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1、内容内容第六章第六章 水分因子水分因子Water factor引言引言不同形态水及其生态意义不同形态水及其生态意义植物体的水分平衡植物体的水分平衡干旱与水涝对植物的影响干旱与水涝对植物的影响生物对水因子的适应生物对水因子的适应水分条件对植物分布和产量的影响水分条件对植物分布和产量的影响森林的水分平衡森林的水分平衡森林对降水的影响森林对降水的影响小结小结水分因子引言引言引言引言水是构成植物体的主要成分之一水是构成植物体的主要成分之一水是光合作用的原料，生理活动需水是光合作用的原料，生理活动需要有水的参与。要有水的参与。水分可使植物体温度趋于稳定水分可使植物体温度趋于稳定保持地球温度的相对稳定保持
2、地球温度的相对稳定水分因子不同形态水及不同形态水及不同形态水及不同形态水及其生态意义其生态意义其生态意义其生态意义降水量的空间变化，受降水量的空间变化，受地理纬度、海陆位置、地理纬度、海陆位置、地形、气流运动等因素地形、气流运动等因素影响。影响。降水包括降水量、降水时间和降水降水包括降水量、降水时间和降水降水包括降水量、降水时间和降水降水包括降水量、降水时间和降水强度三要素。强度三要素。强度三要素。强度三要素。水分因子不同形态水及不同形态水及不同形态水及不同形态水及其生态意义其生态意义其生态意义其生态意义雨：是降水中最重要的一种形式。雨：是降水中最重要的一种形式。不同地区的年雨量相差很大不同地
3、区的年雨量相差很大雨量对于植物的影响，不仅在于年雨量雨量对于植物的影响，不仅在于年雨量多少，还要看雨量在四季的分配，以及一多少，还要看雨量在四季的分配，以及一次降雨量的大小。次降雨量的大小。降雨强度过大，形降雨强度过大，形成洪涝灾害，是我成洪涝灾害，是我国常见灾害之一。国常见灾害之一。水分因子不同形态水及不同形态水及不同形态水及不同形态水及其生态意义其生态意义其生态意义其生态意义雪：也是重要的降水形式。雪：也是重要的降水形式。冬季降雪对于缓解春季干旱具有重要意义。冬季降雪对于缓解春季干旱具有重要意义。天山的融雪是新疆农业重要的灌溉水源。天山的融雪是新疆农业重要的灌溉水源。积雪可以保护植物越冬。
4、积雪可以保护植物越冬。地球上积雪的覆盖面积对地球气候产生很大的影响。地球上积雪的覆盖面积对地球气候产生很大的影响。雪也会带来灾害。雪也会带来灾害。水分因子不同形态水及不同形态水及不同形态水及不同形态水及其生态意义其生态意义其生态意义其生态意义雾和露：在一些地区对植物生长极其重要。雾和露：在一些地区对植物生长极其重要。有些物种的分布常与雾有关。某些植物的生长和有些物种的分布常与雾有关。某些植物的生长和发育需要较高的大气湿度和避开阳光直射，有的发育需要较高的大气湿度和避开阳光直射，有的在终年云雾缭绕的地区生长。在终年云雾缭绕的地区生长。水分因子不同形态水及不同形态水及不同形态水及不同形态水及其生态
5、意义其生态意义其生态意义其生态意义雾和露：在一些地区对植物生长极其重要。雾和露：在一些地区对植物生长极其重要。露作为一种降水，尽管量很小，但在热带沙漠地露作为一种降水，尽管量很小，但在热带沙漠地区对植物的生长则有相当大的作用，在晚冬早春区对植物的生长则有相当大的作用，在晚冬早春期间，在这些地方，对生长很短的一年生植物来期间，在这些地方，对生长很短的一年生植物来说，露是供给生长的主要降水。说，露是供给生长的主要降水。水分因子不同形态水及不同形态水及不同形态水及不同形态水及其生态意义其生态意义其生态意义其生态意义大气湿度：大气湿度：大气湿度的大小，常用大气相对湿度百分数来表示。大气湿度的大小，常用
