第六节 合理灌溉的生理基础
植物生理学-植物的水分代谢
第四节 植物的蒸腾作用
2.气孔开闭的机理： 2)离子泵学说。
第四节 植物的蒸腾作用
2.气孔开闭的机理： 3)苹果酸代谢学说。
第四节 植物的蒸腾作用
六、
1.光：光促进气孔的开启，蒸腾增加。 2.水分状况：足够的水分有利于气孔开放，过 多的水分反而使气孔关闭。 3.温度：气孔开度一般随温度的升高而增大， 但温度过高失水增大也可使气孔关闭。 4.风：微风有利于蒸腾，强风蒸腾降低。 5强.C。O2浓度：CO2浓度低促使气孔张开，蒸腾增
2.土壤温度：适宜的温度范围内土温愈高，
3. 土壤溶液浓度：根细胞水势小于土壤水 势有利于根系吸水
第四节 植物的蒸腾作用
一、概念：
蒸腾作用指水分从植物地上部分 以水蒸汽状态向外散失的过程叫蒸腾 作用。
蒸腾作用与蒸发不同，它是一 个生理过程，受植物体结构和气孔行 为的调节。
第四节 植物的蒸腾作用
二、蒸腾作用的生理意义 1.蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的一个
第三节 植物根系对水分的吸收
三.根系吸水的机理： １.主动吸水的机理： 主动吸水的动力 根压：指植物根系的生理活动使液流从根部 上升的压力。 伤流和吐水是证实根压存在的两种生理现象。 吐水：未受伤的叶片尖端或边缘向外溢出液滴 的现象，是由根压引起的。 伤流：是指从受伤或折断的植物组织溢出液体 的现象。伤流是根压引起的。
Vw
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、植物细胞的水势 2.水势的大小和单位： 纯水的水势(ψw0)最大ψw0=0，植物细胞
的水势都为负值。 水势的单位：兆帕（MPa）、帕（Pa）、
巴(bar)、大气压(atm)。 1巴=0.1MPa = 0.987 大气压 = 105
第二节 植物细胞对水分的吸收
植物生理学第一章
cell水势、溶质势、压力势/MPa
1.5 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5
0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 相对体积
质壁分离现象可以解决下列问题
√ 说明原生质层是半透膜 √ 判断细胞死活 √ 测定细胞的渗透势 √ 观察物质通过细胞的速率。
一、植物含水量（Water content) 1、不同植物含水量不同
2、不同环境中的植物含水量不同 3、不同组织和器官含水量不同
二、植物体内水分存在状态和作用
1、水分存在状态
（1）束缚水（Bound water) （2）自由水（Free water)
自由水/束缚水
蛋白质
自由水 束缚水
自由水和束缚水分布示意图
水信道的研究之所以热门，是因为它与体液的排出有关。特别 是肾脏，它每天都得从尿液中回收水份，以调节体内的含水量。体 液的滞留，可能会引起郁血性心脏衰竭，而许多遗传疾病也与 aquaporin的缺陷有关，例如肾性尿崩症（nephrogenic diabetes insipidus）。水信道的发现，可以说是为生物科技与医学界开启了 另一个相当重要的研究领域。
几种常见化合物的水势
溶液
Ψw /Mpa
纯水
0
Hoagland营养液
-0.05
海水
-2.50
1mol·L-1蔗糖
-2.69
1mol·L-1 KCl
-4.50
水势 1、判断水分移动方向。高 低 2、作为灌溉指标。
（3）渗透势（Osmotic potential） 也称溶质势,用Ψπ表示
由于溶质的加入而降低的那一部分水势。 恒为负值。
灌溉的生理基础
灌溉的生理基础植物从土壤中吸收的水量和由于蒸腾作用所散失的水量保持在一种代谢动态的平衡状态，这是植物生命过程中的一种矛盾统一。
植物水分代谢一旦失去平衡，便会扰乱植物的正常生理活动，轻则使植物发生暂时萎蔫，重则导致叶片、花和果实脱落，甚至整个植株死亡。
农业上用灌溉来保证作物的水分供应。
要进行合理灌溉，必须掌握土壤的含水状况和作物的需水规律。
