土—水—植物 第二章-浩宇节水灌溉
土—水—植物关系是土壤、水分、植物、大气诸因素之间相互作用、反馈影响的结果,构成了一个由土壤经植物到大气的互反馈连续系统,在喷灌和微灌条件下,这一关系将显示出各自的特点。对于正确设计和运行管理喷微灌工程,充分发挥喷微灌技术的优势十分重要。
第一节、土壤三相及其对植物生长的影响
一、土壤三相的一般描述
土壤是由固体、液体和气体三相物质组成的疏松多孔体。固相物质包括:岩石风化后的产物,,即土壤矿物质;1、土壤中植物和动物残体的分解产物和再合成的有机质。2、生活在土壤中的微生物。前者构成土壤的无机体,后者构成土壤的有机体。在土壤固相是指物质之间为形状和大小不同的孔隙。土壤液相是指土壤中水分及其水溶物。土壤中所含水量的多少由三相体中水分所占的相对比例表示,称之为含水率。气体是存在于土壤孔隙中的空气。土壤中这三类物质构成了一个矛盾的统一体,它们互相联系,互相制约,为作物提供必需的生活条件,是土壤肥力的物质基础。
土壤三相图
二、土壤固相对植物生长的影响
土壤固相是指土壤的主体,它不仅是植物扎根立足的场所,而且它的组成、性质、颗粒大小及其配合比例等,又是土壤性质产生和变化的基础,直接影响着土壤肥力的高低。土壤固相一般占土壤总体积的50%左右。
(一) 土壤矿物质及其对植物生长的影响
土壤矿物质是岩石经物理风化作用和化学风化作用后形成的,占土壤固相部分总重量的90%以上,是组成土壤的最基本物质,它能提供植物所需的多种营养元素货源归边,对改善土壤的理化性质和土壤团粒结构以及保水、供水、通风、稳温等都具有重要作用高速婆婆。按土壤矿物质成因分为原生矿物和次生矿物。
次生矿物类是原生矿物质经过化学风化作用后形成的新矿物,它包括各种简单盐类、次生氧化物和铝硅酸盐类矿物。易溶盐类由原生矿物脱盐基过程或土壤溶液中易溶盐离子析出而形成,主要包括碳酸盐、重碳酸盐、硫酸盐、氧化物,为植物生长提供必要的元素,如钠、钙、镁等,但是如果土壤中易溶盐过多就会引起植物根系的原生质核脱水收缩,危害植物正常生长。
重要矿质营养元素对植物生长的影响主要表现在下列几个方面。
1、氮对植物生长的影响
氮的主要作用首先在于它是生命物质——蛋白质的主要成分,蛋白质含氮16%~18%。氮也是核酸的成分。这些都是细胞的重要组成成分。植物的生长发育实际上是细胞的增长,缺少氮时新细胞就难以形成,植物的生育就会停滞。所以,氮对根系和枝叶生长表现出明显的作用。氮也是叶绿素的重要成分,缺氮时叶绿素形成受阻,叶片颜色变淡变黄,光合作用减弱甚至停止。氮还是许多酶的成分,没有酶时许多代谢过程无法进行。因此,氮素供应适量时,由于蛋白质形成少,导致细胞分裂少,细胞小而壁厚,使之生长缓慢,植株矮小,植株早衰,谷类植物谷粒不饱满,当年缺氮的果树会影响下年萌芽、开花结果。
2、磷对植物生长的影响
磷不但是植物体中许多重要化合物的组成部分,而且以多种方式参与植物的新陈代谢过程。
(1)磷是植物物体中多种重要化合物的组成成分。磷是核酸的蛋白质组成成分,而此物质是细胞核和各种细胞器的组成成分。因此,缺磷会抑制新细胞的形成,使根系发育不良,植株生长停滞,出现生产中常遇到的‘‘僵苗’’现象。
(2)磷与作物主要代谢过程有密切的联系。首先,磷有促进碳水化合物的合成和运输的作用;其次,磷对蛋白质的合成与分解都起着重要的作用,严重缺磷时,蛋白质只有分解而没有合成;磷还有促进脂肪合成的作用。所以适当施用磷肥对提高蛋白质、糖和油脂含量有良好的效果。
(3)磷有提高作物对外界坏境适应能力的作用。首先,它能增强作物的抗旱和抗寒能力,因为磷能增强细胞抗脱水和忍受较高温的能力,促进根系的生长发育,并能调节作物体内许多重要的代谢过程;其次,磷能增强作物对外界条件酸碱变化对作物影响的能力三仁网校,即缓冲能力;此外,磷对提高作物抗病和抗倒伏能力方面也有一定的作用,例如在增施磷肥后可减轻小麦的绣病、水稻的枯病、玉米的茎腐病等。
3、钾对植物生长的影响
钾在作物体中的存在形态与氮、磷不同,它主要是以离子态或可溶性盐类,或被吸附在原生质表面上而存在。现在已知它有下列几个方面的作用。
