任務(wù)七 植物生長(zhǎng)與水分環(huán)境

任務(wù)七植物生長(zhǎng)與水分環(huán)境知識(shí)目標(biāo)了解植物體內(nèi)水分的存在狀態(tài)和生理功能，認(rèn)識(shí)水分的存在狀態(tài)與植物生理活動(dòng)的關(guān)系。

掌握水勢(shì)的特點(diǎn)，掌握植物吸水動(dòng)力和吸水過(guò)程、氣孔運(yùn)動(dòng)規(guī)律、蒸騰作用的特點(diǎn)及在生產(chǎn)上的調(diào)控應(yīng)用。

了解土壤和大氣中水分的存在狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律，掌握作物的需水規(guī)律及生產(chǎn)上的保障措施。能力目標(biāo)

植物組織水勢(shì)測(cè)定，植物蒸騰強(qiáng)度測(cè)定，土壤田間持水量測(cè)定。

為什么生命活動(dòng)離不開(kāi)水？

活細(xì)胞中絕大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)是在水環(huán)境中進(jìn)行的，大部分生化反應(yīng)離不開(kāi)水水的比熱在液體中排第二位（汞的比熱最大），這意味著水的溫度不容易發(fā)生改變，使得生命體系可以維持在穩(wěn)定的狀態(tài)，少受外界溫度變化的影響。水的黏度低，具有滲透作用，對(duì)于生命活動(dòng)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。

H2O植物吸水土壤水分蒸騰作用大氣降水

植物不斷從環(huán)境中吸收水分，滿(mǎn)足正常生命活動(dòng)需要，又將水分散發(fā)到環(huán)境中，維持體內(nèi)的水分平衡。植物對(duì)水分的吸收、水分在植物體內(nèi)的運(yùn)輸、植物的水分散失構(gòu)成了植物的水分代謝

土壤水分是植物吸水的主要來(lái)源，植物體內(nèi)的水通過(guò)蒸騰作用散失到空氣中，與江河湖海中的水分共同構(gòu)成大氣水分，大氣水分飽和后通過(guò)降水的方式落下，形成土壤水。

土壤、植物、大氣共同完成自然界中的水分循環(huán)概述

植物在生活過(guò)程中，植物不斷地從周?chē)h(huán)境中吸收水分，以滿(mǎn)足其正常生命活動(dòng)的需要。不同的植物、同一植物的不同部位，植物組織的含水量是不同的。植物對(duì)環(huán)境中水分的要求不同，長(zhǎng)期的適應(yīng)和自然選擇便有了旱生植物、陸生植物和水生植物的劃分。在不同的生長(zhǎng)狀態(tài)下，植物體內(nèi)的水分以不同的狀態(tài)存在，并發(fā)揮著相應(yīng)的生理功能。內(nèi)容一水分在植物生命活動(dòng)中的作用水分狀態(tài)含水量生理功能

不同植物含水量不同；（草本＞木本）

不同植物含水量不同；（草本＞木本）同一植物不同組織含水量不同；（根尖、莖尖、葉＞種子）

不同植物含水量不同；（草本＞木本）同一植物不同組織含水量不同；（根尖、莖尖、葉＞種子）植物生長(zhǎng)環(huán)境不同含水量不同；（水生植物＞陸生植物＞旱生植物）

不同植物含水量不同：草本＞木本同一植物不同組織含水量不同：

根尖、莖尖、葉＞種子植物生長(zhǎng)環(huán)境不同含水量不同：

水生植物＞陸生植物＞旱生植物組織代謝狀態(tài)不同含水量不同：

代謝旺盛＞代謝微弱一、植物組織含水量二、水分的存在狀態(tài)

束縛水：被原生質(zhì)膠體顆?；驖B透性物質(zhì)吸附不能自由移動(dòng)的水。束縛水含量愈高，植物抗性能力愈強(qiáng)。

自由水：不被原生質(zhì)膠體顆?；驖B透性物質(zhì)吸附能自由移動(dòng)的水。植物新陳代謝愈旺盛，自由水含量愈高。為什么束縛水含量越高植物的抗逆性越強(qiáng)？

