植物生產(chǎn)的水分調(diào)控

H2O植物吸水土壤水分蒸騰作用大氣降水植物生產(chǎn)與科學(xué)用水

1.水分與植物生長植物生產(chǎn)的水分調(diào)控

生命起源于水，在植物的生活過程中，植物不斷地從周圍環(huán)境中吸收水分，以滿足其正常生命活動的需要。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。植物對環(huán)境中水分的要求不同，長期的適應(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。植物的生長環(huán)境在不斷地變化，作為一種適應(yīng)機(jī)理，在不同的生長狀態(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。生產(chǎn)上根據(jù)當(dāng)?shù)氐耐寥?、氣候等自然環(huán)境的特點(diǎn)和植物的生長習(xí)性，選擇相應(yīng)作物栽培品種，保證豐產(chǎn)豐收。水分與植物生長

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）（1）植物組織含水量

水分與植物生長植物生長與水分環(huán)境植物生產(chǎn)的水分調(diào)控植物生產(chǎn)的水分調(diào)控

細(xì)胞新陳代謝的重要物質(zhì)；細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì)；植物固有姿態(tài)的保持者；具有重要的生態(tài)作用：調(diào)節(jié)體溫、養(yǎng)

分供應(yīng)。（2）水分對植物生長的作用水分與

植物生長

植物生產(chǎn)的水分調(diào)控植物吸水部位：根系根尖根毛區(qū)根毛植物吸水的器官植物對水分的吸收植物生產(chǎn)的水分調(diào)控滲透作用發(fā)生條件：半透膜，水勢差。植物細(xì)胞滲透系統(tǒng)：細(xì)胞膜+原生質(zhì)+液泡膜=半透膜細(xì)胞液與胞外溶液水勢差別質(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)膨脹最終恢復(fù)與細(xì)胞壁相接觸的現(xiàn)象。植物細(xì)胞吸水：細(xì)胞主要利用滲透作用吸水，水分移動由水勢高流向水勢低的區(qū)域。（滲透吸水，吸脹吸水，降壓吸水）（3）細(xì)胞吸水水分與植物生長植物生產(chǎn)與水分調(diào)控

根壓：借助于根系代謝活動產(chǎn)生的能推動水分吸收和沿導(dǎo)管上升的力量。

蒸騰拉力：由于葉片蒸騰作用產(chǎn)生的吸水并引水上升的力量。植物根系吸水的動力水分與植物生長吸水動力植物生產(chǎn)與水分調(diào)控植物吸水的過程水分與植物生長途徑：土壤中的水→根毛→根的皮層→根的內(nèi)皮層→根的中柱鞘→根的導(dǎo)管或管胞→莖的導(dǎo)管→葉柄導(dǎo)管→葉脈導(dǎo)管→葉肉細(xì)胞→葉細(xì)胞間隙→氣孔下腔→氣孔→大氣。植物生產(chǎn)與水分調(diào)控影響因素水分與植物生長

●土壤水分狀況。土壤干旱時(shí)，有效水含量減少，植物便發(fā)生萎蔫現(xiàn)象。如果土壤干旱嚴(yán)重，植物便發(fā)生永久萎蔫現(xiàn)象，植株便會死亡?！裢寥罍囟取Ｍ寥罍囟壬?，植物根系吸水增加；土壤溫度降低，根系吸水受阻。但不同植物對溫度敏感程度不同?！裢寥劳?。良好時(shí)，根系呼吸作用旺盛，根系吸水能力較強(qiáng)；通氣不良時(shí)，根系代謝活動不能正常進(jìn)行，根系吸水受到限制?！裢寥廊芤簼舛?。較低，水勢較高，根系易于吸水。鹽堿地上，水中鹽分濃度高，水勢低，植物吸水困難。植物生產(chǎn)的水分調(diào)控