(1)促进光合作用,促进碳水化合物的合成和运输。
(2)促进蛋白质的合成。
(3)增强作物茎秆的坚韧性,增强作物的抗倒伏和抗病虫能力。
(4)提高作物的抗旱和御寒能力。由于钾能维持细胞的正常含水量、减少水分的蒸腾损失和提高作物的含糖量,如果缺钾,作物含水量下降,根细胞很快就会衰老。所以干旱地区或季节以及越冬作物,要考虑增施钾肥。
作物缺钾最典型的症状是从老叶或植株下部叶片先开始,老叶或植株下部叶片的叶尖和叶缘发黄,进而变褐,焦枯似灼烧状,叶片上出现褐色斑点,甚至斑状,但叶中部、叶脉和近叶脉处仍保持绿色。因为钾的再利用程度大,钾不足时,老组织中的钾可转移到幼嫩组织中小依山狗,但如果严重缺钾,嫩叶也会发生此症状。另外是根系发育不良,根细弱,常呈褐色;当氮素充足中,缺钾的双子叶植物的叶子常卷曲而显皱纹,禾本科作物则茎秆柔软易倒状,抽穗不整齐。
4、硫对植物生长的影响
硫是构成蛋白质不可缺少的成分,含硫有机物参与植物呼吸过程中的氧化还原作用,影响叶绿素的形成,植物缺硫时的症状与缺氮时的症状相似,会产生比较明显的变黄现象,一般症状是植株矮,叶细小,叶片向上卷曲,变硬易碎,提早脱落,开花迟,结果、结荚少。
5、钙对植物生长的影响
钙是构成细胞壁的重要元素,它与蛋白质分子相结合魏吉英,是质膜的重要组成成分;钙是某些酶的活化剂澳门崩牙驹,因而影响植物体的代谢过程,它对调节介质的生理平衡具有特殊的功能。植物缺钙时,植株矮小,根系发育不良,茎和叶及根尖的分生组织受损;严重缺钙时,植物幼叶卷曲,新叶抽出困难隐山梦谈,叶尖之间发生粘连现象,叶尖和叶缘发黄或焦枯坏死,根尖细胞腐烂死亡。应该注意的是,植物缺钙往往不是由于土壤缺钙,而是由于植物体对钙的吸收和运输等生理作用失调所造成。
6、镁对植物生长的影响
镁是叶绿素的组成部分,也是许多酶的活化剂血战午城,与碳水化合物的代谢、磷酸化作用、脱羧作用关系密切,可促进呼吸作用和核酸、蛋白质的合成过程,并促进糖分和脂肪的形成。植物缺镁时的症状首先表现在老叶上,开始时叶的尖端和叶缘的脉尖色泽退淡,由淡绿变黄再变紫,随后向叶基部和中央扩展,但叶脉仍保持绿色,在叶片上形成清晰的网状脉纹,严重时叶片枯萎、脱落。
7、微量元素对植物生长的影响
与大量和中量营养元素一样,微量元素对植物营养同等重要,尽管通常植物对它们的需要量并不多,但它们中任何一种缺乏都会限制植物的生长。
(1)硼的功能。硼不是植物体内的结构成分,但它对植物的某些重要生理过程有着特殊的影响。硼能促进碳水化合物的正常运转,缺硼时叶内有大量碳水化合物积累,影响新生组织的形成、生长和发育。硼还能促进生长素的运转,为花粉粒萌芽和花粉管生长所必需胜狮场站,也是种子和细胞壁形成所必需的。硼与碳水化合物运输有密切关系,它还有利于蛋白质的合成和豆科作物固氮。植物缺硼时,植物生长点和幼嫩叶片的生长、植株生长受抑制并影响产量和品质,严重缺硼时,幼苗期植株就会死亡。此外,硼能促进植物生殖器官的正常发育。
(2)铜的功能。铜是作物体内多种氧化酶的组成部分,在氧化还原反应中铜有重要作用。它也是植株呼吸作用中重要的酶,影响作物氮、碳等元素的代谢及对铁的吸收。铜作为叶绿体中的类脂成分,对叶绿体的合成和稳定起到促进作用奇迹王座。植物缺铜时,叶绿素减少,叶片出现失绿现象,幼叶的叶尖因缺绿而黄化并干枯,导致叶片脱落。植物缺铜还会使繁殖器官的发育受到破坏。
(3)铁的功能。铁在植物中的含量不多,它是形成叶绿素所必需的,缺铁时便产生缺绿症,叶子呈淡黄色,甚至为白色南天群星。铁参与细胞的呼吸作用,在细胞呼吸过程中,它是一些酶的成分。由此可见,铁对呼吸作用和代谢过程有重要作用。
(4)氯的功能。植物对氯的需要量比硫小,但比其他微量元素的需要量要大,植物在光合作用中水的光解需要氯离子参加,大多数植物均可以从雨水或灌溉水中获得所需的氯,因此,作物缺氯症难于出现。氯有助于钾、钙、镁离子的运输,并通过帮助调节气孔保卫细胞的活动而帮助控制膨压文文姐姐,从而控制了水的损失。
