作物的水分环境与作物对水分的利用精.ppt

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1、作物的水分环境与作物对水分的利用第1页，本讲稿共60页第二章第二章 作物的水分环境与作物对水分的利用作物的水分环境与作物对水分的利用 内容提要内容提要一、农作系统中水分及其循环平衡；一、农作系统中水分及其循环平衡；(0.5h)(0.5h)二、作物对水分的吸收与利用；二、作物对水分的吸收与利用；(0.5h)(0.5h)三、作物的干旱伤害；三、作物的干旱伤害；(1h)(1h)四、作物的湿、涝伤害。四、作物的湿、涝伤害。(1h)(1h)第2页，本讲稿共60页第二章第二章 作物的水分环境与作物对水分的利用作物的水分环境与作物对水分的利用重点重点 1 1、作物水分利用效率及作物对旱、涝的反应；、作物水分

2、利用效率及作物对旱、涝的反应；2 2、农作系统中作物和土壤的水分状况与平衡。、农作系统中作物和土壤的水分状况与平衡。难点难点 作物水分利用效率及提高途径。作物水分利用效率及提高途径。第3页，本讲稿共60页第二章第二章 作物的水分环境与作物对水分的利用作物的水分环境与作物对水分的利用水水分分环环境境不不仅仅决决定定作作物物的的分分布布、形形态态结结构构和和生生活活习习性性，而而且且可可从从分分子子水水平平至至群群体体水水平平制制约约作作物物的的生生活活。水水分分因因子子是是诸诸生生态态因因子子中中变变化化最最大大、最最不不稳稳定定的的因因素素，因因此此也也是是影影响产量形成的关键因素之一。响产量

3、形成的关键因素之一。液态水分子理化特性及其作用：液态水分子理化特性及其作用：极性分子，是良好的溶剂和生化反应介质；极性分子，是良好的溶剂和生化反应介质；水的比热大，有利于调节环境和生物体温度；水的比热大，有利于调节环境和生物体温度；水的内聚力和表面张力大，保证水分运输时水柱不被拉断；水的内聚力和表面张力大，保证水分运输时水柱不被拉断；水水具具不不可可压压缩缩性性，能能够够传传递递机机械械力力，维维持持细细胞胞膨膨压压，保保持持枝叶挺立。枝叶挺立。第4页，本讲稿共60页一、农作系统中水分及其循环平衡一、农作系统中水分及其循环平衡1 1、作物体内的水分：、作物体内的水分：作物组织含水量为作物组织含

4、水量为70-90%70-90%（1 1）作物体内水分存在状态）作物体内水分存在状态自由水：自由水：存在于细胞壁、细胞间隙、液泡、导管和管胞内、存在于细胞壁、细胞间隙、液泡、导管和管胞内、以及其他组织间隙和细胞中未被紧密吸附的水分。变化较以及其他组织间隙和细胞中未被紧密吸附的水分。变化较大，移动性较强，参与植物的生命活动。大，移动性较强，参与植物的生命活动。束缚水：束缚水：细胞中受原生质颗粒、细胞壁亲水性物质和一细胞中受原生质颗粒、细胞壁亲水性物质和一些有机、无机离子吸附的水。移动性差，含量少，不些有机、无机离子吸附的水。移动性差，含量少，不参与植物的生命活动，受外界环境影响小，但与胶体参与植物

5、的生命活动，受外界环境影响小，但与胶体稳定性和作物抗逆性有密切关系。稳定性和作物抗逆性有密切关系。化合态水：化合态水：以基团形式参与有机物形成，成为该分子结构以基团形式参与有机物形成，成为该分子结构的一部分，约占作物一生耗水量的的一部分，约占作物一生耗水量的0.2%0.2%左右，对作物的左右，对作物的生理作用不大。生理作用不大。第5页，本讲稿共60页一、农作系统中水分及其循环平衡一、农作系统中水分及其循环平衡1 1、作物体内的水分、作物体内的水分（2 2）作物体内水分状况指标）作物体内水分状况指标组织含水量（组织含水量（%）=（鲜重（鲜重 -干重）干重）/鲜重鲜重100100 含水量受大气湿度

6、和植株生理年龄的影响，应用时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。须加以考虑。组织相对含水量（组织相对含水量（RWCRWC）=（鲜重（鲜重-干重）干重）/（吸胀重（吸胀重-干干重）重）100100细胞水势：细胞水势：w=s+p+mw=s+p+m 单位单位:1MPa=10bar=9.87atm=101MPa=10bar=9.87atm=106 6J/L=10J/L=106 6N/mN/m2 2 吸胀重是指组织饱和吸水重。应用吸胀重是指组织饱和吸水重。应用水势水势、相对含水量相对含水量较理较理想。想。第6页，本讲稿共60页一、农作系统中水分及其循环平衡一、农作系统中水分及其循环平

7、衡2 2、土壤水类型及有效性、土壤水类型及有效性土壤水分类型与可利用性土壤水分类型与可利用性表表 土壤水分状况及其可利用性土壤水分状况及其可利用性水势（水势（MPaMPa）0-0.006-0.0033-1.5-3.1-第7页，本讲稿共60页一、农作系统中水分及其循环平衡一、农作系统中水分及其循环平衡2 2、土壤水类型及有效性、土壤水类型及有效性土壤水分形态与可利用性土壤水分形态与可利用性重力水：重力水：10m10m孔隙中的水分；孔隙中的水分；毛管水：毛管水：0.20.210m10m孔隙中的水分，即被毛细管吸持，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；而不因重力而下降流失的水分

