Транспіраційний коефіцієнт, евапотранспірація та коефіцієнт водоспоживання

Транспірацією називається споживання рослиною води на життєві процеси, ріст і утворення тканин.  Транспіраційний коефіцієнт рослин, тобто, кількість води в грамах, необхідне на синтез 1 г сухої органічної речовини.

Транспірація — процес випаровування води з поверхні рослини. Процес запобігає перегріванню листків, розвантажує провідну систему рослини від надлишку води (регуляція водного і температурного режимів рослин). Майже вся вода, отримана коренями з ґрунту витрачається на транспірацію і лише незначна її частина використовується всередині. Рослина транспірує, коли вологість навколишнього повітря нижче, ніж вологість повітря у порах рослинної тканини, у протилежному випадку рослина поглинає водяну пару з повітря. Транспірація відповідає приблизно за 10% усієї вологи, що випаровується з суходолу.

Пропонуємо  🌽Насіння Кукурудзи, 🌻Насіння Соняшника ,💰Мікродобриво

💧Засоби захисту рослин:(Гербіциди, Фунгіциди, Інсектициди, Прилипач...)

для пшениці, для сої, для соняшника, для кукурудзи...  

⚠️100% Оригінал 📝ПДВ 🛒ОПТ та Роздріб 🚚Доставка по Україні 👨‍🌾Консультація агронома

 ☎(066) 215-63-58 ☎(067) 66-13-009 ✉КОНТАКТИ , 📲Telegram-канал

Інтенсивність транспірації  – це кількість води, що випаровується рослиною з одиниці листкової поверхні в одиницю часу.

Інтенсивність транспірації  залежить  від вітру , при відсутності вітру вона максимальна, чим більше вітер, тим вона менше.

Продуктивність транспірації  – це кількість створеного сухої речовини на 1 кг транспірірованной води. В середньому ця величина дорівнює 3 г / 1 кг води.

Транспіраціонний коефіцієнт  показує скільки води рослина витрачає на побудову одиниці сухої речовини, тобто цей показник є величиною, зворотної продуктивності транспірації і в середньому дорівнює 300, тобто на виробництво 1 тонни врожаю витрачається 300 тонн води.

Транспіраційний коефіцієнт необхідний для обчислення поливних норм для зрошуваних культур в різних грунтово-кліматичних умовах і раціоналізації прийомів зрошення. Коефіцієнт зменшується з поліпшенням умов харчування, зволоження.

Регулювання транспирації  відбувається в рослині по двом механізмам:

  • продихова регуляція,
  • позапродихова регуляція.

Найбільш суттєвою є  продихова регуляція , яка визначається як деякими фізичними закономірностями, так і впливом ряду факторів зовнішнього середовища і внутрішньої біохімією клітин листа.

Провідними факторами продихової регуляції є:

  • кількість продихів  на одиницю листкової поверхні,
  • форма листа  (чим більше химерна форма листа, тим більше його площа, а, значить, і кількість продихів),
  • наявність іонів К +  (чим вище концентрація, тим більший приплив води в прикінцеві клітини продихи і тим ширші продихові щілини),
  • наявність абсцизовой кислоти  (чим вище концентрація цього гормону старіння, тим менше розкриття продихів) (приклад – мутант томата wilty),
  • концентрація вуглекислого газу  в підпродиховій порожнині (чим нижче концентрація, тобто менше 0,03%, що знаходяться в повітрі, тим більший приплив води в прикінцеві клітини продихи і тим ширша продихова щілина),
  • наявність сонячного світла  (на світлі крохмаль перетворюється в прості цукри, тобто концентрація клітинного соку вище, тому спостерігається більший приплив води в прикінцеві клітини продихи і розкриття продихової щілини),
  • наявність і швидкість  вітру (безпосередньо до поверхні, що випаровує прилягає шар повітря, в якому водяна пара поступово випаровується далі в атмосферу, при цьому в безвітряну погоду швидкість випаровування виражається лінійною залежністю між дефіцитом насичення повітря і відстанню від поверхні, що випаровує. Однак, при наявності вітру, який “здуває” випаровує молекули води, відбувається збільшення дефіциту насичення повітря.