(5)锌的功能。锌是植物某些酶的组成元素,也是促进一些代谢反应必需的。锌对于叶绿素生成和形成碳水化合物是必不可少的。土壤含锌量从每亩几十克到几公斤,细质地土壤通常比砂质土壤含锌高,随着土壤pH值的升高,锌对植物生长的有效性降低。缺锌和严重缺锌的玉米叶片脉间失绿,呈现清晰的黄绿色条纹,症状主要出现在中脉与叶缘之间,严重缺锌的叶片出现浅棕色条状坏死组织,叶缘及中脉两旁仍保持绿色。
(二)土壤有机质及其对植物生长的影响
土壤 有机质是土壤中最活跃的成分,尽管在土壤中含量不大,一般耕作土壤耕层中土壤有机质的含量为50~300g/kg,但它对土壤水、肥、气、热影响很大,在一定程度上决定着土壤肥力的高低。因此,经常将有机质含量作为土壤肥力高低的标志之一。
1.土壤有机质的来源、组成与存在状态。
土壤有机质的主要来源是植物残体和根系,以及施入的各种有机肥料,土壤中的微生物和动物也为土壤提供一定量的有机质。
土壤有机质中的化合物可分为普通化合物和特殊化合物两大类:普通化合物是指有机酸、单糖、多糖(包括淀粉、半纤维素、纤维素、果酸)、木质素、树脂、脂肪、蜡质、单宁、蛋白质等,这类有机物质约占有机质总量的10%~20%;特殊化合物是指土壤中特有的腐殖物质(亦称腐殖质),包括胡敏素、胡敏酸、富里酸等,占有机质总量的80%以上。
土壤中的有机质有三种存在状态:
(1)新鲜的有机物质。是指刚进入土壤,仍保持原来生物体解剖学上特征的那些动植物残体施雪华,基本上未受到微生物的分解。
(2)半腐解的有机物质。是指受到微生物分解的动植物残体,已失去解剖学上的特征,多为暗褐色的碎屑或小块。
(3)腐殖质。是经微生物分解,并再合成的有机物质。
一般把部分半腐解的有机物质和全部的腐殖质称为土壤有机质。
2.土壤有机质对植物生长的作用
(1)提供植物需要的养分黄志玮身高。土壤有机质中含有大量的植物必需营养元素,在矿质化过程中,这些营养元素释放出来供给植物吸收利用。土壤全氮量与有机质含量呈显著正相关关系。另外,有机质分解产生的各种有机酸,能分解岩石、矿物,促进矿物中养分的释放,改善植物的营养条件。
(2)减轻土壤污染。腐殖质与某些重金属离子能形成溶于水的络合物,并随水排出赋花澜,从而减轻有毒物质对土壤的污染以及对作物的危害。在一定浓度下,腐殖质能促进微生物和植物的生长,腐殖酸盐的稀溶液能改变植物体内的糖类代谢,促进还原糖的积累,提高细胞渗透压,从而增强作物的抗旱能力。
(3)刺激作物生长发育。周开开有机质在分解过程中产生的腐殖酸、有机酸、维生素及一些激素荒川静香,对作物生育有良好的促进作用宰伊洛,可以增强呼吸和对养分的吸收日他仙人板板,促进细胞分裂,从而加速根系和地上部分的生长。
(三)土壤微生物及其对植物生长的影响
土壤中的微生物是土壤肥力的核心,它间接或直接地参与土壤中几乎所有的物理、化学和生物学反应,对土壤肥力起着非常重要的作用。土壤中的微生物种类繁多,主要有细菌、放线菌、真菌、藻类和原生动物等五大类群。其中细菌、放线菌、真菌的个体虽然小,但他们繁殖快,数量大,通常每克土中有几十亿个,是土壤微生物的主要部分。
下面是微生物对植物生长作用的简要讨论。
(1)分解有机质。作物的残根败叶和施入土壤中的有机肥料,只有经过土壤微生物的作用,才能腐烂分解,释放出营养元素,供作物利用,并且形成腐殖质,改善土壤的理化性质。
(2)分解矿物质。例如磷细菌能分解出磷矿石中的磷,钾细菌能分解出钾矿石中的钾,以利作物吸收利用。
(3)固定氮素。氮气在空气的组成中占4/5,数量很大,但植物不能直接利用。土壤中有一类称为固氮菌的微生物,能利用空气中的氮素作食物,在它们死亡和分解后,这些氮素就能被作物吸收利用。固氮素分两种,一种是生长在豆科植物根瘤内,称为根瘤菌,种豆能够肥田,就是因为根瘤菌的固氮作用增加了土壤里的氮素;另一种是单独生活在土壤里就能固定氮气,称为自生固氮菌。另外,有些微生物在土壤中会产生有害的作用,例如反硝化细菌,就能把硝酸盐还原成氮气,放到空气里去,使土壤中的氮素受到损失。