對(duì)于同一株植物來(lái)說(shuō)，束縛水含量越高,游離水的含量越低，在低溫情況下，游離水凍結(jié)形成的冰晶量就會(huì)減少，冰晶對(duì)細(xì)胞的傷害是很大的。因此，束縛水含量越高植物的抗逆性越強(qiáng)

原生質(zhì)的組成成份（70%~90%）；生命活動(dòng)的介質(zhì)和參與者；物質(zhì)吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的工具；植物固有姿態(tài)的保持者；恒定體溫的緩沖劑；生長(zhǎng)發(fā)育的動(dòng)力三、水分的生理功能

植物體內(nèi)的一切生命活動(dòng)，必須在細(xì)胞含水充足的情況下才能進(jìn)行。植物生長(zhǎng)的周?chē)h(huán)境中，只有土壤中才含有充分而比較穩(wěn)定的水分。植物的葉片只有在下雨和接觸到潮濕空氣的時(shí)候才能吸水。因此，植物主要吸水的器官是根，根系的吸水部位是根毛區(qū)。內(nèi)容二植物對(duì)水分的吸收一、植物吸水的器官

細(xì)胞是植物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，植物吸水通過(guò)細(xì)胞完成。細(xì)胞有3種吸水方式：吸脹吸水、滲透吸水、代謝吸水吸脹吸水：未形成液泡的細(xì)胞的吸水形式，主要靠細(xì)胞內(nèi)的親水膠體吸水膨脹。滲透吸水：通過(guò)半透膜的擴(kuò)散作用進(jìn)行吸水代謝吸水：利用呼吸作用釋放的能量，使水分進(jìn)入細(xì)胞的過(guò)程。成熟細(xì)胞吸水的主要方式是滲透吸水。吸水能力取決于細(xì)胞內(nèi)外的水勢(shì)差。二、植物吸水的原理1水勢(shì)

植物吸水是水分子的移動(dòng)過(guò)程，水分子含有能量，這種能量驅(qū)使水分子移動(dòng)。水分子中含有的能量包括自由能和束縛能兩部分。自由能是水分子用于移動(dòng)的能量。當(dāng)水中有物質(zhì)成為溶液時(shí)，由于溶質(zhì)和水分子之間的分子引力和碰撞作用，使得水的自由能降低。水勢(shì)：相同溫度下，一個(gè)系統(tǒng)中一摩爾的水與一摩爾的純水之間的自由能差。純水的水勢(shì)為零，細(xì)胞中的水都含有一定的物質(zhì)，溶液濃度越大，水勢(shì)越低。水的流動(dòng)方向是：由高到低。2、細(xì)胞吸水滲透作用

擴(kuò)散作用：溶液從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域移動(dòng)的趨勢(shì)。

半透膜：水分子可以自由通過(guò)，其他物質(zhì)有選擇通過(guò)

滲透作用：兩種不同濃度的溶液半透膜相隔，水分子或其它溶劑分子從低濃度的溶液通過(guò)半透膜進(jìn)入高濃度溶液中的現(xiàn)象。(水分子通過(guò)半透膜由水勢(shì)高向水勢(shì)低的部位流動(dòng)的現(xiàn)象)。(2)細(xì)胞吸水植物的細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性，屬于半透膜植物細(xì)胞滲透系統(tǒng)：細(xì)胞膜+原生質(zhì)+液泡膜細(xì)胞內(nèi)溶液與胞外溶液存在水勢(shì)差別，這種差別導(dǎo)致了吸水或失水。質(zhì)壁分離：細(xì)胞失水使原生質(zhì)與細(xì)胞壁分離的現(xiàn)象。質(zhì)壁分離復(fù)原：質(zhì)壁分離的細(xì)胞吸水，原生質(zhì)膨脹恢復(fù)與細(xì)胞壁接觸的現(xiàn)象。3植物吸水

