《植物生產與環境》授課教師：楊川劍閣縣武連七一中學1植物生產與科學用水→本章概述→內容簡介2一、植物生長發育與水植物對水分的吸收、植物的蒸騰作用、植物的需水規律。二、植物生產與水環境降水、空氣濕度、土壤水分。三、提高水分利用率的途徑集水蓄水技術、少耕免耕技術、地面覆蓋技術、保墑技術、水土保持技術植物生產與科學用水→本章概述→學習目標3熟練掌握：土壤水分含量的表示方法；提高水分利用率的途徑。掌握：降水、空氣濕度、土壤水分類型的有關知識，植物需水規律。了解：植物對水分吸收原理與影響因素；植物蒸騰作用。學會：降水量與空氣濕度的觀測方法。植物生產與科學用水→本章概述→重點難點4植物細胞吸水和根系吸水原理。植物蒸騰作用的方式與調節。降水、空氣濕度、土壤含水量的表示方法。提高水分利用率的途徑。植物生長發育與水→水對植物的生理作用水是植物的重要組成成分，水利是農業的命脈，水對植物的生命具有決定性作用。水是細胞原生質的重要成分原生質含水量在70%～80% 以上才能保持代謝活動正常進行。水是代謝過程的重要物質水是光合作用的主要原料。在 呼吸作用以及許多有機物質的合成和分解過程中都必須 有水分參與。水是各種生理生化反應和運輸物質的介質植物體內的 各種生理生化過程，如礦質元素的吸收、運輸，氣體交 換，光合產物的合成、轉化和運輸以及信號物質的傳導 等都需要以水作為介質。水分使植物保持固有的姿態水分具有重要的生態作用由于水所具有的特殊理化性 質，因此，水在植物生態環境中起著特別重要的作用5

。植物生長發育與水→植物細胞吸水一切生命活動都是在細胞內進行的，吸水也不例外。植物細胞吸水有三種方式：滲透吸水含有液泡的細胞吸水，如根系吸水、氣孔開閉時保衛細胞的吸水為滲透吸水，主要是由于溶質勢的下降而引起的細胞吸水過程。當液泡的水勢高于外液的水勢，易引起細胞質分離。吸脹吸水主要是由于細胞壁和原生質有很多親水物質，如纖維素、蛋白質等，它們的分子結構中有親水基，因而能夠吸附水分子，從而使細胞吸水。降壓吸水主要是指因壓力勢降低而引發的細胞吸水。6植物生長發育與水→植物對水的吸收和運輸植物吸收水分的主要器

