Veepotentsiaali kalkulaator - Tasuta Lahuse & Rõhu Tööriist

Mis on veepotentsiaal?

Veepotentsiaali kalkulaator leiab taimeraku või lahuse veepotentsiaali (Ψw), liites kokku selle lahustunud ainete potentsiaali (Ψs) ja rõhupotentsiaali (Ψp). Veepotentsiaal mõõdab vee kalduvust liikuda ühest kohast teise. Seda väljendatakse megapaskalites (MPa), rõhuühikus.

Vesi liigub alati suurema veepotentsiaaliga piirkonnast väiksema veepotentsiaaliga piirkonda. See üks reegel selgitab, kuidas vesi siseneb taimejuurtesse, tõuseb mööda varsi ja väljub lehtede kaudu.

Veepotentsiaali valem

Kalkulaator kasutab järgmist valemit:

Ψw = Ψs + Ψp

• Ψw — veepotentsiaal MPa-des
• Ψs — lahustunud ainete potentsiaal (nimetatakse ka osmootseks potentsiaaliks), MPa-des
• Ψp — rõhupotentsiaal, MPa-des

Puhta vee veepotentsiaal atmosfäärirõhul on 0 MPa. See väärtus on võrdluspunkt. Lahustunud ained ja füüsiline rõhk nihutavad seda väärtust üles- või allapoole.

Veepotentsiaali komponendid

Lahustunud ainete potentsiaal (Ψs)

Lahustunud ainete potentsiaal mõõdab lahustunud osakeste, näiteks suhkrute või soolade mõju vee energiale. Lahustunud osakesed tõmbavad veemolekule ligi ja seovad neid, mis vähendab vee vabaenergiat. Seetõttu on lahustunud ainete potentsiaal alati null või negatiivne. Lahja lahuse väärtus on nullile lähedal 0 MPa. Kontsentreeritud lahuse, näiteks merevee, väärtus võib olla umbes -2,5 MPa.

Rõhupotentsiaal (Ψp)

Rõhupotentsiaal mõõdab veele mõjuvat füüsilist rõhku. Terve ja veega küllastunud taimeraku sees surub raku sisu väljapoole vastu rakukesta. Seda nimetatakse turgorirõhuks ning see tekitab positiivse rõhupotentsiaali, tavaliselt vahemikus +0,3 kuni +0,8 MPa. Taime vett juhtivates torudes ehk ksüleemis tõmmatakse vett sageli pigem kui surutakse, mistõttu tekib negatiivne rõhupotentsiaal, mis võib mõnikord olla alla -2,0 MPa.

Kuidas arvutada veepotentsiaali

1. Mõõda proovi lahustunud ainete potentsiaal MPa-des või leia see muul viisil. See väärtus on tavaliselt negatiivne või null.
2. Mõõda proovi rõhupotentsiaal MPa-des või leia see muul viisil. See väärtus võib olla positiivne, negatiivne või null.
3. Liida need kaks arvu kokku. Summa on veepotentsiaal Ψw.

Kalkulaator teeb selle liitmise automaatselt, kui mõlemad väärtused on sisestatud.

Näidisarvutus

Leheproovi lahustunud ainete potentsiaal on -0,7 MPa ja rõhupotentsiaal +0,4 MPa.

Ψw = Ψs + Ψp Ψw = -0,7 + 0,4 Ψw = -0,3 MPa

Lehe veepotentsiaal on -0,3 MPa. Puhtasse vette (0 MPa) asetatuna imaksid leherakud vett juurde, sest vesi liigub suurema potentsiaali suunas. Mullaveega, mille potentsiaal on -0,5 MPa, kokkupuutel kaotaksid leherakud hoopis vett, sest -0,5 MPa on väiksem kui -0,3 MPa.

Teine näide: raku lahustunud ainete potentsiaal on Ψs = -1,8 MPa ja rõhupotentsiaal Ψp = +0,5 MPa.