这样才能适时适量进行灌溉，满足作物的需要。
一、作物的需水规律作物由于种类、栽培条件和生长情况等不同，对水分的需要量存在很大差别。
例如，水稻需要的水量较多，小麦需要的水量较少。
一般可根据作物的蒸腾系数计算作物的需水量。
在计算时要考虑到谷粒秸秆比，也就是说要按生物产量来计算需水量。
例如，设小麦的谷粒产量为1/15公顷（1亩）900kg，谷粒秸秆比为1∶2，则每1/15公顷实产的干物质为2700kg，此数值乘以蒸腾系数（534）便是小麦的最低需要水量。
在考虑灌溉量时，还要把降水、气候干旱、土地渗漏和土壤保水能力等因素考虑进去。
同一种作物在不同的生育时期，由于蒸腾面积和吸水能力不同，对水分的需要也不同。
植物对水分不足特别敏感的时期，称为水分临界期（critical period of water），也叫做水分关键时期。
作物一生中常有一个或一个以上的水分临界期，一般在生殖器官形成与发育的时期缺水最敏感。
例如小麦有两个需水临界期，一是在分蘖末期到抽穗期，二是在灌浆到乳熟末期。
其它一些作物的水分临界期是：玉米在开花至乳熟期；高梁在抽花序到灌浆期；大豆、花生在开花期；棉花在开花结铃期。
现以小麦为例，说明水分临界期缺水对其生育的影响。
第一个水分临界期是孕穗期，是从四分孢子体到花粉粒形成的阶段，小穗开始分化，茎叶开始迅速生长，叶面积增大，要消耗大量水分。
此时如果缺水，小穗分化不良，茎生长受阻，结果植株矮小，严重影响产量。
第二个水分临界期，是物质运输的关键时期，如缺水，会影响有机物质的正常运输和合成，造成灌浆困难，籽粒瘦小，产量下降。
第一章植物的水分生理(共54张PPT)
水分通过胞间连丝的吸收。移动速度较慢。
•
由于水势梯度引起水分进入中柱后产生 的压力。
和 现象可以证明根压的存在。
伤流（bleeding）
吐水（guttation）
从受伤或折断的植物组织溢 从未受伤叶片尖端或边缘向
出液体的现象
外溢出液滴的现象
水、无机盐、有机物、植物激素（细胞 分裂素）。
伤流液的数量和成分，可以作为根系活 力强弱的指标。
lower epidermis more than in the upper epidermis.
• In grain plants, those distribution is nearly equal in the lower epidermis to in
the upper epidermis.
• T—absolute temperature
• 植物细胞膜的特点—生物膜（质膜、液泡
膜），半透膜，选择透性，水分子易于通 过，而对溶质则有选择性；而且细胞液与 外界溶液具有Ψw 差。
• 质壁分离（Plasmolysis）和质壁分离复原
（ Deplasmolysis）现象可以验证之。
高浓度溶液中， 细胞失水，质壁 分离。
扩散 依浓度梯度进行，短距离运输 集流 依压力梯度进行，长距离运输
A. 单个水分子通过膜 脂双分子层进入细胞
B．多个水分子通过水孔蛋白形成的水
通道进入细胞
水分移动需要能量做功，该动力来自于 渗透作用。
渗透作用：
通过半透膜移动的现象。
发生条件：半透膜，膜两边有浓度差。
1 mol物质的自由能。
每偏摩尔体积水的化学势，用Ψ表示，
0.5
0
-0.5
节水灌溉作物水分生理学基础培训课件
节水灌溉作物水分生理学基础培训课件I/产而7植物生命活动大致为物质代谢，能量转换和信息传递三个方面,物质代谢中有水分代谢、矿物质代谢和有机物（糖类、蛋白质、脂肪、核酸）代谢。
代谢（metabolism）是维持各种生命活动（生长过程）过程中化学变化（包括物质合成，转移和分解）的总称。
在以三个活动中，水都有参与，没有水，便没有生命，水分代谢是植物生理学的一个重要组成部分。
植物的一生中，要从自然界中吸收光、热、能量，吸收水分和矿物质和有机质养分和空气，把环境中简单的无机物直接合成为复杂的有机物，世界上就有了绿色生命，植物是地球上最重要的自养生物。
作物就其广义的概念来讲，它包括对人类有利用价值，为人类所栽培的各种植物，例如各种农作物、疏菜、果树、绿肥、牧草等。