植物正常的生命活動，通過根系不斷地從土壤中吸收水分。吸收的水分除少數(shù)直接參與細(xì)胞的代謝作用之外，大量的水分通過植物的地上部分散失到空中，從而牽動植物體內(nèi)水的流動，完成物質(zhì)運(yùn)輸和營養(yǎng)分配的過程。水分從植物地上部分以水蒸氣狀態(tài)向外界散失的過程稱蒸騰作用，蒸騰作用的主要部位是氣孔、角質(zhì)層和皮孔，據(jù)此將蒸騰作用分為氣孔蒸騰、角質(zhì)蒸騰和皮孔蒸騰三種類型，以氣孔蒸騰為主。氣孔很小，由于邊緣效應(yīng)和明開夜合運(yùn)動保證了氣孔的高效蒸騰。光照、大氣濕度、溫度和風(fēng)直接影響蒸作用的效率。2.植物蒸騰作用退出植物生產(chǎn)的水分調(diào)控蒸騰作用：水分從植物地上部分以水蒸氣的形式大

氣中散失的過程。生理意義：水分吸收與運(yùn)輸營養(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）

（1）蒸騰作用植物蒸騰作用皮孔蒸騰角質(zhì)蒸騰氣孔蒸騰植物生產(chǎn)的水分調(diào)控封閉細(xì)胞補(bǔ)充細(xì)胞表皮木栓形成層栓內(nèi)層木栓層皮孔蒸騰植物蒸騰作用植物生長與水分環(huán)境氣孔蒸騰表皮細(xì)胞保衛(wèi)細(xì)胞氣孔水分散失蒸騰作用植物生產(chǎn)的水分調(diào)控表皮細(xì)胞保衛(wèi)細(xì)胞氣孔葉肉細(xì)胞角質(zhì)層蒸騰植物蒸騰作用植物生產(chǎn)的水分調(diào)控氣孔運(yùn)動明開夜合植物蒸騰作用夜間閉合白天開放植物生產(chǎn)的水分調(diào)控

氣孔開閉（明開夜合）機(jī)理

白天光照，保衛(wèi)細(xì)胞光合作用吸收CO2，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，保衛(wèi)細(xì)胞水勢降低，吸水膨脹，氣孔張開。白天開放植物蒸騰作用夜間閉合白天開放植物生產(chǎn)的水分調(diào)控夜間閉合

氣孔開閉（明開夜合）機(jī)理

夜間黑暗，光合停止，保衛(wèi)細(xì)胞呼吸作用釋放CO2，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，保衛(wèi)細(xì)胞水勢升高，失水收縮，氣孔關(guān)閉。植物蒸騰作用夜間閉合白天開放植物生產(chǎn)的水分調(diào)控環(huán)境影響：

光照（正相關(guān)）

空氣濕度（負(fù)相關(guān)）

大氣溫度（正相關(guān)）CO2（負(fù)相關(guān)）

風(fēng)（正相關(guān)）蒸騰作用的影響因素植物蒸騰作用植物生產(chǎn)的水分調(diào)控

①蒸騰速率。又稱蒸騰強(qiáng)度，是指植物在單位時(shí)間內(nèi)，單位葉面積上通過蒸騰作用散失的水量。

②蒸騰效率。是指植物每蒸騰1kg水時(shí)所形成的干物質(zhì)的克數(shù)。

③蒸騰系數(shù)。是指植物每制造1g干物質(zhì)所消耗水分的克數(shù)。蒸騰作用的指標(biāo)植物蒸騰作用植物生產(chǎn)的水分調(diào)控①減少蒸騰面積。移栽植物時(shí)，可去掉一些枝葉，減少蒸騰面積，降低蒸騰失水量，有利于成活。②降低蒸騰速率。避開促進(jìn)蒸騰的外界條件，在午后或陰天移栽植物，或栽后搭棚遮陽，或?qū)嵭性O(shè)施栽培，都能降低移栽植物的蒸騰速率。③使用抗蒸騰劑。如使用苯汞乙酸、桂酮、乳膠、聚乙烯蠟、高嶺土等，減少蒸騰量。蒸騰作用的調(diào)節(jié)植物蒸騰作用植物生產(chǎn)的水分調(diào)控3.植物需水規(guī)律植物需水規(guī)律需水規(guī)律需水量植物生產(chǎn)的水分調(diào)控農(nóng)業(yè)諺語：有收無收在于水，收多收少在于肥。風(fēng)調(diào)雨順，五谷豐登。植物的需水量：玉米（株）——2000kg

