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测地下部分干鲜重的方法步骤

发布时间:2024-09-02 14:42:54

‘壹’ 如何计算生物量

测定步骤

1、标准地的建立:

根据标准“生物群落监测中的调查采样”中的规定,建立具有代表性标准地若干地块,一般块数要大于6,每块面积为0.1公顷,形状为正方形或长方形,并用测绳圈好。破坏性调查不能在该固定标准地中进行。

2、标准地环境记录:

记录森林的层次结构、郁闭度、各树种密度、林下植物的种类及状况。

3、样地内每木调查:

在各样地内,对样地内全部树木,逐一地测定其胸高直径、树高并记录,每测一树要进行编号,避免漏测。胸高直径D是采用1.3m高的标杆,在树干上坡一侧地表面立上标杆,在齐杆的上端,用卷尺测定树干的圆周长,以此求出直径(以cm为单位),或用测围尺直接量得直径。

树高H的测定采用测杆或测高器为工具,在测树高时一定要以测量者能看到树木顶端为条件,尽量减少误差,以m为计量单位。

森林生物量

森林群落的生物量是森林生态系统结构优劣和功能高低的最直接的表现,是森林生态系统环境质量的综合体现。森林生物量的定量估算为全球碳储量、碳循环研究提供了重要的参考,在国家级森林资源监测中增加森林生物量是必然的,而地下生物量是森林生物量的重要组成部分。

森林群落的生物量是指群落在一定时间内积累的有机质总量,通常的单位面积或单位时间积累的平均质量或能量来表示。生物量中的现存量则是指活有机体的干重,两者的主要区别在于是否包括林地积累的枯落物。

当今普遍使用的生物量概念是后一种含义,即活有机体干重,不包括枯枝落叶层。森林群落生物量包括乔木层生物量、林下植被生物量。

‘贰’ 生物量是什么

生物量

生态系统中,在某一时间内,单位面积或单位体积内所含的一个或几个生物种,或一个生物群落所有的个体总数。例如,我国大连浅海泥沙中,生活着一种瓣鳃纲动物━━蛤仔,最大生物量为每平方米72个,重122.44克。
科学家测得,热带雨林平均每年每平方米能生产2,200克干的有机物;岩石、沙漠和冰地平均每年每平方米只有3克;海洋每立方米则是330克。由于生物体含水量差别很大,所以通常用干重而不用湿重。生物量也可以用热量单位,如卡、千卡来表示。例如,一只田鼠干重10克,每克的热量换算值为5.6千卡,它的热量就是56千卡。假如某一个生态系统中共有1,000只田鼠,平均每只干重10克,那么这田鼠种群的生物量为10,000克,或者为能量56,000千卡。
在生态系统中,绿色植物通过光合作用,把太阳能转变成化学能贮存在自己制造的有机物中,这些有机物称为初级生产量。植物被动物吃掉以后,动物得以生长、发育,它们的产量叫次级生产量。在生态系统的物质和能量流动中,人们希望初级生产量与次级生产量保持动态平衡,否则生态环境就会受到破环。
随着人类社会的发展,人们对物质和能量消耗不断增大,能源危机、粮食危机、生态环境破环威胁着人们的正常生活。因此,世界各国对生物量的转化极为重视,同时十分注意生物量的合理利用和开发。例如建立能量种植园,大量栽培高光效植物。中外,通过人为地控制细胞光合作用 "装置",生产人类的理想燃料氢气,研究生物量的气化,生产煤气、甲醇等,前景也十分诱人。
科学家认为,在20世纪80年代关键性技术领域里,生物量转换技术将日益发挥重要作用。资源短缺和涨价使得逐渐应用新的生物量转化技术更加富有经济意义,它将为人类提供丰富的产品。