就其狭义的概念来讲，所谓作物，主要是指农作物粮食、棉油、麻、糖、烟等而言，北方又常称之谓“庄稼”。
世界上栽培的农作物中最主要的有90多种。
在我国常见的有50多种。
目前栽培的农作物，大都起源于自然野生植物。
原始的野生植物，长期被人工栽培利用过程中，不断地经人工培育（人工选择）和自然选择所逐渐演化为今日丰富多彩的适宜于各地的栽培品种。
从这一意义上来说，保护生物的多样性，就是保护人类自己。
第一节植物对水分的需求一、植物细胞1、结构：（1）细胞壁，（2）细胞膜，（3）细胞质，（4）液泡，（5）细胞核，（6）胞间连丝。
2、细胞分裂：由一个分裂成两个细胞，核分成两个后细胞质分成两份，中央壁膜形成。
3、植物体的组织与器官。
二、植物的含水量1、不同植物的含水量有很大的不同水生植物90%,旱作植物60~70%（占鲜重的百分比）2、同一种植物生长在不同环境中，含水量也有差异凡是生长在阴暗、潮湿环境中的植物，它们的含水量比生长在向阳、干燥环境中的要高一些。
3、同一植株中，不同器官和不同组织的含水量的差异也很大，例如，根尖，嫩梢，幼苗和绿叶的含水量为60-90%,树干为40~50%,风干种子为10~14%,由此可见，凡是生命活动较旺盛的部分，水分含量都较多。
植物生理学 2.水分代谢
原因：(F)
①根毛区有许多根毛，增大了吸收面积； ②根毛细胞壁的外部由果胶质组成，粘性强， 亲水性也强，有利于与土壤颗粒粘着和吸水；
③根毛区的输导组织发达，对水分移动的阻 力小。
二 根系吸水的途径
1、质外体途径 2、跨膜途径 3、共质体途径
三 根系吸水的动力
角质蒸腾 叶片蒸腾的方式 气孔蒸腾（主要方式）
（二）气孔蒸腾
一)气孔的形态结构及生理特点
1.气孔数目多、分布广 2.气孔的面积小，蒸腾速率高 3.保卫细胞体积小,膨压变化迅速 4.保卫细胞具有多种细胞器 5.保卫细胞具有不均匀加厚的细胞壁及微 纤丝结构 6.保卫细胞与周围细胞联系紧密
图2-6 气孔蒸腾的过程
（1）气孔的构造：(F)
由两个肾形的保卫细胞组成。
（2）保卫细胞的特点：外壁薄内壁厚；内有叶绿体；
有淀粉磷酸化酶。
（3）气孔运动：
（1）单位：巴（Pa）(帕)
1巴=0.987大气压=106达因/cm2
（10.2米水柱高）
（2）符号：Ψ （3）纯水的水势：0巴 （4）溶液的水势：为负值（小于0）（原因）
（水分的流动是由水势高处流向水势低处。）
小结：
纯水的水势定为零， 溶液的水势就成负值。 溶液越浓，水势 越低 。 水分移动需要能量。
土壤温度过高对根系吸水也不利。
原因：
①高温加速根的老化过程，吸收面积减少， 吸收速率也下降。
②温度过高使酶钝化，影响根系主动吸水。
４土壤溶液浓度
根系要从土壤中吸水，根部细胞的水势必须 低于 土壤溶液的 水势。
➢在一般情况下，土壤溶液浓度较低，水势较 高，根 系吸水；
➢盐碱土则相反
植物生理学第二章-植物水分生理-六节-复习题
第二章水分生理第一节水分在植物生命活动中的作用（一）填空1. 植物细胞中自由水与束缚水之间的比率增加时，原生质胶体的粘性，代谢活性，抗逆性。
（二）选择题2．植物的下列器官中，含水量最高的是。
A．根尖和茎尖 B．木质部和韧皮部 C．种子 D．叶片（三）名词解释水分生理束缚水自由水（四）问答题1．简述水分在植物生命活动中的作用。
2．植物体内水分存在的形式与植物的代谢、抗逆性有什么关系？第二节植物细胞对水分的吸收（一）填空1.在标准状况下，纯水的水势为。
加入溶质后其水势，溶液愈浓其水势愈。
2.利用细胞质壁分离现象，可以判断细胞，测定细胞的。
3.由于的存在而引起体系水势降低的数值叫做溶质势。
溶质势表示溶液中水分潜在的渗透能力的大小，因此，溶质势又可称为。
溶质势也可按范特霍夫公式Ψs＝Ψπ＝来计算。
4.具有液泡的细胞的水势Ψw＝。
干种子细胞的水势Ψw＝。
5．干燥种子吸水萌发时靠作用吸水，干木耳吸水靠作用吸水。
形成液泡的细胞主要靠作用吸水。
6．植物细胞处于初始质壁分离时，压力势为，细胞的水势等于其。
当吸水达到饱和时，细胞的水势等于。
