植物生产与科学用水.ppt

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1、,H2O,植物吸水,土壤水分,蒸腾作用,大气降水,植物生产与科学用水,植物生长的水分环境,植物生产的水分条件,大气中的水分有气态、液态和固态三种形态，大多数情况下以气态形式存在，三种形态在一定条件下可相互转化。表示空气潮湿程度（水分含量）的物理量，称为空气湿度。通常用水气压、相对湿度、饱和差和露点温度来表示。由液态或固态水转变为气态水的过程叫蒸发，水面蒸发是一个复杂的物理过程，它受温度、空气湿度、风速、气压等众多气象因子影响。大气中的水分不断增多达到饱和，遇到合适的条件要发生凝聚作用。由气态水转变为液态水或固态水的过程称为凝结，最终以雨、雪、雹、露、霜、雾和霰等形式降落地面。,大 气水 分,植

2、物生产的水分条件,大气中水分存在状态：气态，液态，固态。空气湿度：表示空气潮 湿程度的物 理量，用水 气压、相对 湿度、饱和 差和露点温 度表示。,（1）空气湿度,大 气水 分,植物生产的水分条件,水分凝结：由气态水转变为液态或固态水的过程。,水分凝结：由气态水转变为液态或固态水的过程。水分凝结的条件：,水分凝结：由气态水转变为液态或固态水的过程。水分凝结的条件：水气达到饱和-增加水气含量 降温（露点温度）,水分凝结：由气态水转变为液态或固态水的过程。水分凝结的条件：水气达到饱和-增加水气含量 降温（露点温度）凝结核-对水分子有亲和力和吸附力的微粒。,水分凝结：由气态水转变为液态或固态水的过程

3、。水分凝结的条件：水气达到饱和-增加水气含量 降温（露点温度）凝结核-对水分子有亲和力和吸附力的微粒。灰尘，烟粒，盐粒，花粉，SO2，SO3,1、概念：由气态水转变为液态或固态水的过程。2、水气凝结的条件：1、水气达到饱和-增加水气含量 降温（露点温度）2、凝结核-对水分子有亲和力和吸附力的微粒。灰尘，烟粒，盐粒，花粉，SO2，SO3。3、水气凝结物：雨，露，霜，雪，云，雾，雹。,（2）水气凝结,大 气 水 分,定义,水从液态或固态转变为其他的过程。,三个阶段,第一阶段：蒸发直接发生在土壤表面。,第二阶段：表层变干，水分在土壤中某层次进行蒸发之后，水汽通过土壤的孔隙进入大气。,影响因子,土壤因

4、子、气象因子,第三阶段：土壤含水量很低，植物萎蔫，水分蒸发速度很慢。,植物生产的水分条件,大 气 水 分,（3）土壤水分蒸发,不同植物含水量不同；（草本木本）,不同植物含水量不同；（草本木本）同一植物不同组织含水量不同；（根尖、茎尖、叶种子）,不同植物含水量不同；（草本木本）同一植物不同组织含水量不同；（根尖、茎尖、叶种子）植物生长环境不同含水量不同；（水生植物陆生植物旱生植物）,不同植物含水量不同；（草本木本）同一植物不同组织含水量不同；（根尖、茎尖、叶种子）植物生长环境不同含水量不同；（水生植物陆生植物旱生植物）组织代谢状态不同含水量不同。（代谢旺盛代谢微弱）,（1）植物组织含水量,水 分

5、 与植物生长,植物生长与水分环境,植物生产的水分调控,植物生产的水分调控,1、细胞新陈代谢的重要物质；2、细胞内外物质运输的介质；3、植物固有姿态的保持者；4、具有重要的生态作用：调节体温、养分供应。,（2）水分对植物生长的作用,水 分 与 植物生长,植物生产的水分调控,植物吸水部位：根系根尖根毛区根毛,（3）植物吸水的器官,植物对水分的吸收,植物生产的水分调控,植物细胞吸水方式：A、渗透吸水；B、吸胀吸水 C、降压吸水。,（4）植物细胞吸水,水分与植物生长,植物生产的水分调控,概念：渗透作用发生条件：半透膜，水势差。植物细胞渗透系统：细胞膜+原生质+液泡膜=半透膜 水势差：细胞液与胞外溶液水

