ВОДНИЙ РЕЖИМ РОСЛИН, водообмін у р-ний, пов'язаний з необхідністю підтримувати рослинні клітини і тканини в досить насиченому водою стані. Листя наземних р-ний, засвоюючи з навколишньої атмосфери вуглекислоту і одночасно поглинаючи, як енергію для цієї роботи, сонячні промені, під їх дією нагріваються. Це викликає, особливо в умовах ненасиченої водяними парами повітряного середовища, безперервне випаровування води листям р-ний, при к-ром робоча поверхня листя охолоджується. Необхідність відшкодування витрат води на випаровування обумовлює подачу її від коренів р-ний, за рахунок грунтової вологи; разом з грунтової водою в р-ня надходять у вигляді розчинів і мінеральні солі.
Витрачання води р-нями. В умовах помірно вологого клімату 1 р-ня пшениці пропускає через себе за літо 2 - 3 л води, 1 р-ня кукурудзи або соняшнику - до 100 л; 1 га пшениці витрачає за літо 2 - 3 тис. М 3 води, а в посушливому кліматі, напр. нашого південному сході ці кількості зростають в 2 - 3 рази; для отримання високих врожаїв тут доводиться давати на 1 га в вигляді поливів 3 - 4 тис. м 3 води і більш.
Величина витрати або втрати води листками р-ний на випаровування залежать, гл. обр. від інсоляції, від темп-ри повітря і від кількості водяної пари, відсутнього до повного насичення атмосфери. Чим вище темп-pa і чим більше недолік насичення, тим сильніше випаровування. Тому вночі р-ня втрачають дуже мало води, і, навпаки, днем, коли темп-ра повітря вище і, крім того, сонячні промені нагрівають листя р-ний, витрачання ними води йде дуже енергійно.
Випаровування води листям р-ний представляє складний фізіологічний процес, званий транспирацией. Р-ня регулюють свою транспирацию, в основному, устьицами. Так називаються густо розташовані дрібні отвори, діам. що не перевищують ніс к. тисячних часток мм, що пронизують покриває р-ня шкірку. Кожне устьічнимі отвір обрамлено 2 тзв. "Замикаючими" вигнутими клітинами, за формою найчастіше нагадують насіння квасолі або бобів (рис. 1).
Мал. 1. Устячка листа буряка: 1 і 3 - продихи в плані; 2 і 4 - в розрізі; 1 і 2 - продихи закрите; 3 і 4 - відкрите
Устьічниє отвори і знаходяться під ними повітряні порожнини знаходяться в безпосередньому повідомленні з сильно розгалуженою системою міжклітинних повітроносних ходів, які пронизують всю м'якоть листка. Ці межклетники насичуються водяною парою, що утворюється при випаровуванні води з клітин м'якоті, потім водяна пара через устьічниє отвори виходить (дифундує) в навколишнє атмосферу. Безпосередньо з зовнішньої поверхні листа, крім продихів, випаровування йде дуже слабо, т. К. Вона покрита мало проникною для води плівкою з воскоподібні речовин, званої кутикулою. Досліди показують, що втрата води через продихи (устьичная транспирация) у більшій частині р-ний в 10 і більше разів перевищує втрату води через кутикулу (кутікулярная транспирация).
При великому вмісті води в листі замикають клітини насмоктувати водою і, напружуючись, викривляються, чому щелевидное отвір між ними розширюється - продихи відкривається. При втраті води кривизна клітин зменшується, вони зближуються, і продихи закриваються. Так. обр. устьичная транспирация припиняється тоді, коли р-ня бідніє водою і йому загрожує пошкодження або навіть загибель від висихання. Зовнішнім проявом значного збідніння р-ня водою є його подвяданія. Після закривання продихів подвядают р-ня втрачають воду значно повільніше, і цим оберігають себе від повного осушення і загибелі. Тривале закривання продихів тягне за собою, однак, несприятливі для р-ня наслідки, т. К. Через закриті устьічниє отвори перестає проникати всередину листа і необхідний для живлення р-ний вуглекислий газ (див. Живлення рослин). Тому продихи закриваються у р-ний тільки тоді, коли грунт вже значно підсихає і коренева система перестає досить швидко постачати листя водою.