7．设甲乙两个相邻细胞，甲细胞的渗透势为-1.6MPa，压力势为0.9MPa，乙细胞的渗透势为-1.3MPa，压力势为0.9MPa，甲细胞的水势是，乙细胞的水势是，水应从细胞流向细胞。
（二）选择题8．当细胞在0.25mol/L蔗糖溶液中吸水达动态平衡时，将该细胞置纯水中会。
A．吸水 B．不吸水也不失水 C．失水9．当植物细胞溶质势与压力势绝对值相等时，这时细胞在纯水中：。
A．吸水加快 B．吸水减慢 C．不再吸水 D．开始失水10．植物分生组织的吸水依靠：。
A．吸胀吸水 B．代谢性吸水 C．渗透性吸水 D．降压吸水11．将Ψp为０的细胞放入等渗溶液中，其体积。
A．不变 B．增大 C．减少12．压力势呈负值时，细胞的Ψw 。
A．大于Ψs B．等于Ψs C．小于Ψs D．等于013．呼吸抑制剂可抑制植物的。
合理灌溉的生理基础
合理灌溉的生理基础《合理灌溉的生理基础》哎呀，说起灌溉，这可真是个超级重要的事儿！就像我们每天都得喝水一样，植物也需要水才能好好长大呀。
你想想，要是植物没有得到合适的水，那会变成啥样？就好像我们小朋友，饿了没饭吃，渴了没水喝，那得多难受呀！对于植物来说，水可是它们的“生命之源”。
那怎么才能给植物浇合适的水呢？这就得从植物的身体结构和生理特点说起啦。
植物的根就像是它们的“大嘴巴”，拼命地吸收着水分。
可是，如果一下子给太多水，根就像我们吃撑了一样，也会受不了的哟！相反，如果水太少，根就会像我们干渴得嗓子冒烟一样，难受得不行。
植物的叶子也有大作用呢！它们就像一个个小小的“工厂”，进行着光合作用。
这时候，如果没有足够的水，叶子就没办法好好工作，就好像我们上课没精神，啥也学不进去。
还有啊，植物细胞就像一个个小小的“房间”，水在里面进进出出。
水太多了，细胞就像涨破的气球；水太少了，细胞就像瘪了的皮球。
我们来看看小麦吧！在它生长的不同阶段，对水的需求可不一样。
刚发芽的时候，就像小婴儿，得细心呵护，给一点点水就行。
等到长大一些，就像我们小朋友开始长身体，得多喝点水啦。
要是在开花结果的时候，那更是需要大量的水，不然怎么能结出饱满的麦粒呢？再比如说苹果树，开花的时候得小心浇水，不然花可能会掉。
结果的时候，水少了果子长不大，水多了又可能会烂掉。
这可真是难把握呀！我曾经问过爷爷：“爷爷，为啥浇水这么难呀？”爷爷笑着说：“孩子，这就像照顾你一样，得用心，得了解它啥时候需要啥。
”所以说呀，合理灌溉可不简单，得像了解好朋友的心思一样，了解植物的需求。
只有这样，植物才能茁壮成长，给我们带来美丽的花朵和丰硕的果实。
总之，合理灌溉真的太重要啦，我们一定要好好学习这方面的知识，才能让植物们都开开心心地长大！。
合理灌溉的生理基础
是指一定时间内植物积累干物质量与蒸腾失水量之 比，是指较长一段时间的蒸腾效率。
农田水分利用效率：
指一定时间内植物积累的干物质与植物蒸腾失水和 田间蒸发失水量之和（蒸发蒸腾量）之比。
植物的水分利用效率很低
植物水
干重用水 鲜重用水
叶面蒸腾用水
植物
杏
花芽生长和开花阶段
桃
果实成熟前的迅速生长期
草莓
果实生长到成熟阶段
小粒谷类 孕穗到抽穗期
马铃薯 高土壤水分，在块根形成，开花到收获期
萝卜
块根膨大期
甜菜
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
出苗后3~4周
二、合理灌溉的指标
合理灌溉要看天、看地、看庄稼。
土壤水分状况 作物的形态指标——长势、长相 生理指标
（一）土壤水分状况
100%
（ 蒸 腾 生 长 等 ）
作 物 活 动 相 对 强 度
田间持 水量
0
分水 “关键点
” 有效水耗竭程度
永久 萎蔫点
100%
关于土壤水分对作物有效性的示意图
（二）灌溉的形态指标
根据植物的：
生长速度 叶片颜色的变化（如茎叶暗绿或变红） 萎蔫状况（幼嫩茎叶部分） 确定是否需要灌溉
（三）灌溉的生理指标
作物需水量(蒸腾系数)因作物种类、生长发 育时期不同而有差异。
合理灌溉 要以作物需水量和水分临界期 为依据，参照生理指标制定灌溉方案， 采用先进的灌溉方法及时地进行灌溉。 合理灌溉可取得良好的生理效应和生态
植物灌水量与效益关系
金 额
非 充 分 灌 溉
