WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
Министерство сельского хозяйства РФ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мичуринский государственный аграрный университет» Кафедра биологии растений и селекции плодовых культур УТВЕРЖДЕНО протокол № 4 методической комиссии Плодоовощного института от 3 декабря 2007г.

Методическое указание по выполнению лабораторно-практического задания на тему:

«Основные показатели водного режима растений и их использование в программировании урожайности сельскохозяйственных культур» по дисциплине: Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений для студентов по специальностям:

110202-агрономия 110102-агроэкология 110202-плодоовощеводство и виноградарство 110204-селекция и генетика сельскохозяйственных растений 110302-технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции Мичуринск - наукоград РФ 2008 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Методическое указание составлено ассистентом В.И. Конюшенко и доцентом, канд. с.-х. наук З.Н. Таровой на основании типовой учебной программы по дисциплине «Физиология растений», М.: МСХА, 2000 г.

Рецензент:

зав. кафедрой садово-паркового и ландшафтного строительства, доцент, кандидат с.-х. наук А.С. Губин Рассмотрено на заседании кафедры биологии растений и селекции плодовых культур.

Протокол № 2 от 22 октября 2007 г.

Содержание Цель работы ……………………………………………………….. 3 Введение …………………………………………………………… 3 I. Термодинамические показатели водообмена растений и их соотношение в условиях разной оводненности клеток ………… 3 Задание №1 ………………………………………………………… 5 II. Показатели характеризующие транспирацию растений 6 Задание №2 ………………………………………………………… 6 III. Расчёт запасов воды в почве и оросительных норм полива 7 Задание №3 ………………………………………………………… 9 ©Издательство Мичуринского государственного аграрного университета, 2008 2 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Цель работы:

1. Усвоить зависимость величины водного потенциала вакуолизированных клеток растений от его составляющих компонентов.

2. Ознакомиться с основными показателями транспирации, которые используются для определения эффективности использования воды растениями.

3. Изучить методику расчетов поливной и оросительной нормы сельскохозяйственных культур.

Введение Вода является основной составной частью растительных организмов, это среда, в которой протекают все физиологические процессы. Ее содержание доходит до 95% от массы организма.

Взрослая растительная клетка имеет большую вакуоль, заполненную водным раствором минеральных солей, сахаров, органических кислот, витаминов и других веществ. Наличие клеточного сока определенной концентрации играет решающую роль в поступлении воды в клетки растений и поддержании их тургора.

Водный режим растений складывается из трех этапов: поступления воды, передвижение ее по сосудам и транспирации.

1.Термодинамические показатели водообмена растений и их соотношение в условиях разной оводненности клеток Физиологическая активность растительной клетки зависит от термодинамического (энергетического) состояния воды, важнейшим показателем которой является водный потенциал. Это производная величина от двух других показателей – активности и химического потенциала воды.

Активность воды характеризует ту реальную концентрацию, соответственно которой вода участвует в различных процессах. Активность чистой воды равна единице. Всякие межмолекулярные и иные связи уменьшают подвижность и рассеиваемость молекул и снижают активность воды. В растворе и в клетке активность воды всегда меньше единицы.

Химический потенциал – величина производная от активности. Это мера энергии, которую данное вещество использует на реакцию или движение. Разность химического потенциала воды в клетке и химического потенциала чистой PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com воды, отнесенную к парциальному объему воды в клетке, называют водным потенциалом (-в).

Химический потенциал () чистой воды всегда выше химического потенциала воды в клетке, поэтому величина водного потенциала всегда отрицательна.

Водный потенциал растений выражается в атмосферах, барах или паскалях (1атм=1,013бар=105Па).

Водный потенциал является алгебраической суммой следующих показателей:

-в = - + m+ p + ;

где - _- осмотический потенциал m - матричный p - гидростатический - гравитационный Осмотический потенциал (-) характеризует снижение активности воды частицами растворенного вещества. Поэтому его величина тоже отрицательна.