Поряд з фізіологічної корисністю транспірації, що оберігає р-ня від перегрівання сонячними променями, постійна втрата води в посушливих умовах представляє для р-ний і серйозну небезпеку. Тімірязєв справедливо вказує, що процес транспірації "в тих розмірах, в яких він зазвичай відбувається в природі, може бути швидше розглядаємо, як неминуче фізичне зло, ніж як необхідна фізіологічне відправлення". У вологому кліматі, де транспирация знижена, р-ня, як правило, краще ростуть і дають велику масу органічної речовини. У р-ний же посушливих місцезростань (див. Ксерофіти) ми знаходимо різноманітні пристосування, що сприяють зниженню транспірації під час посухи.
Кількість води, що витрачається р-ням за добу, сильно коливається в залежності від оточуючих умов. У суху і жарку погоду р-ня споживають в дек. раз більше води, ніж у вологу і прохолодну. Вітер також підсилює транспірацію. Скорочення втрати води корисно р-нию, т. К. Тканини його виявляються при цьому більшою мірою насиченими водою, що, в свою чергу, сприяє зростанню. Надходження ж з грунту поживних солей трохи сповільнюється при зменшенні транспірації.
Ставлення загальної кількості витраченої води до загальної кількості накопиченого р-ням за певний період сухої речовини носить назву транспіраційної коеф-та. В умовах помірного клімату для хлібних злаків транспіраціонний коеф-т становить бл. 300, зростаючи в посушливих умовах до 500 - 600 і більше. У польових умовах до втрати води через р-ня приєднується ще втрата води з поверхні грунту, і сумарне водоспоживання на виробництво одиниці ваги рослинної маси виявляється ще більш високим.
Надходження і пересування води в р-ня х. Поглинає частиною кореневої системи, що доставляє воду в р-ня в відшкодування витрачається ними в процесі транспірації, є найтонші молоді корінці, т. Н. кореневі мочки, густо пронизують грунт. Поверхня цих корінців, крім самого їх кінчика, що пробиває корені шлях в грунті, служить для всмоктування води і покрита кореневими волосками, що представляють вирости поверхневих клітин (рис. 2). Завдяки цим виростам усмоктувальна поверхня значно збільшується. Всмоктала вода надходить в пор. частина кореня, в порожнисті трубочки - судини і трахеіди, по яких подається, як по водопроводу, вгору - в стебло і листя. У листі вода розходиться по жилах, найважливішу частину яких брало складають ті ж судини і трахеіди, що представляють безпосередню продовження судин кореня і стебла. Потім вода надходить в клітини листової м'якоті, з яких брало і випаровується в межклетники. Так. обр. все тіло р-ня, від коренів через стебла до листя і квітів, пронизане суцільний системою трубок, що розносить воду до всіх клітин. Т. к. По судинах і трахеїдів вода рухається, в основному, від низу до верху, від коренів до листя, то струм води за цією системою отримав назву висхідного струму.
Мал. 2. Кореневий волосок
Судини і трахеіди - це мертві трубки з здеревілими стінками; самі по собі вони не в змозі приводити в рух знаходиться в них воду. Рух це здійснюється за допомогою т. Зв. нижнього і верхнього кінцевих двигунів, розташованих у нижнього і верхнього кінців системи судин. Нижнім кінцевим двигуном є живі клітини молодих корінців, що безпосередньо прилягають до судин. Вони, подібно нагнітає насосів, з силою, що досягає дек. атм. накачують в судини воду. Сила ця отримала назву кореневого тиску. Кореневе тиск спричиняє т. Н. весняного плачу р-ний, особливо ясно вираженого у берези, винограду, клена.
Денний перевага транспірації над надходженням води, викликаючи в листі стан ненасиченості водою, тим самим створює 2-й двигун для водного струму. У клітинах листової м'якоті виникає значна сосущая сила, і вони починають енергійно поглинати воду з підвідних її судин і трахеид, густо пронизують лист у вигляді жилок. В силу значного зчеплення частинок води між собою в усьому р-ванні, починаючи від листя і кінчаючи кінчиками коренів, створюється натяг води в судинах і трахеїдів, що сприяє прискоренню надходження води в корінь. Так. обр. в р-ванні виникає верхній кінцевий двигун водного струму - сосущая сила випаровують воду клітин м'якоті листа; потужність цього двигуна зазвичай значно перевершує потужність нижнього кінцевого двигуна - кореневого тиску. Спільна робота обох двигунів забезпечує безперервну подачу води в листя навіть в полуденний час найспекотніших і сухих літніх днів.
