項(xiàng)目3 植物生長的水分環(huán)境調(diào)控

項(xiàng)目3

植物生長的水分環(huán)境調(diào)控

H2O植物吸水土壤水分蒸騰作用大氣降水

知識目標(biāo)了解土壤水的形態(tài)及有效性

掌握植物對水分的適應(yīng)規(guī)律

熟悉提高水分利用率的途徑技能目標(biāo)

能熟練測定土壤含水量

正確進(jìn)行水分環(huán)境狀況評價(jià)

熟練應(yīng)用水分環(huán)境的調(diào)控措施素養(yǎng)目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力

培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力土壤水分是土壤的重要組成物質(zhì)，也是土壤肥力諸因素中最重要、最活躍的因素。土壤水實(shí)質(zhì)上是極稀的土壤溶液。它除了供作物直接吸收外，還影響著土壤的其它肥力性狀。如礦質(zhì)養(yǎng)分的溶解、土壤有機(jī)質(zhì)的分解與合成、土壤的氧化還原狀況、土壤熱特性、土壤的物理機(jī)械性與耕性等。任務(wù)1認(rèn)識水分環(huán)境與植物生長一、土壤水分的保持土壤水分保持受到三種引力的作用：土粒表面分子和水分子之間的吸附力土體的毛管力重力毛管力是指毛管內(nèi)水汽界面產(chǎn)生的彎月面力。

它完全具備液態(tài)水的性質(zhì)，可以自由移動(dòng)，是土壤水中最為活躍的部分，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)極為重要。二、土壤水分的類型和性質(zhì)吸濕水固相土粒及其表面的分子引力和靜電引力從大氣和土壤空氣中吸附氣態(tài)水，是一種無效水。膜狀水吸濕水達(dá)到最大后，土粒剩余引力吸附液態(tài)水。膜狀水的外層部分對作物的有效性高。毛管水靠毛管力保持在土壤孔隙中的水分稱為毛管水。重力水在重力作用下沿大孔隙向下滲漏成為多余的水。土壤水分的有效性三、土壤水分含量的表示方法

土壤質(zhì)量含水量是指一定質(zhì)量土壤中保持的水分重量占1千克干土重的分?jǐn)?shù)。土壤容積含水量是指土壤水分容積與土壤容積之比。

土壤相對含水量四、土壤水分的調(diào)節(jié)發(fā)展節(jié)水灌溉控制地表徑流，增加土壤水分入滲。加強(qiáng)栽培措施，減少土壤水分蒸發(fā)。提高土壤水分有效性水分的吸收水分的運(yùn)輸水分的利用水分的散失任務(wù)2水分環(huán)境與植物生長

植物對水分的吸收、運(yùn)輸、利用和散失的過程，稱為植物的水分代謝。生理作用：

水是原生質(zhì)的重要組分水直接參與植物體內(nèi)重要的代謝過程水是各種生理生化反應(yīng)和運(yùn)輸物質(zhì)的介質(zhì)水能使植物保持固有姿態(tài)生態(tài)作用：調(diào)節(jié)植物體溫水對可見光有良好的通透性水可調(diào)節(jié)植物的生存環(huán)境植物體內(nèi)水分存在的狀態(tài)

束縛水：凡是被植物細(xì)胞的膠體顆?；驖B透物質(zhì)吸附、束縛不能自由移動(dòng)的水分。

自由水：不被膠體顆?；驖B透物質(zhì)所吸引或吸引力很小，可自由移動(dòng)的水分。自由水可以直接參與各種代謝活動(dòng)。自由水/束縛水代謝旺盛，但抗逆性弱代謝緩慢，但抗逆性強(qiáng)任務(wù)引導(dǎo)

植物細(xì)胞是怎樣吸收水分的？時(shí)間：5min

吸水方式滲透性吸水（具液泡細(xì)胞）吸脹吸水（未形成液泡的細(xì)胞）一、植物細(xì)胞對水分的吸收（一）植物細(xì)胞的滲透吸水1.水勢的概念水勢是判斷自然界中水運(yùn)動(dòng)方向和限度的物理量，也是植物水分狀態(tài)的基本度量單位。

水勢

就是每偏摩爾體積水的化學(xué)勢差，即體系中水的化學(xué)勢與純水化學(xué)勢之差，除以水的偏摩爾體積。水勢通常用符號Ψ

表示，其單位為Pa（帕）。

通常把常溫常壓下純水的水勢規(guī)定為0，任何溶液的水勢因溶質(zhì)的存在而小于0，為負(fù)值。

幾種常見化合物的水勢溶液Ψw/Mpa

純水0Hoagland營養(yǎng)液-0.05

海水-2.501mol·L-1蔗糖-2.691mol·L-1KCl-4.50

在任何兩個(gè)相鄰部位之間或兩個(gè)相鄰細(xì)胞之間，水分總是從水勢高處向水勢低處移動(dòng)。2.植物細(xì)胞構(gòu)成的滲透系統(tǒng)

