CONTENIDO Y ESTADO ENERGÉTICO DEL AGUA EN LA PLANTA

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....
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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
ƒ Altas fuerzas cohesivas
ƒ El agua en los vasos forma un sistema continuo.
ƒ La evaporación desde hojas disminuye su Ψ y determina
que el agua se mueva.
ƒ 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
ƒ ¿En qué unidades se expresa?
ƒ ¿Qué significa este concepto?
ƒ ¿Qué valor se le asigna al potencial hídrico del agua pura?
ƒ ¿Qué magnitud tiene el potencial hídrico en una célula
vegetal?
ƒ ¿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