Woda i rośliny

Mr. José info@pestovat.cz

Woda ma podstawowe znaczenie dla transportu substancji w organizmie roślinnym. Rozpuszcza składniki odżywcze i transportuje je do miejsc, w których rośliny ich potrzebują. Może także schłodzić roślinę w razie potrzeby lub zapobiec gwałtownemu spadkowi temperatury. Podsumowując, woda ma funkcję termoregulacyjną, która może być wykorzystywana przez hodowców jako doskonały sposób na zwiększenie obecności CO2. W idealnym scenariuszu woda przepływa nieprzerwanie wewnątrz rośliny od korzeni do liści, gdzie opuszcza roślinę i jest uwalniana do atmosfery w postaci pary. Nie byłoby to możliwe bez znacznego napięcia powierzchniowego wody, umożliwiającego podniesienie naczyń włosowatych, transpirację i wyporność korzenia.

Pobór wody

Rośliny konopi pochłaniają wodę przez system korzeniowy, głównie przez cienkie włosy na powierzchni korzeni zwane włosami korzeniowymi. Są one widoczne gołym okiem - najlepszy czas na ich zaobserwowanie to kiełkowanie nasion na papierze do kiełkowania. Jeśli chcesz, aby korzenie otrzymały niezbędną ilość wody, musisz stworzyć dla nich optymalne warunki - oznacza to osiągnięcie odpowiedniej temperatury i zapewnienie wystarczającej ilości tlenu. Jeśli temperatura w obszarze korzenia jest zbyt niska lub zbyt wysoka, zmniejsza się zdolność pobierania wody. Przy ekstremalnych temperaturach jego pojemność jest całkowicie zablokowana. W przypadku konopi idealna temperatura w tym obszarze wynosi około 21°C. Naziemne części roślin najlepiej rozwijają się w codziennych temperaturach około 25–28°C. Dlatego konieczne jest od czasu do czasu obniżenie temperatury w obszarze korzenia. Zwykle dzieje się tak w systemach uprawy, w których stosuje się tylko niewielką ilość podłoża, takich jak aeroponika lub niektóre systemy hydroponiczne. Roztwór odżywczy może rozgrzewać do około 25°C w takim środowisku i musi zostać schłodzony do optymalnej temperatury. Niemniej jednak, ponieważ wzrost w tych systemach pozwala na doskonałą dostępność tlenu, koszt chłodzenia jest zdecydowanie opłacalny. Zdrowe korzenie są niezbędne dla prawidłowego reżimu wodnego i obfitych zbiorów. Roślina konopi może rozwinąć bardzo bogaty system korzeniowy w idealnych warunkach. Zbytnio nawodnione rośliny lub szkodniki mogą szybko obniżyć zdolność korzeni do wchłaniania wody, a tym samym do przenoszenia składników odżywczych do nadziemnych części roślin.

Otwarte i zamknięte aparaty szparkowe.

Osuszanie i chłodzenie pomieszczenia do uprawy Dystrybucja wody w roślinie

Woda i składniki odżywcze docierają do innych części rośliny przez system korzeniowy. Na jego szybkość wpływ mają dwa zjawiska fizyczne - dyfuzja i osmoza. Dyfuzja oznacza, że cząstki z miejsc o wyższym stężeniu przemieszczają się spontanicznie do miejsc o niższym stężeniu i są zastępowane przez wodę w pierwotnym miejscu. To, co się tutaj dzieje, to spontaniczne równe rozmieszczenie cząstek w wodzie. Spróbuj wyobrazić sobie swoją roślinę jako wazon. Jeśli umieścisz składniki odżywcze w postaci rozpuszczalnej na dnie i wlejesz wodę do wazonu, dzięki dyfuzji stężenie składników odżywczych będzie takie samo we wszystkich częściach wazonu. Składniki odżywcze pójdą do góry, a woda opadnie. Jest to jednak tylko teoria; w praktyce dyfuzja jest skuteczna tylko na bardzo krótkim dystansie do około jednego centymetra. Oznacza to, że w rzeczywistych warunkach to samo stężenie składników odżywczych byłoby tylko w niewielkiej odległości od pierwotnej lokalizacji składników odżywczych. Rozważ ten przykład jedynie jako ilustrację dyfuzji. Osmoza jest procesem podobnym do dyfuzji, ale jest tu nowy gracz o nazwie półprzepuszczalna membrana, która przepuszcza wodę, ale cząsteczki nie przechodzą przez nią. Oznacza to, że jeśli umieścisz półprzepuszczalną membranę na składnikach odżywczych z poprzedniego przykładu, a następnie wlejesz wodę do wazonu, wyniki będą inne. Tak, cząsteczki wody przenikają przez błonę do środowiska wraz ze składnikami odżywczymi, ale cząsteczki składników odżywczych nie mogą poruszać się w przeciwnym kierunku. W konsekwencji nastąpiłby wzrost objętości i rozcieńczenia roztworu pod membraną, a także pewna utrata wody. Jednak woda nad błoną nie wzbogaciłaby się w składniki odżywcze. Do pewnego stopnia komórki roślinne tworzą układ osmotyczny z całkowicie przepuszczalną ścianą komórkową oraz półprzepuszczalną błoną plazmatyczną i cytoplazmą. Błona plazmatyczna przenika wodę do wakuoli, gdzie koncentruje się sok komórkowy. Wakuola powiększa się i popycha ściany komórkowe. To ciśnienie nazywa się napięciem tkankowym. Jeśli wakuola jest całkowicie nasycona wodą, roślina ma niezbędną zwartość. Jeśli napięcie tkankowe obniży się, łodygi i liście osłabną, a roślina zacznie usychać.

