Dlaczego VPD jest kluczowe w nowoczesnej produkcji roślinnej

Zmieniający się klimat, coraz częstsze fale upałów, ale także okresy długotrwałej wysokiej wilgotności sprawiają, że zarządzanie warunkami wzrostu roślin staje się jednym z największych wyzwań współczesnego rolnictwa. Ekstremalne temperatury, nagłe zmiany pogody oraz zaburzenia bilansu wodnego coraz częściej prowadzą do występowania stresów abiotycznych, które ograniczają fotosyntezę, wzrost biomasy i potencjał plonowania roślin.

W praktyce rolniczej przez wiele lat ocena ryzyka stresu opierała się głównie na monitorowaniu pomiarów  temperatury i wilgotności względnej oraz opadów. Parametry te dostarczają jednak jedynie częściowej informacji i nie zawsze oddają rzeczywiste warunki, w jakich funkcjonują rośliny. O rzeczywistym poziomie stresu fizjologicznego decyduje bowiem nie pojedynczy czynnik, lecz ich wzajemna relacja, szczególnie zależność pomiędzy temperaturą, a wilgotnością powietrza.

Dlatego współczesne rolnictwo, zarówno w uprawach polowych, jak i pod osłonami, coraz częściej sięga po wskaźniki opisujące realny stan fizjologiczny roślin. Jednym z najważniejszych i najbardziej praktycznych jest VPD (Vapor Pressure Deficit), czyli deficyt ciśnienia pary wodnej. Wskaźnik ten pozwala precyzyjnie ocenić warunki transpiracji, aktywność aparatów szparkowych oraz zdolność roślin do prowadzenia fotosyntezy, a tym samym stanowi uniwersalne narzędzie do diagnozowania zarówno stresu cieplnego, jak i stresu związanego z nadmierną wilgotnością.

Co to jest VPD i jak wpływa na stres roślin

Czym jest deficyt ciśnienia pary wodnej? To różnica między ilością wody, jaką powietrze może utrzymać w postaci pary przy danej temperaturze, a rzeczywistą ilością pary wodnej w powietrzu. Im wyższa temperatura i niższa wilgotność względna, tym wyższe VPD. Im niższa temperatura powietrza i wyższa wilgotność, tym VPD spada.

Z punktu widzenia roślin VPD oznacza siłę, z jaką atmosfera “wyciąga” wodę z liścia. Parametr ten wpływa na zachowanie aparatów szparkowych i decyduje o tym, czy rośliny mogą efektywnie transpirować oraz pobierać wodę i składniki odżywcze.

VPD a fizjologia roślin: transpiracja, fotosynteza i pobieranie składników

Transpiracja, fotosynteza, pobieranie składników pokarmowych i regulacja temperatury liści są ze sobą ściśle powiązane. Aby rośliny mogły prawidłowo funkcjonować, muszą efektywnie transpirować i regulować wymianę gazową w zależności od warunków uprawy. Aparaty szparkowe otwierają się, aby do wnętrza liścia mógł dostać się CO2, który stanowi podstawowy budulec suchej masy roślin. Jednocześnie przez te same struktury ucieka woda w procesie parowania. VPD decyduje o tym, czy aparaty szparkowe pozostają otwarte, czy też roślina uruchamia mechanizmy obronne. Przy zbyt wysokim VPD transpiracja staje się bardzo intensywna, co grozi szybkim odwodnieniem. Aparaty szparkowe zamykają się, roślina próbuje ograniczyć utratę wody, ale jednocześnie obniża się tempo fotosyntezy. Przy zbyt niskim VPD aparaty szparkowe pozostają wprawdzie otwarte, lecz transpiracja jest tak słaba, że zaburzony zostaje transport wody i składników mineralnych, a mikroklimat liścia sprzyja infekcjom chorobowym.

Zakresy VPD w uprawie i ich wpływ na stres roślin

Bardzo niskie VPD <0,2 kPa – stres wysokiej wilgotności

Jeżeli VPD jest zbyt niskie < 0,2 kPa powietrze jest silnie nasycone parą wodną. Transpiracja jest ograniczona, co prowadzi do słabego transportu wapnia, potasu i innych kationów. W takich warunkach rośliny nie są w stanie efektywnie pobierać wody i składników odżywczych, co negatywnie wpływa na ich rozwój, szczególnie w fazie kwitnienia i zawiązywania owoców. Częściej obserwuje się tipburn, ordzawienia oraz wzrost presji chorób grzybowych i bakteryjnych. Stres wysokiej wilgotności jest szczególnie istotny w uprawach pod osłonami, tunelach foliowych i w systemach hydroponicznych.