官是根，而根系吸水的

主要區域是根毛區。植

物根系吸收土壤水分后，便進行運輸，其運輸途

徑為：土壤中的水→根毛→根的皮層→根的內

皮層→根的中柱鞘→根的導管或管胞→莖的導

管→葉的導管→葉柄導

管→葉脈導管→葉肉細

胞→葉細胞間隙→氣孔

下腔→氣孔→大氣。7植物生長發育與水→植物根系吸水的動力根系吸水的動力主要有根壓和蒸騰拉力兩種。根壓可使根部吸進的水分沿導管輸送

到地上部分，同時土壤中的水分又不斷地

補充到根部，從而形成了根系的主動吸水。傷流和吐水是證明根壓存在的兩種生理現

象。蒸騰拉力是比根壓更強的一種吸水動

力，可達到根壓的十幾倍壓力，是植物吸

水的主要動力。8植物生長發育與水→植物根系吸水的途徑根物根部吸水主要通過根毛、皮層、內皮層、再徑中柱薄壁細胞進入導管。水分在根內的徑向運轉有兩種途徑：質外體途徑和共質途徑。9植物生長發育與水→影響根系吸水的主要因素10植物根系吸水一方面取決于根系的生長情況，另一方面又受土壤狀況的影響，并且土壤狀況對根系吸水的影響很大。植物生長發育與水→植物的蒸騰作用11蒸騰作用的生理意義蒸騰作用既會引起水分虧缺，破壞植物水分平衡，甚至引起危害，但同時它又對植物的生命活動具有一定意義。一是蒸騰作用能產生蒸騰拉力；二是保進礦物質營養的運輸和合理分配；三是降低植物體的溫度；四是有利于CO2的同化。蒸騰作用的方式葉片的蒸騰作用方式有兩種：一是角質蒸騰。二是氣孔蒸騰。植物以氣孔蒸騰為主。氣孔開閉影響植物的蒸騰、光合、呼吸等生理過程，可以通過氣孔的自行開閉調節植物蒸騰作用的強弱。3.蒸騰作用的指標蒸騰作用的強弱常用蒸騰速率、蒸騰效率和蒸騰系數來表示。大多數植物白天的蒸騰速率為15～250gm-2h-1,夜晚為1～20gm-2h-1;蒸騰效率為1~8gkg-1;蒸騰系數在125～1000之間，蒸騰系數越小，則表示該植物利用水分的效率越高。蒸騰作用的調節植物生產上，采取有效措施適當減少蒸騰消耗：一是減少蒸騰面積。二是降低蒸騰速率。三是使用抗蒸騰劑，如苯汞乙酸、桂酮、乳膠、聚乙烯蠟、高嶺土等，減少蒸騰量。影響蒸騰作用的因素主要有光照、空氣濕度、風速、溫度、土壤條件等。12植物生長發育與水→植物的需水規律13在植物生活的全過程中，需要大量的水分，不同植物或同一植物不同品種、同一植物不同生長時期，需水量也存在很大差異。植物生活全過程中，往往有兩個關鍵需水時期：一是植物需水臨界期，二是植物最大需水期。作物是否需要灌溉可依據氣候特點、土壤墑情、作物形態、生理指標等加以判斷。土壤指標適宜植物正常生長發育的根系活動層（0～90cm），其土壤含水量為田間

持水量的60%～80%，如果低于此含水量，應及時進行灌溉。形態指標植物葉、莖顏色呈綠色或有時變紅等情況下，要及時進行灌溉。生理指標常用植物葉片的細胞液濃度、滲透勢、水勢和氣孔開度等作為灌溉的生理指標。14降水形成的原因 一是對流降水，一般為雷陣雨，雨區范圍小，降水時間短，強度大。二是地形降水，地形降水一般出現在山地的迎風坡上。三是鋒面降水，當暖濕空氣沿鋒面上升，因絕熱冷卻，水汽凝結而形成的降水。四是臺風降水，在臺風影響下，因空氣絕熱上升，水汽凝結后而產生的降水。降水類型 按降水性質降水可分為連續性降水、間隙性降水、陣性降水和毛毛狀降水。按降水物態形式可

分為雨、雪、霰、雹。按降水強度可分為小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨、小雪、中雪、大雪

等。15植物生長與水環境→降水種類等級小中大暴大暴特大暴雨12h24h0.1～5.00.1～10.05.1～15.010.1～25.015.1～30.025.1～50.030.1～60.050.1～100≥60.1100.1～200≥200.0雪12h24h0.1～0.9≤2.40.1～2.92.5～5.0≥3.0>5.0——————163.降水的表示方法一是降水量，如降水日總量、旬總量、月總量和年總量。二是降水強度(見表)。三是降水變率。四是降水保證率。降水等級表

mm植物生長與水環境→空氣濕度17空氣濕度常用水氣壓、絕對濕度、相對濕度、飽和差和露點

溫度來表示。近地面空氣濕度有一定的日變化和年變化規律，成尤以水氣壓和相對濕度最為明顯。1.水氣壓的時間變化水氣壓的日變化有兩種基本形式：單峰型的日變化與氣溫日變化相似，一日中水汽壓最大值出現

