Поглинання ґрунтової вологи корінням дерев
Поглинання води та розчинених у ній поживних речовин є однією з найбільш важливих та складних функцій кореня.
Коріння може засвоювати тільки рідку воду, яка присутня у ґрунті в різних формах: гравітаційну, капілярну, плівкову та гігроскопічну, пароподібну.
Вода утримується у ґрунті з різною силою. Водоутримуюча здатність ґрунту залежить від наявності в ньому колоїдних та осмотично активних речовин. Для того щоб подолати водоутримуючі сили ґрунту, коріння розвиває в ньому сисну силу, яка повинна перевищувати осмотичний тиск ґрунтового розчину. Найбільш коренедоступною формою ґрунтової вологи є гравітаційна та капілярна вода. Важкодоступна для рослин плівкова вода. Гігроскопічна вода утримується ґрунтом із силою 101 300 кПа (1000 атм), для рослин вона практично недоступна.
Розрізняють пасивне іактивнепоглинання води коренем. При пасивному поглинанні сили, що забезпечують надходження води у тканини кореня, формуються за рахунок дефіциту води в тканинах рослини та наявності її у вільному стані у навколишньому ґрунтовому середовищі. У цьому випадку коріння виконує пасивну роль передачі води з ґрунту в зневоднені тканини рослини.
Механізм пасивного поглинання води пояснюється транспірацією надземних частин рослин переважно листям і хвоєю. При цьому капіляри судинно-волокнистих пучків ксилеми забезпечують більшу міцність на розрив ув'язнених у них ниток води. В результаті транспірації в листі та хвої створюється дефіцит дифузійного тиску, що призводить до зниження тиску води в тканинах ксілеми. Це зниження тиску за законами єдиної гідростатичної системи передається до найтонших закінчень коріння. Сила, що піднімає нитки води в ксілемі, буває настільки велика, що вперіод найбільшої інтенсивності транспірації, зазвичай приуроченої до літнього полудня, може спостерігатися зменшення діаметра стовбура настільки, що це вільно фіксується більш менш точними вимірювальними приладами.
При відносно достатньої наявності води у ґрунті пасивне поглинання може здійснюватися і через старе коріння, причому у досить великих кількостях.
При активному поглинанні води сили, що забезпечують цей процес, формуються і розвиваються в самому корені і виявляються у вигляді активної сили, що смокче. Смоктальна сила забезпечує подачу води в тканини кореня не тільки при вологості ґрунту, що перевищує вологість тканин рослини, але навіть тоді, коли ступінь зволоженості кореня вищий, ніж відносна вологість ґрунту.
Наявність активного поглинання води корінням підтверджується явищем кореневого тиску.Корневим тискомназивається сила, яка піднімає воду вгору судинами. Внаслідок кореневого тиску з живих пнів або пошкоджень на стовбурі дерева може рясно виділятися пасока. Це широко використовується при видобутку соку берези, клена. Активно проявляється воно також навесні у горіха, винограду, бука, граба, тополі, ялини, модрини, сосни та інших деревних порід та чагарників. Тією чи іншою мірою виділення пасоки властиво всім дерев'яним породам, проте величина його у різних порід різна. Наприклад, у винограду воно дещо більше, ніж 1 атм, у берези 2,6 атм (відповідно 101,3 та 263,4 кПа). Ця величина змінюється протягом вегетаційного періоду, часу доби, залежно від температури навколишнього середовища, стану екологічних та інших факторів та корелює з інтенсивністю поглинання води корінням із ґрунтового субстрату.
Істотний вплив при цьому мають наявність та стан води вґрунті. При надлишку зволоженості життєдіяльність коренів пригнічується внаслідок нестачі кисню, що спричиняє зниження всмоктуючої активності коренів. При занадто малій кількості грунтової вологи сили коренів, що смокче, може бути недостатньо для того, щоб подолати сили зчеплення, що утримують воду біля грунтових частинок. Смоктальна сила коренів із зменшенням насиченості ґрунту водою від польової вологоємності до вологості в'янення збільшується від 0,1 до 15 атм (відповідно 10,1 та 1519,5 кПа).
Фактором, що зменшує інтенсивність поглинання води корінням, є висока концентрація солей у ґрунтовому розчині. Сильна затримка у рості рослин внаслідок нестачі вологи проявляється, коли осмотичний тиск ґрунтового розчину досягає рівня 2-3 атм (до 303,9 кПа). При цьому навіть якщо вологість ґрунту відповідає польовій вологоємності, всмоктування води корінням може майже повністю припинитися. Особливо негативно впливає наявність токсичних для молодих коренів солей хлоридів та сульфатів.
За певних умов сисальна сила коренів може стати значно вищою від зазначених величин. При інтенсивній транспірації сисальна сила коренів може збільшитися до 50 атм (5065 кПа) і більше. Цей показник має різні значення у різних деревних порід. У деяких рослин - аборигенів напівпустельних і пустельних зон сисальна сила коренів досягає 80-100 атм (8104-10130 кПа).
Безпосередній вплив на інтенсивність поглинання води корінням має температура ґрунту. Низькі температури значно її знижують. При цьому на корені деревних порід — вихідців із північних широт негативний вплив низьких температур проявляється дещо слабшим.
Високі температури ґрунту також безпосередньо знижують інтенсивність всмоктуючої поверхні коренів.Негативний вплив високих температур ґрунту зазвичай проявляється через сушіння ґрунту, а також обумовлене цим підвищення концентрацій солей у ґрунтовому розчині.
Для більшості рослин оптимальною температурою, якою відповідають найвищі показники кореневого тиску, є температура не більше 15—30 °С. Зниження температури до 12°С значно знижує кореневий тиск, а підвищення більш ніж 30°С викликає його стрибкоподібне збільшення з поступовим подальшим зниженням. При зниженні температури кореневої системи до 0 ° С надходження води в рослини знижується настільки, що навіть якщо надземна частина рослини при цьому знаходиться при температурі 20-22 ° С, воно зав'яне. У деревних порід в окремі вегетаційні періоди це явище призводить до скидання восени ще зеленого листя, не пошкодженого морозом.
Основним постачальником води в рослинний організм є тонке смокче коріння, зосереджені в кореневих мочках. У зв'язку з цим всі фактори, що негативно впливають на життєдіяльність коренів, що смоктують, викликають порушення вологопостачання рослин. Накопичення певного запасу води в товстих коренях, стовбурі та гілках дерев у несприятливих ситуаціях може бути свого роду біологічним буфером, що дозволяє пом'якшити на деякий період негативний вплив надмірного дефіциту вологи в ґрунті або тимчасову втрату частини всмоктувальних коренів.
В силу повільної міграції води в ґрунті окремі ділянки в зоні розташування кореневих мочок виявляються висушеними більшою мірою в порівнянні з зонами, менш насиченими корінням. У разі просування осьових ростових коренів забезпечує освоєння кореневої системою більш зволожених зон грунту.
При сильному висушенні грунту сисальна сила коренів дещо збільшується ввнаслідок підвищення осмотичного тиску в клітинах кореня за рахунок накопичення цукрів та акумуляції солей.