药用植物与水分因子的生态关系共98页
水分因子对树木的影响:研究方法与进展
水分因子对树木的影响：研究方法与进展赵顺才;骆宗诗【摘要】树木的生长受诸多环境因子的影响,而水分是影响树木生长发育的最重要的环境因子.本文回顾了近年来水分影响树木生长的研究方法和测定指标,并从微观和宏观领域展望了树木对水分胁迫的适应性反应机制的研究动态.【期刊名称】《四川林业科技》【年(卷),期】2015(036)003【总页数】5页(P75-79)【关键词】水分因子;植物抗性;研究方法;综述【作者】赵顺才;骆宗诗【作者单位】四川省林业科学研究院,四川成都610081;四川省林业科学研究院,四川成都610081【正文语种】中文【中图分类】S718.41 引言树木生长发育受到诸如遗传因子、环境因子和人为因素的影响。
水热条件随着纬度、经度、地形、地貌的变化呈现出水平分异和垂直分异。
这种分异又因时间的日变化和年进程而显现出有规律的动态过程，但这种规律常在一定程度上因外界环境的突变而被打破，使植物经常生长在逆境中。
环境因子中，多数因素的极端变化最终导致植物与土壤、植物组织细胞之间的水分失去平衡。
因此，水分是环境诸因素中重要的对植物的生长有影响的因素之一。
据统计，世界干旱、半干旱区占地球陆地面积的三分之一，我国干旱、半干旱地区约占国土面积的二之一［1］。
即使在湿润的中亚热带喀斯特森林中，由于土层浅薄，贮水能力低以及岩石渗漏性强，表现出偶然性或临时性的水分亏缺［2，3］。
因此，干旱成了农业和林业生产发展的重要限制因子。
水分因子对树木的影响集中在:“对植物抗渗透胁迫能力的研究以及探索提高植物抗渗透胁迫能力途径一直是各国科学家关注的主要问题之一，是当前研究的热点。
它不仅包括生态、生理的研究，还包括了分子生物学以及生物技术的研究”［1，4，5，25 ～27］。
2 水分胁迫对植物的影响逆境是指不利于植物生长和发育的各种环境因素的总称，又称胁迫。
植物的水分胁迫来自于干旱和水涝［2，13，14，17，23，24，28］。
第5章植物与水的生态关系
水有三种形态：液态、固态和气态。三种形
态水因空间和时间的不同，能发生很大的变化， 这种变化是导致地球上各地区水分再分配的原因。
水通过不同形态、量和持续时间三方面的变
化对植物起作用。不同形态的水是指水的三态， 量是指降水量的多少和大气湿度的高低，持续时 间是指降水、干旱、淹水等的持续日数。 它们的变化都能对植物的生长、发育、生理 生化活动产生极重要的生态作用，进而影响产品 质与量。
蒸腾和土壤蒸发就越大。相对湿度随温度的增 加而降低。随温度下降而增高。因此其变化规 律为：
第一节 水与其变化规律
年变化：一年内最冷月的相对湿度最高，最热月 的相对湿度最低。但我国季风地带，冬季受干燥 大陆气流控制，夏季受湿热海洋气流影响，因此 最湿月为夏季，最干月为冬季。
大气湿度也可用最大水汽压和实际水汽压的 差值表示，称为饱和差。饱和差是指离饱和程度 还差多少水汽量。温度降低，饱和差相应减少， 如果空气中水汽含量不变，那么温度越低，饱和 差越小，空气就潮湿，蒸发和蒸腾就越弱。
摧残作用。
第一节 水与其变化规律
三、地球上水的分布
地球上存在的总水量大约为1.37109km3。 其分布情况见下表： 总水量分布比 % 淡水量分布比 %
海水 97.3
淡水 2.7
冰盖、冰川
地下水、土壤水
77.2
22.4
湖泊、沼泽
大气 河流
0.35
0.04 0.01
第一节 水与其变化规律
地球上水量的分布不均匀，非洲热带森林 的某些地区，年降水量几乎为零。如以径流量
3、水热系数：希略尼耶夫提出的水热系数 （K）
p.10 K t
式中p代表温度高于10℃时期的总降雨量， εt代表同时期的温度总和。如温度高于10 ℃时
水分对植物的生态作用及植物景观的营造
水分对植物的生态作用及植物景观的营造一、水分对植物的重要性水分是植物体的重要组成部分。
一般植物韧皮部都含有60%~80%，甚至90%以上的水分。