6、势差别质壁分离：细胞失水使原生质与细胞壁分离的现象。质壁分离复原：质壁分离的细胞吸水，原生质膨胀最终恢复与 细胞壁相接触的现象。C、渗透吸水容易发生于有液泡的细胞吸水。,植物细胞吸水渗透吸水,水分与植物生长,植物生产的水分调控,概念;吸胀吸水作用发生条件;吸胀吸水易发生于无液泡的分生组织和种子中。,植物细胞吸水吸胀吸水,水分与植物生长,植物细胞吸水降压吸水,概念;植物蒸腾旺盛时，木质部导管和叶肉细胞的细胞壁因失水收缩，使压力势下降。,植物生产与水分调控,根压：借助于根系代谢活动产生的能推动水分吸收和沿导管上升的力量。蒸腾拉力：由于叶片蒸腾作用产生的吸水并引水上升的力量。,（5）植物根系吸水的动

7、力,水分与植物生长,植物生产与水分调控,（6）植物吸水的过程,水分与植物生长,途径：土壤中的水根毛根的皮层根的内皮层（凯氏带）根的中柱鞘根的导管或管胞茎的导管叶柄导管叶脉导管叶肉细胞叶细胞间隙气孔下腔气孔大气。,植物生产与水分调控,（7）影响因素,水分与植物生长,土壤水分状况。土壤干旱时，有效水含量减少，植物便发生萎蔫现象。如果土壤干旱严重，植物便发生永久萎蔫现象，植株便会死亡。土壤温度。土壤温度升高，植物根系吸水增加；土壤温度降低，根系吸水受阻。但不同植物对温度敏感程度不同。土壤通气。良好时，根系呼吸作用旺盛，根系吸水能力较强；通气不良时，根系代谢活动不能正常进行，根系吸水受到限制。土壤溶液

8、浓度。较低，水势较高，根系易于吸水。盐碱地上，水中盐分浓度高，水势低，植物吸水困难。,植物生产的水分调控,植物正常的生命活动，通过根系不断地从土壤中吸收水分。吸收的水分除少数直接参与细胞的代谢作用之外，大量的水分通过植物的地上部分散失到空中，从而牵动植物体内水的流动，完成物质运输和营养分配的过程。水分从植物地上部分以水蒸气状态向外界散失的过程称蒸腾作用，蒸腾作用的主要部位是气孔、角质层和皮孔，据此将蒸腾作用分为气孔蒸腾、角质蒸腾和皮孔蒸腾三种类型，以气孔蒸腾为主。气孔很小，由于边缘效应和明开夜合运动保证了气孔的高效蒸腾。光照、大气湿度、温度和风直接影响蒸作用的效率。,2.植物蒸腾作用,植物生产

9、的水分调控,蒸腾作用：水分从植物地上部分以水蒸气的形式大 气中散失的过程。生理意义：水分吸收与运输 营养物质吸收、运输与分配 恒定植物体温 植物内外气体交换 蒸腾部位：皮孔（皮孔蒸腾）角质层（角质层蒸腾）气孔（气孔蒸腾）,（1）蒸腾作用,植物蒸腾作用,皮孔蒸腾,角质蒸腾,气孔蒸腾,植物生产的水分调控,皮孔蒸腾,植物蒸腾作用,植物生长与水分环境,气孔蒸腾,水分散失蒸腾作用,植物生产的水分调控,角质层蒸腾,植物蒸腾作用,植物生产的水分调控,环境影响：光照（正相关）空气湿度（负相关）大气温度（正相关）CO2（负相关）风（正相关）,蒸腾作用的影响因素,植物蒸腾作用,植物生产的水分调控,蒸腾速率。又称蒸

