土壤水分形态与作物关系选编.ppt

“水是生命之源” “有收无收在于水，收多收少在于肥”; 内容提要;一、土壤水分的存在形态;1.吸湿水;2.膜状水;3.毛管水;毛管水在自然界有两种情况：;毛管 悬着 水示 意图;（2）毛管上升水;4.重力水;二、作物中土壤水分形态循环平衡; （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。 ;2、土壤水类型及有效性 土壤水分类型与可利用性 土壤水分状况及其可利用性;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。 ; 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。;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; 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。; 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。 ;三、作物对水分的吸收与利用; 根表细胞到木质部的水分传递：一般通过质外体空间径向传递，但由于根内皮层细胞壁存在凯氏带加厚，水分进入根中柱木质部，应穿过根内皮层细胞质。 根内从表皮到木质部导管各部位的水势变化有一定的规律性。内皮层以外的各细胞水势从外到内逐步降低，但内皮层细胞水势有突然的、较大幅度降低的现象，这称为“内皮层跃变现象”，具体机制不明。; 导管系统中水的传递：水以集流的方式在导管死细胞中流动，传导阻力小。 叶脉、叶肉细胞与大气间的水分传递：发达的叶脉导管与叶肉细胞间建立了广泛的联系，并有较大的接触面。水分首先由叶脉的木质部传递给邻近的叶肉细胞的细胞壁，再渗透到细胞内部。 水分散失时，水分从湿润的细胞壁表面以气态蒸发到叶肉细胞间隙中，使其达到接近水蒸气饱和状态，然后通过气孔扩散到大气。 ;3、作物的需水规律及水分利用效率 作物需水量：可用在最佳水分供应条件时达到作物旺盛生长的田间蒸散量（ET）估算作物田间需水量： ET=Es+Ep，Es为土表直接蒸发失水量，Ep为作物蒸腾失水量，用kg或mm表示。 作物一生的需水量也可根据蒸腾系数，即作物每形成1g干物质所需要消耗的水分克数来估测。 水分临界期：作物对缺水最敏感的时期。一般在营养生长末期到生殖生长时期。此期的作物对缺水的反应最强烈，因此要保证此期的作物需水。 最大需水期：作物对水分需求量最大的时期。一般是作物生长最快的时期。;四、作物的湿害与涝害;1、作物对湿、涝的反应 作物湿、涝伤害的成因 作物受涝时，水本身对作物的危害不大，主要是由于缺O2造成的直接和间接伤害。 作物湿涝伤害的形态、生理反应 种子的浸水伤害：淹水所导致的作物发芽率大幅度下降或丧失发芽能力。与无氧呼吸、离子渗漏等有关。 绝大多数作物种子在淹水条件下不能萌发，即使耐淹水能力强的水稻种子在水中也仅限于胚芽鞘的伸长，而无根和幼叶的发生和生长。;表;渍涝造成的次生伤害 离子胁迫伤害：土壤受淹剖面中盐分浓度上升，如Na+、Cl-浓度增加，阻止作物体内Na+、Cl-离子排出，造成细胞盐害、中毒。 土壤产生有毒物质：土壤处于还原状态下，pH下降, 产生一系列有毒物质，如Mn2+、NO2-、Fe2+、H2S、CH4、脂肪酸、不饱和酚、醛类、酮类等，对植株造成毒害。 加剧营养失调：如硝态氮发生反硝化作用，以气态N释放；S、Zn、Cu等有效