第四章植物生產(chǎn)與科學(xué)用水課件

《植物生產(chǎn)與環(huán)境》授課教師：楊川劍閣縣武連七一中學(xué)《植物生產(chǎn)與環(huán)境》劍閣縣武連七一中學(xué)1植物生產(chǎn)與科學(xué)用水

→本章概述→內(nèi)容簡(jiǎn)介一、植物生長(zhǎng)發(fā)育與水植物對(duì)水分的吸收、植物的蒸騰作用、植物的需水規(guī)律。二、植物生產(chǎn)與水環(huán)境降水、空氣濕度、土壤水分。三、提高水分利用率的途徑集水蓄水技術(shù)、少耕免耕技術(shù)、地面覆蓋技術(shù)、保墑技術(shù)、水土保持技術(shù)植物生產(chǎn)與科學(xué)用水

→本章概述→內(nèi)容簡(jiǎn)介一、植物生長(zhǎng)發(fā)育與水2植物生產(chǎn)與科學(xué)用水

→本章概述→學(xué)習(xí)目標(biāo)1．熟練掌握：土壤水分含量的表示方法；提高水分利用率的途徑。2．掌握：降水、空氣濕度、土壤水分類(lèi)型的有關(guān)知識(shí)，植物需水規(guī)律。3．了解：植物對(duì)水分吸收原理與影響因素；植物蒸騰作用。4．學(xué)會(huì)：降水量與空氣濕度的觀測(cè)方法。植物生產(chǎn)與科學(xué)用水

→本章概述→學(xué)習(xí)目標(biāo)1．熟練掌握：土壤水3植物生產(chǎn)與科學(xué)用水

→本章概述→重點(diǎn)難點(diǎn)1．植物細(xì)胞吸水和根系吸水原理。2．植物蒸騰作用的方式與調(diào)節(jié)。3．降水、空氣濕度、土壤含水量的表示方法。4．提高水分利用率的途徑。植物生產(chǎn)與科學(xué)用水

→本章概述→重點(diǎn)難點(diǎn)1．植物細(xì)胞吸水和根4植物生長(zhǎng)發(fā)育與水

→水對(duì)植物的生理作用水是植物的重要組成成分，水利是農(nóng)業(yè)的命脈，水對(duì)植物的生命具有決定性作用。1.水是細(xì)胞原生質(zhì)的重要成分原生質(zhì)含水量在70%～80%以上才能保持代謝活動(dòng)正常進(jìn)行。2.水是代謝過(guò)程的重要物質(zhì)水是光合作用的主要原料。在呼吸作用以及許多有機(jī)物質(zhì)的合成和分解過(guò)程中都必須有水分參與。3.水是各種生理生化反應(yīng)和運(yùn)輸物質(zhì)的介質(zhì)

植物體內(nèi)的各種生理生化過(guò)程，如礦質(zhì)元素的吸收、運(yùn)輸，氣體交換，光合產(chǎn)物的合成、轉(zhuǎn)化和運(yùn)輸以及信號(hào)物質(zhì)的傳導(dǎo)等都需要以水作為介質(zhì)。4.水分使植物保持固有的姿態(tài)5.水分具有重要的生態(tài)作用

