3. Методы измерения интенсивности транспирации

Методы измерения интенсивности транспирации растений подразделяют на две группы. Первую составляют метолы, осно­ванные на учете массы исследуемого объекта через заданные промежутки времени или непрерывно. В случае, если все другие причины изменения массы, кроме испарения воды растением, исключены или учитываются отдельно, интенсивность транспи­рации вычисляют продифференцировав кривую изменения массы во времени. Вывод на самописец показаний электронные весов, на которые устанавливают сосуд с растением, позволяет вести непрерывную автоматическую регистрацию процесса. Од­нако изменения массы интактных растений контролируют только при выращивании их в сосудах.

В полевых условиях для определения интенсивности транспи­рации обычно применяют различные модификации предложенного Л.А. Ивановым метода быстрого взвешивания отчлененного от растения листа или побега. Первое взвешивание проводят сразу после срезания, а второе - через 3-5 мин, что дает воз­можность измерять транспирацию при том состоянии насыщен­ности листа водой, в каком он находился на растении. Для быстрого взвешивания удобно использовать торзионные весы.

Однако надо иметь в виду, что этот метод не отличается высокой точностью, так как само срезание приводит к сущест­венному изменению интенсивности транспирации. В первый мо­мент после срезания она очень сильно возрастает вследствие нарушения непрерывности натянутых водяных нитей в сосудах ксилемы. Сразу же после всплеска интенсивность транспирации падает, сначала очень быстро, а затем все медленнее, иногда она может слегка подняться. Через некоторое время благодаря уменьшению содержания воды в листе и увеличению водоудер­живающей способности тканей интенсивность транспирации ус­тоичиво снижается. «Скачок» транспирации будет не таким рез­ким, если лист или побег растения срезать под расплавленным парафином, который, застывая, предотвращает сокрашение натя­нутых водных нитей.

Для большинства растений интенсивность транспирации за время, начиная от первой минуты после срезания и кончая четвертой (за 3-минутный интервал), равна интенсивности транспирации неповрежденного растения. Однако характер и вы­раженность реакции на отчленение и последующее обезвожива­ние листа значительно различаются в зависимости от видовых особенностей, возраста листа, его оводненности, условий внеш­ней среды. Поэтому, начиная работать с новым объектом, следу­ет повторять взвешивания с интервалом 1 мин в течение 10 мин. Результаты изображают графически и устанавливают время, когда заканчиваются альтерации и процесс выходит на кратковременное плато, после которого наблюдается устойчивое снижение транспирации в результате уменьшения оводненностн. Этот интервал времени в дальнейшем должен соответствовать экспозиции при определении интенсивности транспирации.

Метод быстрого взвешивания используют также при работе с частями листовой пластинки, когда необходимо определить интенсивность транспирации растений с крупными листьями, или при работе с дисками, когда изучают и другие параметры или процессы, например водный дефицит, водный потенциал, интенсивность фотосинтеза, и т. д. Б. Славик рекомендует для вве­дения поправки на потерю воды срезанной частью, относительная доля которой в этом случае значительно возрастает, опреде­лять интенсивность транспирации двух дисков с разным соотношением между площадями интактной поверхности и среза.

Методы второй группы основаны на учете величины потока водяного пара, поступающего из растения. В этом случае всю надземную часть растения или лист помещают в транспирацион­ную камеру, через которую непрерывно прокачивают воздух. Пробы воздуха с входа и выхода камеры подаются в измерительное устройство, что позволяет регистрировать увеличение влаж­ности воздуха в результате транспирации (С, мг/см³). Интен­сивность транспирации [мг/см²с)] рассчитывают по формуле:

где V -объемная скорость движения воздуха через камеру. см /с., S - плошай_ транспириругошей поверхности листьев, находящихся в камере, см-.

Для обеспечения достаточной точности определения большое значение имеют создание и поддержание определенной скорости тока воздуха в системе. При транспирирующей поверхности до 20 см_ используют расход воздуха 50-100 л/ч (14-28 см_), для более крупных объектов - 100-300 л/ч, иногда больше. Для прокачки воздуха применяют формвакуумные насосы или мик­рокомпрессоры, в качестве «сглаживающей емкости» используют пустой кислородный баллон, скорость потоков воздуха измеряют с помощью газового счетчика ГСБ-500 или ротаметра.

Одним из основных узлов установки для определения транспираний в токе воздуха является листовая камера. Имеется множество различных конструкций камер, однако требования, предъявляемые к ним, чрезвычайно трудно выполнить. С одной стороны, условия внутри камеры (влажность и температура воз­духа, интенсивность и спектральный состав света, концентрация СО_ и паров воды, скорость потока воздуха и т.д.) не должны существенно отличаться от условий вне камеры, чтобы сохранял­ся естественный ход физиологических процессов, а это очень сложно соблюсти в ограниченном пространстве. С другой стороны, на выходе из камеры для четкой регистрации концентрация паров воды она должна быть иной, чем входная. Чтобы выпол­нить эти условия, приходится искать компромиссное решение. Обычно исследователь выбирает форму, объем и конфигурацию листовой камеры исходя из конкретной задачи, особенностей объекта и возможностей измерительной системы.

В качестве измерительного устройства чаще используют дифференциальный психрометр или инфракрасный газовый анализа­тор, которые позволяют с высокой точностью измерять разность концентраций водяных паров и обладают малой инерционнос­тью.

Дифференциальный психрометр представляет собой два не­прерывно смачиваемых идентичных датчика температуры, поме­щенных в два цилиндрических канала измерительного устройст­ва, через которые с одинаковой скоростью пропускают воздух, предварительно нагретый до одинаковой температуры. В первый канал поступает воздух с входа, а во второй - с выхода листовой камеры.

Температура, а следовательно, и электросопротивление каждого датчика зависят от интенсивности испарения воды батисто­вым фитилем. Так как скорость и температура воздуха, поступающего в оба канала, постоянны, интенсивность испарения зави­сит только от содержания в нем водяных паров.

Наиболее перспективными приборами для определения интенсивности транспирации в токе воздуха являются инфракрасные газоанализаторы, предназначенные для регистрации кон­центрации СО_ и паров воды. Обычно используется дифферен­щдаьная схема, т. е. через контрольную кювету непрерывно пропускается естественный воздух. Прибор регистрирует разницу между концентрацией водяных паров в исходном воздухе и воз­духе, прошедшем через камеру с листом. Основное достоинство дифференциального психрометра и инфракрасного газоанализатора в том, что они дают возможность вести непрерывную автоматическую регистрацию транспирацни на одном и том же объекте, не отчлененном от растения в течение длительного времени, как в лабораторных, так и в поле­вых условиях.