10、腾强度，是指植物在单位时间内，单位叶面积上通过蒸腾作用散失的水量。蒸腾效率。是指植物每蒸腾1kg水时所形成的干物质的克数。蒸腾系数。是指植物每制造1g干物质所消耗水分的克数。,蒸腾作用的指标,植物蒸腾作用,植物生产的水分调控,减少蒸腾面积。移栽植物时，可去掉一些枝叶，减少蒸腾面积，降低蒸腾失水量，有利于成活。降低蒸腾速率。避开促进蒸腾的外界条件，在午后或阴天移栽植物，或栽后搭棚遮阳，或实行设施栽培，都能降低移栽植物的蒸腾速率。使用抗蒸腾剂。如使用苯汞乙酸、桂酮、乳胶、聚乙烯蜡、高岭土等，减少蒸腾量。,蒸腾作用的调节,植物蒸腾作用,植物生产的水分调控,3.植物需水规律,植物需水规律,需水规律,需

11、 水 量,植物生产的水分调控,农业谚语：有收无收在于水，收多收少在于肥。风调雨顺，五谷丰登。植物的需水量：玉米（株）2000kg 小麦（1千克干物质）400500kg蒸腾系数：植物每合成1克干物质所需要蒸腾水 分的克数。,植物需水量,植物需水规律,需水规律,需 水 量,植物生产的水分调控,水分临界期：植物对水分缺乏最敏感、最易受到伤害的 时期。一般为花粉母细胞四分体形成期。植物的需水规律：生理需水根系吸水，体内运输，叶面蒸腾。生态需水株间蒸发，田间渗透。植物需水量植株蒸腾，株间蒸发，田间渗透。“少-多-少”规律：出苗拔节（少）拔节开花（多）拔节衰老（少）,植物需水规律,植物需水规律,需水规律,

12、需 水 量,植物生产的水分调控,合理灌溉指标,植物需水规律,土壤指标。适宜植物正常生长发育的根系活动层（090cm），其土壤含水量为田间持水量的60%80%，如果低于此含水量，应及时进行灌溉。形态指标。植物幼嫩的茎叶在中午前后易发生萎蔫；生长速度下降；叶、茎颜色呈绿色或有时变红等情况下，要及时进行灌溉。生理指标。常用植物叶片的细胞液浓度、渗透势、水势和气孔开度等作为灌溉的生理指标。,4.植物水分环境的调控技术,（1）集水蓄水技术（2）节水灌溉技术（3）少耕免耕技术（4）地面覆盖技术（5）耕作保墒技术（6）水土保持技术,（1）集水蓄水技术,沟垄覆盖集中保墒技术 基本方法是平地（或坡地沿等高线）起

13、垄，农田呈沟、垄相间状态，垄作后拍实，紧贴垄面覆盖塑料薄膜，降雨时雨水顺薄膜集中于沟内，渗入土壤深层。（等高耕作种植，截水增墒 基本方法是沿等高线筑埂，改顺坡种植为等高种植，埂高和带宽的设置既要有效地拦截径流。,（1）集水蓄水技术,（三）微集水面积种植 我国的鱼鳞坑就是其中之一；在一小片植物，或一棵树周围，筑高1520cm的土埂，坑深40cm，坑内土壤疏松，覆盖杂草，以减少蒸腾。,（2）节水灌溉技术,喷灌技技术 喷灌是利用专门的设备将水加压，或利用水的自然落差将高位水通过压力管道送到田间，再经喷头喷射到空中散成细小水滴，均匀散布在农田上，达到灌溉目的。喷灌可按植物不同生育期需水要求适时、适量供

14、水，且具有明显的增产、节水作用，与传统地面灌溉相比，还兼有节省灌溉用工、占用耕地少、对地形和土质适应性强，能改善田间小气候等优点。,（2）节水灌溉技术,地下灌技术 把灌溉水输入地下铺设的透水管道或采用其他工程措施普遍抬高地下水位，依靠土壤的毛细管作用浸润根层土壤，供给植物所需水分的灌溉技术。地下灌溉可减少表土蒸发损失，水分利用率高，与常规沟灌相比，一般可增产10%30%。,（2）节水灌溉技术,微灌技术 微灌技术是一种新型的节水灌溉工程技术，包括滴灌、微喷灌和涌泉灌等。,（2）节水灌溉技术,膜上灌技术 这是在地膜栽培的基础上，把以往的地膜旁侧灌水改为膜上灌水，水沿放苗孔和膜旁侧渗入进行灌溉。膜上

