БІОФІЗИКА РОСЛИН - Ю. І. Посудін - 2004

IІ. ПРОЦЕСИ ПЕРЕНОСУ В СИСТЕМІ РОСЛИНА-ҐРУНТ-ПОВІТРЯ

12. ВПЛИВ ЗОВНІШНІХ ФАКТОРІВ НА РОСЛИНИ

12.5. ВПЛИВ ВІТРУ НА РОСЛИНИ

Параметри вітру. Рух повітря відносно земної поверхні називається вітром. Основні параметри вітру - швидкість, напрямок і поривчастість. Швидкість вітру вимірюється в м/с, хоча можуть застосовуватися такі одиниці, як вузол або км/г (табл. 12.1).

Таблиця 12.1. Зв'язок між одиницями швидкості вітру

Швидкість вітру оцінюється за допомогою шкали Бофорта (табл. 12.2).

Таблиця 12.2. Шкала Бофорта

Напрямок вітру визначають відносно сторін світу і позначають або в румбах (всього їх 16): північний, північно-східний, східний тощо або в поділках: одна поділка містить 5° або 10° залежно від необхідної точності вимірювань.

Поривчастість вітру - це стрибкоподібні підсилення і послаблення швидкості ΔV вітру; ΔV = ± 3 м/с при V = 5-10 м/с; ΔV = ± 5-7 м/с при V = 11-15 м/с.

Вплив вітру на транспірацію. Збільшення швидкості вітру викликає зменшення опору граничного шару (див. рівняння (10.3)), що призводить до збільшення швидкості випаровування. Однак, якщо Температура листка істотно перевищує температуру оточуючого повітря (наприклад, внаслідок дії інтенсивного випромінювання при помірно закритих продихах), збільшення швидкості вітру може викликати зменшення випаровування через те, що збільшення втрат теплоти зменшує температуру листка та тиск водяної пари в листку. Таким чином, результуюче зменшення рушійної сили, що викликає транспірацію, може перевищувати зменшення опору граничного шару. Опір продихів може здійснювати вплив на транспірацію, коли опір граничного шару невисокий; при великих значеннях цього опору вплив продихів на транспірацію незначний.

Вплив вітру на Фотосинтез. У термінах електричних аналогій швидкість фотосинтезу можна описати рівнянням [Gaastra, 1959]:

де - опори граничного шару, продихів та мезофілу відповідно, [CO₂]₁ та [CO₂]₂- концентрації двоокису вуглецю в оточуючому повітрі та в листку відповідно.

Використання вентиляційних потоків, при яких опір граничного шару зводиться нанівець, дає можливість оцінити суму опорів

Графіки розрахунків, наведені на рис. 12.9, свідчать про те, що швидкість фотосинтезу залежить від швидкості вітру, величин опорів продихів і мезофілу та площі поверхні листка.

Рис. 12.9. Залежність швидкості фотосинтезу під час інтенсивного освітлення від швидкості вітру: а - для високих значень опорів продихів та мезофілу; б - для низьких значень опорів продихів та мезофілу. Тут d- розмір листка.

Швидкість росту. Під час аналізу росту рослин використовують такі індекси, як швидкість відносного росту (ШВР), яка визначається відношенням швидкості збільшення ваги рослини до одиниці ваги швидкість сумарної асиміляції (ШСА), яка визначається відношенням швидкості збільшення ваги рослини до одиниці площі листка та відношення площі листка до ваги листка Експерименти з використанням повітряних потоків у тунелі дозволяли вимірювати всі ці індекси під впливом різних швидкостей вітру. Результати свідчать про наявність оптимальної з точки зору росту рослини (вирощували Brassica napus на піщаному ґрунті) швидкості вітру (0,7 м·с^-1); при швидкості вітру близько 4,0 м·с^-1 спостерігається зменшення всіх індексів. У той же час вплив вітру на ріст рослин (Brassica napus, Hordeum vulgare, Pisum sativum), які вирощували в культуральних розчинах, був незначний. Таку різницю у результатах, що спостерігалися, можна пояснити різними швидкостями транспірації для рослин, що вирощувалися у піску та розчині. Рослина, що росте у піску, зазнає помітного гідравлічного опору в ґрунті, тоді як в умовах вирощування у розчині опір виникає лише всередині рослини. На ріст рослини впливають як швидкість вітру, так і вологість ґрунту (табл. 12.3).

Таблиця 12.3. Вплив швидкості вітру та вологості ґрунту на ріст Robinia pseudoacacia (Satoo, 1948, цит. по [Grace, 1977])

Серед інших ефектів, що викликаються вітром, слід відзначити недорозвиненість рослини, механічні деформації та пошкодження, полягання угідь, просторове поширення пилку, насіння, пестицидів та забруднювачів.

Ерозія ґрунту. Руйнівний вплив на родючий ґрунтовий покрив і підстильні породи таких зовнішніх факторів, як вітер і Вода, які призводять до переміщення і перевідкладення продуктів руйнування, називається ерозією ґрунтів (від латинського erosio - роз'їдати, вигризати). Ерозія, яка супроводжується руйнуванням поверхні землі, формуванням долин річок, схилів, межиріч, називається природною (геологічною). На цей тип ерозії впливають такі фактори, як вітер, вода, температурні коливання, біологічні процеси. Під час вітрової ерозії відбувається перенос найдрібніших частинок ґрунту, що містять найважливіші для родючості компоненти - гумус, хімічні речовини. Крім того, цей процес супроводжується оголенням коріння одних та засипанням інших рослин. Розвиток ерозії пов'язаний також з рельєфом місцевості, стійкістю ґрунту до змиву та розмиву, рівнем покриття схилів лісовою або трав'янистою рослинністю.

Прискорена (антропогенна) ерозія викликається одночасним впливом вирубки лісів, надінтенсивним тваринництвом і неправильним використанням ґрунтів під сільськогосподарські потреби. Оранка, сінокіс та збирання врожаю, робота сільськогосподарських машин, меліорація земель, знищення лісів, надмірне розорювання території, безконтрольний випас худоби сприяють прискореній ерозії. Шар ґрунту, що руйнується при нормальній ерозії протягом сторічь, при антропогенній знищується за дуже короткі проміжки часу (швидкість антропогенної ерозії може бути в 100 разів більша, ніж швидкість природної). Ерозія завдає великої шкоди сільському господарству, оскільки під дією стічних дощових і талих вод по схилу змивається і переноситься верхня, найбільш родюча частина ґрунту. В результаті ерозії на значних площах руйнуються цінні сільськогосподарські угіддя; різко зменшуються гумусові ресурси, вміст азоту, фосфору і калію в ґрунті, що впливає на його родючість; замулюються ріки, канали та водні джерела, зростає розчленування території ярами, погіршується її гідрологічний режим. Аналіз матеріалів ґрунтового обстеження, виконаного "Укрземпроектом", показує, що за останні 20 років кількість ерозійних ґрунтів в Україні збільшилась у різних регіонах на 3-26 %; площа ерозійних чорноземів звичайних збільшилася на 15-26%.