6、大气相对湿度百分数来表示。 相对湿度达到相对湿度达到100%时，空气中水分达到饱和，雾会时，空气中水分达到饱和，雾会形成。形成。养好花卉的一个重要环节：保持空气湿度。养好花卉的一个重要环节：保持空气湿度。一般来说，花卉所需要的空气湿度大致在一般来说，花卉所需要的空气湿度大致在6570左左右，有的观赏植物耐贫瘠土壤，但依赖较高的空气湿右，有的观赏植物耐贫瘠土壤，但依赖较高的空气湿度。度。水分因子不同形态水及不同形态水及不同形态水及不同形态水及其生态意义其生态意义其生态意义其生态意义土壤水分：土壤水分：当地下水位较高时，水分不仅不是限制性因子，当地下水位较高时，水分不仅不是限制性因子，反而由于水分
7、过多，占住了土壤孔隙，而使土壤反而由于水分过多，占住了土壤孔隙，而使土壤中的空气成为限制性因子。中的空气成为限制性因子。 植物根部的水分供应与空气供应成负相关。要植物根部的水分供应与空气供应成负相关。要使植物达到最佳生长，就必须使空气和水都能始使植物达到最佳生长，就必须使空气和水都能始终保持着有效的供应。终保持着有效的供应。土壤所含的水分可分为如下三种：土壤所含的水分可分为如下三种：重力水重力水，充满在较大的孔隙（约在，充满在较大的孔隙（约在0.05mm以上）以上）中，并在重力作用下可以很快排走，可利用性低，中，并在重力作用下可以很快排走，可利用性低，容易造成土壤的淋失。容易造成土壤的淋失。
8、毛管水毛管水，在田间持水力范围以内保持的那部分，在田间持水力范围以内保持的那部分自由水。自由水。吸湿水吸湿水，由干燥土粒表面的分子所吸引的气态，由干燥土粒表面的分子所吸引的气态水，只有在长时间加温到沸点以上时才会被分离水，只有在长时间加温到沸点以上时才会被分离出来，对植物来说是不能利用的。出来，对植物来说是不能利用的。 水分因子植物体的水分植物体的水分植物体的水分植物体的水分平衡平衡平衡平衡实际上是水分收入（根吸水）和支出（叶蒸实际上是水分收入（根吸水）和支出（叶蒸腾）的平衡。腾）的平衡。 根的吸水与外界因素的关系根的吸水与外界因素的关系土壤溶液浓度土壤溶液浓度 土壤温度 土壤的通气性 外界因
9、素对蒸腾作用的影响外界因素对蒸腾作用的影响 太阳辐射 温度 大气湿度 风 土壤条件 水分因子干旱与水涝对干旱与水涝对干旱与水涝对干旱与水涝对植物的影响植物的影响植物的影响植物的影响干旱对植物的影响干旱对植物的影响干旱是一种严重缺水现象，可分干旱是一种严重缺水现象，可分大气干旱大气干旱和和土壤土壤干旱干旱。 干旱导致植物各种生理过程降低，如气孔关闭，干旱导致植物各种生理过程降低，如气孔关闭，减弱了蒸腾降温作用，引起叶温的升高，当叶片减弱了蒸腾降温作用，引起叶温的升高，当叶片失水过多时，原生质脱水，叶绿体受损伤，抑制失水过多时，原生质脱水，叶绿体受损伤，抑制光合作用。干旱又引起植物体内各部分水分的