小麥（1千克干物質(zhì)）——400~500kg蒸騰系數(shù)：植物每合成1克干物質(zhì)所需要蒸騰水

分的克數(shù)。植物需水量植物需水規(guī)律需水規(guī)律需水量植物生產(chǎn)的水分調(diào)控水分監(jiān)界期：植物對水分缺乏最敏感、最易受到傷害的

時(shí)期。一般為花粉母細(xì)胞四分體形成期。植物的需水規(guī)律：

生理需水——根系吸水，體內(nèi)運(yùn)輸，葉面蒸騰。

生態(tài)需水——株間蒸發(fā)，田間滲透。

植物需水量——植株蒸騰，株間蒸發(fā)，田間滲透?！吧?多-少”規(guī)律：出苗—拔節(jié)（少）

拔節(jié)—開花（多）

拔節(jié)—衰老（少）植物需水規(guī)律植物需水規(guī)律需水規(guī)律需水量植物生產(chǎn)的水分調(diào)控合理灌溉指標(biāo)植物需水規(guī)律①土壤指標(biāo)。適宜植物正常生長發(fā)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(yīng)及時(shí)進(jìn)行灌溉。②形態(tài)指標(biāo)。植物幼嫩的莖葉在中午前后易發(fā)生萎蔫；生長速度下降；葉、莖顏色呈綠色或有時(shí)變紅等情況下，要及時(shí)進(jìn)行灌溉。③生理指標(biāo)。常用植物葉片的細(xì)胞液濃度、滲透勢、水勢和氣孔開度等作為灌溉的生理指標(biāo)。4.植物水分環(huán)境的調(diào)控技術(shù)（1）集水蓄水技術(shù)（2）節(jié)水灌溉技術(shù)（3）少耕免耕技術(shù)（4）地面覆蓋技術(shù)（5）耕作保墑技術(shù)（6）水土保持技術(shù)

（1）集水蓄水技術(shù)溝壟覆蓋集中保墑技術(shù)基本方法是平地（或坡地沿等高線）起壟，農(nóng)田呈溝、壟相間狀態(tài)，壟作后拍實(shí)，緊貼壟面覆蓋塑料薄膜，降雨時(shí)雨水順薄膜集中于溝內(nèi)，滲入土壤深層。（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(shè)置既要有效地?cái)r截徑流。（1）集水蓄水技術(shù)（三）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(nèi)土壤疏松，覆蓋雜草，以減少蒸騰。（2）節(jié)水灌溉技術(shù)噴灌技技術(shù)

噴灌是利用專門的設(shè)備將水加壓，或利用水的自然落差將高位水通過壓力管道送到田間，再經(jīng)噴頭噴射到空中散成細(xì)小水滴，均勻散布在農(nóng)田上，達(dá)到灌溉目的。

噴灌可按植物不同生育期需水要求適時(shí)、適量供水，且具有明顯的增產(chǎn)、節(jié)水作用，與傳統(tǒng)地面灌溉相比，還兼有節(jié)省灌溉用工、占用耕地少、對地形和土質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，能改善田間小氣候等優(yōu)點(diǎn)。（2）節(jié)水灌溉技術(shù)地下灌技術(shù)