Sprouting cannabis seeds, root on a black background

W wyżej wymienionym przypadku osmoza działa na korzyść roślin i ku radości hodowcy. Ale może też zrobić coś wręcz przeciwnego. Komórki otrzymują wodę pod warunkiem, że środowisko wewnętrzne zawiera wyższe stężenie substancji niż środowisko zewnętrzne. W przeciwnym razie woda wypłynie z komórki i nastąpi proces zwany plazmolizą, co oznacza obkurczenie protoplastu i jego oddzielenie od ściany komórkowej. W przypadku wystąpienia takiej sytuacji, tj. z wysoką zawartością soli mineralnych w pożywce, wówczas skoncentrowane środowisko znacznie spowolniłoby wchłanianie wody i zamiast tego odprowadzało ją z rośliny.

Transpiracja

Do transportu wody na większe odległości konopie używają naczyń krwionośnych i cewników. Z korzeni woda dostaje się do naczyń łodygi i gałęzi, aż dotrze do liści. Tutaj ucieka w atmosferę. Jest to strumień transpiracyjny, który jest wywoływany, oprócz wyżej wspomnianego napięcia powierzchniowego wody, głównie przez transpirację, która polega na odparowaniu wody z części rośliny nad ziemią, częściowo na skutek wyporu korzeni. Pomimo faktu, że transpiracja jest niezbędnym mechanizmem dla każdej rośliny, nie wymaga ona jej energii, ponieważ parowanie wody jest wynikiem ekspozycji na światło słoneczne. Woda może opuszczać rośliny przez epidermę (transpiracja naskórkowa). Rośliny nie mogą w żaden sposób kontrolować tego „wycieku”. Jednak większość wody opuszcza roślinę przez specjalne otwory wentylacyjne – aparaty szparkowe. Mówimy o transpiracji, którą roślina może kontrolować, otwierając i zamykając aparaty szparkowe. Są one tkankami wentylacyjnymi roślin. W konopiach i innych roślinach dwuliściennych możemy je znaleźć głównie pod spodem liści. Ze względu na swój rozmiar 0,02-0,03 mm nie zobaczysz ich gołym okiem. Pomimo tego, że są tak małe nawet po całkowitym otwarciu, pokrywają około jeden procent powierzchni rośliny, a ponad 90% wchłoniętej wody opuszcza roślinę w ten sposób. Powstają przez podzielenie jednej komórki na dwie komórki ochronne, pomiędzy którymi powstają pory. Otwieranie i zamykanie aparatów szparkowych zależy przede wszystkim od zawartości wody w komórkach ochronnych. Gdy wakuole komórek zostaną wypełnione wodą, aparaty szparkowe otwierają się. Podobnie, gdy zmniejsza się ilość wody, zamykają się. Ale to nie wszystko, na otwieranie i zamykanie aparatów szparkowych ma również wpływ wiele innych czynników - stężenie kationu potasu, światło itd. Jest to bardzo skomplikowany proces.