由于水所具有的特殊理化性質(zhì)，因此，水在植物生態(tài)環(huán)境中起著特別重要的作用。植物生長(zhǎng)發(fā)育與水

→水對(duì)植物的生理作用水是植物的重要組成成分5植物生長(zhǎng)發(fā)育與水→植物細(xì)胞吸水一切生命活動(dòng)都是在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的，吸水也不例外。植物細(xì)胞吸水有三種方式：1.滲透吸水含有液泡的細(xì)胞吸水，如根系吸水、氣孔開(kāi)閉時(shí)保衛(wèi)細(xì)胞的吸水為滲透吸水，主要是由于溶質(zhì)勢(shì)的下降而引起的細(xì)胞吸水過(guò)程。當(dāng)液泡的水勢(shì)高于外液的水勢(shì)，易引起細(xì)胞質(zhì)分離。2.吸脹吸水主要是由于細(xì)胞壁和原生質(zhì)有很多親水物質(zhì)，如纖維素、蛋白質(zhì)等，它們的分子結(jié)構(gòu)中有親水基，因而能夠吸附水分子，從而使細(xì)胞吸水。3.降壓吸水主要是指因壓力勢(shì)降低而引發(fā)的細(xì)胞吸水。植物生長(zhǎng)發(fā)育與水→植物細(xì)胞吸水一切生命活動(dòng)都是在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的6植物生長(zhǎng)發(fā)育與水→植物對(duì)水的吸收和運(yùn)輸植物吸收水分的主要器官是根，而根系吸水的主要區(qū)域是根毛區(qū)。植物根系吸收土壤水分后，便進(jìn)行運(yùn)輸，其運(yùn)輸途徑為：土壤中的水→根毛→根的皮層→根的內(nèi)皮層→根的中柱鞘→根的導(dǎo)管或管胞→莖的導(dǎo)管→葉的導(dǎo)管→葉柄導(dǎo)管→葉脈導(dǎo)管→葉肉細(xì)胞→葉細(xì)胞間隙→氣孔下腔→氣孔→大氣。

植物生長(zhǎng)發(fā)育與水→植物對(duì)水的吸收和運(yùn)輸植物吸收水分的主要器官7植物生長(zhǎng)發(fā)育與水

→植物根系吸水的動(dòng)力根系吸水的動(dòng)力主要有根壓和蒸騰拉力兩種。根壓可使根部吸進(jìn)的水分沿導(dǎo)管輸送到地上部分，同時(shí)土壤中的水分又不斷地補(bǔ)充到根部，從而形成了根系的主動(dòng)吸水。傷流和吐水是證明根壓存在的兩種生理現(xiàn)象。蒸騰拉力是比根壓更強(qiáng)的一種吸水動(dòng)力，可達(dá)到根壓的十幾倍壓力，是植物吸水的主要?jiǎng)恿?。植物生長(zhǎng)發(fā)育與水

→植物根系吸水的動(dòng)力根系吸水的動(dòng)力主8植物生長(zhǎng)發(fā)育與水→植物根系吸水的途徑根物根部吸水主要通過(guò)根毛、皮層、內(nèi)皮層、再?gòu)街兄”诩?xì)胞進(jìn)入導(dǎo)管。水分在根內(nèi)的徑向運(yùn)轉(zhuǎn)有兩種途徑：質(zhì)外體途徑和共質(zhì)途徑。植物生長(zhǎng)發(fā)育與水根物根部吸水主要通過(guò)根毛、皮層、內(nèi)皮層、再?gòu)?植物生長(zhǎng)發(fā)育與水→影響根系吸水的主要因素植物根系吸水一方面取決于根系的生長(zhǎng)情況，另一方面又受土壤狀況的影響，并且土壤狀況對(duì)根系吸水的影響很大。植物生長(zhǎng)發(fā)育與水植物根系吸水一方面取決于根系的生長(zhǎng)情況，另一10植物生長(zhǎng)發(fā)育與水→植物的蒸騰作用1.蒸騰作用的生理意義

蒸騰作用既會(huì)引起水分虧缺，破壞植物水分平衡，甚至引起危害，但同時(shí)它又對(duì)植物的生命活動(dòng)具有一定意義。一是蒸騰作用能產(chǎn)生蒸騰拉力；二是保進(jìn)礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的運(yùn)輸和合理分配；三是降低植物體的溫度；四是有利于CO2的同化。2.蒸騰作用的方式葉片的蒸騰作用方式有兩種：一是角質(zhì)蒸騰。二是氣孔蒸騰。植物以氣孔蒸騰為主。氣孔開(kāi)閉影響植物的蒸騰、光合、呼吸等生理過(guò)程，可以通過(guò)氣孔的自行開(kāi)閉調(diào)節(jié)植物蒸騰作用的強(qiáng)弱。植物生長(zhǎng)發(fā)育與水→植物的蒸騰作用1.蒸騰作用的生理意義