滲透作用：是指溶液中的溶劑分子通過半透膜擴(kuò)散的現(xiàn)象。對于水溶液而言，就是指水分從水勢高處通過半透膜向水勢低處擴(kuò)散的現(xiàn)象。1、具有半透性膜2、半透膜兩側(cè)具有濃度差滲透裝置也叫選擇性膜，水可以自由通過，而許多化合物則不能透過的薄膜。由于水分子可以自由通過半透膜，而蔗糖分子不可以。單位體積內(nèi)，清水中水分子數(shù)多于蔗糖分子中的，因此，單位時(shí)間內(nèi)由清水向蔗糖溶液擴(kuò)散的水分子數(shù)多。故而導(dǎo)致蔗糖溶液的液面升高。蔗糖分子半透膜水分子植物細(xì)胞是一個(gè)完整的滲透裝置細(xì)胞壁原生質(zhì)層（全透性）原生質(zhì)層具有選擇透過性，近似于半透膜細(xì)胞膜液泡膜細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞液細(xì)胞核（二）植物細(xì)胞的吸漲吸水

吸漲作用：指親水膠體吸水膨脹的現(xiàn)象。不同物質(zhì)分子吸脹力大?。旱鞍踪|(zhì)>淀粉>纖維素含蛋白質(zhì)較多的豆科草花如香豌豆、羽扇豆的種子比菊科草花如翠菊、金盞菊的種子吸脹現(xiàn)象要顯著得多。吸脹作用的大小就是襯質(zhì)勢的大小，即Ψw=Ψm。細(xì)胞吸水飽和時(shí)ψm=0。吸脹過程水分移動(dòng)是從水勢高的流向水勢低的。

一般來說，細(xì)胞在形成液泡之前的吸水主要靠吸脹作用。干燥種子、根尖、莖尖分生細(xì)胞、果實(shí)和種子形成過程中靠吸脹吸水。二、相鄰細(xì)胞間的水分運(yùn)輸

相鄰兩細(xì)胞的水分運(yùn)輸方向，取決于細(xì)胞間的水勢差異。水勢高的細(xì)胞中的水分向水勢低的細(xì)胞流動(dòng)。水勢高低不同不僅影響水分移動(dòng)方向，且影響水分移動(dòng)速度。兩細(xì)胞之間水勢差異越大，水分移動(dòng)越快，反之越慢。水勢梯度

當(dāng)多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí)，如果一端的細(xì)胞水勢較高，另一端水勢較低，順次下降，就形成一個(gè)水勢梯度，水分便從水勢高的一端流向水勢低的一端。根系吸收的水分可以源源不斷地向地上部分輸送：土壤的水勢>植物根的水勢>莖木質(zhì)部水勢

>葉片的水勢>大氣的水勢任務(wù)引導(dǎo)

植物根系是怎樣吸收水分的？時(shí)間：15min三、植物根系對水分的吸收（一）植物根系吸水的部位

根系根尖根毛區(qū)根毛根冠分生區(qū)伸長區(qū)根毛區(qū)（二）根系吸水的動(dòng)力

根據(jù)植物根部的吸水動(dòng)力的不同可分為兩類：被動(dòng)吸水2.主動(dòng)吸水

——以根壓為吸水動(dòng)力1.被動(dòng)吸水

——以蒸騰拉力為吸水動(dòng)力。蒸騰拉力指因葉片蒸騰作用而產(chǎn)生的使導(dǎo)管中水分上升的力量。被動(dòng)吸水是植物吸水的主要方式。主動(dòng)吸水根壓由于植物根系的生理活動(dòng)而使液流從根部沿導(dǎo)管上升的壓力。傷流：從受傷或折斷的植物組織傷口溢出液體的現(xiàn)象。吐水：生長在土壤水分充足、潮濕環(huán)境中的植株，葉片尖端或邊緣的氣孔向外溢出液滴的現(xiàn)象。

傷流和吐水是由根壓引起的。蒸騰作用：是指水分以氣體狀態(tài)，通過植物體表面，從體內(nèi)散失到體外的現(xiàn)象。蒸騰作用與蒸發(fā)不同，它是一個(gè)生理過程，受植物體結(jié)構(gòu)和氣孔行為的調(diào)節(jié)。蒸騰作用蒸騰作用的方式角質(zhì)蒸騰

