CONTENIDO Y ESTADO ENERGÉTICO DEL AGUA EN LA PLANTA -Propiedades del agua y concepto de potencial hídrico. - Métodos de medición Herman Silva Robledo Laboratorio Relación Suelo- Agua – Planta Facultad de Ciencias Agronómicas Propiedades.... Propiedades físicas del agua y transporte en la planta Continuidad hidráulica Energía del agua en la planta Concepto de potencial hídrico Cómo medir esa energía en la planta Propiedades.... • • • • • Líquida a temperatura fisiológica Fluido incompresible Alto calor específico Alto calor latente de vaporización y fusión Solvente universal ¿.......? ¿Para qué le sirve el agua a la planta? ¿Cómo entra el agua en la planta? ¿Porqué se mueve el agua en la planta? ¿Cuáles son las características físicas del agua que facilitan su movimiento? ¿Cuáles son las vías de entrada del agua en la planta? ¿Qué porcentaje del agua que entra es utilizada por la planta? ¿Cuáles son los factores que influyen en el transporte de agua en la planta? ¿Existe control fisiológico a la pérdida de agua? ¿Cómo se absorbe y transporta el agua a través de la planta? Teoría cohesión-tensión Altas fuerzas cohesivas El agua en los vasos forma un sistema continuo. La evaporación desde hojas disminuye su Ψ y determina que el agua se mueva. Se establece un ∆Ψ ¿QUÉ ES O QUÉ REPRESENTA EL POTENCIAL HÍDRICO? Ψ POTENCIAL QUIMICO DEL AGUA Potencial químico del agua: µ = R * T * ln a _( J ⋅ mol ) −1 R : 8,314 J mol-1 K-1 T : temperatura en grados Kelvin a : concentración Slatyer y Taylor (1960), postularon que el µ puede ser usado como propiedad importante en el sistema S-P-A definiendo el potencial hídrico simbolizado por la letra psi (Ψ). Si el potencial químico del agua lo dividimos por el volumen específico (m3 kg-1) o volumen parcial molar del agua (m3 mol-1), las unidades de energía son convertidas en unidades de presión: = µw − µ * w Vw Unidades de energía : J mol-1 En el SI J= newton·metro = N·m J= newton·m·mol-1 Volumen parcial molar del agua : m3 mol-1 Por lo tanto: −1 N ⋅ m ⋅ mol −2 ψ= 3 = N ⋅ m = Pa −1 m ⋅ mol Pa= 10-6 MPa. = 10-5 bares MPa = 10 bares POTENCIAL HIDRICO Ψw Es la contribución por mol de agua a la energía libre del sistema ¿En qué unidades se expresa? ¿Qué significa este concepto? ¿Qué valor se le asigna al potencial hídrico del agua pura? ¿Qué magnitud tiene el potencial hídrico en una célula vegetal? ¿Cuáles son los componentes del potencial hídrico en células vegetales? Componentes del potencial hídrico Ψ w = ψS + ψP + ψm + ψg Gravitacional Matriz Presión Solutos Trabajando a niveles celulares finalmente llegamos a: ψ w = ψ s +ψ p Potencial Hídrico: Trabajo que habría que suministrar a una unidad de “agua ligada” al suelo o a los tejidos de una planta para llevarla de un estado de unión a un estado de referencia correspondiente al agua pura ψs Representa el efecto de los solutos que disminuyen el potencial químico del agua de acuerdo a la ley de Raoult “la presión de vapor del agua en solución disminuye en proporción a la magnitud de la disminución de la fracción molar del agua en solución por adición de solutos” siempre posee valores negativos que varían con el volumen celular. ψp Es la medida de la presión mayor a la atmosférica ejercida sobre el sistema; este valor es 0 a presión atmosférica y se desarrolla cuando el sistema es encerrado o confinado, por lo tanto aumenta la energía libre y es positiva. METODOS DE MEDICION DEL POTENCIAL HIDRICO Y SUS COMPONENTES EN TEJIDOS VEGETALES COMPONENTE Ψw Ψw Ψ w = ψs + ψp ψs SISTEMA DE MEDICION FUNDAMENTO DE USO - En fase gaseosa Uso de soluciones de C - En fase líquida Conocida (Van`t Hoff) Psicrómetros de Termocuplas. Cambios termoeléctricos Técnica isopiestica Vapo Osmómetro Cambios termo Conc. de solucion eléctricos METODOS DE MEDICION DEL POTENCIAL HIDRICO Y SUS COMPONENTES EN TEJIDOS VEGETALES COMPONENTE Ψw - foliar - xilema SISTEMA DE MEDICION FUNDAMENTO DE USO Cámara a presión Teoría cohesiónTécnica de tensión compensación Ψw = ψS + ψP Cámara a presión Teoría cohesión Curvas P-V tensión Análisis gráfico Ψw = ψS + ψP Combinación Cambios termoOsmometría y eléctricos Cámara a presión Teoría C-T. 1.1.- En fase gaseosa: Cambio de peso o de volumen Método gráfico de interpolación para potencial hídrico 1.2. En fase líquida: Método de Shardakov Psicrómetros de termocuplas Técnica isopiéstica Cámara a presión (Scholander, 1965) Principio de funcionamiento de cámara a presión 0.0 5.0 4.5 -0.2 4.0 -0.4 3.5 -0.6 3.0 -0.8 2.0 2.5 1.5 -1.0 1.0 -1.2 0.5 -1.4 0.0 HORAS T1 T2 T3 T4 DPV DPV (KPa) Px (MPa) 20:30 19:30 18:30 17:30 16:30 15:00 12:00 11:00 08:30 06:00 Potencial hídrico xilemático a escala diaria en Vitis vinifera Análisis de curva P-V: 1/P versus déficit relativo de agua 1- CRA Contenido de agua en tejidos y órganos vegetales PF − PS CRA = *100 PT − PS CRA : Contenido relativo de agua (%) PF PS PT : peso fresco de la muestra (g) : peso seco (después de 48 horas en estufa) : peso fresco a máxima saturación o Peso Túrgido Referencias: Steudle E. (2001). The cohesion-tension mechanism and the acquisition of water by plant roots. Ann. Rev. Plant Physiol Plant. Mol. Biol. 52:847-875. Salisbury F. and C. Ross. 1992. Plant Physiology. Edition Four Belmont, CA: Wadsworth, Inc