浅谈作物生理需水和生态需水

【摘要】作物需水包括生理需水和生态需水。生理需水是指作物进行正常生理活动所需要的水分，生态需水是指维持和改善作物正常生长发育的环境条件所需要的水分。对作物进行灌溉时，应及时满足作物这两种需水要求，使之生长发育良好而高产。

【关键词】作物；生理需水；生态需水

一、水在作物生理中的作用

水是作物的重要组成部分，其含量常常是生命活动强弱的决定因素。生长活跃和代谢旺盛的组织的含水量一般达70%80%，甚至达90%以上，如生长着根尖、嫩芽、幼苗的含水量为66%—90%。大多数种子的含水量为5%—15%，在萌芽之前一定要吸足水分，当种子含水量达40%—60%时才开始萌发。作物体内含水量分布大致遵循如下规律：生长旺盛的器官和组织高于老龄的器官和组织，上部高于下部，分生和输导组织高于表皮和其他组织。

作物体内的水分，按存在状态的不同，可分为束缚水和自由水两种。束缚水是细胞中靠近胶粒、受胶粒束缚（牢牢吸附）而不易移动的水分，其含量影响作物抗旱、抗寒能力。自由水则是离胶粒较远、不受束缚而能自由移动的水分，其含量决定作物的代谢强度，如光合强度、蒸腾强度、呼吸强度和生长速度等。因此，作物体内束缚水和自由水的含量及其比率，是反映水分生理状况的一项重要指标。如小麦的发芽、出苗和分孽期，生长发育旺盛，自由水占总含水量的比例大；但随着气温逐新下降，进入越冬期，束缚水占总含水量的比例逐渐增大，小麦的抗寒能力增强，从而顺利越冬；开春后，随着气温逐渐回升，小麦开始返青起身，自由水占总含水量的比例逐渐增大，生长速度加快，抗寒能力减弱，此时若出现寒潮，小麦易受冻害。

二、土壤—作物一大气水分传输系统

把水分在土壤、作物和大气中的流动看做是一个在物理上连续的动态过程，构成一个连续完整的系统，称为土壤一作物一大气连续体，简称SPAC。

（一）作物对水分的吸收、输导和散失途径

根系从土壤中吸收的水分，主要经过茎、叶，最后散失于大气中。具体地说，土壤水-根毛-根的皮层-根的中柱鞘-根导管-茎导管-叶柄导管-叶脉导管-叶肉细胞一叶细胞间隙-气孔腔-大气。

（二）水分传输的原理

在土壤一作物一大气连续体中，无论是土壤、作物和大气，还是液态水和气态水，均具有一定的水势。系统内的水总是由水势高处向低处流动。当叶面蒸腾时，首先引起叶水势下降，从而在叶、茎之间产生水势差（水势梯度），使水分由茎部流向叶部；接着在茎、根间和根、土间发生连锁反应，最终形成内土壤经作物至大气的水流。

在土壤一作物一大气连续体中，各个部位水势大小顺序是：

根系吸水困难。根水势最高位-0.4MPa，最低可降至-1.5MPa。茎每升高1m，茎水势降低0.03-0.04MPa，一般农作物的茎水势为-1.5—0.4MPa。正常生长情况下的叶水势一般为-1.5-0.5MPa。大气的水势特别低，当空气相对湿度为50%左右时，其水势为-100MPa。由于有这样大的水势梯度，产生强大的蒸腾拉力，可使水分沿树木上升到l00m以上高大乔木的顶端，是水分向上输导的主要动力。而植物主动吸水的生理过程所产生的根压最多使水分上升204m。大气和土壤是作物赖以生存的环境，通过对土壤一作物一大气连续体的研究及应用，可揭示作物与环境之间的水分传输规律，为进行农田水量平衡、确定作物需水量及制定灌溉排水计划提供理论依据。

三、灌溉与排水对改善作物生态环境的作用

（一）调节土壤肥力

1.以水调气

作物生长要求土壤中有适量的空气，以利于根系呼吸和有益微生物活动。水分和空气共同存在于土壤孔隙中，它们互为消长、互为矛盾，即土壤水多时，空气就少，反之亦然。可见，水分是矛盾的主要方面。因此，旱地里及时排除地表积水和土中滞水，降低过高地下水位，可以改善土壤通气状况，达到以水调气的目的。水稻田浅灌、勤灌和适时排水晒田，促使水气交换，增加土壤中氧气含量，可减少有毒物质的产生，改善土壤理化性状，促进养分的分解和活化，增强根的活力。

2.以水调温

作物生长要求适当的土壤温度和大气温度，温度过高或过低都会抑制和危害作物的生长发育。由于水的热容量和导热率远大于空气，当土壤水分增加或减少时，都会影响土壤温度变化，所以在低温和高温来临之前，增加土壤水分，可以缓和、稳定土温及气温变化，缩小昼夜温差，防止作物受害。在早春升温季节需要尽快提高土温时，通过适当排水以降低土壤含水量或稻田水层，有利于提高土壤和大气温度。例如，早春水稻育秧时，天气较冷，昼夜温差较大，必须白天排水，晚上灌水，以吸热保温，使幼苗不受冻害。冷烂田排除冷浸水和降低过高的地下水位，有利于提高土温。玉米等作物夏天灌水则可以降低土温或抑制土温上升，避免高温危害。越冬作物如冬小麦等在冻前灌水，可以平抑地温，防止或减轻冻害。

3.以水调肥

作物对养分的吸收必须以水为媒介（或载体）。如果土壤中有丰富的养分，而没有足够的水分，则养分不能被作物吸收。养分只有在适当的水分配合下，才能发挥其对作物的营养作用。同时，土壤水分状况对土壤养分的转化和保持也有重大的影响。生产上通过合理灌排，以水调肥，可以促进或控制土壤养分的分解和转化的方向，防止养分的流失浪费，既有利于作物的吸收利用，又有利于培肥土壤。例如，通过水层的变化，调节养分的积累、分解和利用，以促进水稻合理的吸收，健壮生长。

（二）改善农田小气候

农田小气候主要指地面以上2m内的空气层温度、湿度、光照和风的状况，以及土壤表层的水、热状况。它是作物生活的重要环境条件，对作物生长发育及产量高低有许多直接或间接的影响。影响农田小气候的因素很多，其中通过灌溉排水改变农田水分状况，对改善农田小气候有显著作用。

灌溉排水对农田小气候的影响是复杂的。不同的灌排时间和灌排方法都会对农田小气候产生不同的影响。例如，在喷灌的情况下，水分通过机具喷洒，以雾滴状降落在植株和地面上，其对农田小气候的影响更为显著。据一些喷灌与地面灌溉对比试验资料，一般喷灌比畦灌的空气温度要高10%—20%，空气温度在高温季节可低l—3℃，低温季节可高1℃左右。

由于灌溉排水对农田小气候会产生多方面的效应，因而在农业生产中，高温季节可利用灌溉来防止高温干旱和干热风的危害；低温季节可防止低温和霜冻的危害；水稻田采用合理灌排和适时晒田等措施，更可以收到改善农田小气候的良好效果。

参考文献

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[2]张朝勇.膜下滴灌条件下土壤水热的动态变化和作物需水规律的研究[D].西北农林科技大学，2003年 .