水分对植物生长的影响文档

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1、植物的水分生理是一种复杂的现象。一方面植物通过根系吸收水分，使地上部分 各器官保持一定的膨压，维持正常的生理功能；另一方面，植株乂通过蒸腾 作用把大 量的水分散失掉，这一对相互矛盾的过程只有相互协调统一才能保证植 株的正常发 育。充足的水分是植物生长的一个重要条件。水分缺乏，生长就会受到影响。其原因 是：第一，水分是植物细胞扩张生长的动力。植物细胞在扩张生长的过程中， 需要充 足的水分使细胞产生膨胀压力， 如果水分不足，扩张生长受阻，植株生长 矮小。禾 谷类作物在拔节和抽穗期间，主要靠节间细胞的扩张生长来增加植株高 度，此时需要 水分较多，如果严重缺水，不仅植株生长矮小，而且有可能抽不出 穗子

2、，导致严重减 产。第二，水分是各种生理活动的必要条件。植物生长首先需 要一定的有机物作为建 造细胞壁和原生质的材料， 这些材料主要是光合作用的产 物，而水是光合作用顺利 进行的必要条件，缺水光合作用降低。同时光合作用制 造的有机物质向生长部位运输 也需要水分。缺水时，有机物趋于水解，呼吸作用 急剧增加，这些都不利于植物生长。在水分充足的情况下，植物生长很快，个大枝长，茎叶柔嫩，机械组织和保护组 织不发达，植株的抗逆能力降低，易受低温、十旱和病虫的危害。1. 水分状况对植物生长的影响1.1 对植物形态的影响植物通过水分供应进行光合作用和十物质积累 ,其积累量的大小直接反映在 株 高、茎粗、叶面积

3、和产量形成的动态变化上。在水分胁迫下，随着胁迫程度的 加强， 枝条节间变短，叶面积减少，叶数量增加缓慢； 分生组织细胞分裂减慢或 停止；细 胞伸长受到抑制；生长速率大大降低。遭受水分胁迫后的植株个体低矮， 光合叶面积 明显减小，产量降低。1.1.1 对叶片变化的影响叶片是光合与蒸腾的主要场所。叶片的大小、形状、颜色、表面特征和位置等从 本质上决定了叶片对入射光的吸收和反射，影响叶温，从而影响到叶片界面 阻力；叶 片的内部结构影响叶片的扩散阻力及水汽运动的总阻力。 叶肉细胞扩张 和叶片生长对水分条件十分敏感。 植株叶片要保持挺立状态，既要靠纤维素的支 持， 还要靠组织内较高膨压的支持，植株缺水时

4、所发生的萎现象便是膨压下降 的表现。因 此，可以把植株叶片的形状、大小和膨压高低作为判断植株水分状况 的依据。目前主要用叶面积指数（LAI）来表示叶面积与所在土地面积的比例。LAI影 响植物的光合和蒸腾作用，LAI大的通常较LAI小的同种作物蒸腾的水量多。蒸腾过 度会引起叶片水分亏缺。直接导致叶面积下降，生长减缓，最终导致产量的 下降。叶 片颜色也可以反映土壤的供水状况。如果叶片颜色发暗而中午萎严重，说明土壤缺水； 如果叶片颜色较淡、叶片较大，说明供水充足。1.1. 2 对产量形成的影响作物产量是太阳能转化为化学能在作物上的积累。土壤水分状况影响植物根 系吸 水和叶片蒸腾，进而影响到十物质积累

5、，最终影响作物产量。1.1. 3 水分对根冠发育的影响植物根系是吸水的主要器官，其发育受多方面的影响，但起主要作用的是土壤水 分状况和通气状况。土壤水分状况影响根系的垂直分布，当土壤含水量较高 时，根系 扩散受到土壤的阻力变小，有利于新根发生，根系发达。土壤中通常含 有一定的可利 用水，所以根系本身不容易发生水分亏缺。而枝叶是水分蒸腾的主 要器官，往往因蒸 腾失水大于根系吸水， 而造成水分亏缺，特别是土壤十旱或供 水不足时，根系吸收 有限的水分，首先满足自己的需要，给地上部分输送的就很 少。所以土壤水分不足时 对地上部的影响比地下部的影响更大。 根冠比增大。反 之，若土壤水分过多，土壤通气条件

