第三章 作物與水

第三章作物與水第1頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月束縛水：被原生質(zhì)膠體顆粒緊密吸附存在與大分子結(jié)構(gòu)空間的水，他們在植物體內(nèi)不能移動，不起溶劑作用。

自由水參與植物體內(nèi)的各種代謝反應(yīng)，而且其數(shù)量多少直接影響著植物的代謝強度(如光合、呼吸、蒸騰和生長等)。而束縛水不參與代謝活動，但它與作物的抗性有關(guān)。細(xì)胞中自由水和束縛水比例的大小往往影響作物的代謝強度。自由水占總含水量的比率越高，則代謝越旺盛。當(dāng)植物處于不良環(huán)境如干旱、寒冷等時，一般束縛水的比率較高，代謝強度變?nèi)酰魑锏挚共涣辑h(huán)境的能力增強。Boundwater第2頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）水分的作用1、是原生質(zhì)的重要組成部分。2、是作物代謝過程中重要的反應(yīng)物質(zhì)。3、是作物體內(nèi)各種物質(zhì)代謝的介質(zhì)。4、能保持作物固有姿態(tài)。5、能有效降低作物的體溫。第3頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月二、水分循環(huán)（一）水分循環(huán)過程地球全部水體總儲量達(dá)13.86×108km3，其中海洋水量為13.38×108km3，占總水量的96.5％；在剩余的3.5％淡水資源中，其中有69.6％分布于冰川、多年積雪、兩極和多年冰土中，在現(xiàn)有的技術(shù)條件很難利用，便于人類利用的淡水只有0.1065×108km3，占淡水總量的30.4％，全球總水量的0.768％。三種分配方式：①水汽的垂直和水平輸送②海洋流③河流第4頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）空氣濕度的表示方法1、絕對濕度（AbsoluteHumidity）—水汽密度

單位體積空氣所含的水汽質(zhì)量。2、水汽壓（Watervapourpressure）—（Pa）

空氣中水汽所產(chǎn)生的壓強。

飽和水汽壓和非飽和水汽壓3、相對濕度（RelativeHumidity）

空氣中實際水汽壓與當(dāng)時溫度下空氣的飽和水汽壓之比。％第5頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月4、露點溫度（dew-pointtemperature）空氣中水汽含量和汽壓不變的條件下，降低氣溫使空氣達(dá)到飽和時的溫度。在氣壓不變的條件下，露點溫度的高低只與空氣中水汽含量有關(guān)。水汽含量越多，露點溫度越高，故td又表示水汽含量多少的物理量。一般情況下，空氣未飽和，td低于當(dāng)時的氣溫，若達(dá)到飽和，則剛好等于當(dāng)時的氣溫。第6頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月三、農(nóng)田的水分平衡在自然條件下，農(nóng)田水分收入是降水（雨、雪、露），主要支出是土壤蒸發(fā)和作物蒸騰，在作物整個生長過程中，使二者處于動態(tài)平衡過程。第7頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)作物體的水分平衡一、自由能與水勢1、自由能（FreeEnergy）在恒溫恒壓下，體系能做有用功的那部分能量。2、水勢①水的化學(xué)勢（）（ChemicalPotential）在恒溫恒壓及體系其他組分不變的條件下，當(dāng)加入1mol水所引起的自由能的變化。第8頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月由于水化學(xué)勢絕對值無法計算，常采用水的化學(xué)勢與同條件下純水的化學(xué)勢之差來表示，即②水勢（ψm）(WaterPotential)每偏摩爾體積水的化學(xué)勢差.Vm—在溫度、壓力及其他組分不變的情況下，在無限大的體系中加入1mol水時，對體系體積的增量（有效體積）。純水的自由能最大，水勢也最高，其值定為0。水分從水勢高處流向水勢低處。1mol蔗糖液水勢為-2.69MPa

