专题十五 植物生产的水分调控--讲义-《植物生产与环境》（第四版高教版）高考备考讲练测

专题十五 植物生产的水分调控 一、考纲要求 1 . 掌握水分与植物生长的关系、细胞吸水原理、根系吸水过程。 2. 掌握植物的蒸腾作用概念、指标及影响因素，熟悉植物蒸腾的调节。 3. 了解植物需水规律，熟悉合理灌溉指标。 二、知识点梳理 一 、水分与植物生长 （一）水分对植物生长的作用 水是植物的重要组成成分，水对植物的生命具有决定性作用。水利是农业的命脉。 1.水分是细胞新陈代谢的重要物质 细胞原生质含水量在70%～80%,才能保持新陈代谢活动正常进行。水分参与光合作 用、呼吸作用及有机物质的合成、分解。 2.水分是细胞内外物质运输的介质,植物体内的生理生化过程都需要水分。 3.水分能保持植物的固有姿态 植物缺水萎蔫会失去固有姿态。 4.水分具有重要的生态作用 如植物通过蒸腾散热来调节体温；在水稻栽培中，常通过排水灌水措施，以水调温， 改善农田小气候；此外，可以通过水分促进肥料的释放，从而调节养分的供应速度。 （二）植物细胞吸水 植物细胞吸水有三种方式：渗透吸水、吸胀吸水、降压吸水 1.渗透吸水 渗透吸水是指含有液泡的细胞吸水，如根系吸水、气孔开闭时保卫细胞的吸水，渗透 吸水主要是由于溶质势的下降而引起的细胞吸水过程。当液泡的水势高于外液的水势时， 容易引起细胞的质壁分离。 质壁分离是指由于细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，当 细胞不断失水时，原生质层萎缩得比细胞壁快，和细胞壁慢慢分离开来的现象。细胞质壁 分离是细胞缺水的表现。 2.吸胀吸水 吸胀吸水主要是由于细胞壁和原生质体内有很多亲水物质，如纤维素、蛋白质，它们 的分子结构中有亲水基，能够吸附水分子，从而使细胞吸水。吸胀吸水易发生于无液泡的 分生组织和干燥的种子。 3.降压吸水 降压吸水主要是指因为压力势的降低而引发的细胞吸水。例如，蒸腾旺盛时，木质部导管和叶肉细胞的细胞壁都会因为失水而收缩，使压力势下降，从而引起这些细胞水 势下降而吸水。 （三）植物根系吸水 1、主要器官---根， 2、主要区域---根毛区。植物根系吸收土壤水分后，便要 将其运输到植株各部位供其利用，多余的水分随蒸腾从气孔溢出。 3、运输途径为：土壤中的水→根毛→根的皮层→根的内皮层→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。 二、植物的蒸腾作用 (一)蒸腾作用的概念 蒸腾作用:是指植物体内的水分以气态散失到大气中的过程。 (二)蒸腾作用的生理意义 1、蒸腾作用产生的蒸腾拉力是植物吸水的主要动力； 2、根系吸收的矿物质或合成的物质可以随着水分上升在植物体内转运； 3、蒸腾作用会使植物散失大量水分，在高温环境中可以降低植物体的温度，避免高温危害； 4、叶片进行蒸腾作用时，气孔开放，CO₂ 容易进入叶内被同化，从而促进光合产物的积累。 (三)蒸腾作用的方式 1、植物蒸腾水分的部位---主要是叶片。 2、叶片的蒸腾方式有两种： 一是角质蒸腾，是指植物体内的水分通过角质层而蒸腾的过程； 二是气孔蒸腾，是指植物体内的水分通过气孔而蒸 腾的过程。植物蒸腾以气孔蒸腾为主。 (四)蒸腾作用的指标 蒸腾作用的指标：常用蒸腾速率、蒸腾效率和蒸腾系数来表示。 1.蒸腾速率：又称为蒸腾强度，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。多数植物白天的蒸腾速率为15～250g/(m²•h), 夜晚为1～20 g/(m²•h)。 2.蒸腾效率：是指植物每蒸腾1kg 水所形成的干物质的克数。蒸腾效率一般为1～8 g/kg。 3.蒸腾系数 蒸腾系数是指植物每制造1g 干物质所消耗水分的克数。蒸腾系数在125～1000,蒸腾 系数越小，则表示该植物利用水分的效率越高。 (五)影响蒸腾作用的因素 影响蒸腾作用的因素主要有光照、空气湿度、温度、风速、土壤条件等。 1 . 光照 光照除了影响气孔开闭，还可以通过改变气温、叶温而影响水的汽化、扩散与蒸腾， 所以，光照度高，蒸腾强度随之升高。