6、差，对地下部分的影响比地上部分的影响更 大， 根冠比降低。适度而缓慢的水分亏缺可增加绝对根重，抑制地上部分的生长，减少地上部分的 十物质积累，单产降低，但有利于密植，从而提高总产。研究表明：一定时 期的水分 亏缺有利于提高产量和品质。 前期十旱可以增强后期的抗旱能力， 苗期 的轻度抗旱 能促进根系的“补偿生长”，提高植株的抗旱能力。1. 2水分状况对植物生理活动的影响蔬菜作物的水分状况与生理活动密切相关， 水分的变化直接引起内部的生理 变 化，经过一系列信号传导，最终表现在形态建成和产量形成上。1. 2. 1 对光合作用的影响光合作用是绿色植物获能量的主要源泉。 光合速率的大小与植物的水分状况

7、 密切 相关。试验表明，植物组织水分接近饱和时，光合最强； 水分过多，组织水 分达到饱和时，气孔被动关闭，光合受到抑制。水分缺乏，光合降低；严重缺水 至叶 子萎八时，光合急剧下降，甚至停止。此时补水，即使叶子恢复到原来的膨胀状态，而 光合速率也很难恢复到原来的水平。 水对光合作用的影响往往是间接 的。缺水使气 孔保卫细胞压力势降低， 气孔开度减小或关闭，阻碍二氧化碳的吸 收，光合速率降 低；缺水时叶片生长缓慢，光合面积显著减小；由于淀粉的水解 作用增强，糖类积累 增加，既影响光合产物的输出，乂促进呼吸作用，使净光合 速率降低。水分严重亏缺 时，叶绿体结构特别是光合膜系统收到损害。水分胁迫 对光

8、合的影响分为气孔限制与 非气孔限制两方面。若水分胁迫下气孔导度减小， 叶肉细胞仍在活跃地进行光合，细 胞间隙 CO 淤度明显下降，气孔阻力上升，就 是气孔限制在起作用；若叶肉细胞本身 光合能力明显下降， 气孔阻力下降，而细 胞间隙 CO 浓度升高或基本不变，就是非 气孔限制在起作用。在轻度水分亏缺时，气孔因子往往发生作用，而严重水分亏缺时， 非气孔因子对光合作用的限制期决 定因素。土壤水分状况也影响植物的光合作用。土壤含水量降低引起叶片水势降低，气孔 阻力增大，最终导致叶片扩散阻力加大，CO2T 散受阻，光合速率下降，这一过程持续的时间较短。当土壤含水量低于 65%69 街问持水量时光合速率随

9、土 壤含 水量的增大而增大，高于 65%69%1 问持水量时，光合速率随土壤含水量的 增加而 降低。另一方面土壤水分亏缺使土壤热容系数增加，土温升高快，根系呼吸加强，蛋白 酶活性提高，植株衰老加快，叶片光合速率和光合能力下降，这一过程持续 时间较长。1. 2. 2 对水分蒸腾作用的影响水分通过植物体表面进行蒸发的过程称为蒸腾作用。蒸腾强度受空气湿度的 影 响，取决于能量的供应和蒸发表面与周围大气间的蒸汽压差以及水蒸气通道上 的阻 力，主要是气孔阻力。气孔阻力决定于气孔开度，气孔开度受到细胞 CO2 浓度、光照强度、大气湿度和温度的影响。当供水良好时，气孔开度主要受光照 和 CO冰度的限制；当水

10、分亏缺时，气孔开度受大气湿度影响外，还受ABA的影 响。 由于植物叶片含水量一般接近于饱和状态， 所以空气湿度越小，叶片内的水 分向外 扩散的速度越快，蒸腾强度越大；空气湿度越大，蒸腾强度越小。叶片含水量也是影响蒸腾强度的重要因素，叶片含水量越高，气孔阻力越小，蒸 腾强度越大；叶片含水量越低，蒸腾强度越小。蒸腾作用的强弱还与水分供应 有关， 而供水在很大程度上取决于根系的生长分布。根系发达，吸水就容易，供 给地上部的 水也就多，有助于蒸腾。1. 2. 3 对细胞汁液浓度与叶水势的影响植株的水分状况与细胞汁液浓度关系十分密切。 随着植株含水量的降低，细 胞 汁液浓度增高，引起渗透势增加， 水势降

11、低，超过一定的阀值，就会阻碍光合 作用 的进行，从而阻碍植株的正常生长与发育。目前，水势作为一个衡量植株体内水分状况的指标已得到普遍的承认。 叶水 势与植株含水量呈正相关，可以直接准确地反映叶片的水分状况； 相反，水分的 变 化也影响细胞汁液浓度和叶水势。一般情况下，叶片水势的最高值出现在活晨， 随空 气饱和差的增大而减小。1. 2. 4 对气孔行为的影响植物的水分状况与气孔行为关系密切，水分的散失量主要取决于气孔数目的 和气 孔开度。单位叶面积上的气孔数主要受遗传基因的控制，但也受到环境条件 的影响。 大白菜叶片的气孔数目与气孔开张度随土壤含水量的增加而增加。双子叶植物的气孔由保卫细胞和副卫