8、；吸湿水：吸湿水：0.2m0.2m孔隙中的水分，即被土壤颗粒强烈吸孔隙中的水分，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的水分。为什么重力水是旱作物的无效水？为什么重力水是旱作物的无效水？第8页，本讲稿共60页一、农作系统中水分及其循环平衡一、农作系统中水分及其循环平衡2 2、土壤水种类及有效性、土壤水种类及有效性土壤水分类型与可利用性土壤水分类型与可利用性不同土壤类型的水分状况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

9、壤中水分的利用性不同。物对不同土壤中水分的利用性不同。表表 不同土类的田间持水量、萎蔫点及可利用水分的百分数（不同土类的田间持水量、萎蔫点及可利用水分的百分数（%）第9页，本讲稿共60页一、农作系统中水分及其循环平衡一、农作系统中水分及其循环平衡3 3、农作系统中水分循环平衡、农作系统中水分循环平衡水的来源：水的来源：降水（降水（P P，包括降雨、降雪、降霜等）、灌溉水（，包括降雨、降雪、降霜等）、灌溉水（I I）、）、地下水（只存在某些地下水位较高的地区）。地下水（只存在某些地下水位较高的地区）。水的去向：水的去向：径流（径流（RoRo）、渗漏（）、渗漏（D D）、土壤蒸发（）、土壤蒸发（E

10、sEs）、土层保留）、土层保留（WsWs，如土壤胶体、毛管吸持）、植物蒸腾（，如土壤胶体、毛管吸持）、植物蒸腾（EpEp）、植）、植物保留（物保留（WpWp）。）。农田生态系统农田生态系统水量平衡方程：水量平衡方程：（P+IP+I）-（Ro+D+Es+Ws+Ep+WpRo+D+Es+Ws+Ep+Wp）=0=第10页，本讲稿共60页图图-2-6巴巴-10-15巴巴 茎茎 叶。叶。保证水分在导管中流动由保证水分在导管中流动由三个方面的力量三个方面的力量决定：决定：根压：根压：由伤流和吐水现象可以说明。伤流量越大，根系活力由伤流和吐水现象可以说明。伤流量越大，根系活力越强；越强；蒸腾拉力蒸腾拉力水分

11、子内聚力水分子内聚力第18页，本讲稿共60页二、二、作物对水分的吸收与利用作物对水分的吸收与利用2 2、作物对水分的吸收与传导、作物对水分的吸收与传导作物体内外水分运动阻力（作物体内外水分运动阻力（s/cms/cm表示）：表示）：根根-土阻力：土阻力：土壤类型及根的数量、根表面积不同，阻力土壤类型及根的数量、根表面积不同，阻力大小不同。一般沙性土阻力小。大小不同。一般沙性土阻力小。导管体系阻力：导管体系阻力：导管细胞是死细胞，因此阻力较小。导管细胞是死细胞，因此阻力较小。叶叶-气阻力：气阻力：包括气孔阻力和边界层阻力，与气孔分布、包括气孔阻力和边界层阻力，与气孔分布、形状、结构和大气条件有关。

12、形状、结构和大气条件有关。第19页，本讲稿共60页二、二、作物对水分的吸收与利用作物对水分的吸收与利用注：注：阻力单位为阻力单位为s/cms/cm，即水分运动，即水分运动1cm1cm所需时间。在总阻力中，根土阻力占比所需时间。在总阻力中，根土阻力占比例较大，其大小取决于根的数量、根表面积大小。例较大，其大小取决于根的数量、根表面积大小。表表第20页，本讲稿共60页二、二、作物对水分的吸收与利用作物对水分的吸收与利用3 3、作物水分的蒸腾与散失、作物水分的蒸腾与散失 作物个体水分散失的部位和方式作物个体水分散失的部位和方式作物体内的水分绝大部分从作物体内的水分绝大部分从叶片叶片上散失，而叶片水分

13、散失上散失，而叶片水分散失部位则由气孔和角质层组成，并以部位则由气孔和角质层组成，并以气孔为主气孔为主，但在某些情，但在某些情况下，如植株况下，如植株幼嫩幼嫩时，时，角质层蒸腾角质层蒸腾可达叶片总蒸腾的可达叶片总蒸腾的50%50%。低温、干旱可加大角质层蒸腾。低温、干旱可加大角质层蒸腾。暴露于空气中的暴露于空气中的枝条枝条也会散失部分水分，这与也会散失部分水分，这与表皮表皮木栓化程木栓化程度、皮孔的多少及有无裂缝有关。度、皮孔的多少及有无裂缝有关。根系吸收的水分上运过程中，有少量水分可从干土层中的根系吸收的水分上运过程中，有少量水分可从干土层中的根表根表面面散失到土壤中，其数量随根系老化程度加