但光照度过高，会引起气孔关闭，蒸腾强度则会大 大下降。 2.空气湿度 叶片与空气之间的水势差越大，即空气越干燥，蒸腾强度越高。 3. 温度 在一定的温度范围内，随着温度的升高，蒸腾作用加强。 4 . 风速 适当增加风速能促进蒸腾，但风速过大，气孔关闭，反而抑制蒸腾。 5.土壤条件 影响根系吸水的各种土壤条件，如土壤温度等，都会间接地影响蒸腾作用。地下部的 水分供应充足，地上部的蒸腾作用也相应地加强。 (六)植物蒸腾作用的调节 在生产上，可以采取有效措施适当减少蒸腾消耗。 1. 减少蒸腾面积 移栽植物时可以去掉一些枝叶以减少蒸腾面积，降低蒸腾失水量。 2. 降低蒸腾速率 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。 3.使用抗蒸腾剂 使用乳胶、高岭土等减少蒸腾量。 三、植物的需水规律 (一)植物的需水量 不同植物或同一植物不同品种，其需水量不同。植物每制造1kg 干物质所消耗水分的 量 (g), 称为该植物的需水量。 (二)需水关键时期 在植物生活全过程中，有两个关键需水期。 1. 植物需水临界期 植物需水临界期是指植物在生命周期中对水分缺乏最敏感、最容易受害的时期。例如， 小麦一生中有两个临界期：孕穗期和灌浆开始乳熟末期。 2. 植物最大需水期 植物最大需水期是指植物在生命周期中对水分需要量最多的时期。植物最大需水期多 在植物生长旺盛时期，即生活中期。 (三)合理灌溉的指标 植物是否需要灌溉可以依据土壤指标、形态指标、生理指标等加以判断。 1.土壤指标 适宜植物正常生长发育的根系活动层(0～90cm), 其土壤含水量为田间持水量的 60%～80%,如果低于此含水量，就应该及时进行灌溉。 2.形态指标 植物幼嫩的茎叶在中午前后容易发生萎蔫，生长速度下降，在绿色叶、茎变色等情况 下，要及时进行灌溉。 3.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。 四、植物水分环境的调控技术 (一)集水蓄水技术 蓄积自然降水，减少降水径流损失是解决农业用水的重要途径。在干旱少雨地区，可 以采取沟垄覆盖集中保墒技术、等高耕作种植和微集水面积种植(如鱼鳞坑)技术。 (二)节水灌溉技术 目前，节水灌溉技术主要有喷灌、地下灌、微灌、膜上灌和植物调亏灌溉技术等。 1.喷灌技术 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，再经过喷头喷射到空中散成细小的水滴，均匀散布在农田中，达到灌溉的目的。喷灌 技术可以按植物不同生育期的需水要求适时、适量供水，而且具有明显的增产、节水作用。 2.地下灌技术 地下灌技术是指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。地下灌技术 可以减少表土蒸发损失，提高水分利用率。 3.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。微灌比地 面灌溉省水60%～70%,比喷灌省水15%～20%。微灌技术灌水均匀，均匀度可以达到80%~ 90%。微灌技术的不利因素在于一次性投资大、灌水器容易堵塞等。 4. 膜上灌技术 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进 行灌溉。膜上灌投资少，操作简便，便于控制水量，加速输水速度，还可以减少土壤的渗 漏和蒸发。膜上灌与常规沟灌玉米、棉花相比，可以省水40%～60%。 5.植物调亏灌溉技术 调亏灌溉是从植物生理角度出发，在一定的时期内人为减少水的供应量，使植物经历 有益的亏水锻炼后，达到节水增产、改善品质的目的。通过调亏可以控制地上部分的生长 量，实现矮化密植，减少整枝等工作量。 (三)少耕免耕技术 1 . 少耕 少耕是指在常规耕作基础上尽量减少土壤耕作次数或全田间隔耕种，以减少耕作面积 的一类耕作方法。 2 . 免耕 免耕是指植物播种前不用犁、耙整理土地，直接在茬地上播种，播后和植物生育期间 也不使用农具进行土壤管理的耕作方法。