Przy odpowiednim reżimie wodnym rośliny wytwarzają zdrowe i mocne kwiaty.

Szybkość transpiracji zależy między innymi od różnicy ciśnienia pary wodnej w liściach i otaczającym środowisku (VPD). Wewnątrz liścia zawsze panuje 100% wilgotność, a woda występuje w postaci płynnej. Przed transpiracją do atmosfery woda pod powierzchnią liścia zamienia się w parę. Stwarza to wyżej wspomniane ciśnienie, ponieważ para wymaga znacznie więcej miejsca niż woda. Poziom ciśnienia pary wodnej wewnątrz liścia zależy również od jego temperatury. Wartość ciśnienia VPD zależy od temperatury i wilgotności względnej. Dla uzyskania optymalnej prędkości transpiracji zalecane są następujące wartości VPD. Do klonowania i wczesnego etapu wzrostu 0,4–0,8 kPa, do zakończenia etapu wzrostu i początku etapu kwitnienia 0,8–1,2 kPa, a dla drugiej fazy kwitnienia 1,2–1,6 kPa. Rośliny uwalniają 98% absorbowanej wody przez strumień transpiracyjny, zużywając zaledwie 2%. Proces ten zaopatruje wszystkie komórki w wodę, aby utrzymać ich napięcie, a także transportuje składniki odżywcze od korzeni do liści, zapewnia ochronę przed przegrzaniem i wystarczającą dostawę CO2, który dostaje się do rośliny przez otwarte aparaty szparkowe. Są to cztery dobre powody (nie jedyne), aby wspierać transpirację na każdym etapie wzrostu. Proces ten jest integralną częścią fotosyntezy. Jeśli zawartość wody w liściach spada, aparaty szparkowe zamykają się, a pobór CO2 jest znacznie zmniejszony. Ten gorszy reżim wodny negatywnie wpływa na wzrost roślin i, oczywiście, na plony. Gdy roślina jest przegrzana, aparaty szparkowe otwierają się, aby przyspieszyć strumień transpiracyjny i schłodzić roślinę. Zasada ta stosowana jest w zamkniętych pomieszczeniach hodowlanych w celu wzbogacenia powietrza w dwutlenek węgla - temperatura jest utrzymywana nieco powyżej 30°C.

Wyporność korzenia

Transpiracja umożliwia bardzo szybki i energooszczędny sposób transportu wody w całej roślinie. W przeciwieństwie do wyporności korzeni, która jest energochłonnym i bardzo wolnym sposobem dostarczania wody z korzeni do naziemnych części roślin. Rośliny używają jej, gdy transpiracja jest niewielka lub nie zachodzi wcale. Może się to zdarzyć, gdy wilgotność względna otaczająca liście wynosi 100% lub w nocy, gdy liście nie są ogrzewane przez słońce lub lampę. Wyporność korzeni odgrywa ważną rolę również podczas rozwoju pierwszych liści w świeżo wykiełkowanych roślinach.

Osmoza w komórkach roślinnych.

Podsumowanie

W idealnych warunkach bilans wodny, tj. stosunek poboru wody do jej utraty, jest w równowadze. Istnieją dwie możliwe przyczyny braku wody w roślinach: niewystarczające zaopatrzenie w wodę (stres wodny) lub nadmierne parowanie wody (wodny deficyt). Obie te sytuacje prowadzą do więdnięcia roślin. Nawet jeśli rośliny powrócą do swojego pierwotnego kształtu po przywróceniu optymalnego bilansu wodnego, negatywnie na nie wpłynie każde wcześniejsze więdnięcie. Brak wody w największym stopniu dotyczy konopi podczas całego etapu wzrostu i podczas pierwszej fazy kwitnienia. Zdrowe rośliny rosną najszybciej w tym okresie. Dla odmiany w końcowym okresie kwitnienia u rośliny można spowodować wzrost produkcji metabolitów wtórnych przez umiarkowany stres wodny, jednak należy zachować szczególną ostrożność. Ponieważ woda ma ogromne znaczenie dla roślin, hodowcy powinni bardzo dbać o jej jakość - szczególnie podczas uprawy hydroponicznej lub aeroponicznej, lub podczas uprawy w kontrolowanym środowisku szklarni i zamkniętych pomieszczeń. Filtracja wody w małych pokojach do uprawy w domu nie jest tak droga i można ją uzyskać za rozsądną cenę.