蒸113.蒸騰作用的指標(biāo)蒸騰作用的強(qiáng)弱常用蒸騰速率、蒸騰效率和蒸騰系數(shù)來(lái)表示。大多數(shù)植物白天的蒸騰速率為15～250gm-2h-1,夜晚為1～20gm-2h-1;蒸騰效率為1~8gkg-1;蒸騰系數(shù)在125～1000之間，蒸騰系數(shù)越小，則表示該植物利用水分的效率越高。4.蒸騰作用的調(diào)節(jié)植物生產(chǎn)上，采取有效措施適當(dāng)減少蒸騰消耗：一是減少蒸騰面積。二是降低蒸騰速率。三是使用抗蒸騰劑，如苯汞乙酸、桂酮、乳膠、聚乙烯蠟、高嶺土等，減少蒸騰量。5.影響蒸騰作用的因素主要有光照、空氣濕度、風(fēng)速、溫度、土壤條件等。3.蒸騰作用的指標(biāo)蒸騰作用的強(qiáng)弱常用蒸騰速率、蒸騰效率和蒸12植物生長(zhǎng)發(fā)育與水→植物的需水規(guī)律在植物生活的全過(guò)程中，需要大量的水分，不同植物或同一植物不同品種、同一植物不同生長(zhǎng)時(shí)期，需水量也存在很大差異。植物生活全過(guò)程中，往往有兩個(gè)關(guān)鍵需水時(shí)期：一是植物需水臨界期，二是植物最大需水期。作物是否需要灌溉可依據(jù)氣候特點(diǎn)、土壤墑情、作物形態(tài)、生理指標(biāo)等加以判斷。植物生長(zhǎng)發(fā)育與水→植物的需水規(guī)律在植物生活的全過(guò)程中，131.土壤指標(biāo)適宜植物正常生長(zhǎng)發(fā)育的根系活動(dòng)層（0～90cm），其土壤含水量為田間持水量的60%～80%，如果低于此含水量，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行灌溉。2.形態(tài)指標(biāo)植物葉、莖顏色呈綠色或有時(shí)變紅等情況下，要及時(shí)進(jìn)行灌溉。3.生理指標(biāo)

常用植物葉片的細(xì)胞液濃度、滲透勢(shì)、水勢(shì)和氣孔開(kāi)度等作為灌溉的生理指標(biāo)。1.土壤指標(biāo)適宜植物正常生長(zhǎng)發(fā)育的根系活動(dòng)層（0～90cm141.降水形成的原因

一是對(duì)流降水，一般為雷陣雨，雨區(qū)范圍小，降水時(shí)間短，強(qiáng)度大。二是地形降水，地形降水一般出現(xiàn)在山地的迎風(fēng)坡上。三是鋒面降水，當(dāng)暖濕空氣沿鋒面上升，因絕熱冷卻，水汽凝結(jié)而形成的降水。四是臺(tái)風(fēng)降水，在臺(tái)風(fēng)影響下，因空氣絕熱上升，水汽凝結(jié)后而產(chǎn)生的降水。2.降水類(lèi)型

按降水性質(zhì)降水可分為連續(xù)性降水、間隙性降水、陣性降水和毛毛狀降水。按降水物態(tài)形式可分為雨、雪、霰、雹。按降水強(qiáng)度可分為小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨、小雪、中雪、大雪等。植物生長(zhǎng)與水環(huán)境→降水1.降水形成的原因

一是對(duì)流降水，一般為雷陣雨，雨區(qū)范圍15種類(lèi)

等級(jí)

小

中

大

暴

大暴

特大暴

雨

12h24h0.1～5.00.1～10.05.1～15.010.1～25.0

15.1～30.025.1～50.030.1～60.050.1～100≥60.1

100.1～200≥200.0

雪

12h24h0.1～0.9≤2.4

0.1～2.92.5～5.0

≥3.0>5.0

—

—

—

—

——

3.降水的表示方法

一是降水量，如降水日總量、旬總量、月總量和年總量。二是降水強(qiáng)度(見(jiàn)表)。三是降水變率。四是降水保證率。

降水等級(jí)表

mm種類(lèi)等級(jí)小中大暴大暴特大暴雨12h0.116植物生長(zhǎng)與水環(huán)境→空氣濕度空氣濕度常用水氣壓、絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、飽和差和露點(diǎn)溫度來(lái)表示。近地面空氣濕度有一定的日變化和年變化規(guī)律，成尤以水氣壓和相對(duì)濕度最為明顯。1.水氣壓的時(shí)間變化