14、重而减少。散失到土壤中，其数量随根系老化程度加重而减少。植物还可通过植物还可通过“吐水吐水”从叶缘散失液态水。从叶缘散失液态水。第21页，本讲稿共60页二、二、作物对水分的吸收与利用作物对水分的吸收与利用3 3、作物水分的蒸腾与散失、作物水分的蒸腾与散失 作物群体的水分蒸腾作物群体的水分蒸腾群体条件群体条件下，所有个体均可散失水分，扩散的水汽在群体中交下，所有个体均可散失水分，扩散的水汽在群体中交汇，使群体株丛中的空气比外界更为潮湿，只有群丛内上层空汇，使群体株丛中的空气比外界更为潮湿，只有群丛内上层空气中的水汽可以比较容易扩散到大气中，下部的水汽扩散阻力气中的水汽可以比较容易扩散到大气中，下

15、部的水汽扩散阻力大，从而形成群丛内自上而下水蒸气压逐渐增高，下部常会达大，从而形成群丛内自上而下水蒸气压逐渐增高，下部常会达到饱和状态。到饱和状态。光在群体中分布也越往下越少，下部叶的光在群体中分布也越往下越少，下部叶的气孔开度气孔开度减小，蒸腾减小，蒸腾速率降低。速率降低。作物群体的蒸腾作用主要发生在上层作物群体的蒸腾作用主要发生在上层，不管群体多么复杂，可，不管群体多么复杂，可把群体暴露在空气中的外表面看作其蒸腾表面，整个群体的把群体暴露在空气中的外表面看作其蒸腾表面，整个群体的蒸腾失水远少于单个孤立个体的蒸腾量之和。群体蒸腾失水远少于单个孤立个体的蒸腾量之和。群体表面粗糙表面粗糙度度较大

16、时，群体蒸腾量增加。较大时，群体蒸腾量增加。第22页，本讲稿共60页二、二、作物对水分的吸收与利用作物对水分的吸收与利用3 3、作物水分的蒸腾与散失、作物水分的蒸腾与散失 影响作物蒸腾作用的因素影响作物蒸腾作用的因素 作物蒸腾作用在作物蒸腾作用在外部外部因素上受大气因子（光、温、湿等）因素上受大气因子（光、温、湿等）影响，在影响，在内部内部因子上主要受气孔的调节。因子上主要受气孔的调节。太阳辐射太阳辐射:以信号的形式影响气孔的开关；以能量形式影响作以信号的形式影响气孔的开关；以能量形式影响作物体温及环境的温、湿度。物体温及环境的温、湿度。温、湿度温、湿度:影响土壤、作物和大气的水势。影响土壤、

17、作物和大气的水势。风速：风速：在农田周围设置防护林，可减小风力影响，降低蒸腾在农田周围设置防护林，可减小风力影响，降低蒸腾失水。失水。土壤水分状况：土壤水分状况：决定于土壤有效水含量。决定于土壤有效水含量。作物类型：作物类型：不同作物类型，蒸腾速率不同。不同作物类型，蒸腾速率不同。第23页，本讲稿共60页二、二、作物对水分的吸收与利用作物对水分的吸收与利用3 3、作物水分的蒸腾与散失、作物水分的蒸腾与散失 作物蒸腾作用的规律性变化作物蒸腾作用的规律性变化蒸腾作用的季节性变化：蒸腾作用的季节性变化：水稻全生育期蒸腾强度呈水稻全生育期蒸腾强度呈抛物线抛物线，以拔节期及抽穗期（即叶面积最大时）最高。

18、以拔节期及抽穗期（即叶面积最大时）最高。蒸腾作用的日变化：蒸腾作用的日变化：与气孔导度的日变化相似。一般情况下，与气孔导度的日变化相似。一般情况下，表现为表现为单峰曲线单峰曲线，中午前后（，中午前后（1313时左右）蒸腾强度最大，晚间时左右）蒸腾强度最大，晚间十分微弱；某些作物、某些条件下，蒸腾作用的日变化呈十分微弱；某些作物、某些条件下，蒸腾作用的日变化呈双峰双峰曲线曲线，即表现出，即表现出“午睡午睡”现象，可通过增加供水、降温现象，可通过增加供水、降温等措施进行削减。等措施进行削减。第24页，本讲稿共60页二、二、作物对水分的吸收与利用作物对水分的吸收与利用 4 4、作物体内的水分平衡机理

19、与分配原则、作物体内的水分平衡机理与分配原则图图第25页，本讲稿共60页二、二、作物对水分的吸收与利用作物对水分的吸收与利用4 4、作物体内的水分平衡机理与分配原则、作物体内的水分平衡机理与分配原则作物体内水分平衡机理作物体内水分平衡机理作物的水分平衡受土壤水分状况和蒸腾失水的调节。作物的水分平衡受土壤水分状况和蒸腾失水的调节。在土壤供水状况良好时，植株体内水势变化受昼夜节律在土壤供水状况良好时，植株体内水势变化受昼夜节律的影响，但处于平衡状态。的影响，但处于平衡状态。当水分的吸收、运输、损耗三者协调时，作物体处于良好水分当水分的吸收、运输、损耗三者协调时，作物体处于良好水分平衡状态。平衡状态