Осмотический потенциал определяет силу, которая вызывает поступление воды в клетку.

Гидростатический потенциал (p) или потенциал давления имеет положительное значение. При поступлении воды в клетке развивается гидростатическое давление. Клеточная оболочка растягивается и в свою очередь оказывает противодавление. Чем больше поступает воды в клетку, тем больше противодавление. Вклад в величину водного потенциала матричного компонента и гравитационного для наших растений не имеет большого значения. Таким образом, водный потенциал (в) зависит, прежде всего, от концентрации осмотически действующих веществ - осмотического потенциала (-) и от потенциала давления (p). Это можно выразить следующим образом:

-в = (- )+ p При разной оводненности клетки соотношение между компонентами этого уравнения меняются. В состоянии плазмолиза или завядания вода не давит на клеточную оболочку. Противодавление клеточной оболочки (p) в этом случае равно нулю, а водный потенциал равен осмотическому (-в = - ). По мере поступления воды в клетку появляется противодавление клеточной оболочки.



При полном насыщении клетки водой (тургорное состояние) осмотический потенциал полностью уравновешивается противодавлением клеточной оболочки, и водный потенциал становится равным нулю:

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com - = p; -в = В обычных условиях осмотический потенциал клетки не уравновешен полностью противодавлением. Это и определяет поступление воды в каждый данный момент. Вода всегда поступает в сторону более отрицательного водного потенциала от той системы, где её энергия больше к той, где энергия ее меньше. Предположим, что клетка имеет = -10атм, а вторая соответственно 8атм., то вода будет поступать по градиенту водного потенциала в сторону более отрицательной величины, т.е. из второй клетки в первую.

Задание №1. Клетка полностью насыщена водой. Чему равны водный и гидростатический потенциалы, если осмотический соответствует – 8 атм 2. Клетка находится в состоянии потери тургора. Чему равен осмотический и гидростатический потенциалы, если водный – 7 атм 3. Водный потенциал клетки равен – 5 атм. Чему равен гидростатический потенциал, если известно, что осмотический составляет – 12 атм 4. Чему равен водный потенциал растительных клеток. Если известно, что при погружении в 0,2М раствор сахарозы размеры клеток увеличились, а в 0,3М растворе остались без изменения. Опыт проводился при t=25 0С 5. Определить величину водного, осмотического и гидростатического потенциалов, если при погружении ткани в 0,4М раствор поваренной соли плазмолиз не наблюдается, а в 0,5М растворе NaCl 50% клеток плазмолизированы. Температура, при которой проводился опыт, равна 17 0С.

6. Клетка погружена в раствор. Осмотический потенциал клеточного сока равен – 7 атм, а наружного раствора – 5 атм. Куда пойдет вода Объясните.

7. Указать направление движения воды, в системе из трех клеток, если в первой – осмотический потенциал равен -14 атм, гидростатический соответственно +9 атм; во второй клетке осмотический потенциал равен -16атм, гидростатический +7 атм; в третьей осмотический потенциал -13 атм, гидростатический +3 атм.

8. Чему равен водный потенциал клеток, если известно, что в растворах, имеющих осмотический потенциал -3 атм, -4 атм и -5 атм размеры клеток не увеличились, а в растворе, осмотический потенциал которого -7 атм произошло уменьшение размера клеток Объясните.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 9. Срезы растительных клеток погружены в 1М раствор сахарозы KNO3 и Ca(NO3)2. В каком растворе отмечен более сильный плазмолиз и почему Дать объяснения.

10. Указать направление передвижения воды между клетками, если в первой клетке осмотический потенциал -14 атм, гидростатический потенциал +8атм., осмотический потенциал равен -10атм, а гидростатический +2 атм.