水氣壓的日變化有兩種基本形式：?jiǎn)畏逍偷娜兆兓c氣溫日變化相似，一日中水汽壓最大值出現(xiàn)14~15時(shí)，最低值出現(xiàn)日出之前。雙峰型有兩個(gè)極小值和兩個(gè)極大值，極小值出現(xiàn)在日出之前和15~16時(shí)；極大值出現(xiàn)在8~9時(shí)和20~21時(shí)。水汽壓的年變化與氣溫年變化相似，在陸地上，最大值出現(xiàn)在7月，最小值出現(xiàn)在1月；在海洋上，最大值出現(xiàn)在8月，最小值出現(xiàn)在2月。2.相對(duì)濕度的時(shí)間變化在大陸內(nèi)部，其日變化與氣溫日變化相反，最大值出現(xiàn)在日出前后氣溫最低的時(shí)候；最小值出現(xiàn)在氣溫最高的14~15時(shí)，沿海地區(qū)相對(duì)濕度的日變化表現(xiàn)為日高夜低，與氣溫日變化一致。相對(duì)濕度年變化的位相，一般與氣溫年變化的位相相反，最大值出現(xiàn)在夏半年的雨季或雨季之前，最小值出現(xiàn)在冬季。植物生長(zhǎng)與水環(huán)境→空氣濕度空氣濕度常用水氣壓、絕對(duì)濕度、相對(duì)17植物生長(zhǎng)與水環(huán)境→土壤水分1.土壤水分的存在形態(tài)

一是吸濕水，二是膜狀水，三是毛管水，四是重力水。2.土壤水分的有效性常用的水分常數(shù)有土壤吸濕系數(shù)、萎蔫系數(shù)、毛管持水量、田間持水量、全蓄水量等；通常情況下將萎蔫系數(shù)看作土壤有效水的下限，將田間持水量看作土壤有效水的上限。3.土壤含水量的表示方法一是質(zhì)量含水量，即土壤水分質(zhì)量與烘干土質(zhì)量的比值，烘干土質(zhì)量是以105oC～110oC下烘干土質(zhì)量為基數(shù)。二是容積含水量，即土壤中水的容積占土壤容積的百分?jǐn)?shù)。三是相對(duì)含水量，即土壤質(zhì)量含水量占田間持水量的百分?jǐn)?shù)。四是土壤貯水量，指土壤中的水分含量相當(dāng)于多少水層厚度(mm)或每公頃土壤在一定深度內(nèi)貯水體積(m3.hm-2)。植物生長(zhǎng)與水環(huán)境→土壤水分1.土壤水分的存在形態(tài)

一是吸濕18提高水分利用率的途徑→集水蓄水技術(shù)蓄積自然降水，除了攔河筑壩，修建水庫(kù)，修筑梯田等大型集水蓄水和農(nóng)田基本建設(shè)工程外，在干旱少雨地區(qū)，采取適當(dāng)方法，匯集、積蓄自然降水發(fā)展徑流農(nóng)業(yè)是十分重要的措施。1.溝壟覆蓋集中保墑技術(shù)

基本方法是平地（或坡地沿等高線(xiàn)）起壟，農(nóng)田呈溝、壟相間狀態(tài)，壟作后拍實(shí)，緊貼壟面覆蓋塑料薄膜，降雨時(shí)雨水順薄膜集中于溝內(nèi)，滲入土壤深層。提高水分利用率的途徑→集水蓄水技術(shù)蓄積自然降水，除了攔河筑壩192.等高耕作種植，截水增墑

基本方法是沿等高線(xiàn)筑埂，改順坡種植為等高種植，埂高和帶寬的設(shè)置即要有效地?cái)r截徑流，又要節(jié)省土地和勞力，適宜等高耕作種植的山坡要厚1m以上，坡度在60~100,帶寬10~20m。

