第四章 作物与水

1.水在生命活动中的作用2.自然界中的水分循环及其变化规律3.农田中水分变化特点4.作物体的水分平衡第4章作物与水(一)2007-11-81.水在生命活动中的作用•水对生命的意义–生命的组成物质•成分•形态、结构的维持–参与体内的各种代谢和反应–运输作用–调节热平衡•高比热，高溶解热，高蒸发热–水分子的特殊结构对生命的价值•表面张力与毛细管作用1.水在生命活动中的作用•作物体内水的存在形式–自由水(游离水，90-95%)•作用的体现者–束缚水(结合水，5-10%)•组成成分•维持结构–水的存在形式与新陈代谢•自由水比例越高，代谢活动越强烈思考：幼苗与老苗的活力哪个大？2.1自然界中的水分循环海洋江河湖泊地表作物蒸腾蒸发大气云、雾、霜雨雪、冰降落渗入地下地面地表土壤水地下水2.2自然界水分变化规律•在整个地球表面–平均蒸散量=平均降水量–地球表面不同区域，水的分布不均，降水不等–地球表面为了维持水分平衡，需经常进行水的流动和再分配•在大气中水的变化–海洋、江河湖泊、地表、作物→蒸散→汽–干燥空气→含水空气→压强→水汽压–空气含水量、露点–干球温度与湿球温度–湿度变化规律饱和空气饱和水汽压露点绝对湿度相对湿度3农田中的水分平衡•主要收入–自然界降水→作物截留•主要支出–蒸散（土壤蒸发和作物蒸腾的比例与植株体冠层结构的关系）•作物截留–作物群体内部湿度条件–土壤水分条件–降水量与截留能力（负相关）•农田中水分变化的影响因素–冠层作用（内部大且稳定，冠层小且变化大）–不同生育期群体内部水分支出的主要形式–截留作用与地表径流形成对涵养水源、保持水土、调节小气候的作用4作物体的水分平衡•吸水–根系–叶片•输导•蒸腾（叶片）•作物体吸收消耗4.1根系吸水•吸水部位–根尖•吸水动力–根压与主动吸水–蒸腾拉力与被动吸水•植物吸水的主要方式–被动吸水植物吸水部位：根系根尖根毛区根毛4.1根系吸水4.2影响根系吸水的因素•直接因子——土壤–土壤中可利用水分•根系的吸水能力与土壤的保水能力•有效水与无效水•田间持水量与凋萎系数–土壤温度–土壤通气状况•根部缺氧对代谢能力的影响•受涝时的缺水现象–土壤溶液浓度•溶液浓度与根系主动吸水•施肥浓度•盐碱地4.2影响根系吸水的因素•间接因子——大气–风–温度–光照–湿度4.3蒸腾作用•蒸腾作用：吸收水分以气态形式，通过作物体表面（叶片）从体内散发到体外的过程•生理意义–养分运输–维持一定的叶温，避免灼伤•蒸腾速率及其影响因子–向外扩散力–扩散过程中的阻力–作物体水分平衡调节因子——气孔开放度–影响因子：光照，气温，空气湿度蒸腾作用H2O4.4SPAC系统•概念•SPAC系统的水分运输途径•土水势、根水势、叶水势的关系–蒸腾作用与水势–高水势与低水势下的动态平衡–动态平衡的维持•SPAC系统中的水流规律–水流方向–流速与水势差及沿程阻力思考题：1.水对生命的意义.2.自然界水分变化有什么规律?大气中的水分是如何变化的？农田中的水分平衡又是如何实现的？3.根系是如何吸水的，其目的是什么？影响根系吸水的主要原因是什么？试分析之。土壤温度图SPAC系统水分流动途径5.水的生物学效应6.设施园艺内的水分状况及其调节第4章作物与水(二)2007-11-13知识点回顾•水在生命活动中的作用。•自然界水分循环是如何实现的？不同地区水分分布差异的原因是什么？•植物体内水分的运输过程。