10、重光合作用。干旱又引起植物体内各部分水分的重新分配。新分配。幼叶在干旱时向老叶夺水，促使老叶死亡，以致幼叶在干旱时向老叶夺水，促使老叶死亡，以致减少了尚能进行光合作用的有效叶面积。幼叶也减少了尚能进行光合作用的有效叶面积。幼叶也会向花芽夺水，导致花芽脱落。会向花芽夺水，导致花芽脱落。 水分因子干旱与水涝对干旱与水涝对干旱与水涝对干旱与水涝对植物的影响植物的影响植物的影响植物的影响水涝对植物的影响水涝对植物的影响土壤水分过多或积水时，植物生长便很快停止，土壤水分过多或积水时，植物生长便很快停止，叶片自下而上开始萎蔫，接着枯黄脱落，根系逐叶片自下而上开始萎蔫，接着枯黄脱落，根系逐渐变黑，整个植株不
11、久就枯死。渐变黑，整个植株不久就枯死。陆生植物的根系涝害是由于土壤空隙被水所充满，陆生植物的根系涝害是由于土壤空隙被水所充满，通气状况严重恶化，因而造成植物根系处于缺氧通气状况严重恶化，因而造成植物根系处于缺氧环境，抑制了有氧呼吸，阻止水分和矿物元素的环境，抑制了有氧呼吸，阻止水分和矿物元素的吸收。吸收。 水分因子生物对水因子生物对水因子生物对水因子生物对水因子的适应的适应的适应的适应植物对水因子的适应植物对水因子的适应根据植物对水分的关系，可把植物分为水生植物根据植物对水分的关系，可把植物分为水生植物和陆生植物。和陆生植物。水生植物：水生植物：是所有生活在水中的植物总称。是所有生活在水中的植
12、物总称。根据生长环境水的深浅水生植物水生植物可分成：沉水植物沉水植物：植物体全部在水体中，由于水体环：植物体全部在水体中，由于水体环境的特点，沉水植物器官分化不明显，细胞表面境的特点，沉水植物器官分化不明显，细胞表面没有角质层、蜡质或木栓质等结构，因而可以直没有角质层、蜡质或木栓质等结构，因而可以直接吸收水分、溶解于水中的气体和营养原料。接吸收水分、溶解于水中的气体和营养原料。如金鱼藻、黑藻。 水分因子生物对水因子生物对水因子生物对水因子生物对水因子的适应的适应的适应的适应植物对水因子的适应植物对水因子的适应浮水植物浮水植物：可以分成两大类，一类是根不着生：可以分成两大类，一类是根不着生在河泥
13、中的完全漂浮植物，另一类是根着生在河在河泥中的完全漂浮植物，另一类是根着生在河泥中，仅叶飘浮在水面上的浮水植物。气孔通常泥中，仅叶飘浮在水面上的浮水植物。气孔通常生在叶的上面，叶的下面没有或极少有气孔，叶生在叶的上面，叶的下面没有或极少有气孔，叶上面通常有蜡质，所以水不能沾湿它。浮水植物上面通常有蜡质，所以水不能沾湿它。浮水植物的无性繁殖很快，常常形成大面积的群落。的无性繁殖很快，常常形成大面积的群落。如浮萍。如浮萍。体内的腔道通常形成一条连续的空气通道系统，体内的腔道通常形成一条连续的空气通道系统，通过这个系统，沉水器官可以利用浮水器官的气通过这个系统，沉水器官可以利用浮水器官的气孔与大气进
14、行气体交换。气孔通常生在叶的上部孔与大气进行气体交换。气孔通常生在叶的上部 水分因子生物对水因子生物对水因子生物对水因子生物对水因子的适应的适应的适应的适应植物对水因子的适应植物对水因子的适应挺水植物挺水植物：生长在浅水区，植物体大部分挺出：生长在浅水区，植物体大部分挺出水面，根系固定在水底土壤，将其茎叶的一部份水面，根系固定在水底土壤，将其茎叶的一部份或大部份伸出水面。一般在比较浅的水体中生长，或大部份伸出水面。一般在比较浅的水体中生长，如芦苇、香蒲、泽泻等。如芦苇、香蒲、泽泻等。水分因子生物对水因子生物对水因子生物对水因子生物对水因子的适应的适应的适应的适应植物对水因子的适应植物对水因子的