‘叁’ 2011潍坊中考地理生物试题-------------急急急急急急急急

第一单元:生物和生物圈
1、科学探究一般包括的环节:
提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达交流
2、生物的特征
1)生物的生活需要营养:绝大多数植物通过光合作用制造有机物(自养);动物则从外界获取现成的营养(异养)。
2)生物能进行呼吸。
3)生物能排出身体内的废物。
动物排出废物的方式:出汗、呼出气体、排尿。
植物排出废物的方式:落叶。
4)生物能对外界刺激做出反应——应激性。例:斑马发现敌害后迅速奔逃。含羞草对刺激的反应。
5)生物能生长和繁殖。
6)除病毒以外,生物都是由细胞构成的。
3、生物圈的范围:大气圈的底部、水圈的大部和岩石圈的表面。
4、生物圈为生物的生存提供的基本条件:营养物质、阳光、空气和水、适宜的温度和一定的生存空间。
5、影响生物的生存的环境因素:
非生物因素:光、温度、水分等;生物因素:影响某种生物生活的其他生物。
例:七星瓢虫捕食蚜虫,是捕食关系。稻田里杂草和水稻争夺阳光,属竞争关系。蚂蚁、蜜蜂家庭成员之间分工合作。
6、生物对环境的适应和影响:
1)生物对环境的适应举例:荒漠中的骆驼,尿液非常少;骆驼刺地下根比地上部分长很多;寒冷海域中的海豹,胸部皮下脂肪厚;旗形树等。
2)生物对环境的影响:蚯蚓在土壤中活动,可以使土壤疏松,其粪便增加土壤的肥力;沙地植物防风固沙等都属于生物影响环境。
7、生态系统的概念和组成
概念:在一定地域内生物与环境所形成的统一整体叫做生态系统。
组成:包括生物部分和非生物部分。生物部分包括生产者、消费者和分解者。非生物部分包括阳光、水、空气、温度等
8、食物链和食物网:
生产者和消费者之间的关系,主要是吃与被吃的关系,这样就形成了食物链。食物链彼此交错连接,就形成了食物网。
生态系统中的物质和能量就是沿着食物链和食物网流动的,有毒物质也会通过食物链不断积累。
写食物链时注意:只能以生产者开始,以最高层消费者结束。
9、列举不同的生态系统:
森林生态系统、草原生态系统、海洋生态系统、淡水生态系统、农田生态系统等,生物圈是最大的生态系统。
第二单元
10、利用显微镜观察装片
① 目镜看到的是倒像。例:在显微镜视野中看到一个“d”,那么在透明纸上写的是“p”。
② 显微镜的放大倍数是物镜和目镜放大倍数的乘积。10X30=300
③ 在视野看到物像偏左下方,标本应朝左下方移动物像才能移到中央。
④ 区分污点的位置:移动装片,污点跟着移动,污点在装片上;转动目镜,污点跟着移动,污点在目镜上;移动装片和目镜,污点都不动,则污点在物镜上。
11、细胞是生物生命活动的基本结构和功能单位。细胞的基本结构和功能
①细胞膜—保护细胞内部结构,控制细胞内外物质的进出。
②细胞质—活细胞的细胞质具有流动性,有利于细胞与外界环境之间进行物质交换。
③细胞核—在生物遗传中具有重要作用。细胞核内含有遗传物质。
④细胞壁—支持和保护作用
12、植物细胞特有的结构:细胞壁、叶绿体和液泡。
13、洋葱表皮细胞装片的制作和观察
制作步骤:(1)先在洁净的载玻片中央滴一滴清水。(2)用镊子从鳞片叶的内面撕下一小块透明的薄膜。(3)把撕下的薄膜放在载玻片中央的水滴中,用解剖针轻轻地把它展平。(4)用镊子夹住一块盖玻片一侧的边缘,将它的另一侧先接触水滴,然后轻轻地放平,盖在薄膜上,可减少气泡产生。(5)碘液染色。(6)低倍显微镜下观察