根毛中，細(xì)胞液濃度大，細(xì)胞水勢(shì)小于土壤中的水勢(shì)，根毛吸水并集中于根部的導(dǎo)管。水分不斷增多產(chǎn)生了根壓。根壓：由根系代謝活動(dòng)產(chǎn)生的，能推動(dòng)水分吸收和沿導(dǎo)管上升的力量。植物以根壓作為吸水動(dòng)力進(jìn)行的吸水方式，稱(chēng)為主動(dòng)吸水

植株長(zhǎng)成后，植物吸水主要依靠被動(dòng)吸水，葉片的功能之一是蒸騰作用，葉肉細(xì)胞失水，水勢(shì)降低，并向?qū)Ч芪?，水分延?dǎo)管上升，一直傳遞到根，這種吸水方式稱(chēng)為被動(dòng)吸水

蒸騰拉力：由于蒸騰作用產(chǎn)生的促使植物吸水的力量三.影響根系吸水的條件土壤溫度（正相關(guān)）土壤通氣狀況（正相關(guān)）土壤水分狀態(tài)生理干旱：土壤不缺水，由于溫度過(guò)低或土壤溶液濃度過(guò)高，土壤水低于細(xì)胞水勢(shì)，造成根系吸水困難而引起的干旱。

根系從土壤中吸收的水分。除少數(shù)直接參與細(xì)胞的代謝作用，大量的水分通過(guò)植物的地上部分散失到空中，從而牽動(dòng)植物體內(nèi)水的流動(dòng)，完成物質(zhì)運(yùn)輸和營(yíng)養(yǎng)分配的過(guò)程。

內(nèi)容三水分的散失——蒸騰作用蒸騰作用：水分從植物地上部分以水蒸氣的形式大氣中散失的過(guò)程。生理意義：水分吸收與運(yùn)輸、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收、運(yùn)輸與分配、恒定植物體溫、植物內(nèi)外氣體交換蒸騰部位：皮孔（皮孔蒸騰）角質(zhì)層（角質(zhì)層蒸騰）氣孔（氣孔蒸騰）蒸騰強(qiáng)度：一定時(shí)間內(nèi)單位葉面積散失的水分量

一、蒸騰作用封閉細(xì)胞補(bǔ)充細(xì)胞表皮木栓形成層栓內(nèi)層木栓層1.皮孔蒸騰2.氣孔蒸騰表皮細(xì)胞保衛(wèi)細(xì)胞氣孔表皮細(xì)胞保衛(wèi)細(xì)胞氣孔葉肉細(xì)胞3.角質(zhì)層蒸騰二、小孔擴(kuò)散

氣孔蒸騰高效性的原因孔面積很小時(shí)，通過(guò)小孔邊緣擴(kuò)散的分子受到的干擾阻力相對(duì)較小、速度快，稱(chēng)邊緣效應(yīng)。分子通過(guò)小孔擴(kuò)散的速率不與小孔面積成比例，而與小孔周長(zhǎng)成比例，這是小孔擴(kuò)散律。氣孔很?。╱m2），符合小孔擴(kuò)散規(guī)律，盡管葉面上小孔占的面積很小，只有葉面積的0.5%~1%，由于小孔數(shù)量多，周長(zhǎng)大，所以，水蒸氣通過(guò)氣孔擴(kuò)散的速率就很高，約為植物總蒸騰量的90％以上。三、氣孔運(yùn)動(dòng)明開(kāi)夜合

氣孔由兩個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞組成，保衛(wèi)細(xì)胞靠近孔口的細(xì)胞壁厚，遠(yuǎn)離孔口的細(xì)胞壁薄，當(dāng)細(xì)胞吸水膨脹體積增大時(shí)，遠(yuǎn)離孔口的細(xì)胞壁彎曲程度大于靠近孔口的一邊，使得保衛(wèi)細(xì)胞向外彎曲，氣孔張開(kāi)。相反，失水時(shí)，細(xì)胞伸直，氣孔關(guān)閉

