اندازه گیری پتانسیل آب در گیاه

اندازه گیری پتانسیل آب در گیاه

اندازه‌گیری پتانسیل آب در سلول‌ها و بافت‌های گیاهی یکی از مسائل دقیق و مهم در مطالعه روابط آب و گیاه است. در حال حاضر روش‌ها و دستگاه‌های مختلفی برای این منظور بکار ‌می‌روند. البته هیچ کدام از آن‌ها بطور کامل‌ایده‌آل نبوده و تنها برتری‌های نسبی دارند.

روش های اندازه گیری پتانسیل آب در گیاه

۱- روش سایکرومتری

اندازه‌گیری سایکرومتری ترموکوپل یا دما جفت (thermocouple psychrometry) معمول‌ترین روش اندازه‌گیری پتانسیلی آب در گیاه است. با این روش می‌توان پتانسیل آب را در هر اندامی از گیاه اندازه‌گیری کرد. در این روش ابتدا اندام گیاهی در داخل اتاقکی قرار داده می‌شود تا شروع به تبخیر نماید. از روی اندازه‌گیری فشار بخار آب در داخل اتاقک می‌توان پی به وضعیت آب در گیاه برد. به دلیل تغییرات بسیار کم فشار بخار و دقیق بودن اندازه‌گیری‌ها، تغییرات فشار بخار از روی ایجاد اختلاف دما و اندازه‌گیری آن با ترموکوپل صورت می‌گیرد.

ترموکوپل

ترموکوپل از دو سیم با جنس‌های مختلف تشکیل شده است. معمولا یکی از سیم‌ها از جنس کنستانتن (Con) و دیگری از جنس کرم (Chr) انتخاب می‌شوند. چنانچه دو سر این دو سیم را به هم وصل کنیم، در شرایط همدما (isotherm)، دمای دو طرف سیم در محل اتصال‌ها یکسان و برابر Ti خواهد بود. حال اگر یک طرف سیم‌ها را بجای آنکه بهم وصل کنیم از طریق دو سیم مسی (Cu) به دو طرف یک مقاومت سنج (potentiometer) وصل کنیم، خواهیم دید که عقربه مقاومت سنج روی صفر خواهد ایستاد.

• روش کار سایکرومتر ترموکوپل:

چنانچه قطعه‌ای از بافت گیاهی در داخل اطاقک قرار گیرد، شروع به تبخیر می‌کند. تا سرانجام با هوای داخل اطاقک متعادل شده و تبخیر متوقف گردد. همزمان اگر در محل اتصال دو سیم یک قطره کوچک آب قرار داده شود، قطره آب نیز شروع به تبخیر می‌کند و به حالت تعادل با فشار بخار داخل اطاقک در می‌آید.
در اثر تبخیر، دمای محل اتصال (T) کاهش پیدا می‌کند. که با دمای طرف دیگر سیم‌ها که با بیرون ارتباط داشته و دمای آن ثابت است (Ti)، متفاوت خواهد بود. در نتیجه جریان ضعیفی از برق در سیم‌ها برقرار می‌شود که مقدار آن با اندازه گیری ولتاژ مقاومت‌سنج قابل سنجش است.

۲- اندازه گیری پتانسیل آب با روش غوطه وری در بخار

در این روش یک قطعه گیاهی مثل برگ در محیطی قرار داده می‌شود که در آن بخار آب موجود در هوا با فشار ثابتی تأمین میشود. در این صورت انتقال آب بین قطعه گیاهی و هوای اطراف خودبخود صورت می‌گیرد تا این که تعادل برقرار شود. مقدار آبی که منتقل می‌شود، بستگی به اختلاف پتانسیل آب در برگ و هوای اطراف بافت دارد. اگر پتانسیل آب در هوای اطراف بافت بیشتر از پتانسیل آب داخل برگ باشد، در این صورت آب وارد برگ می‌شود. در نتیجه مقدار آب برگ و نیز وزن برگ افزایش می‌یابد.

بالعکس، اگر پتانسیل آب در هوای اطراف برگ کمتر از پتانسیل آب برگ باشد، در این صورت، آب خودبخود از برگ خارج خواهد شد. در نتیجه مقدار آب برگ و نیز وزن آن کاهش می‌یابد. اگر پتانسیل آب بافت برگ و هوای اطراف آن یکسان باشند، انتقال آب بین بافت و هوای اطراف آن صورت نخواهد گرفت. همچنین وزن برگ‌ها تغییری نخواهد کرد.