14、口腔上皮细胞装片的制作和观察
(1)在洁净的载玻片中央滴一滴生理盐水。(2)用凉开水把口漱净,用牙签从口腔腮壁处轻轻刮几下,(3)把牙签上附着的一些碎屑放在载玻片的生理盐水滴中涂几下。(4)盖上盖玻片。(5)碘液染色。(6)低倍显微镜下观察。
15、细胞膜的功能:让有用的物质进入细胞,把其他物质挡在细胞外面,同时,还能把细胞内产生的废物排到细胞外。
16、线粒体和叶绿体是细胞里的能量转换器
叶绿体:将光能转变成化学能,储存在它所制造的有机物中。
线粒体:将有机物中的化学能释放出来,供细胞利用。
17、细胞核在生物遗传中的作用
细胞的控制中心是细胞核。细胞核中有染色体,染色体中有DNA,DNA上有遗传信息。
18、细胞通过分裂产生新细胞:分裂时,细胞核先由一个分成两个,随后,细胞质分成两份,每份各含有一个细胞核。最后,在原来的细胞的中央,形成新的细胞膜,植物细胞还形成新的细胞壁。于是,一个细胞就分裂成为两个细胞。
19、细胞分化形成组织。
植物的四大组织:分生组织、保护组织、营养组织、输导组织
人体的四大组织:上皮组织、神经组织、结缔组织、肌肉组织
20、人体的结构层次:细胞→组织→器官→系统→人体
21、植物体的结构层次:细胞→组织→器官→植物体(植物体无系统)
22、绿色开花植物的六大器官:根、茎、叶(属于营养器官)、花、果实、种子(属于生殖器官)
23、只有一个细胞的生物体
酵母菌、草履虫、衣藻、眼虫、变形虫等都是单细胞生物,能独立生活,有一切生理活动。
赤潮形成的原因:水体富营养化,单细胞生物大量繁殖。
24、病毒的形态结构和生命活动的特点
(1)种类:按寄生细胞分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒(噬菌体)
(2)结构:有蛋白质外壳和遗传物质(核酸)组成。没有细胞结构。
生活:必第三单元
27、区分常见的藻类、苔藓和蕨类植物。
藻类植物:大都生活在水中,能进行光合作用,无根、茎、叶的分化。
常见的藻类植物:水绵、衣藻、海带、紫菜。
苔藓植物:大都生活在潮湿的陆地环境中,有茎、叶,根为假根,叶只有一层细胞,没有输导组织的分化,可作为监测空气污染程度的指示植物
常见的苔藓植物:葫芦藓、墙藓。
蕨类植物:大都生活中潮湿环境中,具根、茎、叶,有输导组织。
常见蕨类植物:肾蕨、卷柏、满江红。
28、区分常见的裸子植物和被子植物
裸子植物:种子是裸露的,外面没有果皮包被。如:松、杉、柏、银杏、苏铁等等。
被子植物:种子外面有果皮包被。如:桃、大豆、水稻、玫瑰等等。
29、种子的主要结构(菜豆种子和玉米种子的异同点)
相同点 不同点
菜豆种子 有种皮和胚 无胚乳,营养物质贮藏在子叶里。子叶两片。
玉米种子 有种皮和胚 有胚乳,营养物质贮藏在胚乳里。子叶一片。
在玉米剖面上滴一滴碘液,胚乳被染成蓝色
30、种子萌发的条件
自身条件:种子必须是完整的,而且胚必须是活的、不在休眠期
外界条件:适宜的温度、一定的水分和充足的空气
31、种子萌发的过程:先吸收水分(运输营养物质的需要),胚根突破种皮,形成根,胚轴伸长,胚芽发育成茎和叶。
32、植株的生长:
1)幼根的生长:分生区细胞的分裂增加数量和伸长区细胞的长大增大体积
2)枝条是由芽发育成的。
3)植株发育所需营养:水、无机盐和有机物。
含氮无机盐:促进枝叶的生长。 含磷无机盐:促进果实的生成