2. Показатели, характеризующие транспирацию растений В основе расходования воды растительным организмом лежит процесс испарения – переход воды из жидкого в парообразное состояние. Эта потеря воды растением называется транспирацией. Одной из важных характеристик этого процесса является интенсивность транспирации – количество испарившейся воды в граммах на 1 м2 или 1см2 за один час. Обычно для большинства растений она в среднем составляет 15-250г на 1м2 днем и 1-20г на 1м2 ночью.

Продуктивность транспирации – количество граммов сухого вещества, образующегося при расходовании 1кг воды. Продуктивность транспирации у растений умеренного климата колеблется от 1 до 8г (в среднем 3г).

Транспирационный коэффициент показывает сколько воды, растение затрачивает на построение единицы сухого вещества. Величина его у растений находится в пределах 125 – 1000, а средняя равна 300, например на 1т урожая затрачивается 300т воды.

Относительная транспирация – отношение интенсивности транспирации к интенсивности испарения со свободной водной поверхности (озеро, река, болото и т.д.) при тех же условиях. Этот показатель характеризует способность растений регулировать транспирацию и обычно составляет 0,1 – 0,5, поднимаясь иногда до 1 и, опускаясь у некоторых хорошо защищенных от потери воды листьев, до 0,01 и ниже.

Быстрота испарения (скорость использования водного запаса) - характеризуется количеством затраченной растением воды в единицу времени и выражается в процентах. Расход запаса воды колеблется от 10 до 80%.

Таким образом, бесперебойное снабжение растений водой и питательными веществами ведет к существенным изменениям в работе листа: наблюдается значительный прирост сухой массы и листовой поверхности, а также синтезируется максимальное количество органических веществ.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Задание №1. За период вегетации яблоня накопила 5,2кг сухого вещества и испарила 1350кг воды. Определить продуктивности транспирации.

2. Продуктивность транспирации равна 4г/кг. Найти транспирационный коэффициент 3. Транспирационный коэффициент равен 125мл/г. Найти продуктивность транспирации 4. Дерево, имеющее листовую поверхность 12м2, испарило за 2 часа – 3кг воды. Чему равна интенсивность транспирации 5. Растение, имеющее листовую поверхность 20дм2, испарило за 2,5 часа 40г воды. Чему равна интенсивность транспирации (в г/дм2 час).

6. Чему равен транспирационный коэффициент яблони, израсходовавшей за период вегетации 2т воды и накопившей за это время 10кг сухого вещества 7. Сколько воды испарит растение за 5мин, если интенсивность транспирации равна 120г/м2 час, а поверхность листьев – 240 см2 8. Рассчитать величину относительной транспирации, если интенсивность испарения с открытой водной поверхности равна 60г/м2 час, а лист за 2 часа транспирировал 0,15г воды. площадь листовой поверхности 70м2 3.Расчет запасов воды в почве, оросительных и поливных норм Потребность растений в воде неодинаково в разные фазы их развития.





Для каждой культуры существуют свои критические периоды, когда недостаток влаги в почве особенно сильно снижает урожай. Поэтому влажность почвы регулируют поливами.

Поливная норма – количество воды, которое дают сельскохозяйственной культуре за один полив. Поливную норму выражают в кубических метрах воды на 1га площади, занятой культурой (м3/га).

Режим орошения сельскохозяйственных культур разрабатывают на основе водного баланса орошаемого поля, т.е. соотношения прихода и расхода воды.

Основные приходные составляющие водного баланса – атмосферные осадки (1мм слоя воды равен 10м3. Это получается умножением слоя воды 1мм на площадь 1га, выраженную в м2, т.е. 0,001 х 10000 =10м3) и влага, поступающая в корнеобитаемый слой из грунтовых вод.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Основные расходные составляющие водного баланса – транспирация воды растениями и физическое испарение с поверхности почвы (эвапорация). Определенные потери влаги связаны с поверхностным стоком талых вод и выпавших осадков, а также проникновением части воды до грунтовых вод (гравитационная вода).

