Az Eszterházy Károly Tanárképző Főiskola Tudományos Közleményei. 2004. Sectio Phisicae.(Acta Academiae Paedagogicae Agriensis : Nova series ; Tom. 31)

Rajkai Kálmán, R. Végh Krisztina, Nacsa Tibor: Az elektromos kapacitás, a gyökérméret és -aktivitás kapcsolata

Az elektromos kapacitás, a gyökérméret és -aktivitás kapcsolata 61 diffúz szolvátrétegben a víz dipólus molekulái a talajrészecske felületi és az ellenionréteg töltései szerint rendeződnek. A hőmozgás eredményeként a töltéstéren kívül a vízmolekulák véletlen elrendeződésűek. A gyökérkapacitás mérésekor alkalmazott külső E-mező ezt az elrendezést olymódon változtatja meg, hogy a víz dipólusokat erővonalak mentén rendezi. Az elektromos erővonalak mentén rendeződő vízmolekulákban töltésmegoszlás alakul ki, vagyis polarizálódnak. A polarizáció következtében megváltozott töltéseloszlású rendszerben a polarizáció mértékével arányos, mérhető elektromos áram indul. A polarizáció új egyensúlyi állapotot hoz létre, az új elrendezés a felvett energiát eltárolja. Az E-mező kikapcsolása után az eltárolt energia disszipálódik, és a rendszer az E-mezö előtti állapot visszaállása irányában rendeződik. A folyamat a dielektromos relaxáció. A gyökér elektromos kapacitásának a mérésére Chloupek a polarizáció érdekében 1 kHz frekvenciájú elektromos jelet (E-mező) alkalmazott (Chloupek, 1972). Dalton a Chloupek által alkalmazott tű növényelektródos gyökérkapacitást a gyökér központi hengerében lévő gyökérnedv és a talajoldat közötti membránfelületeken a polarizáció következtében kialakuló töltésként értelmezte (Dalton, 1995). Dalton a gyökeret határoló membránokat szigetelőnek, a xylemnedvet és a talajoldatot pedig vezetőnek tekintette. A gyökér külső felületét a talaj oldattal, mint külső vezetővel tekinti kontaktusban levőnek. A dielektromos állandót és a geometriai tényezőket változó értékűnek, de a gyökér-talaj rendszerre egységesen jellemzőnek ítéli. A gyökérnyakban mért kapacitást a talajoldattal kontaktusban lévő, vagyis aktív gyökérelemek, mint párhuzamosan kapcsolt hengerkondenzátorok összegzett értékeként értelmezi. A hengerkondenzátor kapacitása (Dalton, 1995) szerint: __ Ej Aj ~ ri2 ' 47T r

i

2 In — rn ahol C a gyökérkapacitás, A{ a henger alakú gyökér felülete (InTaL), L a gyökérhossz, rn a xylem sugara, T{

2 a gyökér külső, talajoldattal érintkező sugara, £{ a gyökér szövet dielektromos állandója. A talajnedvesség-tartalmat, a talajoldat ionösszetételét és -koncentrációját a gyökérkapacitás további meghatározó elemeiként említi Dalton (1995). A gyökérkapacitás Dalton által adott értelmezését a kolloid rendszerekre és az élő szövetek elektromos viselkedésére vonatkozó elektrokémiai vizsgálati eredmények is alátámasztják. Ezek közül kettőt említünk: — A talaj mint töltött kolloid részecskékből álló vizes elektrolit kis frek-