Potentiel de l'eau

Définition

Le potentiel de l'eau est la quantité d'énergie contenue dans une quantité unitaire d'eau. L'état énergétique, ou potentiel total hydrique, de l'eau dans le sol se décompose en énergie potentielle de position dans un champ de force et en énergie cinétique due à la vitesse de déplacement du liquide. Le potentiel hydrique est le potentiel de l'eau à quitter un compartiment donné.

Le potentiel de l'eau :

Le gradient de potentiel hydrique est la différence de potentiel hydrique de deux liquides. Le potentiel hydrique est le potentiel de l'eau à se déplacer d'une zone à une autre en raison des différences de pression, des solutés dissous dans l'eau et d'autres facteurs.

Explications

Le potentiel hydrique répond à deux questions clés : le mouvement de l'eau et la disponibilité de l'eau pour les plantes. Les types d'eaux du sol résumées aux eaux hygroscopiques, capillaires et gravitationnelles. Les eaux hygroscopiques ne sont pas disponibles pour les plantes, les eaux capillaires le sont faiblement et l'eau gravitationnelle l'est intégralement.

Le potentiel de l'eau fait référence à l'énergie potentielle de l'eau, qui est, l'énergie libre d'avoir des molécules d'eau pour effectuer le travail. Il quantifie la tendance de l'eau à s'écouler d'une zone à une autre en raison de l'osmose, de la gravité, de la pression mécanique ou des effets matriciels tels que la tension superficielle.

C'est un concept généralement utilisé en physiologie végétale qui permet d'expliquer la circulation de l'eau dans les plantes; ainsi que dans les animaux et le sol. Il est généralement représenté par la lettre grecque Ψ (Psi).

Le potentiel hydrique, généralement faible dans les sols, est négligeable devant l'énergie potentielle. On considère donc que le terme "énergie potentielle", ou "potentiel", suffit à décrire l'état énergétique de l'eau dans le sol.

Potentiel hydrique

Le potentiel hydrique est l'énergie nécessaire, par quantité d'eau, pour transporter une quantité infinitésimale d'eau de l'échantillon vers un bassin de référence d'eau libre pure. Pour comprendre ce que cela signifie, comparez l'eau d'un échantillon de sol à l'eau d'un verre à boire.

L'eau dans le verre est relativement gratuite et disponible; l'eau du sol est liée à des surfaces diluées par des solutés et sous pression ou tension. En effet, l'eau du sol a un état énergétique différent de l'eau "libre". L'eau gratuite est accessible sans dépenser d'énergie.

L'eau du sol ne peut être extraite qu'en dépensant de l'énergie. Le potentiel hydrique du sol exprime la quantité d'énergie que vous auriez besoin de dépenser pour extraire cette eau de l'échantillon de sol.

Le potentiel hydrique du sol est une propriété différentielle. Pour que la mesure ait un sens, une référence doit être spécifiée. La référence généralement spécifiée est l'eau pure et libre à la surface du sol. Le potentiel hydrique de cette référence est nul. Le potentiel de l'eau dans l'environnement est presque toujours inférieur à zéro, car il faut ajouter de l'énergie pour extraire l'eau.

Le potentiel hydrique est constitué de plusieurs potentiels qui influencent le mouvement de l'eau, qui peuvent agir dans les mêmes directions ou dans des directions différentes. Dans les systèmes biologiques complexes, ces facteurs potentiels jouent un rôle important.

Par exemple, l'ajout de solutés à l'eau diminue son potentiel en eau, le rendant plus négatif, et une augmentation de la pression augmente son potentiel, le rendant plus positif. Si possible, l'eau s'écoulera d'une zone à fort potentiel hydrique vers un endroit à moindre potentiel. Un exemple très courant est l'eau qui contient du sel dissous, comme l'eau de mer ou la solution à l'intérieur des cellules.

Ces solutions ont généralement des potentiels d'eau négatifs, par rapport à l'eau de référence pure (avec un potentiel égal à zéro). S'il n'y a pas de restriction de mouvement, les molécules d'eau s'écouleront de l'eau pure vers le potentiel hydrique inférieur de la solution. Ce flux continue jusqu'à ce que la différence de potentiel de soluté soit équilibrée avec une autre force, telle que la pression potentielle (potentiel de pression).

Le potentiel hydrique est un terme qui, dans la physiologie végétale, est utilisé pour désigner la disponibilité de l'eau dans un système (par exemple, tissu végétal, sol ou air). Il est utilisé pour décrire l'absorption d'eau et le transport de l'eau dans les plantes et avec ψ. Les différences ou gradients du potentiel hydrique entraînent le transport de l'eau, par lequel l'eau s'écoule de l'endroit le plus élevé vers l'endroit le plus faible (par exemple sol-racine, feuille-air).

Potentiel de l'eau en physique

D'un point de vue physique, le potentiel de l'eau est le potentiel chimique de l'eau, mis à l'échelle en unités de pression. C'est une mesure du travail qui doit être effectué pour fournir une unité de volume d'eau au système à partir d'un état de référence (à pression et température constantes).

Puisque les potentiels d'eau supposent généralement des valeurs négatives dans la nature, le potentiel le plus élevé (dans le sens du plus grand nombre, signe compris) a la valeur numérique la plus petite, et vice versa. Par exemple, l'eau d'un endroit avec un potentiel hydrique de 0 MP_a (complètement saturé) à un autre endroit avec un potentiel hydrique de -0,5 MP_a coule.

Dans la littérature plus ancienne, le terme puissance d'aspiration est parfois utilisé comme force motrice pour le transport de l'eau dans les usines. Ce terme est moins précis, n'a pas une définition uniforme et, de manière frappante, se comporte à l'inverse du potentiel d'eau : plus le potentiel d'eau est faible, plus la puissance d'aspiration est élevée et vice versa. Un concept connexe est le potentiel hydraulique en science du sol.

Contrairement au potentiel hydrique, les effets osmotiques ne sont pas pris en compte, de sorte qu'il convient à la description des processus de transport dans lesquels les substances dissoutes sont transportées sans entrave avec l'eau (par exemple infiltration).

Mesures du potentiel hydrique de l'eau

Les mesures du potentiel hydrique indiquent clairement l'eau disponible pour la plante, et contrairement à la teneur en eau, il existe une échelle de référence facile - les valeurs optimales de la plante vont d'environ -2 à 5 kPa, ce qui est du côté très humide, à environ -100 kPa, à l'extrémité la plus sèche de optimale. En dessous, les plantes seront en déficit, et au-delà de -1 000 kPa elles commenceront à souffrir. Selon les plantes, les potentiels hydriques inférieurs à -1 000 à -2 000 kPa provoquent un flétrissement permanent.

Les "irrigants" et les scientifiques utilisent des capteurs de potentiel hydrique en conjonction avec des capteurs de teneur en eau pour comprendre la disponibilité en eau des plantes. Savoir où la teneur en eau diminue et à quel pourcentage les plantes commencent à être stressées est important. Il est également possible de reconnaître lorsque le sol a trop d'eau : la teneur en eau est au-dessus du niveau où les capteurs de potentiel hydrique commencent à détecter le stress des plantes.

À l'aide de ces informations, les chercheurs peuvent identifier la plage optimale de la plante à une teneur en eau volumétrique de 12 % à 17 %. Tout ce qui est en dessous ou au-dessus de cette plage sera trop peu ou trop d'eau.

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