20、。当土壤供水不足时，作物体内的水分平衡被打破。当土壤供水不足时，作物体内的水分平衡被打破。第26页，本讲稿共60页二、二、作物对水分的吸收与利用作物对水分的吸收与利用4 4、作物体内的水分平衡机理与分配原则、作物体内的水分平衡机理与分配原则作物体内水分分配原则作物体内水分分配原则 在水势差的支配下，由高水势部位向低水势部位分配；在水势差的支配下，由高水势部位向低水势部位分配；当蒸腾大于吸水时，水分优先向分生组织、幼嫩器官当蒸腾大于吸水时，水分优先向分生组织、幼嫩器官（幼叶、幼果）及蒸腾旺盛的功能叶分配；（幼叶、幼果）及蒸腾旺盛的功能叶分配；当严重缺水时，体内水分可发生再分配，即分生组当严重缺水

21、时，体内水分可发生再分配，即分生组织、生长点、成熟中的果实可向老叶及花和未成熟果织、生长点、成熟中的果实可向老叶及花和未成熟果实夺取水分，导致叶片、花和幼果的脱落。实夺取水分，导致叶片、花和幼果的脱落。第27页，本讲稿共60页二、二、作物对水分的吸收与利用作物对水分的吸收与利用5 5、作物的需水规律及水分利用效率、作物的需水规律及水分利用效率作物需水量：作物需水量：可用在最佳水分供应条件时达到作物旺盛生可用在最佳水分供应条件时达到作物旺盛生长的长的田间蒸散量（田间蒸散量（ETET）估算作物田间需水量：估算作物田间需水量：ET=Es+Ep ET=Es+Ep，EsEs为土表直接蒸发失水量，为土表直

22、接蒸发失水量，EpEp为作物蒸腾失水为作物蒸腾失水量，用量，用kgkg或或mmmm表示。表示。作物一生的需水量也可根据蒸腾系数，即作物每形成作物一生的需水量也可根据蒸腾系数，即作物每形成1g1g干物干物质所需要消耗的水分克数来估测。质所需要消耗的水分克数来估测。水分临界期：水分临界期：作物对缺水最敏感的时期。一般在营养生长末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。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。保证此期的作物需水。最大需水期：最大需水期：作物对水分需求量最大的时期。一般是作物作物对水分需求量最大的时

23、期。一般是作物生长最快的时期。生长最快的时期。第28页，本讲稿共60页二、二、作物对水分的吸收与利用作物对水分的吸收与利用5 5、作物的需水规律及水分利用效率、作物的需水规律及水分利用效率作物对水分的有效利用作物对水分的有效利用 在农作系统的水去向中，只有通过作物蒸腾所消耗的水才在农作系统的水去向中，只有通过作物蒸腾所消耗的水才是有效利用的水分，因为由根系吸收至叶面蒸腾的水流与矿是有效利用的水分，因为由根系吸收至叶面蒸腾的水流与矿质营养的吸收和运转相耦联，气孔水蒸腾又与质营养的吸收和运转相耦联，气孔水蒸腾又与COCO2 2的吸收反的吸收反向耦联，所以作物的蒸腾与产量形成密切相关。作物蒸向耦联，

24、所以作物的蒸腾与产量形成密切相关。作物蒸腾失水约占作物吸水总量的腾失水约占作物吸水总量的95%95%。水分利用效率（水分利用效率（WUEWUE）=干物质生产重量干物质生产重量/消耗水消耗水kgkg 。水分利用效率与作物的特性及其对环境的适应能力有水分利用效率与作物的特性及其对环境的适应能力有关。关。第29页，本讲稿共60页二、二、作物对水分的吸收与利用作物对水分的吸收与利用5 5、作物的需水规律及水分利用效率、作物的需水规律及水分利用效率作物水分利用效率的表达方法及其意义：作物水分利用效率的表达方法及其意义：（1 1）WUE=WUE=干物重积累干物重积累(g)/Ep(kg)(g)/Ep(kg)

25、又称为作物的蒸腾效率（又称为作物的蒸腾效率（TETE），也是通常所指的水分利），也是通常所指的水分利用效率，广泛用于评价不同作物或不同品种的水分利用效用效率，广泛用于评价不同作物或不同品种的水分利用效率。率。（2 2）WUE=WUE=作物产量（作物产量（Y Y）/田间水分蒸散作用消耗的水量田间水分蒸散作用消耗的水量（ETET）其中，其中，Y Y为为kgkg，ETET为为Es+EpEs+Ep之和。之和。EsEs为土表直接蒸发失水为土表直接蒸发失水量，量，EpEp为作物蒸腾失水量，用为作物蒸腾失水量，用kgkg或或mmmm表示。这反映表示。这反映田间水田间水分蒸腾散失效率分蒸腾散失效率，在评价，在

26、评价田间总耗水效率田间总耗水效率上具实用意义。上具实用意义。第30页，本讲稿共60页二、二、作物对水分的吸收与利用作物对水分的吸收与利用5 5、作物的需水规律及水分利用效率、作物的需水规律及水分利用效率作物水分利用效率的表达方法及其意义：作物水分利用效率的表达方法及其意义：（3 3）WUE=YWUE=Y（产量）（产量）/I/I（灌溉用水量（灌溉用水量m m3 3）它反映它反映灌溉用水的效率灌溉用水的效率，在确定最佳灌溉定额时具重要，在确定最佳灌溉定额时具重要意义。意义。（4 4）WUE=YWUE=Y（产量）（产量）/WP/WP（自然降水量（自然降水量mmmm）它反映对它反映对自然降水的利用效率