投入 产值 效益最大灌水量
灌水量
四、合理灌溉的方法
植物生理学_孟庆伟_植物的水分代谢(1,2节)教材
水势
在植物生理学上，水势（ water potential ）是指每 偏摩尔体积水的化学势。在某种水溶液中，溶液的水 势等于每偏摩尔体积水的化学势与纯水的化学势差。 即： W W w ψW= = VW VW 式中，ψ W为水势，μW是水溶液的化学势，μº W是纯水的化 学势， V是水的偏摩尔体积（ partial molar volume），是 W 指加入 1摩尔水使体系的体积发生的变化。水的偏摩尔体 积随不同含水体系而异，与纯水的摩尔体积 （VW=18.00cm3/mol）不同。但在稀的溶液中 V W 与VW 相 差很小，实际应用时，往往用VW代替 V W 。
细胞发生质壁分离的几种形式（补）
1.初始质壁分离：50%的细胞刚刚发生质壁分离
2.凹型质壁分离
3.凸型质壁分离
4.痉挛型质壁分离 质壁分离的不同形式与原生质的粘滞性有关。而 原生质的粘滞性与吸收的离子有关。K+可以增加原生 质的水合度，降低粘滞性，引起凸型质壁分离；Ca2+ 增加原生质的粘滞性，降低水合度，引起凸型质壁分 离或痉挛型质壁分离
根据热力学的原理，系统中物质的总能量可 分为束缚能（bound energy）和自由能（free energy）两部分。束缚能是不能转化为用于作功 的能量，而自由能则是在温度恒定的条件下可以 用于作功的能量。
化学势（chemical potential）
自由能的大小不仅与物质的性质有关，还与 物质的分子数目有关，分子数目越多，自由能含 量就越高。每摩尔物质的自由能就是该物质的化 学势（chemical potential），即： G μj＝（ ）P. T. ni i ≠j n
式中μ为组分j的化学势，G是体系的自由能，P. T 及 ni 分别是体系的压力、温度及其它组分的摩尔 数。 所以，体系中某组分化学势的高低直接反 映了每摩尔该组分物质自由能的高低。
植物的水分代谢复习总结
一.植物的水分代谢水分代谢(water metabolism)：指植物对水分的吸收、运输和散失的过程。
内容第一节、水分与植物的生命活动第二节、植物细胞对水分的吸收（水势）第三节、植物根系对水分的吸收第四节、蒸腾作用（气孔调节）第五节、植物体内水分向地上部的运输第六节、合理灌溉的生理基础一.水分与植物的生命活动一、水的某些理化特性1.水分子的组成和结构2.水的某些理化性质高汽化热、高比热、内聚力、粘附力和表面张力、电特性（极高的介电常数）等。
二、植物的含水量植物的含水量(water content)植物所含水分的量占鲜重的百分数（％）。
相对含水量（relativr water content，RWC）植物实际含水量占水分饱和时含水量的百分率。
三、植物体内水分的存在状态束缚水和自由水。
束缚水：是指被原生质胶体颗粒紧密吸附的或存在于大分子结构空间的水。
（靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分。
）。
与抗性关系密切。
自由水指存在于原生质胶粒之间、液泡内、细胞间隙、导管和管胞内以及植物体的其他组织间隙中的、不被吸附、能在体内移动、起溶剂作用的水。
（距离胶粒较远而可以自由流动的水分。
）。
与代谢和生长关系密切。
自由水与束缚水区别:自由水在任何温度下都可蒸发；束缚水温度升高不易蒸发，只有当温度超100度时，才能够汽化。
自由水在零度便可结冰；束缚水在零度以下时才会结冰，有时要达到-20℃才会结冰。
自由水可起溶剂作用，它的含量制约着植物的代谢过程；束缚水不能起溶剂作用，不能影响植物的代谢强度，自由水在体内可以自由移动；束缚水在体内不能自由移动。
自由水含量的高低决定了原生质亲水胶体存在的状态：束缚水则与植物的抗性大小有密切的关系，束缚水含量高，植物的抗逆性（如抗寒性、抗旱性等）强，束缚水含量低，则植物抗逆性就差。