12、细胞组成，单子叶植物只有保卫细胞。 气孔的开张由保卫细胞膨胀或收缩引起。 保卫细胞对各种内外因子非常敏感，如 光 照，温度，湿度、CO 2等环境因子和内源激素以及外源生长调节物质。植物 在十旱胁迫的情况下，气孔关闭以减少蒸腾，保持体内水分平衡。植物内源激素 脱落 酸作为第二信使有效地调节气孔开闭。大量实验证明，十旱胁迫下植株体内 脱落酸含 量变化与气孔行为存在一定的相关性。1. 2. 5 对呼吸作用的影响植物组织的含水量与呼吸强度具有密切关系。在一定限度内，呼吸速率随组织含 水量增加而提高，这在十燥的种子萌发中特别明显。因此，是十种子呼吸速 率的限制 因子。一般十种子的含水量很少，约为 7%

13、12%左右，其呼吸速率很 低。当种子的 含水量超过此界限时，呼吸速率便很快增加。通常使种子安全贮藏 的水含水量称为 “临界含水量”或“安全含水量”。 在临界含水量以下，细胞内 的水和原生质牢固 结合而不能用于化学反应。当超过临界含水量时，种子内便有 很多自由水，使酶的活 性增强，从而加速呼吸作用。因此在贮藏种子时，应使种 子的含水量在临界值以下。 对于整体植物而言，只有在萎八时间较长时，水分才能成为植物呼吸作用的限制因子。 虽然萎八能引起气孔关闭造成氧气亏缺，但是 呼吸速率的降低主要原因是细胞含水不 充分。 另外，在植物叶子接近萎时，往 往出现呼吸速率有所增加的现象， 一般认为， 这是由于叶子

14、含水量降低，光合产 物从叶中运输受阻，叶内的呼吸底物增加，因此提 高了呼吸速率。1. 2. 6对有机质运输的影响水分供应减少，叶片水势随之降低，从源叶运输到韧皮部的同化物质减少。 原因一方面是叶片水势降低，光合速率降低，使叶肉细胞内可运出蔗糖浓度变低， 另 一方面是由于筛管内集流的纵向运动的速度降低。水是物质转化运输的介质，同时它也直接参运某些生化反应。 通常，作物果 实 膨大期或灌浆期水分不足，由于光合作用和运输受阻，使果实和种子不能积累 充足的 有机物而变得十瘪瘦小。因此在十旱情况下，灌水可以加速有机物质的运 输。但是， 水分过多也不利于有机质的运输， 这主要是由于水分过多而造成土壤 通气

15、不良，影 响呼吸作用和其他代谢过程引起的。1. 2. 7对矿质元素吸收和运输的影响矿质元素必须溶解在水中才能被植物吸收。但是植物吸收水分和吸收矿质盐 分的 量是不成比例的，两种吸收均因环境的变化而产生很大差异。植物对水分和 矿质的吸 收是既有关，乂无关。有关，表现在盐分一定要溶解在水中才能被植物 根系吸收，并 随水流进入植物的根系；无关,表现在两者的吸收机理不同。水分 吸收主要是蒸腾作 用引起的被动吸水，而矿质吸收主要是消耗代谢能量的主动吸 收为主。1. 2. 8对种子萌发的影响吸水是种子萌发的主要条件。种子只有吸收了足够的水分后，各种与萌发有关的 生理生化作用才能逐步开始。 这是因为水分可以

16、使种皮膨胀软化，氧气容易 透入而 增强胚的呼吸，同时也使胚易于突破种皮；水分可使原生质由凝胶状态转 变为溶胶状 态，使代谢增强，并在一系列酶的作用下，使胚乳的贮藏物质逐步转 化为可溶性物质， 供胚生长分化之用；水分可促进可溶性物质运输到正在生长的 幼芽、幼根，供给呼吸 需要和新细胞结构的形成。1. 2. 9对酶及酶保护系统的影响 酶保护系统包括超 氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD卜过氧化氢酶（ CAT） 等，主要作用是活除植物体内的活性氧和自由基， 避免或减轻它们对植 物造成的 氧化伤害。植物在遭受逆境胁迫时，植物体内产生过多的 O2、 OH、 02等自 由基而造成胁迫伤害。超氧化物歧化酶是细胞抵御活性氧伤害的一个重要保护 酶。而 MD馄膜脂的氧化产物，对膜脂有蠹害作用，其含量的高低代表了植物体内膜脂的过 氧化水平。十旱胁迫时，植物体内活除活性氧的机制遭到破坏，SOD舌性和含量均下 降。轻度胁迫时，