27、自然降水的利用效率，是旱地雨养农作的重，是旱地雨养农作的重要指标。要指标。第31页，本讲稿共60页表表第32页，本讲稿共60页二、二、作物对水分的吸收与利用作物对水分的吸收与利用6 6、提高农田水分利用效率的途径、提高农田水分利用效率的途径新品种培育新品种培育改善农田水利设施改善农田水利设施改善栽培措施改善栽培措施 第33页，本讲稿共60页三、作物的干旱伤害三、作物的干旱伤害旱害旱害:由于缺水干旱对作物所造成的伤害。由于缺水干旱对作物所造成的伤害。1 1、作物干旱胁迫程度分级、作物干旱胁迫程度分级干旱分级指标干旱分级指标分级分级与供水良好时相比与供水良好时相比细胞水势下降细胞水势下降相对含水量

28、下降相对含水量下降轻度胁迫轻度胁迫几个几个barbar8-12%8-12%中度胁迫中度胁迫数数barbar15bar15bar10-20%10-20%严重胁迫严重胁迫15bar15bar20%20%注：注：中度胁迫条件下，作物的反应既是伤害的表现，也是适应性的表现。中度胁迫条件下，作物的反应既是伤害的表现，也是适应性的表现。第34页，本讲稿共60页三、作物的干旱伤害三、作物的干旱伤害2 2、作物对缺水的反应及敏感性、作物对缺水的反应及敏感性缺水条件下作物生理生化反应缺水条件下作物生理生化反应内源激素变化：内源激素变化：内源激素平衡被破坏；内源激素平衡被破坏；渗透调节物质含量变化：渗透调节物质含

29、量变化：较显著的是细胞质一些小分子有较显著的是细胞质一些小分子有机物质，如游离脯氨酸、甜菜碱大量积累。机物质，如游离脯氨酸、甜菜碱大量积累。物质合成能力变化：物质合成能力变化：分解大于合成；分解大于合成；呼吸代谢途径变化：呼吸代谢途径变化：PPPPPP途径加强，形成的途径加强，形成的C C5 5糖可用于糖可用于C C同同化；化；特异蛋白质合成：特异蛋白质合成：如如LEALEA蛋白、渗调蛋白、热激蛋白、代蛋白、渗调蛋白、热激蛋白、代谢酶类等。谢酶类等。第35页，本讲稿共60页三、作物的干旱伤害三、作物的干旱伤害2 2、作物对缺水的反应及敏感性、作物对缺水的反应及敏感性作物类型对缺水的敏感性差异作

30、物类型对缺水的敏感性差异 一般，一般，C C3 3作物敏感性作物敏感性CC4 4作物；作物；常见作物：马铃薯、油菜常见作物：马铃薯、油菜 水稻水稻 棉花棉花 小麦、大豆小麦、大豆 甘薯甘薯 玉玉米米 高梁、粟。高梁、粟。同一作物的不同品种对干旱缺水的敏感性也可能不同同一作物的不同品种对干旱缺水的敏感性也可能不同 第36页，本讲稿共60页表表第37页，本讲稿共60页三、作物的干旱伤害三、作物的干旱伤害2 2、作物对缺水的反应及敏感性、作物对缺水的反应及敏感性作物生育期对缺水的敏感性差异：作物生育期对缺水的敏感性差异：孕穗至抽穗期（或开花坐果期）孕穗至抽穗期（或开花坐果期）苗期。苗期。作物器官对缺

31、水的敏感性差异：作物器官对缺水的敏感性差异：地上部地上部 地下部；叶地下部；叶 芽和生长点；老叶芽和生长点；老叶 幼叶；花和幼叶；花和幼果幼果 成长中果实。成长中果实。作物生理过程对缺水的敏感性差异：作物生理过程对缺水的敏感性差异：生长生长 气孔运动气孔运动 蒸腾蒸腾 光合光合 物质运输。物质运输。第38页，本讲稿共60页图图第39页，本讲稿共60页三、作物的干旱伤害三、作物的干旱伤害2 2、作物对缺水的反应及敏感性、作物对缺水的反应及敏感性 在干旱胁迫过程中，作物的生理反应存在适应和恶化两个在干旱胁迫过程中，作物的生理反应存在适应和恶化两个阶段：阶段：适应阶段：适应阶段：此阶段的水势大小反映

32、作物抗旱性强弱。此阶段的水势大小反映作物抗旱性强弱。地上部生长受抑，根生长受促进，根吸水能力上升；地上部生长受抑，根生长受促进，根吸水能力上升；代谢发生结构性改组，强化能量代谢，加强氧化磷酸化反应，代谢发生结构性改组，强化能量代谢，加强氧化磷酸化反应，加强加强ABAABA、渗透物质和逆境蛋白合成；、渗透物质和逆境蛋白合成；提高细胞持水能力。提高细胞持水能力。由于适应阶段的存在，也为作物的由于适应阶段的存在，也为作物的抗旱调节抗旱调节提供了条件。提供了条件。第40页，本讲稿共60页三、作物的干旱伤害三、作物的干旱伤害2 2、作物对缺水的反应及敏感性、作物对缺水的反应及敏感性恶化阶段：恶化阶段：当