1molKCl溶液水勢為-4.5MPa

海水的水勢約為-2.5MPa第9頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月二、根系吸水（一）吸水區(qū)域一般認(rèn)為根尖是吸水的主要區(qū)域。在根尖，位于伸長區(qū)后的根毛區(qū)表皮細(xì)胞凸起，形成大量根毛，增加了吸收表面積，從而增加了吸水的能力。第10頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第11頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）根系對水分的吸收1、被動吸水（passiveabsorptionofwater）枝葉蒸騰產(chǎn)生蒸騰拉力，引起根部吸水，所以受植物蒸騰強度的直接影響。2、主動吸水（activeabsorptionofwater）根系的代謝過程而引起吸水，從而表明根壓的存在。

被動吸水為主要的吸水方式。第12頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3、根壓存在的現(xiàn)象（1）傷流（Bleeding）把植物從基部切斷或植物受到創(chuàng)傷時，就會從斷口或傷口處溢出液體。若在切口上套一根橡皮管，再與壓力計相連接，就可測定出傷流液從傷口流出的根壓大小。第13頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）吐水（Guttation）在土壤水分充足，空氣比較潮濕的環(huán)境中生長的植物，其葉片可直接向外溢流水分。第14頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）影響條件1、土壤水分（有效水和無效水）田間持水量：在自然條件下，土壤中毛管水達(dá)到最大量時的土壤含水量。它作為有效水量的上限。萎蔫系數(shù)：作物產(chǎn)生永久凋萎時的土壤含水量。它作為有效水量的下限。有效水（％）=田間持水量（％）—萎蔫系（％）第15頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月2、土壤溫度不適宜的低溫與高溫對根系吸水均產(chǎn)生極為不利的影響。例如，夏季雷雨轉(zhuǎn)晴后，番茄等植物很容易萎蔫，具原因在于降雨使土溫劇降，轉(zhuǎn)晴又使葉溫驟升，結(jié)果使根系吸水速度顯著低于葉片蒸騰速率。中國素有“午不澆園”的經(jīng)驗，正是考慮到高溫影響根系吸水。第16頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3、通氣狀況若水分過多，則通氣不良，CO2濃度累積造成無氧呼吸，產(chǎn)生酒精，使根系中毒，吸水能力下降，從而造成澇害。若水分過少，則通氣良好，但水勢過低，根系難于正常吸收水分，導(dǎo)致植物缺水，影響生長。第17頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月4、土壤溶液濃度一般情況下，土壤溶液濃度較低，水勢較高，根系能夠正常吸水。根部細(xì)胞水勢必須低于土壤溶液水勢，根系才能從土壤中吸水。所以，生產(chǎn)中施用化肥時要適量，以免土壤溶液濃度過高，根系吸水困難，發(fā)生燒苗現(xiàn)象。第18頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月三、蒸騰作用（Transpiration）（一）含義水分以氣體狀態(tài)通過植物體的表面從體內(nèi)擴散到大氣中的過程。（二）生理意義1、植物水分吸收和運輸?shù)闹饕獎恿Γ?、礦質(zhì)營養(yǎng)吸收和運輸?shù)闹饕獎恿Γ?、能夠維持植物的適當(dāng)體溫；4、有利于光合作用。第19頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）指標(biāo)1、蒸騰速率（強度）g/（m2.h）單位葉面積在單位時間內(nèi)蒸騰散失水分的數(shù)量。白天較高，一般為15—250g/（m2.h）夜間較低，為1—20g/（m2.h）2、蒸騰效率（比率）g/kg

