作物的水分环境与作物对水分的利用

1、农田水分过多对土壤和作物的影响 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万亩以上的大洪涝灾害就有就有1818次。首先我们来看一下水分过多造成的两种灾次。首先我们来看一下水分过多造成的两种灾害：害：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田间持水量水量时，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

2、没淹没了作物一部分了作物一部分或全部，对作物所造成的伤害。或全部，对作物所造成的伤害。农田水分过多对土壤和作物的影响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，主要是由于作物受涝时，水本身对作物的危害不大，主要是由于缺缺O2O2造成的直接和间接伤害。造成的直接和间接伤害。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。降或丧失发芽能力。与无氧呼吸、离子渗

3、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，淹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。而无根和幼叶的发生和生长。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。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，叶柄偏上性缺氧导致生长缓慢、停止

4、，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、失绿黄化进而枯萎死亡或脱落。片逐渐萎蔫、失绿黄化进而枯萎死亡或脱落。 在淹水条件下，某些作物还可能发生某些适应性反在淹水条件下，某些作物还可能发生某些适应性反应，如淹水中的节间、叶柄或叶鞘伸长，茎节处发生应，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薄壁细胞解体形成通气腔和皮孔等。不定根及部分薄壁细胞解体形成通气腔和皮孔等。 图图农田水分过多对土壤和作物的影响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

5、、ATPATP合成减少：合成减少：无氧呼吸大量消耗呼吸基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，引起细胞中毒死亡。物质，引起细胞中毒死亡。 水涝缺氧还使线粒体数量减少，肿胀，嵴数减少；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线粒体失活。如果缺氧时间过长则导致线粒体失活。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，生长促进型激素合成减少，生长抑制型激素合成增加，促进衰老、脱落。生长抑制型激素合成增加，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

6、常生物合成受阻、水解加强：正常生物合成受阻、水解加强：农田水分过多对土壤和作物的影响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 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如玉米幼苗在淹水时可快速合成厌氧多肽，这些特异蛋白中有一些是糖酵解或糖成厌氧多肽，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减少有毒物质的形成与积累。的能量供应和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：由于对水分的由于对水分的吸

7、收能力降低，作物常表现出吸收能力降低，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，根系主动吸收能力下降，导致植株营养合成少，根系主动吸收能力下降，导致植株营养失调。失调。 农田水分过多对土壤和作物的影响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，离子排出，造成细胞盐害、中毒。造成细胞盐害、中毒。 土壤产生有毒物质

8、：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, , 产生一系列有毒物质，如产生一系列有毒物质，如MnMn2+2+、NONO2 2- -、FeFe2+2+、H H2 2S S、CHCH4 4、脂肪酸、不饱和酚、醛类、酮类等，对植株造成毒害。脂肪酸、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等有效性提高，易流失。等有效性提高，易流失。农田水分过多对土壤和作物的影响

9、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程度有关 有些作物，如水稻的根、茎、叶中存在气腔组织，根有些作物，如水稻的根、茎、叶中存在气腔组织，根系还存在乙醇酸氧化酶，通过乙醇酸氧化途径释放新系还存在乙醇酸氧化酶，通过乙醇酸氧化途径释放新生态氧，氧化根际还原性物质，所以水稻比小麦、棉生态氧，氧化根际还原性物质，所以水稻比小麦、棉花的耐淹性强。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品种比缺乏此能力的品种耐淹性强。合成的品种

10、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棉花既不耐淹水，也不耐渍水，当地下水位过高时也造成生长发育不良，导致显著减产。造成生长发育不良，导致显著减产。农田水分过多对土壤和作物的影响 与生育期有关与生育期有关 一般种子发芽期和孕穗、开花结果期对淹水最敏感一般种子发芽期和孕穗、开花结果期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；落，并加速叶片的衰老、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，不能抽天以上，大部分幼穗腐烂，不能抽穗；抽穗开花期淹水穗；抽穗

11、开花期淹水6 6天以上，花粉、花药破坏，不天以上，花粉、花药破坏，不能授粉；乳熟期淹水能授粉；乳熟期淹水7 7天，千粒重降低，米质变劣，天，千粒重降低，米质变劣，减产减产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。产量影响较小。 2933.3农田水分过多对土壤和作物的影响 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淹水时露出水面的部分越多，受无氧伤害的部作物在淹水时露出水面的部分越多，受无氧伤害的部位就越少，且水面以上部位仍可进行一定的光合作用，位就越少，且水面以上部位

12、仍可进行一定的光合作用，维持一定的碳水化合物供应；维持一定的碳水化合物供应；水温不同，水中氧的溶解度不同，影响水中含氧量；水温不同，水中氧的溶解度不同，影响水中含氧量；水浑浊度影响光合作用水的光解放氧能力，浑浊度高、水浑浊度影响光合作用水的光解放氧能力，浑浊度高、叶片布满污泥，则加速叶片死亡；叶片布满污泥，则加速叶片死亡；水的流动性影响有毒物质的积累浓度和水中含氧量，水的流动性影响有毒物质的积累浓度和水中含氧量，从而影响器官和组织的受害程度。从而影响器官和组织的受害程度。 农田水分过多对土壤和作物的影响3 3、减轻湿、涝灾害的对策、减轻湿、涝灾害的对策 完善排灌系统，降低地下水位，高畦栽培。如在江完善排灌系统，降低地下水位，高畦栽培。如在江汉平原农田实行网格化，深沟排渍措施；汉平原农田实行网格化，深沟排渍措施； 受害后及时排涝、洗苗扶苗、中耕松