氣孔開(kāi)閉（明開(kāi)夜合）機(jī)理

白天光照，保衛(wèi)細(xì)胞光合作用利用CO2，細(xì)胞內(nèi)CO2濃度降低，pH值升高，淀粉磷酸化酶催化淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖，溶于細(xì)胞液中，細(xì)胞液濃度增大，保衛(wèi)細(xì)胞水勢(shì)降低，吸水膨脹，氣孔張開(kāi)。白天開(kāi)放夜間閉合

氣孔開(kāi)閉（明開(kāi)夜合）機(jī)理

夜間黑暗，光合作用停止，呼吸作用正常進(jìn)行，呼吸作用釋放CO2，使細(xì)胞CO2

濃度升高，pH值降低，淀粉磷酸化酶催化葡萄糖轉(zhuǎn)化為淀粉析出細(xì)胞液，細(xì)胞液濃度減小，水勢(shì)升高，保衛(wèi)細(xì)胞失水收縮，氣孔關(guān)閉。

光照（正相關(guān)）空氣濕度（負(fù)相關(guān)）大氣溫度（正相關(guān)）風(fēng)（正相關(guān)）一天中蒸騰作用的變化情況是：蒸騰作用隨溫度上升而加快，14時(shí)前后到達(dá)最高峰，隨后下降，日落后降到最低四、蒸騰作用的影響因素1短距離運(yùn)輸：從根毛到導(dǎo)管及葉脈到葉肉細(xì)胞，水分通過(guò)活細(xì)胞傳導(dǎo)，主要傳導(dǎo)方式是滲透作用

2長(zhǎng)距離運(yùn)輸：從根導(dǎo)管經(jīng)莖、枝到葉脈的導(dǎo)管系統(tǒng)，水分通過(guò)導(dǎo)管和管胞以液流方式進(jìn)行，水分傳導(dǎo)的動(dòng)力是根壓和蒸騰拉力五、水分的傳導(dǎo)

土壤由礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水分、氣體和土壤微生物組成，水分作為土壤的重要組成部分，參與土壤中不斷進(jìn)行的各種物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化。水分的形態(tài)、數(shù)量和能量決定著物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化強(qiáng)度，進(jìn)一步影響著植物吸水和土壤對(duì)植物的營(yíng)養(yǎng)和水分供應(yīng)。土壤的水分狀況導(dǎo)致土壤的肥力差異，土壤水分是土壤肥力因素中不可分割的組成部分。內(nèi)容四土壤水分土壤水分來(lái)源：降水，灌溉，地下水。土壤水分形態(tài)：固態(tài)，液態(tài)，氣態(tài)。液態(tài)水分類(lèi)型：吸濕水，膜狀水，毛管水，重力水。一、土壤水的類(lèi)型水分關(guān)系毛管水膜狀水吸濕水重力水H2O1.吸濕水

吸濕水：土粒利用分子引力和靜電引力從土壤空氣中吸收的氣態(tài)水分，是最靠近土粒表面的一層水膜。在水汽飽和的空氣中，土壤吸濕水可達(dá)最大值，此時(shí)土壤的含水率稱(chēng)為吸濕系數(shù)

決定因素：土壤質(zhì)地，有機(jī)質(zhì)，空氣濕度。

作用：受土壤吸附力很大，屬于無(wú)效水。2.膜狀水

膜狀水：土壤含水量達(dá)到吸濕系數(shù)后，土粒剩余的分子引力和靜電引力吸附的液態(tài)水膜。膜狀水達(dá)到最大時(shí)的土壤含水量稱(chēng)最大分子持水量

