Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta
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Il movimento dell’acqua nel suolo e nella pianta. - 30 atm. -0.8 foglia. MPa. -0.5 xilema. Potenziale idrico  w. -0.3 radice.  0 suolo. Componenti di Ψ w nel suolo Ψ w = Ψ s + Ψ p + ( Ψ g )

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Presentation Transcript


Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta

Il movimento dell’acqua nel suolo e nella pianta


Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta

- 30 atm

-0.8 foglia

MPa

-0.5 xilema

Potenziale idrico w

-0.3 radice

0 suolo


Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta

  • Componenti di Ψw nel suolo

  • Ψw = Ψs + Ψp + (Ψg)

  • Eccetto che nei suoli salini, Ψs è piccolo (le soluzioni nel terreno sono molto diluite (1-10 mM))

  • Perciò il potenziale nel terreno è quasi tutto a carico della componente di pressione (Ψp) .


Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta

In un suolo ben irrigato, Ψp è circa zero.

Capacità di campo: acqua disponibile per le piante

= (Quantità massima – Quantità al punto di appassimento perm.)


Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta

Quando il suolo asciuga, si formano bolle d’aria e l’acqua si ritira

negli interstizi fra le (e all’interno delle) particelle del terreno/ residui di sostanza organica.


Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta

Tensione superficiale

T = tensione superficiale

= forza/lunghezza [N/m]

= energia/area [J/m2]

T per H2O a 20 C = 0.078 J/m2

Energia necessaria a rompere i legami a idrogeno che sono pesi quando si muove acqua dalla massa della soluzione alla superficie per creare nuova interfaccia aria/acqua


Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta

r

α

h

Capillari e tensione superficiale

Forza dovuta alla tensione superficiale

= lunghezza ∙ T = 2πrT cosα

Forza che si oppone

= πr2hρg (peso della colonna d’acqua)

πr2hρg = 2πrT cosα

Per l’aqua su superfici idrofile α=0, cosα =1

h = 2T/ rρg

Vale con acqua abbondante


Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta

acqua con detergente

acqua pura

L’acqua risale nel capillare, ma il mercurio scende, perchè non aderisce al vetro

raggio risalita

2 m 0.007 mm

2 cm 0.7 mm

0.2 mm 70 mm

La risalita capillare visualizzata con una soluzione colorata

La presenza del detergente altera il valore della tensione superficiale dell’acqua

http://web.mit.edu/nnf/education/wettability/gravity.html


Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta

Dentro il tubo si sviluppa una pressione negativa

Tensione nei capillari

Quando l’aqua scarseggia, nel capillare si instaura una tensione (pressione negativa) che trattiene l’acqua

-P∙πr2 = 2πrT cosα

P = -2πrT cosα/ πr2= - 2Tcosα/2r


Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta

Pressione negativa = tensione

La resistenza alla trazione (tensile strength ) misura la tensione richiesta per tirare un materiale (corda, cavo, sbarra, fascio…) fino al punto di rottura. E’ una proprietà intensiva del materiale.

La resistenza alla trazione di un material è carico massimo a trazione (tensile stress) a cui può essere sottoposto prima che si rompa.

Misurata: da -5 a -30 MPa

Calcolata per via teorica considerando l’energia dei legami ad idrogeno: 140 MPa


Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta

 L’adesione dell’acqua alle particelle del terreno genera una TENSIONE (PRESSIONE NEGATIVA)


Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta

Il Ψp negativo richiama acqua da altre zone del terreno più

bagnate in cui Ψp è circa zero.

Il movimento di acqua nel terreno arido avviene

per flusso di massa ed è guidato dalla differenza

di pressione.

In questo caso i valori di Ψw del terreno sono negativi e la

cellula radicale per assorbire acqua dal terreno dovrà avere

valori di Ψw inferiori.


Dalla terra al cielo

Dalla terra al cielo


Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta

L’assorbimento avviene a livello della parte più giovane della radice

non ancora suberificata, ed è massimo a livello dei peli radicali


Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta

Sezione di apice radicale (banda del Caspary non ancora suberificata)

Sezione di radice (endoderma già differenziato)


Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta

L’acqua dal terreno nella radice per via simplastica e apoplastica

Al livello dell’endoderma la via apoplastica diventa per forza simplastica


Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta

Membrana plasmatica

Membrana vacuolo

Parete

Plasmodesma

Apoplastica

Simplastica e transcellulare


Il movimento dell acqua nel suolo e nella pianta

A livello dell’endoderma l’acqua deve passare attraverso la membrana cellulare.

A livello dello xilema l’acqua deve passare di nuovo attraverso la membrana cellulare.


Un menisco e il suo effetto

Un menisco e il suo effetto

Anche a livello del mesofillo i menischi sviluppano una tensione notevole

A livello subcellulare

A livello di tessuto/cellula


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