四、水分在植物生命活动中的作用1.水的生理作用1）水是细胞的主要组成成分2）水是植物代谢过程中的重要原料3）水是各种生化反应和物质吸收、运输的介质4）水能使植物保持固有的姿态5）水分能保持植物体正常的体温2.水对植物的生态作用1）水对可见光的通透性2）水植物生存环境的调节为什么“有收无收在于水”呢？这是因为从农业生产角度来看，水能：通过制约生长、枝叶紧张度等而影响作物的光合面积；通过制约气孔状况、原生质水合度、酶的活性、物质的吸收、运输、转化及一系列代谢过程而影响光合能力（主要指光合速率）；通过制约原生质及酶的状况以及温度等而影响呼吸消耗；通过制约运输、生长等而影响光合产物的分配利用，从而最终影响作物产量。
植物的水分代谢
第三节 植物根系对水分的吸收
三.根系吸水的机理： １.主动吸水的机理
第三节 植物根系对水分的吸收
三.根系吸水的机理： １.主动吸水的机理： 根压产生的机理
第三节 植物根系对水分的吸收
三.根系吸水的机理： ２.被动吸水的机理 被动吸水的动力是蒸腾拉力
第三节 植物根系对水分的吸收
三.根系吸水的机理： 主动吸水各被动吸水所占的比例
第四节 植物的蒸腾作用
2.气孔开闭的机理： 2)离子泵学说。
第四节 植物的蒸腾作用
2.气孔开闭的机理： 3)苹果酸代谢学说。
第四节 植物的蒸腾作用
六、影响蒸腾作用的外界因素
1.光：光促进气孔的开启，蒸腾增加。 2.水分状况：足够的水分有利于气孔开放，过 多的水分反而使气孔关闭。 3.温度：气孔开度一般随温度的升高而增大， 但温度过高失水增大也可使气孔关闭。 4.风：微风有利于蒸腾，强风蒸腾降低。 5.CO2 浓度：CO2 浓度低促使气孔张开，蒸腾增 强。
第三节 植物根系对水分的吸收
二、根系吸水的方式： 1.主动吸水：由于根本身的生理活动 引起的植 物吸收水分的现象，与 地上部无关。其动力 是根压。 2.被动吸水：由于地上部的蒸腾作 用而引起的 根部吸水，被动吸水 的动力是蒸腾拉力。
第三节 植物根系对水分的吸收
三.根系吸水的机理： １.主动吸水的机理： 主动吸水的动力是根压： 根压：指植物根系的生理活动使液流从根部 上升的压力。 伤流和吐水是证实根压存在的两种生理现象。 吐水：未受伤的叶片尖端或边缘向外溢出液滴 的现象，是由根压引起的。 伤流：是指从受伤或折断的植物组织溢出液体 的现象。伤流是根压引起的。
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、植物细胞的水势
第二章 植物的水分代谢(5,6节)
必需了解作物的需水规律以及懂得如何去合理灌溉。 一、植物的需水规律 （一）植物需水量----蒸腾系数 1.不同植物需水量不同 C3植物 > C4植物（大豆，水稻 > 小麦，甘蔗 > 高粱，玉米） 作物 高粱 玉米 大麦 小麦 棉花 马铃薯 水稻 菜豆 370 520 540 570 640 680 700
质外体运输
径向运输
共质体运输
二、水分运输动力
水分沿导管或管胞上升动力有两种：
（1）下部根压------一般较小，只有在早春蒸腾很小时， 根压才起较大的作用； （2）上部蒸腾拉力----水分上升的主要动力。
。 导管中水柱如何保持不断呢？ 。 内聚力学说可以解释这一问题
内聚力（cohesive force）学说
拉 力
内聚力：相同分子之间有相互吸引的力量，20 MPa以上。
上拉下拖使水柱产生张力。 木质部水柱张力为0.5～3 MPa。 水分子内聚力大于水柱张力，故 可使水柱连续不断。
重 力
水分子与细胞壁分子之间又具有强 大附着力，故水柱中断机会很小。
第六节 合理灌溉的生理基础
合理灌溉：用最少量水获取最大经济效益
气穴现象(cavitation)
因导管水溶液中溶解有气体， 当水柱张力增大时，溶解气 体会从水中逸出形成气泡。 而且在张力的作用下，气泡 还不断扩大的现象。 导管分子相连处的纹孔阻挡 气泡在一条管道中。当水分 移动遇到气泡的阻隔时，可 以横向进入相邻的导管分子， 绕过气泡，形成旁路，从而 保持水柱的连续性。
节水， 使根系保持良好水分,空气,营养状态；成本大
滴灌比传统灌溉方式节水70－80％
调亏灌溉（regulated deficit irrigation, RDI）
第六节 合理灌溉的生理基础