把灌溉水輸入地下鋪設(shè)的透水管道或采用其他工程措施普遍抬高地下水位，依靠土壤的毛細(xì)管作用浸潤根層土壤，供給植物所需水分的灌溉技術(shù)。地下灌溉可減少表土蒸發(fā)損失，水分利用率高，與常規(guī)溝灌相比，一般可增產(chǎn)10%～30%。（2）節(jié)水灌溉技術(shù)微灌技術(shù)

微灌技術(shù)是一種新型的節(jié)水灌溉工程技術(shù)，包括滴灌、微噴灌和涌泉灌等。（2）節(jié)水灌溉技術(shù)膜上灌技術(shù)

這是在地膜栽培的基礎(chǔ)上，把以往的地膜旁側(cè)灌水改為膜上灌水，水沿放苗孔和膜旁側(cè)滲入進(jìn)行灌溉。膜上灌投資少，操作簡便，便于控制水量，加速輸水速度，可減少土壤的深層滲漏和蒸發(fā)損失，因此可顯著提高水分的利用率。

（2）節(jié)水灌溉技術(shù)植物調(diào)虧灌溉技術(shù)

調(diào)虧灌溉是從植物生理角度出發(fā)，在一定時(shí)期內(nèi)主動施加一定程度的有益的虧水度，使作物經(jīng)歷有益的虧水鍛煉后，達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)，改善品質(zhì)的目的。通過調(diào)虧可控制地上部分的生長量，實(shí)現(xiàn)矮化密植，減少整枝等工作量。

（3）少耕免耕技術(shù)少耕少耕的方法主要有以深松代翻耕，以旋耕代翻耕、間隔帶狀耕種等。免耕國外免耕法一般由三個環(huán)節(jié)組成：利用前作殘茬或播種牧草作為覆蓋物；采用聯(lián)合作業(yè)的免耕播種機(jī)開溝、噴藥、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓一次完成作業(yè)；采用農(nóng)藥防治病蟲、雜草。（4）地面覆蓋技術(shù)沙田覆蓋沙田覆蓋是由細(xì)沙甚至礫石覆蓋于土壤表面，起到抑制蒸發(fā)，減少地表徑流，從而起到增墑、保墑作用。秸稈覆蓋利用麥秸、玉米秸、稻草、綠肥等覆蓋于土壤表面。地膜覆蓋有提高地溫，防止蒸發(fā)，濕潤土壤，穩(wěn)定耕層含水量，起到保墑作用，從而有顯著增產(chǎn)作用。化學(xué)覆蓋利用高分子化學(xué)物質(zhì)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(fā)，并有增濕保墑作用。（5）保墑技術(shù)適當(dāng)深耕生產(chǎn)實(shí)踐中，通過打破犁底層，增厚耕作層，可以增加土壤孔隙度和土壤空氣孔隙度，達(dá)到提高土壤畜水性和透水性的目的。如果深耕再結(jié)合施用有機(jī)肥，還能有效地提高土壤肥力，改善植物生活的土壤環(huán)境條件。中耕松土通過適期中耕松土，疏松土壤，可以破壞土壤淺層的毛管孔隙，使得耕作層的土壤水分不容易從表土層蒸發(fā)，減少了土壤水分消耗，同時(shí)又可消除雜草。特別是降水或灌溉后，及時(shí)中耕松土顯得更加重要。能顯著提高土壤抗旱能力。農(nóng)諺“鋤頭下有水”就是這個道理。表土鎮(zhèn)壓對含水量較低的沙土或疏松土壤，適時(shí)鎮(zhèn)壓，能減少土壤表層的空氣孔隙數(shù)量，減少水分蒸發(fā)，增加土壤耕作層及耕作層以下的毛管孔隙數(shù)量，吸引地下水，從而起到保墑和提墑的作用。（5）保墑技術(shù)創(chuàng)造團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體在植物生產(chǎn)活動中，通過增施有機(jī)肥料，種植綠肥，建立合理的輪作套作等措施，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，再結(jié)合少耕、免耕等合理的耕作方法，創(chuàng)造良好的土壤結(jié)構(gòu)和適宜的孔隙狀況，增加土壤的保水和透水能力，從而使土壤保持一定量的有效水。植樹種草植樹造林，能涵養(yǎng)水分，保持水土。樹冠能截留部分降水，通過林地的枯枝落葉層大量下滲，使林地土壤涵養(yǎng)大量水分。同時(shí)森林又能減少地表徑流，防止土壤沖刷和養(yǎng)分的流失。森林還可以調(diào)節(jié)小氣候，增加降水量。森林具有強(qiáng)大的蒸騰作用，使林區(qū)上空空氣濕度增大。據(jù)測定，森林上空空氣濕度一般比無林區(qū)高12%～15%，因而增加了林區(qū)降水量。水肥耦合技術(shù)通過對土壤肥力的測定，建立以肥、水、作物產(chǎn)量為核心的耦合模型和技術(shù)，合理施肥，培肥地力，以肥調(diào)水，以水促肥，充分發(fā)揮水肥協(xié)同效應(yīng)和激勵機(jī)制，提高抗旱能力和水分利用效率?；瘜W(xué)制劑保水節(jié)水技術(shù)合理施用保水劑、抗旱劑等物質(zhì)，減少水分蒸發(fā)，增強(qiáng)作物根系貯水利用的一種保水節(jié)水技術(shù)。（6）水土保持技術(shù)水土保持耕作技術(shù)