育、1墙头、危岩陡壁上。
根据它们的形态和适应环境的生理特性又可分为以下3类：①少浆植物或硬叶旱生植物：体内的含水量很少，而且在丧失1/2含水量时仍不会死亡。
②多浆植物或肉质植物：植物体内有薄壁组织形成的储水组织，所以体内含有大量水分，能适应干旱的环境条件。
根据储水组织所在部位，又可分为肉茎植物和肉叶植物。
多浆植物有特殊的新陈代谢方式，生长缓慢，但因本身贮有充分的水分，故在热带、2而对干与湿的忍耐程度方面具有很大差异。
耐寒力极强的种类具有旱生性状的倾向，耐湿力极强的种类则有湿生植物的性状的倾向。
中生植物特征是根系及输导系统均较发达，叶片表面有一层角质层，叶片的栅栏组织和海绵组织均较整齐，叶片内没有完整而发达的通气组织。
以中生植物中的木本植物而言，油松、侧柏、酸枣等有很强的耐旱性，但仍然以在于湿适度的条件下生长最佳；而如桑树、旱柳、乌桕、紫穗槐等，则有很高的耐水湿能力，但仍然以在中生环境下生长最佳。
3、湿生植物4生长在水中的植物叫水生植物，又可分为3个类型：①挺水植物：植株体的大部分露在水面以上的空气中，如芦苇、香蒲等。
红树则生于海岸滩浅水中，满潮时全树没于水中，落潮时露出地面，故称为海中森林。
②浮水植物：叶片漂浮在水面的植物，又可分为2个类型：一是半浮水型，根生于水下泥中，仅叶及花浮在水面，如萍蓬草、睡莲等；二是全浮水型，植株体完全自由地漂浮在水面上，如凤眼莲、萍蓬、槐叶平、满江红等。
1有的贮水组织。
如海南岛尖峰岭上，树干、树权以及地面长满苔藓、地生兰、气生兰。
天目山、黄山的云雾草必须在高海拔处，只有达到足够的空气湿度才能附生在树上。
花朵艳丽的独蒜兰和吸水性很强的苔藓一起生长在高海拔的岩壁上。
黄山鳌鱼背的土壤母质上长着绣线菊等耐瘠薄的观赏植物，依靠较高的空气湿度维持生长。
4 植物生理生态学--植物水分关系
2.3土壤水分与根系分布
植物从不同土层中吸收的水分比例与土壤含水量有关:土壤水分充 足,植物主要从浅土层中吸收;含水量低时, 从深层土壤中吸收的 水分相对增加; 土层很深处，尽管无根系分布，但可通过毛细管作用上升成为有 效水。 植物种间根系分布深度不同，一些植物可达1.60m以上
深度
根平均密度 （root m2）
表 5-3 不同土壤类型的孔径分布与土壤含水量 参数 砂土 孔隙大小(占总体积%) >30μm 颗粒 0.2-30μm <0.2μm 土壤含水量(占总容积%) 田间持水量 永久萎蔫点 10 5 20 10 40 20 75 22 3 18 48 34 6 40 53 土壤类型 壤土 粘土
土壤有效含水量也与盐分,有机质含量有关
3.2细胞壁弹性 细胞失水，体积减少; 细胞体积减小的程度及细胞内水势 降至膨压消失点的程度取决于细胞壁弹性。弹性好的细 胞，膨压最大时保持的水分较多，因而失去膨压过程中体 积的减小程度较大 ; 细胞壁弹性好的细胞晚上积累储存 水，白天由于叶片蒸腾逐渐失去水分。通过这种方式，植 物能承受短暂失水量大于根系吸水量的状况。 细胞壁弹性取决于细胞壁各组分间的化学作用。较大的细 胞壁弹性可用较小的弹性模数来表述。弹性模数ε（Mpa） 用膨压变化过程中细胞体积的变化值△v（m3）和细胞最 初体积的水势变化值△p（Mpa ）来描述: △p =ε△v /v，或ε=△p /dv·v ε值壁厚的细胞比壁薄的细胞大 起源于干旱地区的植物种与起源于湿润地区的相比，其叶 细胞的弹性较大
3.3进化方面的有关问题
渗透溶质浓度和细胞壁弹性的调节能力受基因控制。 菊 科中 Dubautia 的 许多种组成，其中一些对干旱环境 要求严格，另一些则对湿润环境要求严格。因此,它们 适合用于对一些与植物水分关系有关的特定性状的生 存价值分析 Dubautia scabra 与 Dubautia ciliolata 的相比，渗透势 和膨压较低而弹性模数较高，二者的杂交种在渗透势、 膨压和细胞壁弹性等表现为父母本的中间类型。 湿润森林中的植物种与干旱灌木区的植物种相比，前 者叶片较大，细胞壁弹性较低（弹性模数较大）渗透 势较小。 起源不同的植物种染色体对数存在着差异，起源于干 旱区的种有13对，而起源于中生和湿生区的种有14对。 一对染色体的缺失可能使植物能适应较干旱的生存环 境
