu vody klesá a při dosažení mezních hodnot se zcela zastaví. Pro konopí je v této oblasti ideální teplota kolem 21 °C. Nadzemní části rostlin přitom prosperují nejlépe při denních teplotách okolo 28 °C. Někdy je proto nutné teplotu v oblasti kořenů snižovat. Typickým případem je pěstování v pěstebních systémech s minimem pěstebního média, například aeroponii či některých hydroponických systémech. Živný roztok se v prostředí pěstírny zahřívá na teploty okolo 25 °C a je třeba ho na optimální teplotu zchladit. Jelikož je ale v těchto systémech výborná dostupnost kyslíku, finanční náklady na chlazení se rozhodně vyplatí.

Zdravé kořeny jsou zásadní podmínkou pro správný vodní režim a úspěšnou sklizeň. Konopí je schopné v ideálním prostředí vyvinout velmi bohatý kořenový systém. Přelité rostliny nebo kořenoví škůdci dokážou rapidně snížit schopnost kořenů absorbovat vodu, a tím i předat živiny do nadzemních částí rostlin.

Transport vody rostlinou

Prostřednictvím kořenů se voda, společně se živinami, dostává do dalších částí rostlin. Na rychlosti jejího pohybu mají vliv dva fyzikální jevy – difuze a osmóza. Při difuzi se částice z míst s vyšší koncentrací samovolně přesouvají do míst s nižší koncentrací a na svém původním místě jsou nahrazeny vodou – dochází k samovolnému rovnoměrnému rozprostření částic ve vodě. Zkuste si představit rostlinu jako vázu. Kdybyste na její dno umístili živiny v rozpustné formě a do vázy nalili vodu, díky difuzi by byla koncentrace živin ve všech částech vázy stejná. Živiny by stoupaly nahoru a voda dolu. V praxi to ale neplatí, neboť difuze je účinná pouze na velmi krátkou vzdálenost do asi jednoho centimetru. V reálných podmínkách by tedy díky difuzi byla stejná koncentrace živin jen v úzkém pruhu tekutiny. Příklad berte jen jako ilustraci difuze.

Osmóza je podobný proces jako difuze, ale vstupuje do něj polopropustná membrána, která sice propustí vody, ale nepropouští částice. Kdybyste tedy na živiny z předešlého příkladu umístili polopropustnou membránu a teprve potom nalili do vázy vodu, nastala by zcela jiná situace. Molekuly vody by skrze membránu pronikaly do koncentrovaného prostředí s živinami, ale částice živin by se opačným směrem pohybovat nemohly. V důsledku toho by docházelo ke zvětšování objemu a ředění roztoku pod membránou, a k úbytku vody, ale nikoliv jejího obohacení, nad membránou. Rostlinné buňky do jisté míry tvoří takovou osmotickou soustavu s plně propustnou buněčnou stěnou a polopropustnou plazmatickou membránou a cytoplazmou. Plazmatická membrána propouští vodu do vakuoly, ve které je koncentrovaná buněčná šťáva. Vakuola se tak zvětšuje a tlačí na buněčné stěny. Tento tlak se nazývá turgor. Pokud je vakuola plně nasycena vodou, má rostlina potřebnou pevnost. Pokud turgor poklesne, stonky i listy ochabují a rostlina vadne.

Ve výše uvedeném případě působí osmóza ku prospěchu rostlin a k radosti pěstitele. Může ale působit i zcela opačně. Buňka přijímá vodu pouze v případě, že její vnitřní prostředí obsahuje vyšší koncentraci látek, nežli prostředí vnější. V opačném případě bude proudit vody z buňky ven a dochází k plazmolýze, tedy smršťování protoplastu a jeho oddělování od buněčné stěny. K takové situaci může dojít například při vysokém obsahu minerálních solí v pěstebním médiu. Koncentrované prostředí v takovém případě výrazně zpomaluje vstřebávání vody a spíše ji z rostliny odčerpává.

Transpirace

Pro transport vody na delší vzdálenosti má konopí cévy a cévice. Z kořenů se voda dostává do cév stonku a větví, kudy doputuje až do listů, odkud odchází do atmosféry. Jedná se o transpirační proud, který je vedle zmíněného povrchového napětí vody způsoben zejména transpirací, tedy odpařováním vody z nadzemních částí rostliny, a částečně kořenovým vztlakem. Přestože transpirace je pro rostlinu naprosto zásadní proces, nestojí ji žádnou energii, protože odpařování vody je důsledkem působení slunečního záření. Voda může z rostliny unikat pokožkou rostlin (kutikulární transpirace). Tento únik nemůže rostlina nijak ovlivnit. Většina vody ale uniká speciálními průduchy (stomaty). Mluvíme o stomatární transpiraci. Stomatární transpiraci může rostlina sama regulovat otevíráním a uzavíráním průduchů.