3.微集水面積種植

我國(guó)的魚(yú)鱗坑就是其中之一；在一小片植物，或一棵樹(shù)周?chē)?5~20cm的土埂，坑深40cm,坑內(nèi)土壤疏權(quán)，覆蓋雜草，以減少蒸騰。2.等高耕作種植，截水增墑

基本方法是沿等高線(xiàn)筑埂，改順坡20目前，節(jié)水灌溉技術(shù)在植物生產(chǎn)上發(fā)揮著越來(lái)越重要作用，主要有噴灌、微灌、膜上灌、地下灌等技術(shù)。提高水分利用率的途徑→節(jié)水灌溉技術(shù)目前，節(jié)水灌溉技術(shù)在植物生產(chǎn)上發(fā)揮著越來(lái)越重要作用，主要有噴21第四章植物生產(chǎn)與科學(xué)用水課件22第四章植物生產(chǎn)與科學(xué)用水課件23提高水分利用率的途徑

→少耕免耕和地面覆蓋技術(shù)1.少耕

少耕的方法主要有以深松代翻耕，以旋耕代翻耕、間隔帶種等。2.免耕

國(guó)外免耕法一般由三個(gè)環(huán)節(jié)組成：利用前作殘茬或播種牧草作為覆蓋物；采用聯(lián)合作業(yè)的免耕播種機(jī)開(kāi)溝、噴藥、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓一次完成作業(yè)；采用農(nóng)藥防治病蟲(chóng)、雜草。3.沙田覆蓋

沙田覆蓋在我國(guó)西北干旱、半干旱地區(qū)十分普遍，它是由細(xì)沙甚至礫石覆蓋于土壤表面，起到增墑、保墑作用。提高水分利用率的途徑

→少耕免耕和地面覆蓋技術(shù)1.少耕

少244.秸稈覆蓋

利用麥秸、玉米秸、稻草、綠肥等覆蓋于已耕過(guò)或免耕的土壤表面；在兩茬植物間的休閑期覆蓋，或在植物生育期覆蓋；可以將秸稈粉碎后覆蓋，也可整株秸稈直接覆蓋，播種時(shí)將秸稈扒開(kāi)，形成半覆蓋形式。5.地膜覆蓋有提高地溫，防止蒸發(fā)，濕潤(rùn)土壤，穩(wěn)定耕層含水量，起到保墑作用，從而有顯著增產(chǎn)作用。6.化學(xué)覆蓋

利用高分子化學(xué)物質(zhì)制成乳狀液，噴灑到土壤表面，形成一層覆蓋膜，抑制土壤蒸發(fā)，并有增濕保墑作用。4.秸稈覆蓋

利用麥秸、玉米秸、稻草、綠肥等覆蓋于已耕過(guò)或25提高水分利用率的途徑→保墑技術(shù)保墑技術(shù)主要有：適當(dāng)深耕、中耕松土、表土鎮(zhèn)壓、創(chuàng)造團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體和植樹(shù)種草等。

