Waterpotentiaal Calculator - Gratis Opgeloste Stof & Druk Gereedschap

Wat is waterpotentiaal?

Een waterpotentiaalcalculator bepaalt de totale waterpotentiaal (Ψw) van een plantencel of oplossing door de opgeloste-stofpotentiaal (Ψs) en de drukpotentiaal (Ψp) bij elkaar op te tellen. Waterpotentiaal meet de neiging van water om van de ene plaats naar de andere te bewegen. De waarde wordt uitgedrukt in megapascal (MPa), een eenheid van druk.

Water beweegt altijd van een gebied met een hogere waterpotentiaal naar een gebied met een lagere waterpotentiaal. Deze ene regel verklaart hoe water plantenwortels binnengaat, door stengels omhoog stroomt en via bladeren verdampt.

De formule voor waterpotentiaal

De calculator gebruikt de volgende formule:

Ψw = Ψs + Ψp

• Ψw — waterpotentiaal, in MPa
• Ψs — opgeloste-stofpotentiaal (ook wel osmotische potentiaal genoemd), in MPa
• Ψp — drukpotentiaal, in MPa

Zuiver water bij atmosferische druk heeft een waterpotentiaal van 0 MPa. Die waarde is het referentiepunt. Opgeloste stoffen en fysieke druk verhogen of verlagen de waarde ten opzichte daarvan.

Componenten van de waterpotentiaal

Opgeloste-stofpotentiaal (Ψs)

De opgeloste-stofpotentiaal meet het effect van opgeloste deeltjes, zoals suikers of zouten, op de energie van water. Opgeloste deeltjes trekken watermoleculen aan en houden ze vast, waardoor de vrije energie van water afneemt. Daarom is de opgeloste-stofpotentiaal altijd nul of negatief. Een verdunde oplossing heeft een waarde dicht bij 0 MPa. Een geconcentreerde oplossing, zoals zeewater, kan ongeveer -2,5 MPa bereiken.

Drukpotentiaal (Ψp)

De drukpotentiaal meet de fysieke druk op water. In een gezonde, goed gehydrateerde plantencel drukken de celinhoud naar buiten tegen de celwand. Dit wordt turgordruk genoemd en veroorzaakt een positieve drukpotentiaal, doorgaans tussen +0,3 en +0,8 MPa. In de watergeleidende buizen van een plant (het xyleem) wordt water vaak getrokken in plaats van geduwd, wat een negatieve drukpotentiaal veroorzaakt, soms lager dan -2,0 MPa.

Zo berekent u de waterpotentiaal

1. Meet of verkrijg de opgeloste-stofpotentiaal van het monster, in MPa. Deze waarde is meestal negatief of nul.
2. Meet of verkrijg de drukpotentiaal van het monster, in MPa. Deze waarde kan positief, negatief of nul zijn.
3. Tel de twee waarden bij elkaar op. De som is de waterpotentiaal, Ψw.

De calculator voert deze optelling automatisch uit zodra beide waarden zijn ingevoerd.

Uitgewerkt voorbeeld

Een bladmonster heeft een osmotische potentiaal van -0,7 MPa en een drukpotentiaal van +0,4 MPa.

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

De waterpotentiaal van het blad is -0,3 MPa. Als het blad in zuiver water (0 MPa) wordt geplaatst, zouden de bladcellen water opnemen, omdat water naar de hogere potentiaal beweegt. Als het blad in contact wordt gebracht met bodemwater van -0,5 MPa, zouden de bladcellen juist water verliezen, omdat -0,5 MPa lager is dan -0,3 MPa.

Een tweede voorbeeld: een cel heeft Ψs = -1,8 MPa en Ψp = +0,5 MPa.