15、灌投资少，操作简便，便于控制水量，加速输水速度，可减少土壤的深层渗漏和蒸发损失，因此可显著提高水分的利用率。,（2）节水灌溉技术,植物调亏灌溉技术 调亏灌溉是从植物生理角度出发，在一定时期内主动施加一定程度的有益的亏水度，使作物经历有益的亏水锻炼后，达到节水增产，改善品质的目的。通过调亏可控制地上部分的生长量，实现矮化密植，减少整枝等工作量。,（3）少耕免耕技术,少耕少耕的方法主要有以深松代翻耕，以旋耕代翻耕、间隔带状耕种等。,免耕国外免耕法一般由三个环节组成：利用前作残茬或播种牧草作为覆盖物；采用联合作业的免耕播种机开沟、喷药、施肥、播种、覆土、镇压一次完成作业；采用农药防治病虫、杂草。,（

16、4）地面覆盖技术,沙田覆盖沙田覆盖是由细沙甚至砾石覆盖于土壤表面，起到抑制蒸发，减少地表径流，从而起到增墒、保墒作用。秸秆覆盖利用麦秸、玉米秸、稻草、绿肥等覆盖于土壤表面。地膜覆盖有提高地温，防止蒸发，湿润土壤，稳定耕层含水量，起到保墒作用，从而有显著增产作用。化学覆盖 利用高分子化学物质制成乳状液，喷洒到土壤表面，形成一层覆盖膜，抑制土壤蒸发，并有增湿保墒作用。,（5）保墒技术,适当深耕 生产实践中，通过打破犁底层，增厚耕作层，可以增加土壤孔隙度和土壤空气孔隙度，达到提高土壤畜水性和透水性的目的。如果深耕再结合施用有机肥，还能有效地提高土壤肥力，改善植物生活的土壤环境条件。中耕松土 通过适期

17、中耕松土，疏松土壤，可以破坏土壤浅层的毛管孔隙，使得耕作层的土壤水分不容易从表土层蒸发，减少了土壤水分消耗，同时又可消除杂草。特别是降水或灌溉后，及时中耕松土显得更加重要。能显著提高土壤抗旱能力。农谚“锄头下有水”就是这个道理。表土镇压 对含水量较低的沙土或疏松土壤，适时镇压，能减少土壤表层的空气孔隙数量，减少水分蒸发，增加土壤耕作层及耕作层以下的毛管孔隙数量，吸引地下水，从而起到保墒和提墒的作用。,（5）保墒技术,创造团粒结构体 在植物生产活动中，通过增施有机肥料，种植绿肥，建立合理的轮作套作等措施，提高土壤有机质含量，再结合少耕、免耕等合理的耕作方法，创造良好的土壤结构和适宜的孔隙状况，增

18、加土壤的保水和透水能力，从而使土壤保持一定量的有效水。植树种草 植树造林，能涵养水分，保持水土。树冠能截留部分降水，通过林地的枯枝落叶层大量下渗，使林地土壤涵养大量水分。同时森林又能减少地表径流，防止土壤冲刷和养分的流失。森林还可以调节小气候，增加降水量。森林具有强大的蒸腾作用，使林区上空空气湿度增大。据测定，森林上空空气湿度一般比无林区高12%15%，因而增加了林区降水量。水肥耦合技术 通过对土壤肥力的测定，建立以肥、水、作物产量为核心的耦合模型和技术，合理施肥，培肥地力，以肥调水，以水促肥，充分发挥水肥协同效应和激励机制，提高抗旱能力和水分利用效率。化学制剂保水节水技术 合理施用保水剂、抗