• معایب روش غوطه وری در بخار

۱-  باید بیش از یک نمونه برگ تهیه و آماده کرد.

۲- نیاز به کنترل دقیق درجه حرارت است. زیرا لازم است که همه اطاقک‌ها در یک درجه حرارت معین و یکسان نگه داشته شوند، تا از نوسان و تغییر فشار بخار آب در آن‌ها جلوگیری شود.

با وجود این معایب، روش مذکور دقیق‌تر از روش‌های غوطه وری بافت در مایع که در ذیل شرح داده شده می‌باشد. زیرا در روش غوطه وری برگ در بخار، نمونه برگ‌ها و محلول با یکدیگر تماس دارند. لذا محلول‌ها نمی‌توانند به داخل فضاهای بین سلولی بافت‌ها نفوذ کنند و وارد آن‌ها شوند.

۳- روش های غوطه وری در مایع

این روش شبیه روش غوطه وری در بخار است. با این تفاوت که در روش غوطه وری در مایع، هریک از نمونه برگ‌ها توزین شده مستقیما به طور غوطه‌ور در داخل یکی از محلول‌هایی که پتانسیل آبی معلوم دارند، قرار داده می‌شود. برای حصول اطمینان ازعدم تغییر و ثابت ماندن پتانسیل آب در محلول ها، حجم محلول‌ها باید خیلی بیشتر از حجم نمونه‌های برگ باشد، تا پتانسیل آب محلول‌ها به هنگام غوطه‌ور شدن برگ‌ها تغییر نکند.

• تهیه محلول های پتانسیل

برای تهیه محلول‌های پتانسیل معمولا از ساکارز استفاده می‌شود. زیرا اکثر سلول‌های گیاهی ساکارز را به سهولت جذب نمیکنند. پس از گذشت یک یا دو ساعت برگ‌ها را از محلول‌ها خارج می‌کنیم. یعنی هنگامی که در تبادل آب بین نمونه بافت و محلول، حالت تعادل ایجاد شود. سپس رطوبت سطحی بافت‌ها را با یک کاغذ صافی به آرامی خشک و سپس بافت‌ها را وزن میکنیم. نمونه بافتی که وزن آن تغییر نکرده باشد، دارای پتانسیل آبی برابر با پتانسیل آبی محلولی است که برگ مزبور در آن قرار داشته است. امتیاز روش غوطه وری در مایع آن است که برای انجام آن مدت زمان زیادی وقت لازم نیست.

•  معایب روش غوطه وری در مایع:

یکی از معایب این روش و ایجاد خطا، نفوذ محلول به داخل فضاهای بین سلولی در نمونه بافت‌ها می‌باشد. این خطا، کم و بیش در مورد بسیاری از بافت‌های گیاهی پیش می‌آید. و باید در محاسبه وزن نهایی بافت‌ها منظور شود. این مشکل در روش غوطه وری در بخار وجود ندارد.

۴- اندازه گیری پتانسیل آب با روش ماده رنگی 

در این روش تعدادی نمونه‌های بافت گیاهی یکنواخت و یکسان انتخاب می‌شوند. سپس هر یک از بافت‌ها در داخل یکسری محلول‌های ساکارز با پتانسیل آبی معلوم قرار داده می‌شود. به محلول‌ها مقدار کمی ماده رنگی مانند بلومتیلن اضافه می‌شود. در همان حال، یک سری محلول‌های شاهد که پتانسیل‌های آبی آن‌ها با پتانسیل‌های آب محلول‌های مورد استفاده در آزمایش یکسان باشد، نیز تهیه می‌شود. محلول‌های شاهد رنگی نیستند. پس از گذشت یک یا دو ساعت یعنی هنگامی که در تبادل آب بین بافت و محلول تعادل ایجاد شده است، شدت رنگ و غلظت محلول تعیین می‌شود.