免耕省工省力、省费用，效益高；抗倒伏、抗旱， 保苗率高；有利于集约经营和发展机械化生产。 (四)地面覆盖技术 1.沙田覆盖 沙田覆盖在我国西北干旱、半干旱地区十分普遍，它是将细沙甚至砾石覆盖土壤表面， 抑制蒸发，减少地表径流，促进自然降水充分渗入土壤中，从而起到增墒、保墒作用。此 外，沙田还有压碱、提高土温、防御冷害的作用。 2.秸秆覆盖 秸秆覆盖指在两茬植物间的休闲期，或在植物生育期，将麦秸、玉米秸、稻草、绿肥 等覆盖于已翻耕过或免耕的土壤表面。可以将秸秆粉碎后覆盖，也可整株秸秆直接覆盖， 播种时将秸秆扒开，形成半覆盖形式。 3. 地膜覆盖 地膜覆盖有提高地温、防止蒸发、湿润土壤、稳定耕层含水量、保墒作用，从而有显 著增产作用。 4.化学覆盖 化学覆盖指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。化学覆盖在阻隔土壤水分蒸发的同时，不影响降水渗入 土壤，因而可使耕层土壤含水量增加。 (五)保墒技术 常见的保墒技术有：适当深耕、中耕松土、表土镇压、创造团粒结构体、植树种草。 (六)水土保持技术 1. 水土保持耕作技术 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，如等高耕种、等 高带状间作、垄沟种植等；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、少耕、免耕、深耕密植、间作套种等。 2.工程措施 工程措施有修筑梯田、等高沟埂、沟头防护工程等。 3.林草措施 林草措施有封山育林、荒坡造林(水平沟造林、鱼鳞坑造林)、护沟造林、种草等。 三、真题练讲 【例题1.判断题】根压形成根系的主动吸水，是植物吸水的主要动力。（ ）（2015四川高考题） 【答案】× 【解析】蒸腾拉力是比根 压更强的一种吸水动力，可以达到根压的十几倍，是植物吸水的主要动力。 【例题2·选择题】 不属于植物细胞吸水的方式。（ ）（2018年河南） A. 渗透吸水 B. 吸胀吸水 C. 降压吸水 D. 代谢吸水 【答案】D 【解析】植物细胞吸水方式有渗透吸水、吸胀吸水、降压吸水 三种。 【例题3.选择题】（）是指植物每蒸腾1kg水时所形成的干物质的克数。（2020四川高考题） A ．蒸腾速率 B ．蒸腾效率 C ．蒸腾系数 D ．吸湿系数 【答案】C 【解析】植物每制造1g干物质所消耗水分的量（g），称为需水量（蒸腾系数） 【例题4 ·单选题】下列不属于节水灌溉技术的是（）。（2020四川高考） A ．鱼鳞坑B ．喷灌 C 微灌 D ．膜上灌溉技术 【答案】A 【解析】鱼鳞坑属于集水蓄水技术 【例题5·判断题】需水临界期是植物对水分供应要求最敏感的时期，但不一定是植物需水量最多的时期。（ ）(2015河北) 【答案】√ 【解析】略 四、限时练习 【例题1·选择题】关于水分对植物生长的作用，下列描述错误的是( )。 A. 水分是细胞内外物质运输的介质 B. 水分是细胞内外物质运输的动力 C. 水分能保持植物的固有姿态 D. 水分具有生态作用 【答案】B 【解析】略 【例题2·选择题】根系吸水的主要方式为( )。 A. 渗透吸水 B. 主动吸水 C. 降压吸水 D. 吸胀吸水 【答案】A 【解析】略 【例题3·选择题】下列不属于影响蒸腾作用的因素的是( )。 A. 空气湿度 B. 风速 C. 空气 CO₂ 浓度 D. 土壤条件 【答案】C 【解析】影响蒸腾作用的因素主要有光照、空气湿度、温度、风速、土壤条件等 【例题4 ·选择题】植物的最大需水期一般在( )。 A. 发芽出苗期 B. 生长前期 C. 生长中期 D. 生长后期 【答案】C 【解析】略 【例题5·选择题】下列不是植物灌溉生理指标的是( )。 A. 叶片的细胞浓度 B. 叶片的渗透势 C. 叶片的水势 D. 叶片萎蔫变色 【答案】D 【解析】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。 五、内容小结 学科网（北京）股份有限公司 $$