5.1作物的需水特性•需水量–蒸腾系数–需水特性•需水量越多，对水的利用率越低•需水量随作物的生育期而变化•不同作物的需水量不同•需水量的多少取决于根系吸水能力及叶片的蒸腾量•作物的水分临界期及其特点–临界期对需水量的要求–临界期与花芽分化–临界期长度对不良水环境的适应性5.2作物对水分适应的生态类型•根据作物对土壤湿度要求•根据作物对空气湿度的要求–相对湿度85-95%(1,5类)–相对湿度75-85%(1类)–相对湿度55-75%(2,3类)–相对湿度45-55%(4类)5.3水对作物生产的影响•种子发芽–种子发芽过程中对水的要求–种子——出苗时期体积、重量的变化特征–总体要求•营养生长–幼苗期：需水少，不耐旱，土壤湿度大，空气湿度小–旺盛期：需水多，耐旱能力增强–总体要求•开花结果–一般为水分临界期，对水的要求严格–需水多–总原则5.4不良水环境与作物生产—旱害•干旱种类–土壤干旱–大气干旱–生理干旱•引起的原因：环境因子，不良的技术措施•主要危害–引起各部位水分的重新分配–改变体内各种生理过程–促进蛋白质分解，导致品质下降真正的旱，大气干旱是土壤干旱的前兆5.5不良水环境与作物生产—涝害•涝害种类–洪涝–渍劳•主要危害–土壤缺氧，根系受损–促使土壤中二氧化碳积累•厌氧菌大量增殖，进一步缺氧•酸中毒–养分失效或流失6.1设施园艺内的空气湿度条件•设施内空气湿度特点–湿度高于露地，一般在70%以上，夜间可达100%–内部湿度日变化大•影响因素：天气，灌溉，加温，通风等–不同结构的设施，湿度状况有所不同•设施内水分移动路径–白天（晴，通风）：土壤--作物--室内空气--室外空气–夜间（晴，不通风）：土壤--作物--室内空气--雾、水滴—滑落--沾湿6.2设施园艺内的土壤湿度条件•设施内土壤湿度影响因素–设施内土壤湿度的形成：作物蒸腾，土壤蒸发–影响因素：太阳辐射（正相关，进入内部辐射能的55%以上用于水分蒸发）•设施内土壤湿度状况–中小型温室大棚：两侧高、中间低，中间干燥部分随跨度增加而加大–比露地高–土壤溶液浓度高，生理干旱的几率比露地高6.3设施内的湿度调控•进行湿度调控的意义•湿度调控方法–除湿–增湿6.3.1除湿•目的–防止作物沾湿，抑制作物病虫害–调节空气湿度，促进作物蒸腾•方法–被动除湿法：利用水蒸汽或雾的自然流动，使设施内部保持适宜的相对湿度。•地膜覆盖•控制灌溉量•选择透湿性好的覆盖材料–主动除湿法：•强制通风换气•加温：可降低相对湿度，但绝对湿度上升？•除湿机6.3.2增湿•目的–满足作物对水，气，热的综合要求，调节三者的矛盾（为什么？），促进作物生长•灌水与设施内的土温、空气相对湿度–白天灌水：土温、气温下降–夜间灌水：土温升高，气温下降减缓•灌水方法：–喷雾–滴灌–喷灌–地下灌溉–地面灌溉温室内移动灌溉装置思考题：1.如何根据作物的需水特性满足其生长发育的要求？2.不良水环境对作物生产有什么危害？3.设施园艺内土壤湿度和空气湿度的变化规律。4.进行设施内湿度调节的意义和措施。不同作物、不同生育期的需水量不同水稻棉花作物对土壤水分适应的生态类型序号类型根系特点叶片情况对水的需求代表植物1高湿，耗水多根系相对不发达蒸腾面积大常灌水需水多黄瓜叶菜类2高湿，耗水少根系小蒸腾面积小保持土壤湿润，灌水不能过多葱蒜3较湿，耗水多根系发达蒸腾面积大适灌多数花卉番茄4低湿，耗水少根系发达蒸腾面积小少西瓜，甜瓜5水生根系不发达蒸腾面积大多水生作物