植物每蒸騰1kg水所形成的干物質(zhì)的克數(shù)。3、蒸騰系數(shù)（需水量）g/g

植物每制造1g干物所消耗水的克數(shù)。第20頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）影響因素1、內(nèi)部因子氣孔阻力：氣孔的開張和關(guān)閉影響氣孔阻力2、外部因子①光照（最主要的外界條件）②溫度③CO2濃度④風(fēng)速第21頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）降低蒸騰作用的途徑(1)減少蒸騰面積苗木移栽時，適當(dāng)去除部分枝葉，減少蒸騰面積降低蒸騰失水量，可提高移栽的成活率。(2)降低蒸騰速率苗木移栽時，選擇合適的時間，避開強光照、溫度高的中午，在午后或陰天進(jìn)行移栽。也可采用遮蔭、噴水增加空氣濕度等辦法降低蒸騰第22頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)使用抗蒸騰劑某些能降低植物蒸騰速率而對光合作用和生長影響不大的物質(zhì)稱為抗蒸騰劑（antitranspirant）在特別干旱時，可使用一些抗蒸騰劑噴灑于作物葉面，使氣孔開度變小，減少蒸騰。也可使用一些能夠反射陽光的藥劑(如高嶺土)，噴于葉面后，可增加葉面對光的反射，降低葉溫，減少蒸騰。第23頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月四、SPAC（一）SPAC系統(tǒng)中水分的運輸途徑從土壤經(jīng)作物到大氣的水流，可以當(dāng)成一個物理的、統(tǒng)一的動態(tài)過程，稱為SPAC。第24頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月土壤水向根表皮的流動。水由根表皮至根木質(zhì)部的流動。水由根、莖木質(zhì)部至葉的流動。水在葉細(xì)胞間隙的汽化。水蒸氣通過氣孔擴散到近葉面的空氣層。水蒸氣運動到外部大氣。第25頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）土水勢、根水勢、葉水勢相互關(guān)系第27頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）水流的基本規(guī)律

由水勢高流向水勢低處，與水勢成正比，阻力成反比。假如水分供應(yīng)充足，在短時間內(nèi)復(fù)合系統(tǒng)中的水流可以看作是一個恒定的水流，即植物的蒸騰、輸水、吸水速率相等，在一定的時間間隔內(nèi)，通過每一環(huán)節(jié)的水量是相等的。第28頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月假想通過作物的水分運輸途徑中的策動力與相對阻力rn土壤水到根-1.5×1051.0根到葉-18×10512.0葉到空氣（20℃，RH=50％）-915×105602.0系統(tǒng)中任何一部分的阻力增大，其水勢梯度也必然增大第29頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月五、作物體水分平衡的調(diào)節(jié)水分進(jìn)入與水分喪失之間的平衡稱為水分平衡。該平衡是處于正負(fù)值之間的動態(tài)平衡中。調(diào)節(jié)機構(gòu)：氣孔根系第30頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)水的生物學(xué)效應(yīng)一、作物的需水規(guī)律（一）作物的需水特性1、蒸騰系數(shù)蒸騰系數(shù)越大，作物利用水分的效率越低。2、不同作物具有不同的需水量第31頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3、生理過程隨著蒸騰強弱而變化第32頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月4、同一作物在不同的生育期需水量不同生育初期果實膨大期第33頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）水分臨界期1、對水分最敏感的時期，即由于水分的缺乏或過多，對產(chǎn)量影響最大的時期，叫做某作物的水分臨界期。水分臨界期不一定是作物需水量最多的時期。2、品種不同，水分臨界期不同持續(xù)的時間越短，適應(yīng)不良水分條件能力越強。第34頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3、一般說來，植物的水分臨界期是花粒母細(xì)胞四分體形成期，在這一時期植物體內(nèi)各種代謝活動旺盛。細(xì)胞原生質(zhì)黏性與彈性均下降，細(xì)胞液濃度很低，吸水力也小，抗旱能力最弱。如果這個時期供水不足，則導(dǎo)致生殖器官發(fā)育不良。水分臨界期，作物不但對缺水量敏感，而且還由于生長較快，使水分利用率較高。由于水分臨界期對作物產(chǎn)量形成影響非常大，所以特別注意保證水分臨界期的水分供應(yīng)。第35頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）最大需水量最大需水期是指植物生活周期中需水最多的時期。不同植物最大需水期出現(xiàn)的時期不向。例如大豆的最大需水量是開花—鼓粒期，約占其一生總需水量的45％—50％。這一時期是大豆?fàn)I養(yǎng)生長與生殖生長同時并進(jìn)的時期，光合作用、呼吸作用、蒸騰作用、物質(zhì)吸收轉(zhuǎn)化與運輸分配均達(dá)到高峰，干物質(zhì)積累迅速增加。這一時期田間持水量應(yīng)保持在80％左右。第36頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）作物對水分適應(yīng)的生態(tài)類型1、對土壤濕度的要求分類(1)要求土壤濕度高，消耗水分多；(2)要求土壤濕度較高，但消耗水分很少，并能忍耐較低的空氣濕度；(3)要求土壤濕潤，但消耗水分較多；(4)適應(yīng)于較低的土壤濕度，而且水分消耗也少；(5)生長在水中，消耗水分極多。第37頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月2、根據(jù)作物對空氣濕度的要求分類（1）適于85—95％空氣相對濕度（2）適于75—85％空氣相對濕度（3）適于55—75％空氣相對濕度（4）適于45—55％空氣相對濕度第38頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月二、水的生物學(xué)效應(yīng)（一）種子發(fā)芽期種子發(fā)芽期只發(fā)生物質(zhì)的轉(zhuǎn)變，而不發(fā)生物質(zhì)的同化。（二）營養(yǎng)生長期幼苗期植株葉面積小，需水量較少，但隨著植株的生長，葉面積的增大，干物質(zhì)的積累以及各種生理活動的需求，需水量會逐漸增加。第39頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）開花結(jié)果期需求較為嚴(yán)格，水分缺乏時，葉片失水，從吸水能力小的部位（幼芽、幼根、根毛）吸水，從而引起落花，落果。