Поскольку раздельный учет этих составляющих затруднен, на практике определяют суммарное водопотребление или суммарное испарение.

Суммарное водопотребление или эвапотранспирацию рассчитывают балансовым методом как разницу в содержании влаги в метровом слое почвы в начале и конце вегетации плюс приход воды с осадками и поливом.

Сезонное суммарное потребление полевых культур составляет 3000-м3/га, яблони – 5000-6000 м3/га, среднесуточный расход влаги полевыми культурами – 2,5-3,5 мм.

Для определения запасов воды в слое почвы надо знать её влажность и плотность. Его можно рассчитать по формуле:

W=a х d х h х 100, где W - запас влаги, м3/га a - влажность почвы в % к абсолютно сухой массе d - плотность почвы, г/см3 или т/м h – мощность слоя почвы, м Коэффициент водопотребления (эвапотранспирационный коэффициент) рассчитывают как отношение суммарного расхода воды за вегетацию 1 га посевов (эвапотранспирацию) к созданной биомассе или хозяйственному урожаю и показывает, сколько воды затрачивается на формирование единицы урожая:

К= Е /Ухоз., м3/т, где Ухоз – урожай хозяйственно-ценной продукции, т;

Е – суммарный расход воды за вегетацию 1га посевов или посадок, м3;

Коэффициент водопотребления является специфичным для каждой культуры и в значительной степени зависит от почвенно-климатических факторов.

Для зерновых культур в засушливые годы он может составлять 2000-2500, а во влажные – 400-600. Растение затрачивает на создание сухого вещества тем меньше воды, чем полнее удовлетворяются его потребности в других факторах жизнеобеспечения. Чем ниже уровень агротехники и почвенного плодородия, тем коэффициент водопотребления выше.

Суммарное водопотребление для планируемого урожая можно определить, используя коэффициент водопотребления и планируемую урожайность, по формуле:

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Е=Уплан х К где Е - суммарное водопотребление, м3/га;

У - планируемая урожайность, т/га;

К – коэффициент водопотребления, м3/т;

Оросительная норма – количество воды, которую дают растениям за весь период вегетации на 1га. Её находят по уравнению водного баланса:

М=У х К – 10 х К0 х 0 –( W – Wг ), где М – оросительная норма, м3/га;

У – планируемая урожайность, т/га;

К – коэффициент водопотребления, м3/га;

10 - коэффициент перевода осадков мм в м3/га;

К0 – коэффициент использования осадков (для учебных целей = 0,7);

0 – количество осадков выпавших за период вегетации;

W – доступный запас влаги в корнеобитаемом слое почвы, м3/га;

Wг – количество влаги, оставшейся в корнеобитаемом слое.

Задание №1. Рассчитать сезонную потребность в поливной воде яблоневого сада при планировании урожая в 125 ц/га и коэффициенте водопотребления 45 м3/ц.

За вегетацию выпадает 250 мм осадков, а содержание доступной влаги в метровом слое составляет 2200 м3/га.

2. Рассчитать сезонную потребность в воде яблоневого сада при планируемом урожае в 135 ц/га и коэффициенте водопотребления 45 м3/ц. Определить возможность получения намеченного урожая при условиях, что за период вегетации выпадает 280 мм осадков, а содержание продуктивной влаги весной в метровом слое 1950 м3/га.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1.Какие физиологические показатели наиболее точно определяют необходимость полива 2.Каковы средние значения сезонного водопотребления сельскохозяйственных культур 3.Что такое поливная и оросительная нормы 4.Какие факторы влияют на величину коэффициента водопотребления PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ЛИТЕРАТУРА:

1. Третьяков Н.Н., Лосева А.П. и др. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений. М.: «Колос», 2000.

2. Якушкина Н.И. Физиология растений. – М.: «Просвещение», 1993.

3. Волковский П.А., Розова А.А. Практикум по сельскохозяйственной мелиорации. – М.: «Колос», 1980.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.