14~15時，最低值出現日出之前。雙峰型有兩個極小值和兩個極大值，極小值出現在日出之前和15~16時；極大值出現在8~9時和20~21時。水汽壓的年變化與氣溫年變化相似，在陸地上，最大值出現在7月，最小值出現在1月；在海洋上，最大值出現在8月，最小值出現在2月。2.相對濕度的時間變化在大陸內部，其日變化與氣溫日變化相反，最大值出現在日出前后氣溫最低的時候；最小值出現在氣溫最高的14~15時，沿海地區相對濕度的日變化表現為日高夜低，與氣溫日變化一致。相對濕度年變化的位相，一般與氣溫年變化的位相相反，最大值出現在夏半年的雨季或雨季之前，最小值出現在冬季。植物生長與水環境→土壤水分1.土壤水分的存在形態一是吸濕水，二是膜狀水，三是毛管水，四是重力水。2.土壤水分的有效性常用的水分常數有土壤吸濕系數、萎蔫系數、毛管持水量、田間持水量、全蓄水量等；通常情況下將萎蔫系數看作土壤有效水的下限，將田間持水量看作土壤有效水的上限。3.土壤含水量的表示方法一是質量含水量，即土壤水分質量與烘干土質量的比值，烘干土質量是以

105oC～110oC下烘干土質量為基數。二是容積含水量，即土壤中水的容積占土壤容積的百分數。三是相對含水量，即土壤質量含水量占田間持水量的百分數。四是土壤貯水量，指土壤中的水分含量相當于多少水層厚度(mm)或每公頃土壤在一定深度內貯水體積(m3.hm-2)。18提高水分利用率的途徑→集水蓄水技術蓄積自然降水，除了攔河筑壩，修建

水庫，修筑梯田等大型集水蓄水和農

田基本建設工程外，在干旱少雨地區，采取適當方法，匯集、積蓄自然降水

發展徑流農業是十分重要的措施。1.溝壟覆蓋集中保墑技術基本方法是平地（或坡地沿等高線）起壟，農田呈溝、壟相間狀態，壟作后拍實，緊貼壟面覆蓋塑料薄膜，降雨時雨水順薄膜集中于溝內，滲入土壤深層。19等高耕作種植，截水增墑基本方法是沿等高線筑埂，改順坡種植為等高種植，埂高和帶寬的設置即要有效地攔截徑流，又要節省土地和勞力，適宜等高耕作種植的山坡要厚1m以上，坡度在60~100,帶寬

10~20m。微集水面積種植我國的魚鱗坑就是其中之

一；在一小片植物，或一棵樹周圍，筑高

15~20cm的土埂，坑深40cm,坑內土壤疏權，覆蓋雜草，以減少蒸騰。20目前，節水灌溉技術在植物生產上發揮著越來越重要作用，主要有噴灌、微灌、膜上灌、地下灌等技術。提高水分利用率的途徑→節水灌溉技術212223提高水分利用率的途徑→少耕免耕和地面覆蓋技術1.少耕少耕的方法主要有以深松代翻耕，以旋耕代翻耕、間隔帶種等。2.免耕國外免耕法一般由三個環節組成：利用前作殘茬或播種牧草作為覆蓋物；采用聯合作業的免耕播種機開溝、噴藥、施肥、播種、覆土、鎮壓一次完成作業；采用農藥防治病蟲、雜草。3.沙田覆蓋沙田覆蓋在我國西北干旱、半干旱地區十分普遍，它是由細沙甚至礫石覆蓋于土壤表面，起到增墑、保墑作用。24秸稈覆蓋利用麥秸、玉米秸、稻草、綠肥等覆蓋于已耕過或免耕的土壤表面；在兩茬植物間的休閑期覆蓋，或在植物生育期覆蓋；可以將秸稈粉碎后覆蓋，也可整株秸稈直接覆蓋，播種時將秸稈扒開，形成半覆蓋形式。地膜覆蓋有提高地溫，防止蒸發，濕潤土壤，穩定耕層含水量，起到保墑作用，從而有顯著增產作用?；瘜W覆蓋利用高分子化學物質制成乳狀液，噴灑到土壤表面，形成一層覆蓋膜，抑制土壤蒸發，并有增濕保墑作用。25提高水分利用率的途徑→保墑技術保墑技術主要有：適當深耕、中耕松土、表土鎮壓、創造團粒結構體和植樹種草等。26提高水分利用率的途徑→水土保持技術27水土保持技術主要有：水土保持耕作技術、工程措施和林草措施等。本章小結→本章小結一、水對植物的生理作用水是植物的重要組成成分，水對植物的生命具有決定性作用：水是細胞原生質的重要成分，水是代謝過程的重要物質，水是各種生理生化反應和運輸物質的介質，水分使植物保持固有的姿態，水分具有重要的生態作用。二、植物對水分的吸收植物的細胞吸水主要有三種方式，即吸脹吸水、滲透吸水和降壓吸水。植物根系吸水的主要區域是根毛區，吸水動力為根壓和蒸騰拉力，水分在根內的徑向運轉有質外體途徑和共質體途