主要有兩大類：

一是以改變小地形為主的耕作法，包括等高耕種、等高帶狀間作、溝壟種植（如水平溝、壟作區(qū)田、等高溝壟、等高壟作、蓄水聚肥耕作、抽槽聚肥耕作等）、坑田、半旱式耕作、水平犁溝等。

二是以增加地面覆蓋為主的耕作法，包括草田帶輪作、覆蓋耕作（如留茬覆蓋、秸稈覆蓋、地膜覆蓋、青草覆蓋等）、少耕（如少耕深松、少耕覆蓋等）、免耕、草田輪作、深耕密植、間作套種、增施有機(jī)肥料等。六、水土保持技術(shù)等高耕作又稱橫坡耕作技術(shù)。是指沿等高線，垂直于坡面傾向，進(jìn)行的橫向耕作。它是坡耕地實(shí)施其他水土保持耕作措施的基礎(chǔ)。沿等高線進(jìn)行橫坡耕作，在犁溝平行于等高線方向會形成許多“蓄水溝”，從而有效地?cái)r蓄了地表徑流，增加土壤水分入滲率，減少水土流失，有利于作物生長發(fā)育，從而達(dá)到高產(chǎn)。（6）水土保持技術(shù)等高溝壟耕作水平溝種植又稱套犁溝播。具體作法為：在犁過的壕溝內(nèi)再套耕一犁，然后將種子點(diǎn)在溝內(nèi)，施上肥料，結(jié)合碎土，鎮(zhèn)壓覆蓋種子，中耕培土?xí)r仍保持壟溝完整。壟作區(qū)田是干旱和半干旱地區(qū)采用的蓄水保土耕作法。具體作法是在坡地上從下往上進(jìn)行，先在下邊沿等高線耕一犁，接著在犁溝內(nèi)施肥播種，然后在上邊淺犁一道，覆土蓋種，再空出一道的距離繼續(xù)犁耕施肥播種，依次進(jìn)行，直至種完。這樣使坡面溝壟相間，有利于攔蓄地表徑流。為了防止橫向水土流沖刷，在溝內(nèi)每隔1－2m橫向修一道小土檔。平播起壟平播起壟是用犁沿等高線隔行條播種植，并進(jìn)行鎮(zhèn)壓，使種子和土壤密接，以利于出苗、保墑；在早期保持平作狀態(tài)，在雨季到來以前，結(jié)合中耕，將行間的土培在作物根部，形成溝壟，并在溝內(nèi)每隔