第40頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月如果水分過多，促使莖葉陡長，而花果得不到足夠的水分也易落花、落果,故生產(chǎn)上要求“澆莢不澆花”。每處理10株總花數(shù)土壤濕度的影響第41頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月果實膨大期水分不足，果實膨大受阻，品質(zhì)下降。105104第42頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月三、旱澇對作物生長發(fā)育的影響（一）旱災(zāi)1、類型土壤干旱、大氣干旱和生理干旱土壤干旱：在長期無雨或少雨的情況下，土壤含水量少，土壤顆粒對水分的吸收力加大，植物根系難以從土壤中吸收到足夠的水分來補償蒸騰的消耗．造成植株體內(nèi)水分收支失去平衡，從而影響生理活動的正常進(jìn)行，植物生長受抑制，甚至枯死。第43頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣干旱：空氣干燥、大氣蒸發(fā)力強促使植物蒸騰過快，根系從土壤吸收的水分難以補償，水分收支失衡而造成的危害。生理干旱：是由于土壤環(huán)境條件不良，使根系的生理活動遇到障礙，導(dǎo)致植物體內(nèi)水分失去平衡而發(fā)生的危害。例如作物被淹根系缺氧不能正常吸收水分而發(fā)生萎蔫；鹽堿地常因幼苗根系滲透壓低于土境溶液而不能吸收水分。第44頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月2、危害(1)各部位間水分重新分配。(2)改變各種生理過程。(3)蛋白質(zhì)含量減少。干旱對作物的傷害，一般不會導(dǎo)致植株死亡，但是在高溫和迅速干旱時，可能對作物產(chǎn)生直接傷害導(dǎo)致作物死亡。第45頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）澇害1、類型①洪澇由于暴雨、長期持續(xù)陰雨或冰雪大量融化，引起山洪爆發(fā)、江河泛濫、淹沒農(nóng)田。②漬害(濕害)