园林生态学 第四章 园林植物与水分的生态关系
第一节 城市水环境
一、陆地上水分分布
1、地球上水的数量及其分布
地球上总储水量约为1.38×1010km3。
2、地球水循环与平衡 地球上各种形态的水在太阳辐射和地心引力作用下，不断 的进行运动循环，并往复交替。
3、水分形态与地表降水
水有三态：气态、液态和固态。三态间可以相互转 化（称为水的相变），成为陆地地表水分的重要来 源。 大气中的水汽，达到饱和或过饱和后，在微粒作为 凝结(华) 的核心条件下，即可发生凝结(华)，转化 为液态水或固态水，包括露和霜、雾和云、雨和雪 等不同形式。
2、园林植物群落可增加空气湿度，影响城市小气候；
蒸腾作用、群落水分再分配与局地气流作用。
3、园林植物群落可在一定程度上净化水体。
富集污染物，代谢解毒作用。
吸收、
二、水分调控在城市园林生产中的应用
1、水分调控与园林植物的合理灌溉 • 基本原则：适时灌溉、适度灌溉。 • 园林花卉：
灌溉量与灌溉时间："午不浇园 " 灌溉量与生长时期：生长旺期及开花期 灌溉量与土壤质地/结构：壤土
四、水污染对植物影响及植物的适应性
1、水污染对植物的危害
植物通过体内新陈代谢作用，吸收或分解水中污 染物；但当污 染物浓度超过一定阈值时，对植物 生长发育有害。
2、植物对水污染的适应（净化作用）
吸收作用：香根草和茭白（N\P）、菹草和水花 生（N）； 富集作用：凤眼莲（炼油废水）、芦苇（酚） 分解转移作用：苯酚二氧化碳
2、城市地上水分状况——时空不均匀性
“城市干岛”现象：城市相对湿度较郊区或农村 低。产生主要 原因：城市地表水分约有1/3左右 通过排水系统排走；同时城 市中通过地面蒸发和 植物蒸腾到达空气中的水分少；热岛效 应使城市 中的温度较高，造成空气相对干燥。 "城市雨岛"：城市云多、下垫面粗糙和人为活动 释放大量的 水汽为城市区域多雨的主要原因。城 市雨季雨量增大，城区 和下风方向一定距离内郊 区的降水量增大 。
植物水分关系
制及植物在干旱环境下的适应性。
2.水势
土壤、植物和大气中的水分状况常用水势（ψw）来描述。水势是指在相同温度和大气压下，某 一特定系统中水的化学势与纯水化学势的相对值，用水压计来测量，单位为 Mpa。在一个大气压和
绝对温度为 298k 下，纯水的水势定义为 0 Mpa。
在一个等温的两室系统，两室之间用半透性膜隔开，水将从水势高的一边流向水势低处。因此
强光照
78
弱光照
50
2
1.2 蒸腾作用是光合作用不可避免的结果
蒸腾作用是光合作用不可避免的结果，对植物具有重要作用，蒸腾作用也是能量平衡的一个主
要组成部分。随着水分从叶肉细胞表面蒸发，叶片冷却。缺少蒸腾作用，叶片温度可迅速上升至叶
片致死水平。蒸腾作用的这方面影响将在植物能量平衡一章中进一步论述。蒸腾流从根到蒸腾器官
降雨量 (mm year-1) 图 5-1 世界主要生态系统中净初生产力与降雨量间的相互关系 1.1 水对植物机能的作用 水对植物生理过程十分重要，在所有植物生理过程中，水是一个关键因子，且植物生理活动对 水的需求量很大。水占非木质化组织如叶片和根系生物量的 80~95%。在细胞水平上，水是细胞传输 代谢产物的主要媒介。水具有明显的极性，可溶解大量离子和对代谢及生命活动至关重要的极性有 机代谢产物，如糖类、氨基酸和蛋白质。在植物的整个生长发育过程中，水是植物从一个器官到另 一个器官传输原材料（碳水化合物和营养元素）和植物激素的媒介，这些物质是植物生长发育所必 需的。与大多数动物不同，植物没有发育良好的骨架系统，主要是依靠水分维持植株结构和支撑植 株的。植物细胞液浓度较高，细胞液对细胞壁具有膨压，从而维持了植株结构，这是植物维持一定 形态的基本机理。许多植物也通过木质部组织的木质化细胞起支持作用。植物细胞失去膨压（萎蔫） 时，植物生理活动便停止，如细胞伸长和光合作用。萎蔫时间延长常导致植物死亡。 水对植物的重要性还体现在水与植物生理生态密切相关，植物需要大量的水分。虽然，植物将