33、干旱程度超过了适应阶段，作物的旱害便进当干旱程度超过了适应阶段，作物的旱害便进入恶化阶段，表现不可逆伤害。入恶化阶段，表现不可逆伤害。生理过程中能量代谢遭破坏：氧化磷酸化解偶联；生理过程中能量代谢遭破坏：氧化磷酸化解偶联；原生质环流中止：生化代谢、物质运输受阻；原生质环流中止：生化代谢、物质运输受阻；生物合成下降：物质代谢趋向分解和氧化；生物合成下降：物质代谢趋向分解和氧化；细胞持水能力下降；细胞持水能力下降；呼吸作用的能量有效性下降。呼吸作用的能量有效性下降。第41页，本讲稿共60页三、作物的干旱伤害三、作物的干旱伤害3 3、缓解作物旱害的途径、缓解作物旱害的途径（1 1）选育抗旱能力强优良

34、品种）选育抗旱能力强优良品种通过遗传改良方法培育抗旱作物品种是解决作物抗旱性通过遗传改良方法培育抗旱作物品种是解决作物抗旱性的的根本途径根本途径，但目前通过常规方法培育高抗、高产、优质品，但目前通过常规方法培育高抗、高产、优质品种成效并不显著，仍需加强探索研究。种成效并不显著，仍需加强探索研究。（2 2）改善土壤保水供水性能）改善土壤保水供水性能采取适宜农艺栽培措施，改善土壤结构，如增加土壤有机质；采取适宜农艺栽培措施，改善土壤结构，如增加土壤有机质；科学耕作，提倡免耕、少耕、沿等高线耕作等措施，可有效科学耕作，提倡免耕、少耕、沿等高线耕作等措施，可有效改善土壤保水供水性能。改善土壤保水供水性

35、能。第42页，本讲稿共60页三、作物的干旱伤害三、作物的干旱伤害3 3、缓解作物旱害的途径、缓解作物旱害的途径（3 3）覆盖栽培降低土面水分蒸发）覆盖栽培降低土面水分蒸发覆盖栽培，包括作物秸秆覆盖、地膜覆盖等，可有效覆盖栽培，包括作物秸秆覆盖、地膜覆盖等，可有效提高土壤保水能力。提高土壤保水能力。（4 4）苗期抗旱锻炼和有限灌溉）苗期抗旱锻炼和有限灌溉通过抗旱锻炼通过抗旱锻炼 如水稻晒田、作物间歇灌溉（如水稻晒田、作物间歇灌溉（SRISRI）等）等，可促进作物发生一系列适应干旱的生理生化变化，特别是，可促进作物发生一系列适应干旱的生理生化变化，特别是可通过刺激作物体内可通过刺激作物体内ABAA

36、BA水平升高来促进气孔关闭、诱导特水平升高来促进气孔关闭、诱导特异蛋白的产生，提高抗旱性。异蛋白的产生，提高抗旱性。第43页，本讲稿共60页三、作物的干旱伤害三、作物的干旱伤害3 3、缓解作物旱害的途径、缓解作物旱害的途径（5 5）控制）控制N N肥，增施肥，增施P P、K K肥肥N N素水平过高，作物的抗旱性降低；素水平过高，作物的抗旱性降低；N N素水平过低，不利于作素水平过低，不利于作物地上部和根系生长，不利于吸水；物地上部和根系生长，不利于吸水；K K素营养：可提高作物的渗透调节能力；素营养：可提高作物的渗透调节能力；P P素营养：可提高作物能量和物质代谢能力；素营养：可提高作物能量和

37、物质代谢能力；CaCa：起稳定原生质膜结构的作用。：起稳定原生质膜结构的作用。第44页，本讲稿共60页三、作物的干旱伤害三、作物的干旱伤害3 3、缓解作物旱害的途径、缓解作物旱害的途径（6 6）保水剂的应用和作物抗旱性化学调控）保水剂的应用和作物抗旱性化学调控保水剂保水剂：由淀粉和聚丙烯为材料经聚合而成的高分子化学：由淀粉和聚丙烯为材料经聚合而成的高分子化学材料，具极强的吸水能力，能吸收达到自身重量几十甚至材料，具极强的吸水能力，能吸收达到自身重量几十甚至几百倍的水分，它所吸持的水分可缓慢释放，并能被作物几百倍的水分，它所吸持的水分可缓慢释放，并能被作物根系所利用。根系所利用。保水剂现已广泛应

38、用于植树造林、果树栽培，但成保水剂现已广泛应用于植树造林、果树栽培，但成本嫌略高。本嫌略高。第45页，本讲稿共60页三、作物的干旱伤害三、作物的干旱伤害3 3、缓解作物旱害的途径、缓解作物旱害的途径（6 6）保水剂的应用和作物抗旱性化学调控）保水剂的应用和作物抗旱性化学调控化学调控包括以下几类：化学调控包括以下几类：抗蒸腾剂：抗蒸腾剂：黄腐酸（黄腐酸（FAFA）、藻酸、多聚丙烯酸、腐殖酸等，）、藻酸、多聚丙烯酸、腐殖酸等，可有效降低气孔开度，减少蒸腾失水，在禾谷类作物的灌可有效降低气孔开度，减少蒸腾失水，在禾谷类作物的灌浆结实期应用效果良好；浆结实期应用效果良好；植物生长延缓剂：植物生长延缓剂

