Kesan Kelembapan Terhadap Transpirasi dan Pertumbuhan Tumbuhan

Pengenalan

Kelembapan memainkan peranan penting dalam transpirasi dan pertumbuhan tumbuhan, mempengaruhi pelbagai proses fisiologi seperti kekonduksian stomata, pengambilan nutrien, dan fotosintesis. Artikel ini meneroka bagaimana kelembapan mempengaruhi proses-proses ini, dengan memberi tumpuan kepada spesies tumbuhan tertentu dan keadaan persekitaran, berdasarkan data eksperimen dan penemuan penyelidikan.

Peranan Kelembapan dalam Transpirasi Tumbuhan

Transpirasi, proses di mana air diangkut melalui tumbuhan ke atmosfera, dipengaruhi secara signifikan oleh kelembapan. Kelembapan tinggi mengurangkan defisit tekanan wap (VPD), menyebabkan kadar transpirasi yang lebih rendah, manakala kelembapan rendah meningkatkan transpirasi disebabkan VPD yang lebih tinggi (Sellin et al., 2017) (Kupper et al., 2017).

Mekanisme di Sebalik Transpirasi yang Didorong oleh Kelembapan

Kekonduksian Stomata: Stomata adalah pengawal utama transpirasi. Kelembapan tinggi biasanya menghasilkan kekonduksian stomata yang lebih tinggi, membolehkan pengambilan CO2 yang lebih banyak untuk fotosintesis, manakala kelembapan rendah menyebabkan penutupan stomata untuk mengekalkan air (Kupper et al., 2022) (Niglas et al., 2014).
Defisit Tekanan Wap (VPD): VPD, perbezaan antara jumlah kelembapan dalam udara dan jumlah kelembapan yang boleh ditampung oleh udara, adalah pendorong kritikal transpirasi. VPD yang lebih tinggi meningkatkan kadar transpirasi, manakala VPD yang lebih rendah mengurangkannya (Xu et al., 2023) (Zhang et al., 2022).

Kesan Kelembapan pada Pertumbuhan Tumbuhan

Kesan kelembapan pada pertumbuhan tumbuhan adalah kompleks, berbeza mengikut spesies dan keadaan persekitaran.

Kesan Positif Kelembapan Tinggi

Pertumbuhan Dipertingkatkan dalam Beberapa Spesies: Kelembapan tinggi boleh menggalakkan pertumbuhan dalam spesies tertentu dengan mengekalkan kekonduksian stomata yang optimum dan mengurangkan tekanan air. Sebagai contoh, pokok birch perak (Betula pendula) menunjukkan peningkatan pertumbuhan di bawah kelembapan tinggi disebabkan kekonduksian stomata yang lebih tinggi dan pengambilan nutrien (Kupper et al., 2017) (Oksanen et al., 2018).
Kecekapan Penggunaan Air yang Lebih Baik (WUE): Tumbuhan yang ditanam dalam kelembapan yang lebih tinggi sering menunjukkan WUE yang lebih tinggi, kerana mereka kehilangan kurang air melalui transpirasi sambil mengekalkan kadar fotosintesis (Zheng & Shimizu, 2005) (Lee et al., 2018).

Kesan Negatif Kelembapan Tinggi

Perlambatan Pertumbuhan: Kelembapan tinggi boleh menyebabkan pengurangan kadar pertumbuhan dalam beberapa spesies. Pokok Norway spruce (Picea abies) menunjukkan pertumbuhan yang lebih perlahan di bawah kelembapan tinggi, mungkin disebabkan pengurangan aliran air transpirasi dan pengambilan nutrien (Sellin et al., 2024) (Sellin et al., 2017).
Kerentanan terhadap Patogen: Kelembapan tinggi boleh mewujudkan keadaan yang sesuai untuk patogen kulat, meningkatkan risiko jangkitan dan memberi kesan negatif kepada pertumbuhan (Oksanen et al., 2018).

Kesan Negatif Kelembapan Rendah

Pertumbuhan Berkurang: Kelembapan rendah boleh menekan tumbuhan dengan meningkatkan permintaan transpirasi, menyebabkan penutupan stomata dan pengurangan fotosintesis. Ini sangat memudaratkan spesies yang disesuaikan dengan kelembapan tinggi, seperti herba hutan dan anak pokok (Lendzion, 2008) (Effects of Air Humidity on Development, Physiology and Distribution of Temperate Woodland Herbs and Tree Saplings, 2022).
Pengurangan Biojisim: Eksperimen terhadap herba hutan dan anak pokok menunjukkan pengurangan biojisim yang signifikan di bawah kelembapan rendah, walaupun dengan kelembapan tanah yang mencukupi (Lendzion, 2008) (Effects of Air Humidity on Development, Physiology and Distribution of Temperate Woodland Herbs and Tree Saplings, 2022).