При значному иссушении грунту вода в ній вже майже не пересувається від більш вологих до більш сухим ділянкам, т. К. Вона залишається в ній лише у вигляді плівок, міцно утримуваних на поверхні ґрунтових частинок силами молекулярного тяжіння (див. Водний режим грунту). У грунтах, спалених до такої міри, кореневої волосок може висмоктати тільки воду, к-раю наділяє ті грунтові частинки, з до-римі він безпосередньо стикається, вода ж на сусідніх частинках їм використана бути не може. Труднощі ця долається тим, що, завдяки безперервному зростанню коренів, їх усмоктувальна зона постійно переміщається в нові, ще не використані, грунтові ділянки і тут виникають нові кореневі волоски, що вступає в зіткнення з новими частинками грунту. Дослідження показали, що на 1 р-ванні озимої пшениці щодня з'являється багато десятків тис. Нових кореневих волосків, а загальна довжина всіх коренів, разом узятих, збільшується щодня на дек. сот метрів.
Прийоми для поліпшення водного режиму р-ний. У посушливих умовах вис. врожаю с.-г. р-ний в дуже великій мірі визначається умовами їх водного режиму. Тут тому величезне значення мають заходи для накопичення запасів вологи в грунті: снегозадержание, зяблева оранка і ін. Агротехнічні прийоми. Найбільш радикальний спосіб поліпшення водного режиму - зрошення (див.). Більш вимогливі до води р-ня, напр. капусту і деякі ін. овочеві р-ня, необхідно рясно поливати навіть в умовах вологого клімату.
При утрудненому водопостачанні в першу чергу затримуються ростові процеси в р-пах, в результаті чого р-ня виявляються низькорослими, їх листова поверхня розвивається менше, вони менше засвоюють вуглекислоти і створюють менше органічної речовини. Крім того, продихи їх більшу частину дня залишаються закритими, що також затримує асиміляцію вуглецю. В результаті урожай виявляється зниженим.
У різні періоди життя р-ня неоднаково чутливі до посухи. Нестача води найсильніше позначається на ростових процесах; тому в разі посухи під час закладення і диференціації органів розмноження - суцвіть і квіток (у злаків - закладення і зростання класів або мітелок і квіток в них, що збігається з фазою трубкування), ці органи виявляються недорозвиненими і нерідко безплідними. В результаті виходить менша кількість колосків і зерен в колосі, череззерніце або навіть пустоколосиці. У бавовнику та ін. Р-ний посуха може викликати скидання бутонів і вже зав'язалися плодів. Період, коли в р-ванні йде найбільш енергійне закладення і зростання органів розмноження і коли тому посуха особливо різко позначається на врожаї, отримав назву критичного по відношенню до вологи. У поливному сільському господарстві поливи необхідно планувати так. обр. щоб в цей період р-ня жодним чином не відчували браку вологи. Велике значення має достатнє зволоження верхнього шару грунту в період кущіння злаків (нерідко званий періодом вкорінення), коли закладаються і починають рости вузлові корені.
Надлишок нерухомою, застійної вологи в грунті також може шкідливо позначитися на р-ванні. При затопленні ґрунту все її капіляри цілком заповнюються водою, і в них уже не залишається повітря, необхідного для дихання коренів і нормальної життєдіяльності. Тому затоплення грунту може привести до в'янення та загибелі р-ний. Боротися із зайвою зволоженням ґрунту можна за допомогою осушення (див.).
Не всі р-ня однаково чутливі до нестачі або до надлишку вологи в грунті. Посушливим місцепроживання, напівпустель і пустель властиві т. Н. ксерофіти, здатні без шкоди виносити високу ступінь сухості повітря і грунту. У водоймах і на болотах ростуть гидрофіти (див.), Завдяки своїм анатомічним і фізіологічним особливостям здатні виносити недолік кисню в затопленій грунті. Проміжне становище між цими 2 крайніми екологічними групами займає найбільш численна група - мезофитов (див.), До до-рій належить і велика частина культурних рослин.
Література: Алексеев А. Фізіологічні основи впливу посухи на рослини, "Вчені записки Казанського держ. Університету", т. 97, кн. 5 - 6, Казань, 1937; Максимов Н. Короткий курс фізіології рослин, 8 видавництво. М. 1948; його ж, Розвиток вчення про водний режим і посухостійкості рослин від Тімірязєва до наших днів, М.-Л. 1944; його ж, Фізіологічні основи посухостійкості рослин, Л. 1926; Тімірязєв К. Боротьба рослини із засухою, Твори, т. III, M. 1937 стор. 123-78.
- Сільськогосподарська енциклопедія. Т. 1 (А - Е) / Ред. колегія: П. П. Лобанов (глав ред) [та ін.]. Видання третє, перероблене - М. Державне видавництво сільськогосподарської літератури, 1949, с. 620