19、旱剂等物质，减少水分蒸发，增强作物根系贮水利用的一种保水节水技术。,（6）水土保持技术,水土保持耕作技术 主要有两大类：一是以改变小地形为主的耕作法，包括等高耕种、等高带状间作、沟垄种植（如水平沟、垄作区田、等高沟垄、等高垄作、蓄水聚肥耕作、抽槽聚肥耕作等）、坑田、半旱式耕作、水平犁沟等。二是以增加地面覆盖为主的耕作法，包括草田带轮作、覆盖耕作（如留茬覆盖、秸秆覆盖、地膜覆盖、青草覆盖等）、少耕（如少耕深松、少耕覆盖等）、免耕、草田轮作、深耕密植、间作套种、增施有机肥料等。,六、水土保持技术,等高耕作又称横坡耕作技术。是指沿等高线，垂直于坡面倾向，进行的横向耕作。它是坡耕地实施其他水土保持耕作

20、措施的基础。沿等高线进行横坡耕作，在犁沟平行于等高线方向会形成许多“蓄水沟”，从而有效地拦蓄了地表径流，增加土壤水分入渗率，减少水土流失，有利于作物生长发育，从而达到高产。,（6）水土保持技术,等高沟垄耕作 水平沟种植 又称套犁沟播。具体作法为：在犁过的壕沟内再套耕一犁，然后将种子点在沟内，施上肥料，结合碎土，镇压覆盖种子，中耕培土时仍保持垄沟完整。垄作区田 是干旱和半干旱地区采用的蓄水保土耕作法。具体作法是在坡地上从下往上进行，先在下边沿等高线耕一犁，接着在犁沟内施肥播种，然后在上边浅犁一道，覆土盖种，再空出一道的距离继续犁耕施肥播种，依次进行，直至种完。这样使坡面沟垄相间，有利于拦蓄地表径

21、流。为了防止横向水土流冲刷，在沟内每隔12m横向修一道小土档。平播起垄平播起垄是用犁沿等高线隔行条播种植，并进行镇压，使种子和土壤密接，以利于出苗、保墒；在早期保持平作状态，在雨季到来以前，结合中耕，将行间的土培在作物根部，形成沟垄，并在沟内每隔1-2m加筑上挡，以分段拦蓄雨水。这种方法的优点是，在春旱地区，它可以避免因早起垄而增加蒸发面积造成缺苗现象，影响产量。它还能在雨季充分接纳和拦蓄雨水，故蓄水保土和增产作用较显著。,（6）水土保持技术,区田也叫掏钵种植。是我国一种历史悠久的耕种法。具体作法是在坡耕地上沿等高线划分成许多1平方米的小耕作区，每区掏12钵，每钵长、宽、深各约50cm。掏钵时

22、，用铣或镢，先将表层熟土刮出，再将掏出的生土放在钵的下方和左右两侧，拍紧成埂，最后将刮出的熟土连同上方第二行小区刮出的熟土全部填到钵内，同时将熟土与施入的肥料搅拌均匀，掏第二行钵时将第三行小区的表层熟土刮到坑内，依次类推。,水土保持技术,草田轮作 在农业生产过程中，将不同品种的农作物或牧草按一定原则和作物(牧草)的生物学特性、在一定面积的农田上排成一定的顺序，周而复始地轮换种植就是轮作。在轮作的农田上，把作物安排为前后栽植顺序是轮作方式。轮作方式之中或全部栽植农作物，或按一定比例栽植作物与多年生牧草即草田轮作，种植一遍所历经的时间称为轮作周期。轮作有空间上的轮换种植与时间上的轮换种植，空间种植是将同一种农作物(或牧草)逐年轮换种植，而时间轮作是在同一块农田上在轮作周期内，按轮作方式栽植不同品种的农作物或豆科牧草。从时间和空间的关系上来看，在作物安排上最简单的是三年轮作周期与三区轮作方式。,水土保持技术,间作、套种与混种,水土保持技术,工程措施 主要有：山坡防护工程（梯田、拦水沟埂、水平沟等）、山沟治工程（沟头防护工程、谷坊等）、山洪排导工程（排洪沟、导流等）、小型蓄水工程（小水库、蓄水塘坝等）。,水土保持技术,林草措施 主要有：封山育林，荒坡造林（水平沟造林、鱼鳞坑造林），护沟造林，种草等措施。,Thank You!,