萎蔫系數(shù)：作物根系無(wú)法從土壤中吸收水分并發(fā)生永久性萎蔫時(shí)，土壤的含水百分率。決定因素：土?？偙砻娣e，土壤溶液濃度。

作用：很難被植物利用。3.毛管水

毛管水：土壤含水量超過(guò)最大分子持水量時(shí)靠毛管力保持在毛管孔隙中的水。分為毛管上升水和毛管懸著水

毛管上升水：地下水延毛管上升并保持在毛管孔隙中的水，毛管上升水飽和時(shí)的土壤含水量稱(chēng)為毛管持水量。

毛管懸著水：借毛管力保持在毛管孔隙中的水，飽和時(shí)稱(chēng)為田間持水量

決定因素：毛管半徑，毛管孔隙度，土壤有機(jī)質(zhì)含量。

意義：可被植物利用的有效水分4.重力水

重力水：土壤含水量超過(guò)田間持水量后，多余的由于重力作用沿大孔隙向下滲漏的水分。重力水達(dá)到飽和時(shí)的土壤含水量

決定因素：土壤質(zhì)地。

意義：旱田無(wú)效，水田有效

土壤重力水達(dá)到飽和，即土壤全部孔隙都充滿(mǎn)水時(shí)的含水量稱(chēng)為土壤全持水量。它是吸濕水、毛管水和重力水的總和。在灌水定額計(jì)算中，通常把萎蔫系數(shù)作為土壤有效水的下限，把田間持水量作為有效水的上限，兩者之差即為有效水的最大含量吸濕水吸濕系數(shù)膜狀水最大分子持水量毛管上升水毛管持水量毛管懸著水田間持水量

重力水全持水量5.土壤水分間的關(guān)系土壤水勢(shì)：同溫、同壓、同一高度下，土壤水與純水的自由能差。土壤內(nèi)水分由水勢(shì)高向水勢(shì)低的區(qū)域移動(dòng)。土壤水在承受一定吸力情況下所處的能態(tài)稱(chēng)為土壤水吸力，土壤水含量越少，吸力越大二.土壤水勢(shì)1土壤水汽的擴(kuò)散與凝聚：

水氣壓高處----→水氣壓低處水多處----→水少處暖處----→冷處2土壤水分的蒸發(fā)土壤水分經(jīng)氣化并以水汽的形態(tài)擴(kuò)散到近地面大氣中的過(guò)程，稱(chēng)為土壤水分蒸發(fā)影響土壤水分蒸發(fā)的因素：外界因素：輻射、溫度、大氣、相對(duì)濕度、風(fēng)速內(nèi)在因素：土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、孔隙狀況、耕作質(zhì)量三、土壤水分的運(yùn)動(dòng)土壤水分的蒸發(fā)過(guò)程：

大氣蒸發(fā)力階段：土壤含水量＞田間持水量蒸發(fā)速度決定于大氣蒸發(fā)力，蒸發(fā)量很大

土壤導(dǎo)水率控制階段：土壤含水量＜田間持水量蒸發(fā)速度決定于土壤性質(zhì)擴(kuò)散控制階段：土壤含水量＜毛管斷裂含水量氣態(tài)擴(kuò)散，擴(kuò)散速度與干土層孔隙大小有關(guān)改良土壤質(zhì)地增施有機(jī)肥料壤土和有機(jī)質(zhì)含量高的土壤抗旱。2加強(qiáng)農(nóng)田基本建設(shè)促進(jìn)土壤蓄水保墑梯田，平整土地，條田，臺(tái)田，排水系統(tǒng)。3發(fā)展農(nóng)田水利排灌結(jié)合

水庫(kù)，渠系配套，抽水站，井，蓄水池，噴灌，滴灌4合理耕作秋蓄春保相結(jié)合

秋天深翻地，耙地；春天耙耱保墑，鎮(zhèn)壓提墑；深松；植樹(shù)造林；種肥種草；改良土壤。四、土壤水分的調(diào)節(jié)

植物通過(guò)蒸騰作用向空氣中散失水分，江、河、湖、海和土壤中的水分經(jīng)過(guò)蒸發(fā)分散到空氣中，兩者共同組成大氣中的水分。大氣中的水分含量達(dá)到一定程度，便會(huì)以降水的形式降落到地面內(nèi)容五大氣中的水分

大氣中水分存在狀態(tài)：氣態(tài)，液態(tài)，固態(tài)。大多數(shù)情況下，水分以氣態(tài)存在于大氣中，3種形態(tài)在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化?？諝鉂穸龋罕硎究諝獬睗癯潭鹊奈锢砹?，用水氣壓、相對(duì)濕度、飽和差和露點(diǎn)溫度表示。一、空氣濕度水氣壓：空氣中水氣產(chǎn)生的壓力，也稱(chēng)絕對(duì)濕度，大小取決于空氣中的水汽含量，以百帕（hpa）為單位。影響因素：水氣含量（正相關(guān)），溫度（正相關(guān))