Tindak Balas Spesifik Spesies terhadap Kelembapan

Spesies tumbuhan yang berbeza menunjukkan tindak balas yang berbeza terhadap kelembapan disebabkan oleh adaptasi fisiologi dan morfologi mereka.

Pokok Luruh

Birch Perak (Betula pendula): Birch perak menunjukkan peningkatan kekonduksian stomata dan pengambilan nutrien di bawah kelembapan tinggi, membawa kepada pertumbuhan yang lebih baik. Walau bagaimanapun, pendedahan berpanjangan kepada kelembapan tinggi mengurangkan kapasiti fotosintesis dan kadar pertumbuhan (Kupper et al., 2017) (Sellin et al., 2013) (Oksanen et al., 2018).
Aspen Hibrid (Populus tremula × P. tremuloides): Aspen hibrid menunjukkan pengurangan pertumbuhan di bawah kelembapan tinggi, mungkin disebabkan perubahan sifat hidraulik dan pengurangan kekonduksian stomata (Niglas et al., 2014) (Oksanen et al., 2018).

Pokok Konifer

Norway Spruce (Picea abies): Anak pokok Norway spruce yang ditanam di bawah kelembapan tinggi menunjukkan pengurangan saiz pucuk dan kadar pertumbuhan, terutamanya dalam bentuk fenologi yang lambat bercambah (Sellin et al., 2024).
Konifer Cina: Spesies seperti Pinus massoniana dan Cunninghamia lanceolata menunjukkan kepekaan yang berbeza terhadap kelembapan. Pinus massoniana sangat sensitif, dengan pertumbuhan berkurang di bawah kelembapan rendah, manakala Cunninghamia lanceolata lebih berdaya tahan (Zheng & Shimizu, 2005).

Tumbuhan Herba

Herba Hutan: Tumbuhan ini memerlukan kelembapan tinggi untuk pertumbuhan optimum. Kelembapan berkurang menyebabkan pengurangan biojisim yang signifikan, walaupun dengan kelembapan tanah yang mencukupi (Lendzion, 2008) (Effects of Air Humidity on Development, Physiology and Distribution of Temperate Woodland Herbs and Tree Saplings, 2022).
Orkid Phalaenopsis: Tumbuhan Phalaenopsis muda yang ditanam di bawah kelembapan tinggi (70-90% RH) menunjukkan peningkatan pengambilan CO2 dan rentang daun, menunjukkan keutamaan untuk keadaan lembap (Lee et al., 2018).

Mekanisme Persekitaran dan Fisiologi

Kesan kelembapan pada pertumbuhan tumbuhan melibatkan beberapa mekanisme fisiologi dan persekitaran.

Pengambilan Nutrien dan Fotosintesis

Pengambilan Nutrien: Kelembapan tinggi boleh meningkatkan pengambilan nutrien dengan meningkatkan aliran massa yang didorong oleh transpirasi nutrien larut air, seperti yang diperhatikan dalam birch perak (Kupper et al., 2017).
Kapasiti Fotosintesis: Kelembapan tinggi boleh menyebabkan perubahan dalam kapasiti fotosintesis, sering mengurangkannya disebabkan perubahan kekonduksian stomata dan ketersediaan nutrien (Sellin et al., 2017) (Sellin et al., 2013).

Seni Bina Hidraulik dan Pengaturan Stomata

Kekonduksian Hidraulik: Kelembapan tinggi boleh mengubah sifat hidraulik, seperti kekonduksian hidraulik daun (K_L) dan kekonduksian hidraulik akar (K_R), mempengaruhi kecekapan pengangkutan air (Sellin et al., 2013) (Oksanen et al., 2018).
Pengaturan Stomata: Stomata bertindak balas terhadap kelembapan dengan menyesuaikan kekonduksian untuk mengimbangi kehilangan air dan pengambilan CO2. Pengaturan ini adalah kritikal untuk mengekalkan fotosintesis dan pertumbuhan dalam keadaan kelembapan yang berbeza (Sweet et al., 2017) (Meinzer et al., 1997).

Kesan Interaktif Kelembapan dan Faktor Persekitaran Lain

Kelembapan sering berinteraksi dengan faktor persekitaran lain, seperti suhu dan kelembapan tanah, untuk mempengaruhi pertumbuhan tumbuhan.