Ψw = -1,8 + 0,5 = -1,3 MPa

Het resultaat interpreteren

Een negatievere waterpotentiaal betekent dat het water meer onder spanning staat en sterker aan omringend water trekt. Een minder negatieve of positieve waarde betekent dat water vrijer beschikbaar is. Wanneer Ψs en Ψp even groot maar tegengesteld zijn, zoals -0,5 MPa en +0,5 MPa, is het totaal 0 MPa. In een plantencel wordt dit punt beginnende plasmolyse genoemd: de cel is haar turgordruk net kwijtgeraakt, maar heeft zich nog niet van de celwand losgetrokken.

Eenheden van waterpotentiaal

Megapascal (MPa) is de standaardeenheid in de moderne plantenfysiologie. In oudere of aanverwante literatuur komen twee andere eenheden voor:

• Bar: 1 bar = 0,1 MPa
• Kilopascal (kPa), gebruikelijk in de bodemkunde: 1 MPa = 1.000 kPa

Waarom waterpotentiaal belangrijk is

Waterpotentiaal verklaart verschillende alledaagse processen bij planten. Wortels nemen water op wanneer de waterpotentiaal van de wortel lager is dan die van de omringende bodem. Bladeren verwelken wanneer ze geen voldoende lage waterpotentiaal kunnen handhaven om hun cellen stevig te houden. Onderzoekers gebruiken waterpotentiaal om te vergelijken hoe goed verschillende gewasrassen droogte verdragen, en irrigatiebeheerders gebruiken deze waarde om te bepalen wanneer een veld water nodig heeft. Een waterpotentiaal van het blad vóór zonsopgang van ongeveer -0,2 tot -0,5 MPa wijst meestal op een goed bewaterde plant; een meting midden op de dag van -0,8 tot -1,5 MPa of lager kan wijzen op droogtestress, afhankelijk van de soort.

Omdat de formule alleen de opgeloste-stofpotentiaal en de drukpotentiaal combineert, omvat zij de componenten die het relevantst zijn voor plantencellen en eenvoudige oplossingen. De waterpotentiaal van de bodem omvat ook de matrixpotentiaal, die beschrijft hoe water aan bodemdeeltjes gebonden is; deze wordt weggelaten uit deze vereenvoudigde berekening met twee termen.

Veelgestelde vragen

Wat is waterpotentiaal in eenvoudige termen? Het is een maat voor de sterkte waarmee water in een systeem de neiging heeft om te bewegen. Water stroomt van een hoge naar een lage waterpotentiaal, vergelijkbaar met de manier waarop warmte van warm naar koud stroomt.

Wat is de formule voor waterpotentiaal? Ψw = Ψs + Ψp, waarbij Ψw de waterpotentiaal is, Ψs de opgeloste-stofpotentiaal en Ψp de drukpotentiaal. Alle drie worden gemeten in megapascal.

Waarom is de opgeloste-stofpotentiaal meestal negatief? Opgeloste deeltjes binden watermoleculen en verminderen de hoeveelheid vrij beschikbaar water die kan bewegen, waardoor de energie van water afneemt. Nul of negatieve waarden zijn gebruikelijk; de opgeloste-stofpotentiaal is nooit positief.

Kan de waterpotentiaal positief zijn? Ja, wanneer de drukpotentiaal positief is en groter dan de negatieve opgeloste-stofpotentiaal. Dit gebeurt bij worteldruk, die 's nachts water uit de randen van bladeren perst, en in enkele gespecialiseerde plantencellen.

Wat is het verschil tussen waterpotentiaal en watergehalte? Het watergehalte is de hoeveelheid aanwezig water. De waterpotentiaal geeft aan hoe beschikbaar dat water is om te bewegen. Twee bodems kunnen dezelfde hoeveelheid water bevatten, maar toch sterk verschillende waterpotentialen hebben, omdat de bodemtextuur bepaalt hoe stevig het water wordt vastgehouden.

Houdt deze calculator rekening met de matrixpotentiaal van de bodem? Nee. De calculator telt alleen de osmotische potentiaal en de drukpotentiaal op, wat correct is voor plantencellen en eenvoudige oplossingen. De waterpotentiaal van onverzadigde bodem hangt ook af van de matrixpotentiaal, waarvoor een afzonderlijke meting nodig is.