39、：又称为抗赤霉素，能有效抑制地上部生长，又称为抗赤霉素，能有效抑制地上部生长，增加叶片厚度增加叶片厚度（作物光合速率与叶片厚度成正比）（作物光合速率与叶片厚度成正比），缩小，缩小细胞体积，减少蒸腾面积。如细胞体积，减少蒸腾面积。如PPPP333333多应用于水稻、油菜，多应用于水稻、油菜，DPCDPC多应用于棉花、果树等。多应用于棉花、果树等。第46页，本讲稿共60页四、作物的湿害与涝害四、作物的湿害与涝害 作物的湿害和涝害在某些地区经常发生，如湖北省作物的湿害和涝害在某些地区经常发生，如湖北省19491949年以来发生受害面积年以来发生受害面积10001000万亩以上的大洪涝灾害就万亩以上的

40、大洪涝灾害就有有1818次。次。湿害湿害(water logging)water logging)：土壤含水量超过最大土壤含水量超过最大田间持水量田间持水量时，对时，对旱作物旱作物所造成的伤害。所造成的伤害。涝害涝害(flood injury)flood injury)：地面积水，地面积水，淹没淹没了作物一部分或全了作物一部分或全部，对作物所造成的伤害。部，对作物所造成的伤害。第47页，本讲稿共60页四、作物的湿害与涝害四、作物的湿害与涝害1 1、作物对湿、涝的形态、生理反应、作物对湿、涝的形态、生理反应作物湿、涝伤害的成因作物湿、涝伤害的成因作物受涝时，水本身对作物的危害不大，主要是由于作物

41、受涝时，水本身对作物的危害不大，主要是由于缺缺O O2 2造成造成的直接和间接伤害。的直接和间接伤害。作物湿涝伤害的形态、生理反应作物湿涝伤害的形态、生理反应种子的浸水伤害：种子的浸水伤害：淹水所导致的作物发芽率大幅度下降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。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。无根和幼叶的发生和生长。第48页，本讲稿共60

42、页表表玉米种子萌发期对淹水较敏感，玉米种子萌发期对淹水较敏感，小麦种子有较高耐性。小麦种子有较高耐性。第49页，本讲稿共60页四、作物的湿害与涝害四、作物的湿害与涝害1 1、作物对湿、涝的形态、生理反应、作物对湿、涝的形态、生理反应作物湿涝伤害形态、生理反应作物湿涝伤害形态、生理反应植株形态反应植株形态反应 缺氧导致生长缓慢、停止，根系发黑，叶柄偏上性生长，缺氧导致生长缓慢、停止，根系发黑，叶柄偏上性生长，叶片、花幼果死亡脱落或腐烂，露出水面的叶片逐渐萎蔫、叶片、花幼果死亡脱落或腐烂，露出水面的叶片逐渐萎蔫、失绿黄化进而枯萎死亡或脱落。失绿黄化进而枯萎死亡或脱落。在淹水条件下，某些作物还可能发

43、生某些在淹水条件下，某些作物还可能发生某些适应性适应性反应，反应，如淹水中的节间、叶柄或叶鞘伸长，茎节处发生不定根及部分如淹水中的节间、叶柄或叶鞘伸长，茎节处发生不定根及部分薄壁细胞解体形成通气腔和皮孔等。薄壁细胞解体形成通气腔和皮孔等。第50页，本讲稿共60页图图第51页，本讲稿共60页四、作物的湿害与涝害四、作物的湿害与涝害1 1、作物对湿、涝的形态、生理反应、作物对湿、涝的形态、生理反应生理反应生理反应无氧呼吸、无氧呼吸、ATPATP合成减少：合成减少：无氧呼吸大量消耗呼吸基质导致无氧呼吸大量消耗呼吸基质导致饥饿和能量供应减少和能量匮乏，并积累有毒物质，引起细饥饿和能量供应减少和能量匮乏

44、，并积累有毒物质，引起细胞中毒死亡。胞中毒死亡。水涝缺氧还使线粒体数量减少，肿胀，嵴数减少；如果缺水涝缺氧还使线粒体数量减少，肿胀，嵴数减少；如果缺氧时间过长则导致氧时间过长则导致线粒体失活线粒体失活。内源激素平衡关系改变：内源激素平衡关系改变：生长促进型激素合成减少，生长生长促进型激素合成减少，生长抑制型激素抑制型激素合成增加，促进衰老、脱落。合成增加，促进衰老、脱落。气孔关闭、光合作用受阻：气孔关闭、光合作用受阻：正常生物合成受阻、水解加强：正常生物合成受阻、水解加强：第52页，本讲稿共60页四、作物的湿害与涝害四、作物的湿害与涝害1 1、作物对湿、涝的形态、生理反应、作物对湿、涝的形态、