Добовий хід транспірації  у всіх рослин визначається максимальною транспирациею в ранкові години і мінімальної – в полуденний. При цьому дуже важливе значення мають і такі фактори, як температура грунту і повітря, вологість грунту і повітря, інтенсивність сонячного випромінювання, наявність вітру.

Сезонний хід транспірації  у багаторічних рослин визначається фазами розвитку рослини.

Водний баланс в рослині.

Водний баланс в рослині підтримується тоді, коли швидкість поглинання води дорівнює швидкості її випаровування. Зазвичай водний баланс в рослині змінюється протягом доби, при цьому він залежить від рівня агротехніки при вирощуванні рослин, тобто від рівня зрошення і добрива. Незбалансованість надходження і випаровування води проявляється в наявності водного дефіциту, який спостерігається, як правило, у рослин вдень і відсутня вночі.

У практиці сільського господарства використовуються прийоми, що знижують водний дефіцит у рослин: Використання освіжних поливів, Використання антітранспірантов.

Антітранспіранти діляться на два різновиди:

  • речовини, що викликають закриття продихів (абсцизовая кислота, фенілмеркурацетат),
  • речовини, що утворюють плівки на листках (поліетилен, латекс).

Евапотранспірація (сумарне випаровування) — це кількість вологи, що переходить в атмосферу у результаті транспірації зелених рослин та випаровування з поверхні ґрунту.

У звичайній польовій обстановці транспірація поєднується з прямим випаровуванням води з грунту. Тому в практиці водного господарства вживається вираз «сумарне випаровування», або «евапотранспірація», під яким розуміється загальна витрата води з грунту на транспірацію рослинами і на випаровування у власному розумінні слова. В середньому за теплий сезон року грубо можна вважати, що транспірація становить приблизно 50-60% сумарного випаровування.

Також, досить часто вживаэться поняття  коефіцієнт водоспоживання культури – означає кількість води, мм, що витрачається на евапотранспірацію (випаровування з поверхні грунту + транспирация води рослиною) для утворення однієї тонни товарної продукці.

Для кожної культури даний показник свій і що цікаво у нього немає фіксованого значення, але є ряд факторів, які на нього впливають як зменшуючи так і збільшуючи.Для кожної культури даний показник свій і що цікаво у нього немає фіксованого значення, але є ряд факторів, які на нього впливають як зменшуючи так і збільшуючи.

Коефіцієнт водоспоживання (мм / т)

Культура

вп

жито озиме

120-145

Пшениця озима

140-165

Пшениця яра

110-135

ячмінь ярий

100-130

Овес

120-150

горох

130-150

Соя

210-235

Просо

115-135

Ріпак на насіння

190-220

Соняшник на насіння

220-240

Вплив  факторів на транспіраціонний коефіцієнт та коефіцієнт водоспоживання культури

На евапотранспірацію впливають такі чинники:

  • вид рослини (різні рослини переносять з різною швидкістю воду),
  • відносна вологість (з її збільшенням транспірація зменшується)
  • температура повітря,
  • швидкість вітру (з її збільшенням покращується випаровування та транспірація),
  • вологість ґрунту (якщо в ґрунті не вистачає вологи, рослина починає виділяти менше води, щоб вижити, що зменшує сумарне випаровування),
  • температура ґрунту,
  • на якому етапі розвитку знаходиться рослина (поки рослина маленька, вода витрачається в основному з ґрунту, але по мірі розвитку рослини покриває майже весь ґрунт, всю площу та транспірація починає переважати),
  • глибина залягання ґрунтових вод і ін.

Величина транспіраційного коефіцієнта залежить від виду і сорту рослини і в значній мірі визначається типом фотосинтезу: у С 3 -рослини – 200-800 г води / г сухої речовини, у С 4 -рослини – 2200- 350, у САМ-рослин – 30- 150 г води / г сухої речовини . Для більшості сільськогосподарських рослин величина транспіраційного коефіцієнта сильніше залежить від зовнішніх умов, ніж від виду рослини .