由于長期陰雨，或因地勢低洼排水不暢，使土壤長期處于水分過飽和狀態(tài)，土壤透氣性不良，溫度過低，作物根系缺氧受到傷害，造成作物生長發(fā)育受阻或死亡的現(xiàn)象。第46頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月2、危害①水分過多，土壤缺氧，使植物根系的有氧代謝受阻，形成還原性有毒物質(zhì)，最終引起植物受害；②CO2積累，抑制好氧性細(xì)菌的活性，促進(jìn)嫌氣性細(xì)菌的存活，造成有機質(zhì)不能徹底分解，產(chǎn)生甲酸、乙酸、硫化氫等有毒物質(zhì)，抑制根系呼吸代謝，最后導(dǎo)致死亡。③養(yǎng)分失效或流失。第47頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)設(shè)施園藝的濕度條件及其調(diào)節(jié)一、空氣濕度條件①溫室內(nèi)相對封閉的環(huán)境，室內(nèi)濕度通常比室外高得多，一般在70％以上，夜間可達(dá)100％。第48頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月②變化特點：絕對濕度白晝高，夜間低，而相對濕度恰好相反；③變化幅度大；④設(shè)施結(jié)構(gòu)不同，空氣濕度狀況也不同。第49頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月二、土壤的濕度條件主要決定于作物的蒸騰和土壤直接蒸發(fā)，其次隨著太陽輻射能的增加而呈直線關(guān)系。作物蒸騰和土壤蒸發(fā)的水分，在塑料薄膜內(nèi)里面凝結(jié)成水滴，不斷地順著薄膜流向棚的兩側(cè)，使棚內(nèi)兩側(cè)的土壤較中部的土壤濕潤。濕度高第50頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月三、濕度的調(diào)節(jié)與控制（一）除濕1、危害濕度過大，會增加病毒胞子的產(chǎn)生。多數(shù)作物生長的適宜濕度為60％～90％。第51頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月2、方法（1）被動除濕①覆蓋地膜②適當(dāng)抑制灌水量室內(nèi)土壤表面覆蓋地膜或減少灌溉用水量，均可減少地面潮濕的程度，減少地面的水份蒸發(fā)。近年推廣采用的膜下滴灌或地下滲管等節(jié)水灌溉技術(shù)，可使地面蒸發(fā)降低到最小限度，室內(nèi)可控制相對濕度在85%以下。覆蓋地膜后，能抑制土壤表面蒸發(fā)，可有效地降低設(shè)施內(nèi)濕度。第52頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月③使用透濕性、吸濕性良好的保溫幕材料防止在保溫幕內(nèi)面結(jié)露致使作物沾濕，或使覆蓋材料內(nèi)面的露水排出室外，降低設(shè)施內(nèi)絕對濕度。在溫室覆蓋材料內(nèi)側(cè)的結(jié)露和隨之產(chǎn)生的水滴下落，將沾濕室內(nèi)的植物和地面，造成室內(nèi)異常潮濕的狀況，增加室內(nèi)的水份蒸發(fā)量。為避免結(jié)露的產(chǎn)生，應(yīng)采用防流滴功能的覆蓋材料或在覆蓋材料內(nèi)側(cè)定期噴涂防滴劑，同時在構(gòu)造上，需保證覆蓋材料內(nèi)側(cè)的凝結(jié)水能夠有序流下和集中。內(nèi)保溫幕采用透氣吸濕性材料，可使幕下的水汽向幕上擴散，避免產(chǎn)生保溫幕內(nèi)側(cè)結(jié)露和水滴下落到植物莖葉上面的情況。第53頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月熱交換器室內(nèi)潮濕空氣加熱后的室外干燥空氣室外干燥空氣室內(nèi)潮濕空氣除濕型熱交換通風(fēng)裝置（2）主動除濕①通風(fēng)換氣②加溫初濕③使用除濕機第54頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月④其他降濕的技術(shù)與設(shè)備

采用機械制冷的方法，降低空氣溫度至露點以下，可使空氣中的水份凝結(jié)出來，使空氣絕對濕度降低。專用除濕機在運轉(zhuǎn)中，其散熱的部分將熱量（除濕機運轉(zhuǎn)中消耗的電能）散發(fā)于室內(nèi)，兼有加溫