15、适应陆生植物：生长在陆地上的植物统称陆生植物，陆生植物：生长在陆地上的植物统称陆生植物，按照对水分的需要量及耐旱程度可分为湿生、中按照对水分的需要量及耐旱程度可分为湿生、中生和旱生植物。生和旱生植物。湿生植物湿生植物：不能长时间忍受缺水，抗旱能力差，：不能长时间忍受缺水，抗旱能力差，多生长在水边或潮湿的环境中。如水稻、秋海棠。多生长在水边或潮湿的环境中。如水稻、秋海棠。中生植物中生植物：适于生长在水分条件适中的环境中，：适于生长在水分条件适中的环境中，形态结构及适应性介于湿生植物与旱生植物之间，形态结构及适应性介于湿生植物与旱生植物之间，种类最多，分布最广，数量最大。种类最多，分布最广，数量最
16、大。旱生植物旱生植物：生长在干旱环境中，能忍受较长时间：生长在干旱环境中，能忍受较长时间的干旱，且能维护水分平衡和正常的生长发育。的干旱，且能维护水分平衡和正常的生长发育。主要分布在干热草原和荒漠地区。主要分布在干热草原和荒漠地区。水分因子生物对水因子生物对水因子生物对水因子生物对水因子的适应的适应的适应的适应植物对水因子的适应植物对水因子的适应旱生植物的适应特点：旱生植物的适应特点：形态适应：根系发达，如沙漠地区的骆驼刺地形态适应：根系发达，如沙漠地区的骆驼刺地面部分只有几公分，而地下部分可深达面部分只有几公分，而地下部分可深达15米，扩米，扩展范围展范围623m2，可吸收更多水分。，可吸收
17、更多水分。 叶片化成刺状、针状或鳞片状，且气孔下陷，叶片化成刺状、针状或鳞片状，且气孔下陷，如仙人掌科。这类植物能够贮备大量水分，适应如仙人掌科。这类植物能够贮备大量水分，适应干旱条件下的生活。储水组织发达，如南美的瓶干旱条件下的生活。储水组织发达，如南美的瓶子树：可储水子树：可储水4吨以上。吨以上。水分因子生物对水因子生物对水因子生物对水因子生物对水因子的适应的适应的适应的适应植物对水因子的适应植物对水因子的适应旱生植物的适应特点：旱生植物的适应特点：生理适应：原生质渗透压较高。生理适应：原生质渗透压较高。水分因子生物对水因子生物对水因子生物对水因子生物对水因子的适应的适应的适应的适应动物对
18、水因子的适应动物对水因子的适应动物按栖息地也可以分水生和陆生两类。动物按栖息地也可以分水生和陆生两类。水生动物：主要通过调节体内的渗透压来维持与水生动物：主要通过调节体内的渗透压来维持与环境的水分平衡。环境的水分平衡。陆生动物，适应干旱的途径陆生动物，适应干旱的途径n形态结构形态结构：昆虫具有几丁质的体壁，防止水分：昆虫具有几丁质的体壁，防止水分的过量蒸发；两栖类动物体表分泌粘液以保持湿的过量蒸发；两栖类动物体表分泌粘液以保持湿润；哺乳动物有皮质腺和毛，防止体内水分过多润；哺乳动物有皮质腺和毛，防止体内水分过多蒸发。蒸发。n行为适应行为适应：沙漠动物昼伏夜出。沙漠地区夏季：沙漠动物昼伏夜出。沙
19、漠地区夏季昼夜地表温度相差很大，因此地面和地下的相对昼夜地表温度相差很大，因此地面和地下的相对湿度和蒸发力相差很大。在水分和食物不足时，湿度和蒸发力相差很大。在水分和食物不足时，迁移到别处。迁移到别处。n生理的适应生理的适应：如骆驼，胃可储水，储藏丰富的：如骆驼，胃可储水，储藏丰富的脂肪，在消耗过程中产生大量的水分；血液中具脂肪，在消耗过程中产生大量的水分；血液中具有特殊的脂肪和蛋白质，不易脱水。有特殊的脂肪和蛋白质，不易脱水。水分因子生物对水因子生物对水因子生物对水因子生物对水因子的适应的适应的适应的适应水分条件对植物分布和产量的影响水分条件对植物分布和产量的影响干燥度：最大蒸发量与降水量之