Нерегульовані фактори:

Грунтово-кліматична зона – Кожна з  зон характеризується середніми багаторічними значеннями випадання опадів за вегетацію культури. І тут відзначається зворотна закономірність величини коефіцієнта водоспоживання і кількості опадів, що випали. Тобто чим більше опадів за вегетацію, тим менше коефіцієнт водоспоживання. Щоб було зрозуміліше проаналізуйте Таблицю.

Показники водоспоживання ярої пшениці в залежності від грунтово-кліматичної зони

Грунтово-кліматична зона

степ

Лісостеп

Північний лісостеп

Кількість опадів за вегетацію, мм

160

190

240

Коефіцієнт водоспоживання культури, мм / т

130-160

110-135

90-120

 

Величина транспіраційного коефіцієнта у різних рослин, г води / г сухої речовини

об’єкт Величина транспіраційної коефіцієнта
культурні сільськогосподарські 300-900 і більше
лісові дикорослі 170-340
тіньовитривалі деревні 170-230
світлолюбні деревні 260-340

У різних регіонах транспіраційні коефіцієнти для різних культур коливаються від 150 до 1000, г води / г сухої речовини:

Транспіраціонний коефіцієнти різних сільськогосподарських культур

Культура Транспіраціонний коефіцієнт Культура Транспіраціонний коефіцієнт
Пшениця 217-755 горох 259-782
Соняшник 290-705 Картопля 167-659
Просо 162-447 Кукурудза 174-406
Гречка 209-736 Цукровий буряк 227-670

Величина транспіраційної коефіцієнта зростає по мірі збільшення сухості повітря . Цікавий досвід був проведений на чайній плантації в Грузії. Кущі поливали не звичайним способом – по борознах, а за допомогою дощувального апарату, що підвищувало вологість повітря. В результаті величина інтенсивності транспірації знизилася, а урожай листя збільшився.

Вплив вологості повітря на величину транспіраційної коефіцієнта, г води / г сухої речовини

Культура Сухе повітря Вологе повітря
Пшениця 1052 826
Ячмінь 1 037 758
Овес тисяча сорок три 760
Просо 386 267

Температура повітря теж впливає на транспіраційнний коефіцієнт. У багатьох рослин з пониженням температури повітря транспіраціонний коефіцієнт зменшується, так як знижується транспірація. Однак у рису, проса, сорго транспіраціонний коефіцієнт в прохолодних умовах може збільшитися в кілька разів . Це пов’язано з тим, що при зниженні температури у теплолюбних рослин різко гальмується ріст. В таких умовах навіть при зменшенні випаровування транспіраціонний коефіцієта зростає.

Вплив температури повітря на транспіраціонний коефіцієнт, г води / г сухої речовини

Культура прохолодне повітря жарке повітря
Просо 429 267
Рис 2766 585
сорго 1326 223

Також, температура підвищує випаровування з грунту.

Таке випаровування можна часто побачити неозброєним поглядом, коли волога земля нагрівається сонячними променями, як показано тут, або в жаркий день після дощу. Це процес можна порівняти з закипанням води в каструлі на плиті і втратою води у вигляді пари.

Регульовані фактори:

  1. Агротехніка

Чим вище рівень агротехніки, тим нижче коефіцієнт водоспоживання. Але це не означає, що роблячи весь набір відомих в землеробстві операцій Ви досягнете успіху, при такому підході економіка може впасти. Тому, над цим фактором постійно доводиться ламати голову підбираючи оптимум для конкретних умов.

Випаровування води з поверхні грунту  в основному обумовлюється розміром часток грунту.

Розміри часток в ґрунті контролює кількість води, яка може випаруватися. Випаровування води мінімально при розмірі елементів, що дорівнює приблизно 2 мм. Знаходження рослинних залишків у грунті також зменшують втрати води за рахунок відображення сонячного випромінювання і запобігання нагрівання грунту.