徑，影響根系吸水的因素主要有土壤水分、土壤溫度、土壤通氣狀況、土壤溶液濃度。三、植物蒸騰作用植物蒸騰水分部位主要是葉片，葉片的蒸騰作用方式有角質蒸騰和氣孔蒸騰兩種，蒸騰作用的強弱常用蒸騰速率、蒸騰效率和蒸騰系數來表示，植物生產上通過減少蒸騰面積、降低蒸騰速率、是使用抗蒸騰劑等適當減少蒸騰消耗，影響蒸騰作用的因素主要有光照、空氣濕度、風速、溫度、土壤條件等。四、植物需水規律植物生活全過程中，往往有兩個關鍵需水時期：植物需水臨界期和植物最大需水期；作物是否需要灌溉可依據氣候特點、土壤墑情、作物形態、生理指標等加以判斷。28五、降水降水形成的原因主要是對流降水、地形降水、鋒面降水和臺風降水；按降水性質降水分為連續性降水、間歇性降水、陣性降水和毛毛狀降水，按降水物態形式可分為雨、雪、霰和雹，按降水強度可分為小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨、小雪、中雪、大雪等。降水的表示方法有降水量、降水強度、降水變率和降水保證率。六、空氣濕度

空氣濕度常用水汽壓、絕對濕度、相對濕度、飽和差和露點溫度來表示。

水汽壓的日變化有兩種基本形式：單峰型和雙峰型。水汽壓的年變化，在陸地上最大值出現在7月、最小值出現在1月；在海洋上最大值出現在8月、最小值出現在2月。

在大陸內部，相對濕度日變化的最大值出現在日出前后氣溫最低的時候，最小值出現在氣溫最高的14～15時。相對濕度年變化的位相，一般與氣溫年變化的位相相反。七、土壤水分土壤水分的存在形態有吸濕水、膜狀水、毛管水和重力水等。通常情況下將萎蔫系數看作土壤有效水的下限，將田間持水量看作土壤有效水的上限。土壤含水量的表示方法有質量含水量、容積含水量、相對含水量和土壤貯水量等。八、提高水分利用率的途徑提高水分利用率的途徑主要有：集水蓄水技術、節水灌溉技術、少耕免耕技術、地面覆蓋技術、保墑技術、水土保持技術等。29本章小結→復習思考301．簡述水分對植物生產的重要作用。2．描述植物細胞、根系吸水的主要過程。3．表述植物蒸騰作用的方式與調節措施。4．能說出蒸騰拉力、蒸騰速率、蒸騰效率、蒸騰系數等概念。5．舉例說明植物的需水規律，并能根據有關指標確定是否需要灌溉。6．簡述降水的形成、類型及表示方法。7．能表述降水量、降水強度、降水變率、降水保證率等概念。8．描述空氣濕度的表示方法。9．描述空氣濕度的變化規律。10．描述土壤水分的表示方法。11．能