Průduchy jsou provětrávací pletiva rostlin, které u konopí a dalších dvouděložných rostlin najdeme zejména na spodní straně listů. Vzhledem k jejich velikosti 0,02–0,03 mm je pouhým okem nespatříte. I když jsou takhle malé, i v případě plného otevření činí jejich plocha v součtu asi jedno procento povrchu rostliny, unikne jimi více než 90 % vody, kterou rostlina vstřebá. Průduchy vznikají rozdělením jedné buňky na dvě svěrací buňky, mezi kterými vznikne štěrbina průduchu. Otevírání a zavírání průduchu závisí především na obsahu vody ve svěracích buňkách. Při naplnění vakuol buněk vodou dochází k otevření průduchu, naopak při snížení obsahu vody se průduch uzavře. Otevření či zavření průduchu je ovlivněno řadou dalších faktorů – koncentrací kationtu draslíku, světlem atd. Jedná se o velmi složitý proces.

Rychlost transpirace závisí mimo jiné na rozdílu tlaku vodních par uvnitř listu a v okolním prostřední (VPD). Uvnitř listu je vždy 100% vlhkost a voda se zde nachází v kapalném skupenství. Před transpirací do ovzduší se voda pod povrchem listu změní v páru a tím vzniká zmíněný tlak, jelikož pára potřebuje mnohem více prostoru nežli voda. Hodnota tlaku vodní páry uvnitř listu závisí také na teplotě listu. Hodnotu tlaku okolního prostředí určuje teplota a relativní vlhkost vzduchu. Pro optimální rychlost transpirace jsou doporučeny následující hodnoty VPD. Pro klonování a ranou fázi růstu 0,4–0,8 kPa, pro pozdější fázi růstu a začátek kvetení 0,8–1,2 kPa a pro duhou fázi kvetení 1,2–1,6 kPa.

Transpiračním proudem vydá rostlina 98 % vystřebané vody a pouhá 2 % spotřebuje. Tento proces zajišťuje rostlinám zásobení všech buněk vodou za účelem udržení jejich turgoru, transport živin od kořenů až k listům, ochranu před přehřátím a dostatečný přísun CO2, který se dostává do rostliny otevřenými průduchy. To jsou minimálně čtyři dobré důvody, proč transpiraci podporovat v každé fázi pěstování. Tento proces je nedílnou součástí fotosyntézy. Pokud v listech klesá obsah vody, průduchy se uzavírají, a tím pádem se výrazně omezuje příjem CO2. Špatný vodní režim rostlin tak negativně ovlivňuje růst rostlina samozřejmě i úrodu. Při přehřívání rostliny se průduchy otevírají, aby se transpirační proud zrychlil a rostlinu ochladil. Tento princip se využívá v uzavřených pěstírnách při obohacování vzduchu oxidem uhličitým, kde se teplota udržuje na hodnotách mírně přesahujících 30 °C.

Otevřený a uzavřený průduch.

Kořenový vztlak

Transpirace umožňuje velmi rychlý a pro rostlinu energeticky nenáročný způsob transportu vody rostlinou. Naproti tomu kořenový vztlak je energeticky náročný a velmi pomalý způsob, jak vodu dostat od kořenů k nadzemním částem rostlin. Rostliny ho využívají v případě, kdy je transpirace nízká nebo žádná. Taková situace může nastat v případě, kdy je relativní vlhkost vzduchu v okolí listů 100% nebo během noci, kdy listy nezahřívá energie ze slunce či umělého osvětlení. Kořenový vztlak má důležitou roli i během vývoje prvních listů u čerstvě vyklíčených rostlinek.

Resumé

V ideálním případě je vodní bilance, tedy poměr mezi příjmem a výdejem vody, v rovnováze. Nedostatek vody v rostlinách může mít dvě příčiny. Nedostatečné množství vody pro příjem (vodní stres) nebo nadměrné vypařování vody (vodní deficit). Oba zmíněné důvody vedou k vadnutí rostlin. I když se po obnovení optimální vodní bilance rostliny vrátí ke svému původnímu tvaru, každé vadnutí na ně má negativní vliv. Na konopí se nejvíce podepisuje nedostatek vody v období růstu a první fáze kvetení. V tomto období rostou zdravé rostliny nejrychleji. Naopak v závěrečných fázích kvetení je možné mírným vodním stresem přimět rostliny ke zvýšené produkci sekundárních metabolitů, je nutné to ale dělat obezřetně.

Jelikož voda je pro rostliny tolik důležitá, měli by pěstitelé klást důraz na její kvalitu, a to zejména při hydroponickém a aeroponickém pěstování nebo pěstování v kontrolovaných podmínkách skleníku či zcela uzavřených indoorových pěstírnách. Filtrace vody není tak nákladná a lze ji i pořídit pro malé domácí pěstírny za rozumné peníze.