Малюнок вище показує тісний взаємозв’язок між водним випаровуванням і грунтовими частинками \ діаметром елементів. Перший максимум випаровування досягається при розмірі агрегатів 0,005 – 0,02 мм. Приблизно це діапазон мулистих частинок, він характеризує капілярний транспорт вологи на поверхню грунту з посівного ложа. На таких ґрунтах важливо зупиняти капілярний транспорт, щоб запобігти втратам води.

 

Великі частки  створюють турбулентні потоки

Другий максимум випаровування досягається, коли розмір часток перевищує 50 мм, що часто має місце в грунтах з високим вмістом глини. При таких грубих частках в насіннєвому шарі повітряні потоки стають турбулентними, а  грунт висихає. Між цими піками мінімальне випаровування води, коли елементи мають діаметр близько 2 мм. Ці елементи не настільки малі, щоб забезпечити капілярний перенос води, але не настільки великі, щоб створювати турбулентні потоки повітря. При використанні часток грунту такого розміру в насіннєвому шарі утворюється кришка і мінімізується випаровування води.

Це можна продемонструвати, використовуючи чисті розміри елементів в модельному експерименті. Іншими словами, це сукупний розмір, який регулює випаровування води з відкритого грунту.

Озима пшениця, 3 тижні після посіву

A: Агрегати <2 mm дали 95% сходів

B: Агрегати 2-5 mm дали 60% сходів

C: Агрегати> 5 mm дали 35% сходів

  1. мінеральне харчування

Чим оптимальніше збалансовано мінеральне живлення, тим нижче коефіцієнт водоспоживання. Цей фактор важливий тим, що при випаданні довгоочікуваних опадів і незбалансованого харчування культура буде орієнтуватися на ліміт одного з макроелементів, яких три азот, фосфор і калій. Відповідно обсяг і швидкість поглинання елементів при незбалансованому харчуванні різко падає.

Функції елементів живлення (коротко):

Азот – набір біомаси;

Фосфор – продуктивність репродуктивних органів;

Калій – утримування води і перенесення посухи.

Так як інтенсивність транспірації залежить від умов мінерального живлення рослин, то внесення добрив повинно впливати і на величину транспіраційної коефіцієнта. Наприклад, кукурудзу вирощували на бідних, середніх і родючих ґрунтах. Транспіраціонний коефіцієнт був відповідно 550, 478 і 392 г води / г сухої речовини, тобто на родючих ґрунтах він менше. При внесенні добрив у всіх трьох варіантах Транспіраціонний коефіцієнти були подібні: 350,341 і 347, отже, відбулося їх вирівнювання. Особливо сильно впав транспіраціонний коефіцієнт на бідних ґрунтах, а на родючих він змінився мало. Цей приклад показує, що можна управляти водним режимом рослин, вносячи добрива. Отже, зрошення без внесення добрив неекономічно через високий транспіраційної коефіцієнта.

  1. сівозміна

Правильна сівозміна з урахуванням сумісності культур і дотриманням пауз при поверненні однієї і тієї ж культури знижує коефіцієнт водоспоживання. У сучасних ринкових умовах і технічної озброєністю господарюючих суб’єктів складно говорити про правильні сівозмінах. Але прорахувавши за формулою вп і отримуючи показник 200 мм витрати вологи на тонну продукції при нормальному значенні 120 мм  задумається про відхід від монокультури до більш раціональної сівозміни.

  1. захист рослин

Гербіцидна обробка посівів важливий важіль у керуванні коефіцієнтом водоспоживання культури. Засмічені посіви в 1.5-2 рази збільшують витрата вологи. Для порівняння пшениця яра на добу витрачає приблизно 1 мм вологи, в той же час осот польовий поглинає 4.5 мм .

Фунгіциди та інсектициди так само грають важливе значення для коефіцієнта водоспоживання, зберігаючи тургор рослин.

 

Управління водним режимом – ключ до управління урожаєм. Знання величини транспіраційної коефіцієнта і продуктивності транспірації дозволяє розраховувати мінімальну кількість води, необхідної для зрошення вирощуваної культури.

Джерела:

Facebook Notice for EU! You need to login to view and post FB Comments!

Позначки:,