溫度一定時(shí)，單位體積空氣中所能容納的水汽量是有一定限度的，水汽含量達(dá)到了這個(gè)限度，空氣便呈飽和狀態(tài)，這時(shí)的空氣稱(chēng)為飽和空氣。其中的水汽壓稱(chēng)為飽和水汽壓，也稱(chēng)最大水汽壓。1.水氣壓（e）相對(duì)濕度：空氣中的實(shí)際水氣壓與相同溫度下的飽和水氣壓的百分比。

eU=×100%E影響因素：溫度

同一水氣壓下，溫度越高，空氣的相對(duì)濕度越小，空氣越干燥；反之，相對(duì)濕度增加，空氣潮濕2.相對(duì)濕度（U）飽和差：一定溫度條件下，飽和水氣壓與空氣中實(shí)際水氣壓的差值。

d=E–e影響因素：溫度

空氣水氣含量不變的情況下，溫度下降，飽和差減小；溫度升高，飽和差增大；空氣飽和，飽和差為零。其大小可以顯示出水分蒸發(fā)的能力3.飽和差（d）露點(diǎn)溫度：空氣中水氣含量不變，氣壓一定時(shí)，通過(guò)降低氣溫使空氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度。影響因素：水氣壓（正相關(guān)）

空氣中水氣壓較大，溫度降低很少即達(dá)飽和，因而露點(diǎn)溫度較高；空氣中水氣壓較小，溫度降低很大幅度才能達(dá)飽和，因而露點(diǎn)溫度較低。氣壓一定時(shí)，露點(diǎn)溫度的高低反應(yīng)了水氣壓的大小4.露點(diǎn)溫度（td）二、水分蒸發(fā)水分蒸發(fā)：由液態(tài)或固態(tài)水轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)水的過(guò)程，包括水面蒸發(fā)，植物蒸騰和土壤蒸發(fā)三種影響因素----水溫（正相關(guān)）飽和差（正相關(guān)）風(fēng)速（正相關(guān)）水氣壓（負(fù)相關(guān)）水面形狀（凸面＞凹面）水汽凝結(jié)：由氣態(tài)水轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)或固態(tài)水的過(guò)程。水汽凝結(jié)的條件：水氣達(dá)到飽和----增加水氣含量、降溫（露點(diǎn)溫度）凝結(jié)核----對(duì)水分子有親和力和吸附力的微粒?；覊m，煙粒，鹽粒，花粉，SO2，

SO3。水氣凝結(jié)物：露，霜，霧，雪，云，雨，雹。三、水氣凝結(jié)與降水水氣凝結(jié)?露形成條件：無(wú)風(fēng)或微風(fēng)的夜晚，地面有效輻射強(qiáng)烈，近地氣層溫度降至露點(diǎn)溫度以下。作用：放熱萎蔫植物復(fù)蘇引起病蟲(chóng)害水氣凝結(jié)?霜形成條件：無(wú)風(fēng)或微風(fēng)的夜晚，地面有效輻射強(qiáng)烈，近地氣層溫度降至露點(diǎn)溫度以下，露點(diǎn)溫度＜

0℃

。作用：放熱，萎蔫植物復(fù)蘇，導(dǎo)致霜害

水氣凝結(jié)?霧形成條件：低層溫度降至露點(diǎn)溫度以下。種類(lèi)：輻射霧平流霧平流輻射霧作用：影響光合作用推遲開(kāi)花果實(shí)劣質(zhì)病蟲(chóng)入侵預(yù)防：降低地下水位營(yíng)造防護(hù)林云底低、云量多、云層厚、顏色黑暗，可能下雨。4.水氣凝結(jié)?云云：高空大氣中的水氣凝結(jié)而成的水滴、冰晶或他們混合組成的懸浮體。形成條件：充足的水分足夠的凝