0,2-0,5 kPa – warunki wilgotne, nadal ograniczona wymiana gazowa i ryzyko infekcji

Wartość VPD w zakresie 0,2-0,5 kPa oznacza, że powietrze nadal charakteryzuje się wysoką wilgotnością, jednak jego zdolność do odbierania wody z roślin jest nieco większa niż w warunkach skrajnie niskiego VPD. Transpiracja pozostaje ograniczona, co powoduje spowolnienie transportu wody i składników pokarmowych. W takich warunkach aparaty szparkowe mogą pozostawać częściowo otwarte, jednak wymiana gazowa nie jest w pełni efektywna, co może ograniczać tempo fotosyntezy i budowanie biomasy. Dodatkowo utrzymujący się wilgotny mikroklimat na powierzchni liści sprzyja rozwojowi patogenów.

VPD 0,5 – 2,0 kPa – Optymalne warunki do wzrostu, prawidłowa transpiracja i intensywna fotosynteza

Zakres od około 0,5 do 2,0 kPa uznawany jest za optymalną wartość dla większości roślin. To właśnie w tym przedziale znajduje się tzw. idealne VPD, które zapewnia równowagę między transpiracją a fotosyntezą i pozwala roślinom prawidłowo rosnąć oraz kwitnąć. Transpiracja i fotosynteza pozostają w równowadze, aparaty szparkowe są aktywne, a rośliny efektywnie pobierają wodę i składniki pokarmowe. Utrzymanie VPD w tym zakresie gwarantuje najwyższy potencjał wzrostu i plonowania roślin.

VPD 2,5 – 3,0 kPa – początek stresu, rośliny zaczynają ograniczać aktywność fizjologiczną

Wraz ze wzrostem VPD do 2,5 – 3,0 kPa pojawiają się pierwsze objawy stresu. W warunkach niskiej wilgotności i wysokiej temperatury rośliny zaczynają tracić wodę szybciej, niż są w stanie ją pobrać, co prowadzi do zaburzeń fizjologicznych.. Wyniki badań przeprowadzone w 2025 roku w Instytucie Ogrodnictwa w Skierniewicach na 4 gatunkach roślin ogrodniczych wykazały, że podwyższona temperatura prowadząca do wzrostu VPD powoduje wyraźny spadek intensywności fotosyntezy. Wykres 1 przedstawia, że po kilku dniach stresu cieplnego natężenie fotosyntezy może być niższe o ok. 35% w porównaniu do warunków optymalnych. Konsekwencją tego jest również mniejszy przyrost biomasy. Wykres 2 pokazuje, że już kilka dni z wysoką temperaturą skutkuje spadkiem masy roślin nawet o 30%, mimo braku widocznych objawów uszkodzeń liści.

Wykres 1. Średnie natężenie fotosyntezy (µmol CO₂ m ^-2 s ^-1 ) z 4 gatunków roślin ogrodniczych (truskawki, ogórki, sałata, kapusta pekińska) po 4 dniach przebywania w warunkach wysokiej temperatury (+32°C) w stosunku do roślin, które rosły w optymalnych warunkach (+21°C). Badania wykonane w Instytucie Ogrodnictwa w 2025 roku

Wykres 2. średni przyrost masy z 4 gatunków roślin ogrodniczych (truskawki, ogórki, sałata, kapusta pekińska) po 12 dniach prowadzenia badań w warunkach optymalnych (+21°C). w stosunku do roślin, które rosły w warunkach optymalnych i były przeniesione na 4 dni do warunków wysokiej temperatury (+32°C). badania wykonane w instytucie ogrodnictwa w 2025 roku.

VPD powyżej 3,0 kPa – ekstremalny stres

Przy VPD przekraczającym 3,0 kPa dochodzi do silnego stresu cieplnego. Transpiracja staje się niekontrolowana, aparaty szparkowe ulegają zamknięciu, a rośliny szybko tracą zdolność chłodzenia liści. W takich warunkach, zwłaszcza przy temperaturach rzędu 35°C, obserwuje się więdnięcie, nekrozy, oparzenia liści i obumieranie roślin (fot. 1-2).

Fot. 1. Burak cukrowy – po lewej rośliny utrzymywane w warunkach optymalnych, temperatura 21 °C. Po prawej rośliny utrzymywane w warunkach optymalnych, a następnie przeniesione na 3 dni do warunków stresu cieplnego, temperatura 35 °C.

Fot. 2. Pszenica – po lewej rośliny utrzymywane w warunkach optymalnych, temperatura 21 °C. Po prawej rośliny utrzymywane w warunkach optymalnych, a następnie przeniesione na 3 dni do warunków stresu cieplnego, temperatura 35 °C.

Stres wysokiej wilgotności a VPD

Choć stres cieplny jest najczęściej omawiany, równie groźny bywa stres wynikający z bardzo niskiego VPD. Nadmierna wilgotność względna powietrza powoduje, że woda pozostaje na powierzchni liści w postaci kropli, co sprzyja infekcjom i pogarsza zdrowotność roślin. Rośliny często wyglądają na “zdrowe”, lecz ich fizjologia jest zaburzona, co skutkuje gorszą jakością i trwałością plonu.