Ψw = -1,8 + 0,5 = -1,3 MPa

Tulemuse tõlgendamine

Negatiivsem veepotentsiaal tähendab, et vesi on suurema pinge all ja tõmbab ümbritsevat vett tugevamalt. Vähem negatiivne või positiivne väärtus tähendab, et vesi on vabamalt kättesaadav. Kui Ψs ja Ψp on võrdsed ja vastasmärgilised, näiteks -0,5 MPa ja +0,5 MPa, on kogusumma 0 MPa. Taimerakus nimetatakse seda algavaks plasmolüüsiks: rakk on just kaotanud oma turgorirõhu, kuid pole veel rakukestast eemaldunud.

Veepotentsiaali ühikud

Megapaskal (MPa) on tänapäevases taimefüsioloogias standardühik. Vanemas või seotud kirjanduses kasutatakse veel kaht ühikut:

• Baarid: 1 bar = 0,1 MPa
• Kilopaskalid (kPa), mida kasutatakse mullateaduses sageli: 1 MPa = 1 000 kPa

Miks on veepotentsiaal oluline?

Veepotentsiaal selgitab mitut taimedes igapäevaselt toimuvat protsessi. Juured imavad vett, kui juure veepotentsiaal on ümbritseva mulla omast väiksem. Lehed närbuvad, kui nad ei suuda säilitada piisavalt madalat veepotentsiaali, et hoida oma rakke tihkena. Teadlased kasutavad veepotentsiaali eri kultuurisortide põuataluvuse võrdlemiseks ning niisutusjuhid selle otsustamiseks, millal põld vett vajab. Koidueelne lehe veepotentsiaal umbes -0,2 kuni -0,5 MPa näitab tavaliselt hästi veega varustatud taime; keskpäevane näit -0,8 kuni -1,5 MPa või sellest väiksem võib olenevalt liigist viidata põuastressile.

Kuna valem liidab ainult lahustunud ainete ja rõhupotentsiaali, hõlmab see taimerakkude ja lihtsate lahuste jaoks kõige olulisemaid komponente. Mulla veepotentsiaali kuulub ka maatrikspotentsiaal, mis kirjeldab mullaosakestega seotud vett, kuid see jäetakse lihtsustatud kahe liikmega arvutusest välja.

Korduma kippuvad küsimused

Mis on veepotentsiaal lihtsustatult? See mõõdab, kui tugevasti vesi süsteemis liikuma kaldub. Vesi voolab suure veepotentsiaaliga piirkonnast väikse veepotentsiaaliga piirkonda, sarnaselt sellele, kuidas soojus liigub kuumast külma.

Mis on veepotentsiaali valem? Ψw = Ψs + Ψp, kus Ψw on veepotentsiaal, Ψs on lahustunud ainete potentsiaal ja Ψp on rõhupotentsiaal. Kõiki kolme mõõdetakse megapaskalites.

Miks on lahustunud ainete potentsiaal tavaliselt negatiivne? Lahustunud osakesed seovad veemolekule ja vähendavad liikumiseks kättesaadava vaba vee hulka, mis vähendab vee energiat. Tüüpilised väärtused on null või negatiivsed; lahustunud ainete potentsiaal ei ole kunagi positiivne.

Kas veepotentsiaal võib olla positiivne? Jah, kui rõhupotentsiaal on positiivne ja suurem kui negatiivne lahustunud ainete potentsiaal. See toimub juurerõhu korral, mis surub öösel vett leheservadest välja, ning mõnes üksikus spetsialiseerunud taimerakus.

Mis vahe on veepotentsiaalil ja veesisaldusel? Veesisaldus on olemasoleva vee hulk. Veepotentsiaal näitab, kui kättesaadav on see vesi liikumiseks. Kaks mulda võivad sisaldada sama palju vett, kuid nende veepotentsiaal võib olla väga erinev, sest mulla tekstuur mõjutab seda, kui tugevasti vesi on seotud.

Kas see kalkulaator arvestab mulla maatrikspotentsiaaliga? Ei. See liidab ainult lahustunud ainete potentsiaali ja rõhupotentsiaali, mis on täpne taimerakkude ja lihtsate lahuste puhul. Küllastumata mulla veepotentsiaal sõltub ka maatrikspotentsiaalist, mida tuleb eraldi mõõta.