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浅谈作物生理需水和生态需水

【摘要】作物需水包括生理需水和生态需水。生理需水是指作物进行正常生

理活动所需要的水分，生态需水是指维持和改善作物正常生长发育的环境条件所

需要的水分。对作物进行灌溉时，应及时满足作物这两种需水要求，使之生长发

育良好而高产。

【关键词】作物；生理需水；生态需水

一、水在作物生理中的作用

水是作物的重要组成部分，其含量常常是生命活动强弱的决定因素。生长活

跃和代谢旺盛的组织的含水量一般达70%80%，甚至达90%以上，如生长着根尖、

嫩芽、幼苗的含水量为66%—90%。大多数种子的含水量为5%—15%，在萌芽

之前一定要吸足水分，当种子含水量达40%—60%时才开始萌发。作物体内含水

量分布大致遵循如下规律：生长旺盛的器官和组织高于老龄的器官和组织，上部

高于下部，分生和输导组织高于表皮和其他组织。

作物体内的水分，按存在状态的不同，可分为束缚水和自由水两种。束缚水

是细胞中靠近胶粒、受胶粒束缚（牢牢吸附）而不易移动的水分，其含量影响作

物抗旱、抗寒能力。自由水则是离胶粒较远、不受束缚而能自由移动的水分，其

含量决定作物的代谢强度，如光合强度、蒸腾强度、呼吸强度和生长速度等。因

此，作物体内束缚水和自由水的含量及其比率，是反映水分生理状况的一项重要

指标。如小麦的发芽、出苗和分孽期，生长发育旺盛，自由水占总含水量的比例

大；但随着气温逐新下降，进入越冬期，束缚水占总含水量的比例逐渐增大，小

麦的抗寒能力增强，从而顺利越冬；开春后，随着气温逐渐回升，小麦开始返青

起身，自由水占总含水量的比例逐渐增大，生长速度加快，抗寒能力减弱，此时

若出现寒潮，小麦易受冻害。

二、土壤—作物一大气水分传输系统

把水分在土壤、作物和大气中的流动看做是一个在物理上连续的动态过程，

构成一个连续完整的系统，称为土壤一作物一大气连续体，简称SPAC。

（一）作物对水分的吸收、输导和散失途径

根系从土壤中吸收的水分，主要经过茎、叶，最后散失于大气中。具体地说，

土壤水-根毛-根的皮层-根的中柱鞘-根导管-茎导管-叶柄导管-叶脉导管-叶肉细

胞一叶细胞间隙-气孔腔-大气。

（二）水分传输的原理

在土壤一作物一大气连续体中，无论是土壤、作物和大气，还是液态水和气

态水，均具有一定的水势。系统内的水总是由水势高处向低处流动。当叶面蒸腾

时，首先引起叶水势下降，从而在叶、茎之间产生水势差（水势梯度），使水分

由茎部流向叶部；接着在茎、根间和根、土间发生连锁反应，最终形成内土壤经

作物至大气的水流。

在土壤一作物一大气连续体中，各个部位水势大小顺序是：

根系吸水困难。根水势最高位-0.4MPa，最低可降至-1.5MPa。茎每升高1m，

茎水势降低0.03-0.04MPa，一般农作物的茎水势为-1.5—0.4MPa。正常生长情况

下的叶水势一般为-1.5-0.5MPa。大气的水势特别低，当空气相对湿度为50%左

右时，其水势为-100MPa。由于有这样大的水势梯度，产生强大的蒸腾拉力，可

使水分沿树木上升到l00m以上高大乔木的顶端，是水分向上输导的主要动力。

而植物主动吸水的生理过程所产生的根压最多使水分上升204m。大气和土壤是

作物赖以生存的环境，通过对土壤一作物一大气连续体的研究及应用，可揭示作

物与环境之间的水分传输规律，为进行农田水量平衡、确定作物需水量及制定灌

溉排水计划提供理论依据。

三、灌溉与排水对改善作物生态环境的作用

（一）调节土壤肥力

1.以水调气

作物生长要求土壤中有适量的空气，以利于根系呼吸和有益微生物活动。水

分和空气共同存在于土壤孔隙中，它们互为消长、互为矛盾，即土壤水多时，空

气就少，反之亦然。可见，水分是矛盾的主要方面。因此，旱地里及时排除地表

积水和土中滞水，降低过高地下水位，可以改善土壤通气状况，达到以水调气的

目的。水稻田浅灌、勤灌和适时排水晒田，促使水气交换，增加土壤中氧气含量，

可减少有毒物质的产生，改善土壤理化性状，促进养分的分解和活化，增强根的

活力。

2.以水调温

作物生长要求适当的土壤温度和大气温度，温度过高或过低都会抑制和危害

作物的生长发育。由于水的热容量和导热率远大于空气，当土壤水分增加或减少

时，都会影响土壤温度变化，所以在低温和高温来临之前，增加土壤水分，可以

缓和、稳定土温及气温变化，缩小昼夜温差，防止作物受害。在早春升温季节需

要尽快