45、生理反应生理反应生理反应产生某些逆境蛋白：产生某些逆境蛋白：如玉米幼苗在淹水时可快速合成如玉米幼苗在淹水时可快速合成厌厌氧多肽氧多肽，这些特异蛋白中有一些是糖酵解或糖代谢有关，这些特异蛋白中有一些是糖酵解或糖代谢有关的酶，有利于调节碳代谢、维持生存所需的能量供应和的酶，有利于调节碳代谢、维持生存所需的能量供应和减少有毒物质的形成与积累。减少有毒物质的形成与积累。根系吸收能力和正常合成能力下降：根系吸收能力和正常合成能力下降：由于对水分的吸收能由于对水分的吸收能力降低，作物常表现出力降低，作物常表现出受旱受旱形态特征；由于形态特征；由于ATPATP合成少，合成少，根系主动吸收能力下降，导致植株营

46、养失调。根系主动吸收能力下降，导致植株营养失调。第53页，本讲稿共60页四、作物的湿害与涝害四、作物的湿害与涝害1 1、作物对湿、涝的形态、生理反应、作物对湿、涝的形态、生理反应渍涝造成的次生伤害渍涝造成的次生伤害离子胁迫伤害：离子胁迫伤害：土壤受淹剖面中盐分浓度上升，如土壤受淹剖面中盐分浓度上升，如NaNa+、ClCl-浓度增加，阻止作物体内浓度增加，阻止作物体内NaNa+、ClCl-离子排出，造成细胞离子排出，造成细胞盐害、中毒。盐害、中毒。土壤产生有毒物质：土壤产生有毒物质：土壤处于还原状态下，土壤处于还原状态下，pHpH下降下降,产产生一系列有毒物质，如生一系列有毒物质，如MnMn2+

47、2+、NONO2 2-、FeFe2+2+、H H2 2S S、CHCH4 4、脂肪、脂肪酸、不饱和酚、醛类、酮类等，对植株造成毒害。酸、不饱和酚、醛类、酮类等，对植株造成毒害。加剧营养失调：加剧营养失调：如硝态氮发生反硝化作用，以气态如硝态氮发生反硝化作用，以气态N N释放；释放；S S、ZnZn、CuCu等有效性下降；等有效性下降；P P、SiSi、MgMg、MnMn、FeFe等有效性提等有效性提高，易流失。高，易流失。第54页，本讲稿共60页四、作物的湿害与涝害四、作物的湿害与涝害2 2、作物对湿、涝的耐性、作物对湿、涝的耐性 与作物通气组织的发达程度和无氧呼吸系统的完善程度有关与作物通气

48、组织的发达程度和无氧呼吸系统的完善程度有关有些作物，如水稻的根、茎、叶中存在有些作物，如水稻的根、茎、叶中存在气腔组织气腔组织，根系还存在，根系还存在乙醇酸氧化酶，通过乙醇酸氧化酶，通过乙醇酸氧化途径乙醇酸氧化途径释放新生态氧，氧化根释放新生态氧，氧化根际还原性物质，所以水稻比小麦、棉花的耐淹性强。际还原性物质，所以水稻比小麦、棉花的耐淹性强。籼稻的耐淹性大于粳稻；玉米中能快速诱导厌氧蛋白合籼稻的耐淹性大于粳稻；玉米中能快速诱导厌氧蛋白合成的成的品种品种比缺乏此能力的品种耐淹性强。比缺乏此能力的品种耐淹性强。棉花既不耐淹水，也不耐渍水，当地下水位过高时也造棉花既不耐淹水，也不耐渍水，当地下水位

49、过高时也造成生长发育不良，导致显著减产。成生长发育不良，导致显著减产。第55页，本讲稿共60页四、作物的湿害与涝害四、作物的湿害与涝害2 2、作物对湿、涝的耐性、作物对湿、涝的耐性 与生育期有关与生育期有关 一般一般种子发芽期种子发芽期和和孕穗孕穗、开花结果期开花结果期对淹水最敏感对淹水最敏感棉花棉花在花铃期淹水数小时，可使蕾、花、幼铃全部脱落，并加在花铃期淹水数小时，可使蕾、花、幼铃全部脱落，并加速叶片的衰老、黄化；速叶片的衰老、黄化；水稻水稻孕穗期淹水孕穗期淹水6 6天以上，大部分幼穗腐烂，不能抽穗；抽天以上，大部分幼穗腐烂，不能抽穗；抽穗开花期淹水穗开花期淹水6 6天以上，花粉、花药破坏

50、，不能授粉；乳天以上，花粉、花药破坏，不能授粉；乳熟期淹水熟期淹水7 7天，千粒重降低，米质变劣，减产天，千粒重降低，米质变劣，减产40%40%左右；左右；玉米玉米幼苗不耐淹水，但发育后期只要不淹没果穗，对产幼苗不耐淹水，但发育后期只要不淹没果穗，对产量影响较小。量影响较小。第56页，本讲稿共60页第57页，本讲稿共60页四、作物的湿害与涝害四、作物的湿害与涝害2 2、作物对湿、涝的耐性、作物对湿、涝的耐性 与淹没深度、水温、水浑浊度及流动性有关与淹没深度、水温、水浑浊度及流动性有关作物在作物在淹水淹水时露出水面的部分越多，受无氧伤害的部位时露出水面的部分越多，受无氧伤害的部位就越少，且水面以