Wykorzystanie metody termicznej sap-flow do określenia przepływu wody w pędach Physocarpus opulifolius (L.) Maxim. i Spiraea japonica L. oraz sposoby ograniczania stresu wodnego u tych roślin w...

Dostępność zasobów wody słodkiej wysokiej jakości stale zmniejsza się. Na taki stan rzeczy wpływa wiele czynników. Do najważniejszych należą: zmiany klimatyczne, obniżanie i wyczerpywanie się poziomów wodonośnych, wzrost liczby ludności, zanieczyszczenia wód powierzchniowych i gruntowych, wzrastająca produkcja przemysłowa oraz intensywnie prowadzone rolnictwo [Majsztrik i in. 2017]. Pogłębiający się na świecie deficyt wody zmusza producentów materiału roślinnego do znacznego ograniczania jej zużycia albo do większego nadzoru nad gospodarowaniem nią w celu zminimalizowania strat, a także do redukcji zanieczyszczeń przedostających się do wód gruntowych.
Uprawy roślin szkółkarskich prowadzone są głównie na wolnym powietrzu, ale od kilkudziesięciu lat stale wzrasta powierzchnia upraw kontenerowych. Rośliny z tych upraw uzyskuje się szybciej, efektywniej oraz taniej [Majsztrik i in. 2011], a dobór odpowiedniego podłoża, nawożenie i nawadnianie są łatwiejsze w porównaniu z uprawami polowymi. Ponadto produkcja w pojemnikach pozwala zwiększyć wydajność na jednostkę powierzchni, umożliwia stałą kontrolę warunków uprawy i szybką reakcję na potrzeby roślin.
W produkcji roślinnej częstotliwość nawadniania jest różna i zależy od wielu czynników, między innymi od gatunku, sposobu uprawy, warunków środowiskowych itp. W szkółkarstwie ozdobnym dominującym systemem nawadniania są deszczownie stałe zasilane wodą głównie ze studni głębinowych [Marosz 2013]. Nawadnianie roślin uprawianych w kontenerach musi odbywać się częściej niż w uprawach polowych. Deszczowanie w kontenerowni jest obarczone zawsze dużymi stratami. W zależności od rozstawy pojemników i kształtu roślin, do kontenerów trafia jedynie 25–37% wody, a rośliny wykorzystują z tego tylko 13–20% [Weatherspoon i Harrel 1980, Beeson i Brooks 2008]. Pozostała jej część rozpryskuje się poza pojemniki. Nawadnianie upraw zależy ponadto w dużej mierze od warunków pogodowych, technologii uprawy [Argo 1998, Allaire-Leung i in. 1999, Beeson 2007, Owen i Altland 2008] oraz uprawianego gatunku lub odmiany.
W celu ograniczenia zużycia wody dąży się do wprowadzania systemów zamkniętych, w których można w znacznym stopniu zmniejszyć nie tylko zużycie wody, ale też nawozów czy środków ochrony roślin. Istnieje jednak ryzyko, że przy tego typu systemach mogą rozprzestrzeniać się patogeny glebowe [Orlikowski 2006]. Oprócz tego, założenie takiej uprawy jest bardzo kosztowne. Poszukuje się zatem ciągle metod umożliwiających korzystanie z zasobów wodnych w bardziej ekonomiczny sposób. Jedną z nich jest zastosowanie regulowanego deficytu nawadniania RDI (Regulated Deficit Irrigation). Sposób ten polega na okresowym lub wręcz całkowitym zaprzestaniu nawadniania roślin w konkretnej fazie rozwojowej tak, by nie spowodowało to uszkodzeń, obniżenia jakości, kwitnienia, plonowania roślin czy też ich trwałości pozbiorczej. Ograniczenie nawadniania pozwala na kontrolę wzrostu i rozwoju roślin oraz przyczynia się do ograniczenia zużycia wody w ich produkcji [Koniarski i Matysiak 2015]. Znajomość potrzeb wodnych uprawianych roślin umożliwia precyzyjne określenie częstotliwości nawadniania przy zachowaniu ich jakości, co w efekcie może przyczynić się do zmniejszenia zużycia wody i ograniczenia kosztów produkcji.
Jedną z metod badawczych pozwalających na dokładne określenie zapotrzebowania roślin na wodę jest metoda termiczna sap-flow oparta na pomiarze prędkości przepływu wody w pędach roślinnych [Baker i van Bavel 1987, Braun i Schmid 1999, Oleszczuk i in. 2005, Gonzáles-Altozano i in. 2008, Girardi i in. 2010, Fu i in. 2016]. Umożliwia ona określenie przybliżonego zużycia wody w jednostce czasu przez roślinę.
Bezpośrednio z potrzebami wodnymi roślin wiążą się także sposoby określania poziomu ich stresu wodnego. Często producenci mają do czynienia z tym problemem w momencie przesadzania roślin z gołym korzeniem do pojemników lub z kontenerów mniejszych do większych albo bezpośrednio z gruntu do pojemników. Stan fizjologiczny roślin można określić m.in. za pomocą pomiaru fluorescencji chlorofilu [Kalaji i Łoboda 2010, Kalaji 2011, Ni i in. 2015, Hazrati i in. 2016] albo poziomu wymiany gazowej CO2 [Hong-hai i in. 2016] i H2O, wykorzystując dodatkowo wskaźnik powierzchni liścia.
Równie ważnym aspektem są sposoby ograniczenia zużycia wody przez rośliny, a jednocześnie utrzymania ich w stanie wystarczającego uwodnienia. Jedną z metod obniżenia poziomu stresu wodnego u roślin jest wykorzystanie regulatorów wzrostu [Jankiewicz 1997, Farooq i Bano 2006, McCann i Huang 2007, Pirasteh i in. 2012, Xu i Huang 2012] i innych substancji pełniących rolę tzw. antytranspirantów, które oddziałują na tkanki roślinne w różny sposób. Jedne wpływają na zmiany anatomiczne w roślinie, co przejawia się np. zmniejszoną transpiracją [Anderson i Kreith 1978, Latocha i in. 2009, Sacała 2009], inne wpływają na procesy biochemiczne zachodzące w tkankach roślinnych [Dunn i in. 2012].