合理灌溉是农作物正常生长发育并获得高产的重要保证。
合理灌溉的基本原则是用最少量的水取得最大的效果。
我国水资源总量并不算少，但人均水资源量仅是世界平均数的26%，而灌溉用水量偏多又是存在多年的一个突出问题。
因此节约用水，合理灌溉，发展节水农业，是一个带有战略性的问题。
要做到这些，深入了解作物需水规律，掌握合理灌溉的时期、指标和方法，实行科学供水是非常重要的。
一、作物的需水规律(一) 不同作物对水分的需要量不同一般可根据蒸腾系数的大小来估计某作物对水分的需要量，即以作物的生物产量乘以蒸腾系数作为理论最低需水量。
例如某作物的生物产量为15000kg·hm-2，其蒸腾系数为500，则每hm2该作物的总需水量为7500000kg。
但实际应用时，还应考虑土壤保水能力的大小、降雨量的多少以及生态需水等。
因此，实际需要的灌水量要比上述数字大得多。
(二）同一作物不同生育期对水分的需要量不同同一作物在不同生育时期对水分的需要量也有很大差别。
例如早稻在苗期由于蒸腾面积较小，水分消耗量不大；进入分蘖期后，蒸腾面积扩大，气温也逐渐升高，水分消耗量明显增大；到孕穗开花期蒸腾量达最大值，耗水量也最多；进入成熟期后，叶片逐渐衰老、脱落，水分消耗量又逐渐减少。
小麦一生中对水分的需要大致可分为四个时期：①.种子萌发到分蘖前期，消耗水不多；②.分蘖末期到抽穗期，消耗水最多；③.抽穗到乳熟末期，消耗水较多，缺水会严重减产；④.乳熟末期到完熟期，消耗水较少。
如此时供水过多，反而会使小麦贪青迟熟，籽粒含水量增高，影响品质。
（三）作物的水分临界期水分临界期(critical period of water)是指植物在生命周期中，对水分缺乏最敏感、最易受害的时期。
一般而言，植物的水分临界期多处于花粉母细胞四分体形成期，这个时期一旦缺水，就使性器官发育不正常。
小麦一生中有两个水分临界期，第一个水分临界期是孕穗期，这期间小穗分化，代谢旺盛，性器官的细胞质粘性与弹性均下降，细胞液浓度很低，抗旱能力最弱，如缺水，则小穗发育不良，特别是雄性生殖器官发育受阻或畸形发展。
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合理灌溉是农作物正常生长发育并获得高产的重要保证。
合理灌溉的基本原则是用最少量的水取得最大的效果。
我国水资源总量并不算少，但人均水资源量仅是世界平均数的26%，而灌溉用水量偏多又是存在多年的一个突出问题。
因此节约用水，合理灌溉，发展节水农业，是一个带有战略性的问题。
要做到这些，深入了解作物需水规律，掌握合理灌溉的时期、指标和方法，实行科学供水是非常重要的。
一、作物的需水规律
(一) 不同作物对水分的需要量不同
一般可根据蒸腾系数的大小来估计某作物对水分的需要量，即以作物的生物产量乘以蒸腾系数作为理论最低需水量。
例如某作物的生物产量为15000kg·hm-2，其蒸腾系数为500，则每hm2该作物的总需水量为7500000kg。
但实际应用时，还应考虑土壤保水能力的大小、降雨量的多少以及生态需水等。
因此，实际需要的灌水量要比上述数字大得多。
(二）同一作物不同生育期对水分的需要量不同
同一作物在不同生育时期对水分的需要量也有很大差别。
例如早稻在苗期由于蒸腾面积较小，水分消耗量不大；进入分蘖期后，蒸腾面积扩大，气温也逐渐升高，水分消耗量明显增大；到孕穗开花期蒸腾量达最大值，耗水量也最多；进入成熟期后，叶片逐渐衰老、脱落，水分消耗量又逐渐减少。
小麦一生中对水分的需要大致可分为四个时期：①.种子萌发到分蘖前期，消耗水不多；②.分蘖末期到抽穗期，消耗水最多；③.抽穗到乳熟末期，消耗水较多，缺水会严重减产；④.乳熟末期到完熟期，消耗水较少。
如此时供水过多，反而会使小麦贪青迟熟，籽粒含水量增高，影响品质。
（三）作物的水分临界期
水分临界期(critical period of water)是指植物在生命周期中，对水分缺乏最敏感、最易受害的时期。
一般而言，植物的水分临界期多处于花粉母细胞四分体形成期，这个时期一旦缺水，就使性器官发育不正常。