• روش تعیین شدت رنگ و غلظت محلول

یک قطره از محلول آزمایش را به دقت به داخل محلول بی‌رنگ شاهد با همان پتانسیل آبی منتقل می‌کنیم. چون قطره رنگی است با چشم قابل رؤیت است. اگر غلظت محلول مربوطه افزایش یافته باشد، قطره رنگی به قعر محلول شاهد سقوط خواهد کرد. اگر غلظت محلول مربوطه کاهش یافته باشد، قطره رنگی در محلول شاهد به طرف بالا صعود خواهد کرد. اگر غلظت محلول آزمایش تغییر نکرده باشد، در این صورت قطره رنگی در محلول شاهد به اطراف نفوذ و انتشار خواهد یافت. پتانسیل آب محلولی که غلظت آن، در ضمن غوطه‌ور شدن بافت در داخل آن، تغییر نکرده باشد، برابر با پتانسیل آب بافت گیاهی خواهد بود.

فروش ویژه به مدت محدود

فروش ویژه بیش از ۳۰۰۰ رقم محصولات کشاورزی، انواع بذر با بسته بندی اورجینال و خانگی، انواع کودهای وارداتی اصل، ادوات و ابزارآلات با ضمانت اصالت کالا

همین الآن خرید کنید

• مزیت روش ماده رنگی

۱- هیچ وسیله و دستگاه پیچیده ای مورد نیاز نیست.

۲- اندازه گیری های مربوط به پتانسیل آب، هم در وضعیت آزمایشگاهی و هم در مزرعه می تواند انجام شود.

۳- امتیاز دیگر آن است که اندازه گیری پتانسیل آب در مدت یک یا دو ساعت می تواند انجام شود.

• عیب روش ماده رنگی

با به کار بردن روش مذکور تنها مقادیر تقریبی پتانسیل آبی بدست می آید.

۵- روش اطاقک فشار

روش اطاقک فشار، به روش بمب فشار (pressure bomb) نیز معروف است. در این روش یک بخش زنده گیاه (یک شاخه برگدار یا برگ) را از گیاه اصلی جدا کرده و آن را طوری وارد یک اطاقک کوچک که می‌تواند فشارهای تا ۵۰ بار یا بیشتر را تحمل کند، میکنیم که دمبرگ یا قسمت انتهائی شاخه از آن بیرون باشد. اطراف دمبرگ نیز با لاستیک مخصوص گرفته می‌شود تا اطاقک هیچ منفذی به خارج نداشته باشد.

سپس یک گاز بی‌اثر مثل ازت را از یک تانک حاوی گاز متراکم وارد اطاقک می‌کنیم. هنگامی که فشار گاز در اطراف شاخه برگ دار در داخل اطاقک به اندازه کافی افزایش پیدا کند، تا شیره خام درون آوند چوبی در سطح مقطع ساقه پدیدار شود، در این صورت انتقال و تبادل آب بین سلول‌های شاخه مزبور و سیستم آوند چوبی به حال تعادل در آمده است. در این حال، فشار گاز با علامت منفی در داخل اطاقک برابر با پتانسیل آب سلول‌های برگ در نظر گرفته می‌شود. با استفاده از روش اطاقک فشار، اندازه گیری پتانسیل آب بافت گیاهی را می‌توان در مدت کوتاهی (چند دقیقه) انجام داد.

اگر اندازه گیری پتانسیل آب بصورت زیر باشد، مفیدتر خواهد بود:

• اندازه گیری در هنگام قبل از طلوع آفتاب هر هفته یکبار از مرحله جوانه زنی تا برداشت محصول

• اندازه گیری در هنگام ظهر هر دو هفته یکبار در طول دوره رشد

• اندازه گیری ساعتی به منظور تعیین منحنی تغییرات پتانسیل آبی گیاه در طول روز:

  برای این منظور در طول دوره رشد، سه روز را مشخص می‌کنیم (در اوایل، اواسط و آخر رشد). در این سه روز پتانسیل آبی گیاه در ساعات مختلف روز اندازه گیری می‌شود. پس از معدل گیری، منحنی تغییرات پتانسیل آبی گیاه در روز رسم و حداکثر پتانسیل روزانه بدست می‌آید.

• سایر اندازه گیری‌های پراکنده به منظور تعیین اثر آبیاری، دما و غیره بر پتانسیل آبی گیاه انجام شود. با این اندازه گیری‌ها می‌توان بهترین زمان آبیاری و درجه مؤثر بودن آبیاری را برآورد نموده و مصرف آب در آبیاری را به حداقل رساند.

منبع: کتاب رابطه آب و خاک و گیاه ، موسسه چاپ و انتشارات آستان قدس رضوی، ۱۳۸۳

دکتر فاطمه سکه چی