Jak zwiększyć fotosyntezę w czasie stresu wysokiej temperatury i wysokiej wilgotności

Mało kto wie, że chlor (Cl-) jest niezbędnym mikroelementem, który wspólnie z potasem (K+) odpowiada za otwieranie i zamykanie aparatów szparkowych. Najnowsze badania naukowe przeprowadzone w Polsce wykazały, że istnieje naturalnego pochodzenia substancja, która przy oprysku roślin, po pewnym czasie rozpada się na wodę i anionową formę chloru (Cl-). Dostarczana jest więc roślinie tylko anionowa forma, bez kationu. Zachwiana jest równowaga jonowa co sprawia, że natychmiast otwierają się aparaty szparkowe. Nawet wtedy, kiedy roślina je naturalnie zamyka z powodu stresu wysokiej temperatury czy wysokiej wilgotności. Substancją tą jest kwas podchlorawy, który jest składnikiem biostymulatora Agro ECA Protect. Opryskanie czy zamgławianie roślin produktem Agro ECA Protect wymusza otwieranie aparatów szparkowych na 2-3 dni. Dzięki temu rośliny utrzymują wyższe tempo fotosyntezy nawet w warunkach stresowych, o ile mają dostęp do wody.

Wykres 3 pokazuje, że rośliny opryskane Agro ECA Protect w warunkach wysokiej temperatury osiągały nawet dwukrotnie wyższe natężenie fotosyntezy w porównaniu do roślin niechronionych. Co więcej, fotosynteza była wyższa także w porównaniu do roślin rosnących stale w warunkach optymalnych. 

Przekłada się to bezpośrednio na masę roślin. Wykres 4 wskazuje, że przy zastosowaniu Agro ECA Protect spadek masy roślin w warunkach stresu cieplnego był minimalny, ok. 7,5%, podczas gdy rośliny niechronione traciły ponad 30% biomasy. Mechanizm ten działa zarówno w uprawach polowych, jak i pod osłonami. W warunkach ekstremalnych, przy temperaturze 35°C, badania wykazały wyraźne ograniczenie uszkodzeń liści i zachowanie wyższego wigoru roślin traktowanych kwasem podchlorawym. 

Wykres 3. Średnie natężenie fotosyntezy (µmol CO₂ m⁻² s⁻¹), 4 gatunków roślin ogrodniczych (truskawka, ogórek, sałata i kapusta pekińska), w 4 wariantach doświadczalnych. Badania wykonane w Instytucie Ogrodnictwa w 2025 roku.

Wykres 4. Procentowa masa roślin 4 gatunków ogrodniczych (truskawka, ogórek, sałata i kapusta pekińska), po 12 dniach prowadzenia doświadczenia. Za 100% przyjęto masę roślin utrzymywanych w warunkach optymalnych. Badania wykonane w Instytucie Ogrodnictwa w 2025 roku.

Monitoring VPD w praktyce

Aby skutecznie kontrolować VPD i utrzymać je na poziomie optymalnym, niezbędne jest stałe monitorowanie wilgotności i temperatury oraz ich wzajemnych zależności. Systemy takie jak Farm Smart Alert automatycznie obliczają VPD (wykres 5.). Dzięki temu możliwe jest bieżące kontrolowanie VPD i szybkie reagowanie na zmiany warunków środowiskowych. W połączeniu z zabiegami biostymulującymi pozwala to ograniczać straty plonu i stabilizować produkcję.

Wykres 5. Współczynnik stresu roślin VPD dostępny w systemie Farm Smart Alert. Zielone tło oznacza optymalne VPD do wzrostu roślin.

Podsumowanie

               Zrozumienie VPD i jego wpływu na rośliny pozwala lepiej zarządzać warunkami uprawy i dążyć do utrzymania idealnych warunków wzrostu. VPD umożliwia ocenę, czy rośliny funkcjonują w środowisku sprzyjającym efektywnej fotosyntezie i budowie biomasy, czy też znajdują się pod presją stresu cieplnego lub stresu wynikającego z nadmiernej wilgotności. Włączenie tego wskaźnika do codziennego zarządzania uprawą pozwala na świadome i precyzyjne sterowanie fizjologią roślin. Szczególnie istotne staje się łączenie monitoringu VPD z rozwiązaniami wspierającymi aktywność aparatów szparkowych i transpirację, takimi jak biostymulacja oparta na kwasie podchlorawym. Takie podejście pozwala stabilizować procesy metaboliczne roślin, ograniczać straty plonu i jakości, a jednocześnie lepiej wykorzystywać potencjał środowiska, nawet w warunkach nasilającej się presji klimatycznej.