20、比。干燥度：最大蒸发量与降水量之比。干燥度干燥度 水份状况水份状况 自然植被自然植被 0.99 湿润湿润 森林森林 1-1.49 半湿润半湿润 森林草原森林草原 1.50-3.99 半干旱半干旱 草甸、草原、荒漠草原草甸、草原、荒漠草原 4.0 干旱干旱 荒漠荒漠水分因子森林水分平衡森林水分平衡森林水分平衡森林水分平衡认识和研究森林的水分平衡和水文效益的认识和研究森林的水分平衡和水文效益的实用方法实用方法小集水区小集水区(Catchment)技术技术水分因子森林水分平衡森林水分平衡森林水分平衡森林水分平衡森林水文过程森林水文过程水分因子森林水分平衡森林水分平衡森林水分平衡森林水分平衡植被对降水
21、的再分配和树冠截流植被对降水的再分配和树冠截流林内雨量林内雨量=滴落量滴落量(drip)+茎流量茎流量(Stem flow)+穿透雨量穿透雨量(Through fall)林外雨量：在连续降雨的一段时间内，林冠林外雨量：在连续降雨的一段时间内，林冠上部或旷地雨量。上部或旷地雨量。树冠截留雨量树冠截留雨量=林外雨量林外雨量-林内雨量林内雨量影响植被截留量的因素：树种、林冠结构、影响植被截留量的因素：树种、林冠结构、年龄、密度。年龄、密度。影响茎流的因素：树种形态、树皮粗糙度等。影响茎流的因素：树种形态、树皮粗糙度等。水分因子森林水分平衡森林水分平衡森林水分平衡森林水分平衡入渗土壤的水入渗土壤的水降
22、水向土壤中渗透的过程，称为入渗。降水向土壤中渗透的过程，称为入渗。初渗率：在水分渗入土壤中时，在初期入初渗率：在水分渗入土壤中时，在初期入渗速率很大，即初渗率。渗速率很大，即初渗率。终渗率：初渗率在短时间内即急剧下降，终渗率：初渗率在短时间内即急剧下降，最后趋于稳定，即终渗率。最后趋于稳定，即终渗率。水分因子森林水分平衡森林水分平衡森林水分平衡森林水分平衡蒸发散蒸发散土壤水经森林植被蒸腾和林地地面蒸发而土壤水经森林植被蒸腾和林地地面蒸发而进入大气的过程。进入大气的过程。森林的蒸腾量大于草地、农田作物。森林的蒸腾量大于草地、农田作物。地表径流地表径流森林可以显著减少地表径流的原因森林可以显著减少
23、地表径流的原因 林内死地被物能吸收大量降水，减少径流。林内死地被物能吸收大量降水，减少径流。 森林土壤疏松、孔隙多、富含有机质和腐殖森林土壤疏松、孔隙多、富含有机质和腐殖质，水分容易被吸收和入渗。地表径流受树干、质，水分容易被吸收和入渗。地表径流受树干、下木、活地被物和死地被物的阻挡，流动缓慢，下木、活地被物和死地被物的阻挡，流动缓慢，有利于被土壤吸收和入渗。有利于被土壤吸收和入渗。水分因子森林对降水的森林对降水的森林对降水的森林对降水的影响影响影响影响森林增雨作用的评价森林增雨作用的评价 降水通过林冠后水质的变化降水通过林冠后水质的变化降水，尤其是降雨，能够将大量养分从叶片上淋降水，尤其是降雨，能够将大量养分从叶片上淋洗掉，造成养分损失，但如没有降水，则叶片上容洗掉，造成养分损失，但如没有降水，则叶片上容易积聚较多的养分及代谢产物，反过来毒害叶片。易积聚较多的养分及代谢产物，反过来毒害叶片。水分因子n生物与水因子的关系n森林的水分平衡小结小结小结小结水分因子