小麦一生中有两个水分临界期，第一个水分临界期是孕穗期，这期间小穗分化，代谢旺盛，性器官的细胞质粘性与弹性均下降，细胞液浓度很低，抗旱能力最弱，如缺水，则小穗发育不良，特别是雄性生殖器官发育受阻或畸形发展。
第二个水分临界期是从开始灌浆到乳熟末期。
这个时期营养物质从母体各部输送到籽粒，如果缺水，一方面影响旗叶的光合速率和寿命，减少有机物的制造；另一方面使有机物质液流运输变慢，造成灌浆困难，空瘪粒增多，产量下降。
其他农作物也有各自的水分临界期，如大麦在孕穗期，玉米在开花至乳熟期，高粱、黍在抽花序到灌浆期，豆类、荞麦、花生、油菜在开花期，向日葵在花盘形成至灌浆期，马铃薯在开花至块茎形成期，棉花在开花结铃期。
由于水分临界期缺水对产量影响很大，因此，应确保农作物水分临界期的水分供应。
二、合理灌溉指标及灌溉方法
作物是否需要灌溉可依据气候特点、土壤墒情、作物的形态、生理性状和指标加以判断。
（一）土壤指标
一般来说，适宜作物正常生长发育的根系活动层(0～90cm)，其土壤含水量为田间持水量的60％～80％，如果低于此含水量时，应及时进行灌溉。
土壤含水量对灌溉有一定的参考价值，但是由于灌溉的对象是作物，而不是土壤，所以最好应以作物本身的情况作为灌溉的直接依据。
（二）形态指标
我国农民自古以来就有看苗灌水的经验。
即根据作物在干旱条件下外部形态发生的变化来确定是否进行灌溉。
作物缺水的形态表现为，幼嫩的茎叶在中午前后易发生萎蔫；生长速度下降；叶、茎颜色由于生长缓慢，叶绿素浓度相对增大，而呈暗绿色；茎、叶颜色有时变红，这是因为干旱时碳水化合物的分解大于合成，细胞中积累较多的可溶性糖，形成较多的花色素，而花色素在弱酸条件下呈红色的缘故。
如棉花开花结铃时，叶片呈暗绿色，中午萎蔫，叶柄不易折断，嫩茎逐渐变红，当上部3～4节间开始变红时，就应灌水。
从缺水到引起作物形态变化有一个滞后期，当形态上出现上述缺水症状时，生理上已经受到一定程度的伤害了。
(三）生理指标
生理指标可以比形态指标更及时、更灵敏地反映植物体的水分状况。
植物叶片的细胞汁液浓度、渗透势、水势和气孔开度等均可作为灌溉的生理指标。
植株在缺水时，叶片是反映植株生理变化最敏感的部位，叶片水势下降，细胞汁液浓度升高，溶质势下降，气孔开度减小，甚至关闭。
当有关生理指标达到临界值时，就应及时进行灌溉。
例如棉花花铃期，倒数第4片功能叶的水势值达到-1.4MPa时就应灌溉。
不同作物的灌溉生理指标的临界值见表2-6。
需要强调的是作物灌溉的生理指标因不同的地区、时间、作物种类、作物生育期、不同部位而异，在实际应用时，应结合当地情况，测定出临界值，以指导灌溉的实施。
（四）灌溉的方法
作物需水量和灌溉时期及指标的确立，为制定合理的灌溉制度提供了科学依据。
在具体进行灌溉时，应本着节约
用水，科学用水的原则，不断改善灌溉设施，改进灌溉方法，以解决我国单位面积灌溉用水偏大和灌溉效益不高的问题。
漫灌(wild flooding irrigation)是我国目前应用最为广泛的灌溉方法，它的最大缺点是造成水资源的浪费,还会造成土壤冲刷,肥力流失,土地盐碱化等诸多弊端。
近些年来,喷、滴灌技术的研究应用已遍及全国。
所谓喷灌(spray irrigation)就是借助动力设备把水喷到空中成水滴降落到植物和土壤上。
这种方法既可解除大气干旱和土壤干旱，保持土壤团粒结构，防止土壤盐碱化，又可节约用水。
所谓滴灌(drip irrigation)是通过埋入地下或设置于地面的塑料管网络，将水分输送到作物根系周围，水分（也可添加营养物质）从管上的小孔缓慢地滴出，让作物根系经常处于保持在良好的水分、空气、营养状态下。
例如黑龙江垦区的大型喷灌机组，北京郊区的半固定喷灌系统，南方丘陵山区的固定式柑橘喷灌系统和上海市郊区的蔬菜喷灌群，都在大面积上发挥了显著的经济效益和社会效益。
目前全国有266.7万hm2实现了管道输水灌溉，北方渠灌区的井渠结合，不仅提高了当地地表水和地下水的利用率，比较充分地取用了灌溉回归水，而且解决了灌区土壤次生盐渍化的防治问题。
因地制宜地选择科学的灌溉方法，平均年用水量大约每hm2可减少1/3左右，并且为植物生长提供了良好的生态环境。