植物的水分生理生态PPT课件
（2）土壤条件
a.土壤水分状况 土壤可用水分的水势范围：-0.05MPa～-0.3MPa。 b.土壤通气状况 土壤通气良好，根系吸水性强。 土壤通气不良，根系吸水困难： ---根际缺O2，CO2积累，呼吸受抑； ---长期缺氧时根进行无氧呼吸，产生并积累乙醇，毒害根系； ---土壤处于还原状态，加之土壤微生物的活动，产生一些有 毒物质，对根系生长和吸收都不利。
吸胀力：亲水胶体（hydrophilic colloid）吸引水分子的 力。
吸胀作用：细胞因吸胀力的存在而吸收水分的作用。 吸胀水：细胞内亲水物质通过吸胀力而结合的水，它 是束缚水的一部分。 又吸胀力的存在而降低的水势值，即衬质势（ψm） 吸胀力大小：蛋白质>淀粉>纤维素 干燥种子、根尖、茎尖分生、果实和种子形成过程中 靠吸胀吸水。
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（3）细胞之间的水分运移
水分进出细胞由细胞与周围环境之间的水势差（Δψw） 决定，水总是从高水势区域向低水势区域移动。
两个相邻的细胞之间的水分移动方向也是由二者的水势 差决定。
多个细胞相连时，水分从水势高的一端流向水势低的一 端。
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5.3.2 植物细胞的吸胀吸水
5.1.3 水对植物的生态作用
（1）调节植物体温 水的汽化热高、比热大。 （2）调节生态环境 增加大气湿度、维持土温、气温的相对稳定等。
5.1.4 植物体内水分存在的状态
束缚水（bound water）：被植物细胞的胶体颗粒或渗透物质吸附而 不能自由移动的水分。
自由水（free water）：不被胶体颗粒或渗透物质吸引或吸引力很小， 可以自由移动的水分
质壁分离现象解决如下几个问题：
药用植物与水分因子的生态关系
C. 固态水
霜：夜晚由于地面辐射冷却，温度下降， 空气中的水分达到饱和，如果露点温度 在0℃以下时，就形成霜。 雪：当高空中空气的露点温度在0℃以下， 水气就直接凝结成固体小冰晶，降落到 地面就是雪或冰雹。 冰雹：是一种特殊的降水，对植物有严 重的机械摧残作用。
水份的分布
•
地球表面的总水量大约为15亿km3, 其 中大约有97%包含在海洋库中。
骆驼刺
C.肉质药用植物
茎或叶呈肉质，具有发达的薄壁
组织，贮藏大量的水分，气孔少， 角质层发达，蒸腾强度低，原生质 黏性大，含束缚水多，能耐较高的 温度 . 如北美的仙人掌树高可达15-20
米，可贮水2吨以上；西非的猴面包树可 贮水4吨之多。
假木贼
藜科
二、药用植物对水分的生理 适应
1. 陆生植物的水平衡 植物生长需水量很大。一株玉米一天约需 水2000g，一株树木夏季一天需水量是整棵 树鲜叶重的5倍，小麦每生产１kg干物质需 耗水300～400kg。植物吸收的水有99%用 于蒸腾作用，只有1%被组合到植物体内。 因此，植物在得水（根吸水）和失水（叶 蒸腾）之间保持动态平衡是进行正常的生 命活动所必需的。
45%
靛玉红含量(mg/g)
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 5 6
30% 70%
45% 90%
70%
90%
时间/月
时间/月 7 8 9 10
5 6 7 8 9 10 图5-1不同水分状况下板蓝根靛玉红含
图5- 2 不同水分状况下大青叶靛玉红含量
药用植物品质的形成，有一个最 适的土壤含水量
雨
地形雨：暖湿气流在前进途中遇到地形 阻碍，气流被迫沿山体上升，绝热膨胀 冷却，水气凝结成雨。 对流雨（雷阵雨） ：日照强烈，地面空 气层受热增温，造成不稳定的对流运动 而形成阵雨。