植物的蒸騰作用絕大部分是靠葉片進(jìn)行的。氣孔蒸騰表皮細(xì)胞保衛(wèi)細(xì)胞氣孔葉肉細(xì)胞五、植物體內(nèi)水分的運(yùn)輸

1、水分運(yùn)輸?shù)耐緩街参矬w內(nèi)的水分運(yùn)輸途徑可分為兩部分：維管組織運(yùn)輸系統(tǒng)和活細(xì)胞運(yùn)輸系統(tǒng)。

植物體內(nèi)水分運(yùn)輸主要靠維管組織運(yùn)輸系統(tǒng)，即木質(zhì)部的導(dǎo)管、管胞等輸導(dǎo)組織。從根毛至中柱以及從葉脈的導(dǎo)管或管胞至氣孔下室的水分運(yùn)輸是由活細(xì)胞執(zhí)行的。水分在植物體內(nèi)運(yùn)輸?shù)耐緩剿诌\(yùn)輸?shù)耐緩剑和寥浪指钠又兄嗜~脈導(dǎo)管葉肉細(xì)胞氣孔下腔氣孔大氣葉柄導(dǎo)管葉細(xì)胞間隙莖導(dǎo)管內(nèi)皮層導(dǎo)管或管胞2、植物的水分平衡

通常把植物吸收水分、利用水分和損失水分三者的和諧動(dòng)態(tài)關(guān)系叫水分平衡。維持植物在一定含水量基礎(chǔ)上的體內(nèi)水分平衡：

增加吸水和減少蒸騰。通常以增加吸水為主。在特殊情況下，減少蒸騰的失水的方法是可取的，如移栽植物、搭棚遮蔭或剪去一部分枝葉，進(jìn)行覆蓋，在傍晚及陰天時(shí)進(jìn)行移栽。（1）水生植物

1）沉水植物

植物體全在水下。根退化，表皮細(xì)胞有直接吸收的作用，葉綠體大，無性繁殖發(fā)達(dá)。

2）浮水植物

葉片漂浮在水面，氣孔分布在葉的上表面，維管束和機(jī)械組織不發(fā)達(dá)，無性繁殖速度快。3）挺水植物

植物體大部分挺出水面，如蘆葦、茭白荀、荷花等。

六、植物生長對水分環(huán)境的適應(yīng)

（2）陸生植物

1）濕生植物

抗旱能力小，不能長時(shí)間忍受缺水，一般生長在光照弱、濕度大的環(huán)境下或日光充足、土壤水分飽和的環(huán)境中。如：蕨類等。

2）中生植物

適合生長在水濕條件的環(huán)境，種類最多。如：如樟樹、荔枝、桂圓等。3）旱生植物能忍受較長時(shí)間的干旱，主要分布在干熱草原和荒漠地區(qū)。有些植物的葉片退化成刺狀或鱗片。

A、少漿液植物葉面積縮小，根系發(fā)達(dá)，表皮細(xì)胞厚，角質(zhì)層發(fā)達(dá)，葉表面密布絨毛柵欄組織多層，氣孔大都下陷。B、多漿液植物貯水組織發(fā)達(dá)，面積與體積的比例很小，可減少水分的蒸騰。

植物對水分適應(yīng)分類表植物類型植物特征常見植物任務(wù)引導(dǎo)

提高水分利用率的途徑有哪些？時(shí)間：15min任務(wù)3提高水分利用率的途徑一、集水蓄水技術(shù)蓄積自然降水，減少降水徑流損失是解決農(nóng)業(yè)用水的重要途徑。除了攔河筑壩、修建水庫、修筑梯田等大型集水和農(nóng)田基本建設(shè)工程外，還可修建坑塘、水窖等貯水措施。

溝壟覆蓋集中保墑技術(shù)等高耕作種植微集水面積種植二、節(jié)水灌溉技術(shù)

噴灌技術(shù)微灌技術(shù)膜上灌技術(shù)地下灌技術(shù)植物調(diào)虧灌溉技術(shù)三、保墑技術(shù)

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；植樹種草；水肥耦合技術(shù)；化學(xué)制劑保水節(jié)水技術(shù)四、少耕、免耕技術(shù)

少耕的方法主要有以深松代翻耕，以旋耕代翻耕、間隔帶狀更種等。

免耕法一般由3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、雜草。五、地面覆蓋技術(shù)

沙田覆蓋由細(xì)沙甚至礫石覆蓋于土壤表面，起到抑制蒸發(fā)，減少地表徑流，促進(jìn)自然降水充分滲入土