二、作物对水分的吸收与利用-生物探索.ppt

第二章 作物的水分环境与作物对水分的利用 3学时 第二章 作物的水分环境与作物对水分的利用 内容提要 一、农作系统中水分及其循环平衡；(0.5h) 二、作物对水分的吸收与利用；(0.5h) 三、作物的干旱伤害；(1h) 四、作物的湿、涝伤害。(1h) 第二章 作物的水分环境与作物对水分的利用 重点 1、作物水分利用效率及作物对旱、涝的反应； 2、农作系统中作物和土壤的水分状况与平衡。 难点 作物水分利用效率及提高途径。 第二章 作物的水分环境与作物对水分的利用 水分环境不仅决定作物的分布、形态结构和生活习性，而且可从分子水平至群体水平制约作物的生活。水分因子是诸生态因子中变化最大、最不稳定的因素，因此也是影响产量形成的关键因素之一。 液态水分子理化特性及其作用： 极性分子，是良好的溶剂和生化反应介质； 水的比热大，有利于调节环境和生物体温度； 水的内聚力和表面张力大，保证水分运输时水柱不被拉断； 水具不可压缩性，能够传递机械力，维持细胞膨压，保持枝叶挺立。 一、农作系统中水分及其循环平衡 1、作物体内的水分：作物组织含水量为70-90% （1）作物体内水分存在状态 自由水：存在于细胞壁、细胞间隙、液泡、导管和管胞内、以及其他组织间隙和细胞中未被紧密吸附的水分。变化较大，移动性较强，参与植物的生命活动。 束缚水：细胞中受原生质颗粒、细胞壁亲水性物质和一些有机、无机离子吸附的水。移动性差，含量少，不参与植物的生命活动，受外界环境影响小，但与胶体稳定性和作物抗逆性有密切关系。 化合态水：以基团形式参与有机物形成，成为该分子结构的一部分，约占作物一生耗水量的0.2%左右，对作物的生理作用不大。 一、农作系统中水分及其循环平衡 1、作物体内的水分 （2）作物体内水分状况指标 组织含水量（%）=（鲜重 - 干重）/ 鲜重×100 含水量受大气湿度和植株生理年龄的影响，应用时须加以考虑。 组织相对含水量（RWC）=（鲜重- 干重）/（吸胀重-干重）×100 细胞水势：Ψw = Ψs + Ψp + Ψm 单位:1MPa = 10bar = 9.87atm = 106J/L = 106N/m2 吸胀重是指组织饱和吸水重。应用水势、相对含水量较理想。 一、农作系统中水分及其循环平衡 2、土壤水类型及有效性 土壤水分类型与可利用性 表 土壤水分状况及其可利用性 一、农作系统中水分及其循环平衡 2、土壤水类型及有效性 土壤水分形态与可利用性 重力水：10μm孔隙中的水分； 毛管水：0.2～10μm孔隙中的水分，即被毛细管吸持，而不因重力而下降流失的水分； 吸湿水：0.2μm孔隙中的水分，即被土壤颗粒强烈吸持，不能被作物吸收的水，是土壤处于风干状态所含有的水分。 为什么重力水是旱作物的无效水？ 一、农作系统中水分及其循环平衡 2、土壤水种类及有效性 土壤水分类型与可利用性 不同土壤类型的水分状况 作物可利用的土壤水分是萎蔫点与田间持水量间的水分。作物对不同土壤中水分的利用性不同。 一、农作系统中水分及其循环平衡 3、农作系统中水分循环平衡 水的来源： 降水（P，包括降雨、降雪、降霜等）、灌溉水（I）、地下水（只存在某些地下水位较高的地区）。 水的去向： 径流（Ro）、渗漏（D）、土壤蒸发（Es）、土层保留（ΔWs，如土壤胶体、毛管吸持）、植物蒸腾（Ep）、植物保留（ΔWp）。 农田生态系统水量平衡方程： （P+I）-（Ro+D+Es+ΔWs+Ep+ΔWp）= 0 一、农作系统中水分及其循环平衡 3、农作系统中水分循环平衡 水循环平衡的动力 太阳辐射：影响土壤蒸发和作物蒸腾； 重力：造成土壤水分渗漏和径流； 水势梯度：导致水分从水势高的地方流向水势低的地方。 一、农作系统中水分及其循环平衡 3、农作系统中水分循环平衡 在农作系统中，由于存在作物对水分的吸收、传导和蒸腾，水分的流动便形成了土壤—作物—大气连续体系（soil-plant-atmosphere continuum，SPAC）。 在这个体系中，水势是以递减的形式分布的，水的运动基本上是一个降低自由能的过程，并不需要额外能量的输入。 相邻层次间的水通量可用：F = -KΔΨ描述，其中，K为水传导度（水流阻力的倒数），ΔΨ为水势梯度。 3、农作系统中水分循环平衡 注：γa：大气阻力；γc：边界层阻力；γs：气孔阻力；γm：茎阻力；γxy：导管阻力；γ土壤：土壤阻力；γr：根阻力 二、作物对水分的吸收与利用 1、水对作物的生理生态效应 生理作用 生态作用 2、作物对水分的吸收与传导 细胞吸水：细胞主要通过质膜上的水孔以水集流的方式从环境中吸水；水分传递方向和限度依据水势的相对大小。 根-土之间的水分传递：根系吸水