提高水分利用率的途徑→保墑技術(shù)保墑技術(shù)主要有：適當(dāng)深耕、中耕26提高水分利用率的途徑→水土保持技術(shù)水土保持技術(shù)主要有：水土保持耕作技術(shù)、工程措施和林草措施等。提高水分利用率的途徑→水土保持技術(shù)水土保持技術(shù)主要有：水土保27本章小結(jié)→本章小結(jié)一、水對(duì)植物的生理作用水是植物的重要組成成分，水對(duì)植物的生命具有決定性作用：水是細(xì)胞原生質(zhì)的重要成分，水是代謝過(guò)程的重要物質(zhì)，水是各種生理生化反應(yīng)和運(yùn)輸物質(zhì)的介質(zhì)，水分使植物保持固有的姿態(tài)，水分具有重要的生態(tài)作用。二、植物對(duì)水分的吸收植物的細(xì)胞吸水主要有三種方式，即吸脹吸水、滲透吸水和降壓吸水。植物根系吸水的主要區(qū)域是根毛區(qū)，吸水動(dòng)力為根壓和蒸騰拉力，水分在根內(nèi)的徑向運(yùn)轉(zhuǎn)有質(zhì)外體途徑和共質(zhì)體途徑，影響根系吸水的因素主要有土壤水分、土壤溫度、土壤通氣狀況、土壤溶液濃度。三、植物蒸騰作用植物蒸騰水分部位主要是葉片，葉片的蒸騰作用方式有角質(zhì)蒸騰和氣孔蒸騰兩種，蒸騰作用的強(qiáng)弱常用蒸騰速率、蒸騰效率和蒸騰系數(shù)來(lái)表示，植物生產(chǎn)上通過(guò)減少蒸騰面積、降低蒸騰速率、是使用抗蒸騰劑等適當(dāng)減少蒸騰消耗，影響蒸騰作用的因素主要有光照、空氣濕度、風(fēng)速、溫度、土壤條件等。四、植物需水規(guī)律植物生活全過(guò)程中，往往有兩個(gè)關(guān)鍵需水時(shí)期：植物需水臨界期和植物最大需水期；作物是否需要灌溉可依據(jù)氣候特點(diǎn)、土壤墑情、作物形態(tài)、生理指標(biāo)等加以判斷。本章小結(jié)→本章小結(jié)一、水對(duì)植物的生理作用水是植物的重要組成28五、降水降水形成的原因主要是對(duì)流降水、地形降水、鋒面降水和臺(tái)風(fēng)降水；按降水性質(zhì)降水分為連續(xù)性降水、間歇性降水、陣性降水和毛毛狀降水，按降水物態(tài)形式可分為雨、雪、霰和雹，按降水強(qiáng)度可分為小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨、小雪、中雪、大雪等。降水的表示方法有降水量、降水強(qiáng)度、降水變率和降水保證率。六、空氣濕度空氣濕度常用水汽壓、絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、飽和差和露點(diǎn)溫度來(lái)表示。水汽壓的日變化有兩種基本形式：?jiǎn)畏逍秃碗p峰型。水汽壓的年變化，在陸地上最大值出現(xiàn)在7月、最小值出現(xiàn)在1月；在海洋上最大值出現(xiàn)在8月、最小值出現(xiàn)在2月。在大陸內(nèi)部，相對(duì)濕度日變化的最大值出現(xiàn)在日出前后氣溫最低的時(shí)候，最小值出現(xiàn)在氣溫最高的14～15時(shí)。相對(duì)濕度年變化的位相，一般與氣溫年變化的位相相反。七、土壤水分土壤水分的存在形態(tài)有吸濕水、膜狀水、毛管水和重力水等。通常情況下將萎蔫系數(shù)看作土壤有效水的下限，將田間持水量看作土壤有效水的上限。土壤含水量的表示方法有質(zhì)量含水量、容積含水量、相對(duì)含水量和土壤貯水量等。八、提高水分利用率的途徑提高水分利用率的途徑主要有：集水蓄水技術(shù)、節(jié)水灌溉技術(shù)、少耕免耕技術(shù)、地面覆蓋技術(shù)、保墑技術(shù)、水土保持技術(shù)等。第四章植物生產(chǎn)與科學(xué)用水課件29本章小結(jié)→復(fù)習(xí)思考1．簡(jiǎn)述水分對(duì)植物生產(chǎn)的重要作用。2．描述植物細(xì)胞、根系吸水的主要過(guò)程。3．表述植物蒸騰作用的方式與調(diào)節(jié)措施。4．能說(shuō)出蒸騰拉力、蒸騰速率、蒸騰效率、蒸騰系數(shù)等概念。5．舉例說(shuō)明植物的需水規(guī)律，并能根據(jù)有關(guān)指標(biāo)確定是否需要灌溉。6．簡(jiǎn)述降水的形成、類(lèi)型及表示方法。7．能表述降水量、降水強(qiáng)度、降水變率、降水保證率等概念。8．描述空氣濕度的表示方法。9．描述空氣濕度的變化規(guī)律。10．描述土壤水分的表示方法。11．能說(shuō)出田間持水量等水分常數(shù)概念。12．能根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r，運(yùn)用合理有效措施提高水分利用率。本章小結(jié)→復(fù)