Устьичная проводимость листьев Порометры Теория и методы измерения

Устьичная проводимость Описывает движение газа через устьица растений Растения открывают и закрывают устьица листьев в ответ на воздействие окружающей среды Проводимость обратно пропорциональна сопротивлению 1/resistance

Устьичная проводимость Является хорошим индикатором недостатка воды в растении Многие растения регулируют содержание влаги в них посредством устьиц ( устьичной проводимости )

Закон диффузии газов Фика E Испарение ( мол м -2 сек -1 ) C Концентрация ( мол мол -1 ) R Сопротивление ( м 2 сек мол -1 ) L лист a воздух

Сопротивление пограничного слоя листа Устьичная проводимость листа r vs C vt C va r va C vs

Позволяет ли контроль устьичной проводимости контролировать водный баланс листьев ? Воздух в состоянии покоя (Still air): проводится контроль сопротивления пограничного слоя листа Движущийся воздух (Moving air): проводится контроль устьичной проводимости ( сопротивления ) Bange (1953)

Получение данных об устьичной проводимости ( сопротивлении ) Проводимость пограничного слоя листа зависит от скорости ветра. Размера листа и диффузии газа в нем Устьичная проводимость была измерена параметром

Измерение устьичной проводимости : два типа Порометров Динамический - скорость изменения давления пара в камере, прикрепленной к листу Равновесное состояние – измеряет скорость потока пара и его градиент вблизи листа

Динамический порометр Камера небольших размеров крепится к поверхности листа Для просушки воздуха в камере используется десикант и насос Контролируется время необходимое для достижения заданного заранее уровня влажности в камере Δ C v = изменения в концентрации водяного пара Δ t = изменение времени Устьичная проводимость пропорциональна :

Пример динамического порометра компании Delta T

Порометр равновесного состояния К листу подсоединяют камеру с заданным диффузионным путем ( длина пути прохождения газа из листьев ) Проводится измерение давления пара в двух точках диффузионного пути Устьичная проводимость рассчитывается из данных о давлении пара и известного значения проводимости диффузионного пути Не требуется насос

Порометр равновесного состояния К листу подсоединяют камеру с заданным диффузионным путем ( длина пути прохождения газа из листьев ) Проводится измерение давления пара в двух точках диффузионного пути Устьичная проводимость рассчитывается из данных о давлении пара и известного значения проводимости диффузионного пути

Порометр равновесного состояния производства Decagon Devices, Inc. Модель SC-1

Факторы, влияющие на устьичную проводимость Обычно устьица растений закрываются в темноте Зажим прибора SC-1 затемняет поверхность листа, поэтому устьица на нем начинают закрываться Листья растения, расположенные в тени, имеют более низкую устьичную проводимость нежели листья, расположенные на свету В пасмурные дни устьичная проводимость листьев ниже, чем в солнечные СВЕТ

Факторы, влияющие на устьичную проводимость Высокая и низкая температуры влияют на фотосинтез в растениях и, соответственно, на устьичную проводимость Разница в температуре листа и измерительного датчика влияет на показания порометра. Данный эффект может быть скомпенсирован, если значения температуры датчика и листа известны ТЕМПЕРАТУРА

Факторы, влияющие на устьичную проводимость Устьичная проводимость листьев увеличивается с ростом относительной влажности Порометры, в которых применяется сушка воздуха, тем самым могут влиять на устьичную проводимость Порометры, в которых допускается рост влажности во время измерений, тем самым повышают действительное значение устьичной проводимости Относительная влажность

Факторы, влияющие на устьичную проводимость Увеличение концентрации углекислого газа снижает устьичную проводимость Углекислый газ от исследователя также может влиять на показания CO 2 could affect readings УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ СО 2

Что дает мне наличие Порометра ? Контроль водного баланса в почве и растениях Применение закона Фика для определения устьичной проводимости позволяет определить скорость транспирации Создание культур, способных расти в засушливых регионах, а также в регионах почв с большим содержанием соли Определение недостатка воды в растениях Изучение влияния внешних условий Оптимизация водоснабжения Оптимизация поглощения гербицидов Изучение поглощения озона и других загрязняющих веществ из воздуха

Реальные примеры применения порометра равновесного состояния Создание зерновых культур, устойчивых к засухе Изучение влияния введения хитозана на потребление воды Изучение водного баланса в листьях винограда

Case study #2 Washington State University wheat Researchers using steady state porometer to create drought resistant wheat cultivars Evaluating physiological response to drought stress (stomatal closing) Selecting individuals with optimal response

Case study #3 Chitosan application Evaluation of effects of Chitosan on plant water use efficiency Chitosan induces stomatal closure Leaf porometer used to evaluate effectiveness 26 – 43% less water used while maintaining biomass production

Case Study 4: Stress in wine grapes