Suhu dan VPD

VPD dan Transpirasi: VPD tinggi, sering dikaitkan dengan suhu tinggi dan kelembapan rendah, meningkatkan kadar transpirasi dan tekanan air, memberi kesan negatif kepada pertumbuhan (Xu et al., 2023) (Zhang et al., 2022).
Interaksi Suhu-Kelembapan: Kesan gabungan suhu dan kelembapan boleh mengubah tindak balas stomata dan kecekapan fotosintesis, seperti yang dilihat dalam tumbuhan kentang di bawah defisit air tanah (Zhang et al., 2022).

Kelembapan Tanah dan Kemarau

Toleransi Kemarau: Tumbuhan di bawah kelembapan tinggi mungkin menunjukkan pengurangan toleransi kemarau disebabkan perubahan pengaturan stomata dan sifat hidraulik (Sellin et al., 2017) (Oksanen et al., 2018).
Ketersediaan Air Tanah: Kelembapan tanah berinteraksi dengan kelembapan untuk mempengaruhi kekonduksian stomata dan transpirasi, dengan tumbuhan yang disiram dengan baik menunjukkan tindak balas berbeza berbanding tumbuhan yang mengalami tekanan air (Xu et al., 2023) (Zhang et al., 2022).

Implikasi untuk Ekosistem Hutan dan Pertanian

Memahami kesan kelembapan pada transpirasi dan pertumbuhan tumbuhan mempunyai implikasi penting untuk pengurusan hutan dan pertanian.

Ekosistem Hutan

Hutan Boreal: Peningkatan kelembapan atmosfera yang diramalkan di Eropah utara mungkin menentang peningkatan pertumbuhan yang dijangkakan daripada suhu yang lebih panas, menyebabkan pengurangan produktiviti hutan (Sellin et al., 2024) (Oksanen et al., 2018).
Komposisi Spesies: Perubahan dalam kelembapan boleh mengubah komposisi spesies, menyokong yang lebih toleran terhadap kelembapan tinggi dan mengurangkan daya saing yang lain (Oksanen et al., 2018) (Lendzion, 2008).

Implikasi Pertanian

Pengurusan Tanaman: Pengurusan kelembapan boleh menjadi penting untuk mengoptimumkan pertumbuhan tanaman, terutamanya untuk spesies yang sensitif terhadap kelembapan rendah. Sebagai contoh, tumbuhan tomato menunjukkan pertumbuhan berkurang di bawah kedua-dua kelembapan tinggi dan rendah, mencadangkan keperluan untuk kawalan kelembapan yang tepat dalam rumah hijau (Amor & Marcelis, 2005).
Strategi Pengairan: Memahami peranan kelembapan dalam pengambilan nutrien dan transpirasi boleh memberi maklumat kepada amalan pengairan, terutamanya di bawah keadaan iklim yang berubah (Kupper et al., 2017) (Zhang et al., 2022).

Kesimpulan

Kelembapan memberi kesan signifikan kepada transpirasi dan pertumbuhan tumbuhan, dengan tindak balas yang berbeza mengikut spesies dan keadaan persekitaran. Sementara beberapa spesies mendapat manfaat daripada kelembapan tinggi disebabkan peningkatan pengambilan nutrien dan kecekapan penggunaan air, yang lain mungkin mengalami perlambatan pertumbuhan dan peningkatan kerentanan terhadap patogen. Dengan perubahan iklim global mengubah regim kelembapan, memahami tindak balas ini adalah penting untuk meramalkan dinamik ekosistem dan membangunkan strategi pengurusan yang berkesan.

Jadual: Ringkasan Penemuan Utama

Spesies	Kesan Kelembapan Tinggi	Sumber
Birch Perak	Peningkatan kekonduksian stomata dan pengambilan nutrien, tetapi pengurangan kapasiti fotosintesis	(Kupper et al., 2017) (Sellin et al., 2013)
Norway Spruce	Pengurangan saiz pucuk dan kadar pertumbuhan, terutamanya dalam bentuk yang lambat bercambah	(Sellin et al., 2024)
Aspen Hibrid	Pengurangan kadar pertumbuhan dan perubahan sifat hidraulik	(Niglas et al., 2014) (Oksanen et al., 2018)
Herba Hutan	Pengurangan biojisim yang signifikan di bawah kelembapan rendah	(Lendzion, 2008) (Effects of Air Humidity on Development, Physiology and Distribution of Temperate Woodland Herbs and Tree Saplings, 2022)
Orkid Phalaenopsis	Peningkatan pengambilan CO2 dan rentang daun di bawah kelembapan tinggi	(Lee et al., 2018)
Konifer Cina	Kepekaan yang berbeza; Pinus massoniana sangat sensitif, Cunninghamia lanceolata berdaya tahan	(Zheng & Shimizu, 2005)

Rujukan

Sellin, A., Alber, M., Keinänen, M., Kupper, P., Lihavainen, J., Lõhmus, K., Oksanen, E., Sõber, A., Sober, J., & Tullus, A. (2017). Growth of northern deciduous trees under increasing atmospheric humidity: possible mechanisms behind the growth retardation. Regional Environmental Change. https://doi.org/10.1007/S10113-016-1042-Z

Kupper, P., Rohula, G., Inno, L., Ostonen, I., Sellin, A., & Sõber, A. (2017). Impact of high daytime air humidity on nutrient uptake and night-time water flux in silver birch, a boreal forest tree species. Regional Environmental Change. https://doi.org/10.1007/S10113-016-1092-2

Kupper, P., Rohula-Okunev, G., Tullus, A., Tulva, I., Merilo, E., & Sellin, A. (2022). Long-term effect of elevated air humidity on seasonal variability in diurnal leaf conductance and gas exchange in silver birch. Canadian Journal of Forest Research. https://doi.org/10.1139/cjfr-2021-0236

Niglas, A., Kupper, P., Tullus, A., & Sellin, A. (2014). Responses of sap flow, leaf gas exchange and growth of hybrid aspen to elevated atmospheric humidity under field conditions. Aob Plants. https://doi.org/10.1093/AOBPLA/PLU021

Xu, Z., Tian, Y., Liu, Z., & Xia, X. (2023). Comprehensive Effects of Atmosphere and Soil Drying on Stomatal Behavior of Different Plant Types. Water. https://doi.org/10.3390/w15091675

Zhang, P., Yang, X., Manevski, K., Li, S., Wei, Z., Andersen, M. N., & Liu, F. (2022). Physiological and Growth Responses of Potato (Solanum Tuberosum L.) to Air Temperature and Relative Humidity under Soil Water Deficits. Plants. https://doi.org/10.3390/plants11091126

Oksanen, E., Lihavainen, J., Keinänen, M., Keski-Saari, S., Kontunen-Soppela, S., Sellin, A., & Sõber, A. (2018). Northern Forest Trees Under Increasing Atmospheric Humidity. https://doi.org/10.1007/124_2017_15

Zheng, Y., & Shimizu, H. (2005). Plant growth and water use efficiency of four chinese conifer tree species under different air humidity.

Lee, H. B., Lim, S. H., Lim, N. H., An, S. K., & Kim, K. S. (2018). Growth and CO 2 exchange in young Phalaenopsis orchids grown under different levels of humidity during the vegetative period. Horticulture Environment and Biotechnology. https://doi.org/10.1007/S13580-018-0005-3

Sellin, A., Heinsoo, K., Kupper, P., Meier, R., Õunapuu-Pikas, E., Reinthal, T., Rosenvald, K., & Tullus, A. (2024). Growth responses to elevated environmental humidity vary between phenological forms of Picea abies. Frontiers in Forests and Global Change. https://doi.org/10.3389/ffgc.2024.1370934

Lendzion, J. (2008). Effects of air humidity on development, physiology and distribution of temperate woodland herbs and tree saplings.

Effects of air humidity on development, physiology and distribution of temperate woodland herbs and tree saplings. (2022). https://doi.org/10.53846/goediss-3433

Sellin, A., Tullus, A., Tullus, A., Niglas, A., Õunapuu, E., Karusion, A., & Lõhmus, K. (2013). Humidity-driven changes in growth rate, photosynthetic capacity, hydraulic properties and other functional traits in silver birch (Betula pendula). Ecological Research. https://doi.org/10.1007/S11284-013-1041-1

Sweet, K. J., Peak, D., & Mott, K. A. (2017). Stomatal heterogeneity in responses to humidity and temperature: Testing a mechanistic model. Plant Cell and Environment. https://doi.org/10.1111/PCE.13051

Meinzer, F. C., Hinckley, T. M., & Ceulemans, R. (1997). Apparent responses of stomata to transpiration and humidity in a hybrid poplar canopy. Plant Cell and Environment. https://doi.org/10.1046/J.1365-3040.1997.D01-18.X

Amor, F. M. del, & Marcelis, L. F. M. (2005). Regulation of growth and nutrient uptake under different transpiration regimes. https://doi.org/10.17660/ACTAHORTIC.2005.697.68

Number of View :69