含钾无机盐:促进茎的生长
(了解如何设计实验证明植物需要含氮的无机盐)
33、桃花的结构:花柄、萼片、花瓣、雌蕊(柱头、花柱、子房)、雄蕊(花药、花丝)。
34、果实和种子的形成
传粉:花粉从花药落到雌蕊柱头上的过程,叫做传粉。
双受精:花粉落到柱头上后,在柱头上黏液的刺激下开始萌发,长出花粉管。花粉管穿过花柱,进入子房,一直到达胚珠。花粉管中的精子随着花粉管的伸长而向下移动,最终进入胚珠内部。胚珠内有卵细胞,与精子结合,形成受精卵,极核与精子结合形成受精极核
果实和种子的形成: 花瓣、雄蕊、柱头和花柱→凋落
子房→果实 子房壁→果皮 胚珠→种子 珠被→种皮
受精卵→胚 受精极核→胚乳
35、根适于吸水的特点:根吸水的部位主要是根尖的成熟区。成熟区生有大量的根毛。
导管的功能:运输水分和无机盐。
水是由导管从下往上运输,营养物质由筛管从上往下运输。
36、蒸腾作用:气孔是植物蒸腾失水的门户,也是气体交换的窗口。气孔由一对保卫细胞组成。
蒸腾作用的意义:促进植物体对水分的吸收;促进植物体对水分和无机盐的运输;降温。
37、光合作用:
①条件:光能、叶绿体 原料:二氧化碳、水 产物:有机物、氧气
光能
②公式:二氧化碳 + 水 有机物 + 氧气
叶绿体 (储存能量)
③光合作用原理在生产上的应用:合理密植、增加光照、提高二氧化碳浓度等
④“绿叶在光下制造有机物”的实验步骤是:暗处理(耗尽叶中有机物);部分遮光;光照数小时后隔水加热(用酒精脱去叶绿素);清水漂洗,滴加碘液,结果:遮光部分不变蓝,见光部分变蓝 证明:绿叶在光下制造淀粉
38、植物的呼吸作用
①概念:植物细胞利用氧,将有机物分解成二氧化碳和水,并且将储存在有机物中的能量释放出来,供给生命活动的需要,这个过程叫做植物的呼吸作用。呼吸作用主要是在线粒体内进行的。
② 公式: 有机物 + 氧气 二氧化碳 + 水 + 能量
(储存能量)
③呼吸作用是生物的共同特征。二氧化碳有使澄清的石灰水变浑浊的特性。
④呼吸作用原理在生产中的应用:保存蔬果:适当低温、充入氮气或二氧化碳;保存种子时要晒干、低温、充气;松土、排涝可促进根系呼吸;适当加大昼夜温差,降低呼吸作用,可提高作物产量
第四单元
39 现代类人猿和人类的共同祖先是森林古猿。
40男性和女性生殖系统的结构和功能
男性:睾丸——产生精子,分泌雄性激素
女性:卵巢——产生卵细胞,分泌雌性激素
子宫——胚胎发育的场所,胎儿与母体物质交换的场所是胎盘
输卵管——受精的场所
41青春期的身体变化
(1)身高突增,神经系统以及心脏和肺等器官功能也明显增强。
(2)性器官迅速发育:男孩出现遗精,女孩会来月经。
42人体需要的主要营养物质
六类营养物质:糖类、脂肪、蛋白质、水、无机盐和维生素。
水:约占体重60%-70%
无机盐:钙——儿童缺钙易患佝偻病(鸡胸、X形或O形腿), 牛奶
中老年人,易患骨质疏松症。
磷——厌食、贫血、肌无力、骨痛
铁——缺铁性贫血(乏力、头晕) 动物肝脏、菠菜
碘——地方性甲状腺肿、儿童的智力和体格发育出现障碍 海带、紫菜、碘盐
锌——生长发育不良、味沉发生障碍
维生素A——皮肤干燥,夜盲症,干眼症 鱼肝油、动物肝脏
维生素B1——神经炎,脚气病,消化不良,食欲不振
维生素C——坏血病,抵抗力下降、牙龈出血 桔子
维生素D——佝偻病、骨质疏松症 牛奶等
44人体消化系统的组成:
消化道:口腔→咽→食道→胃→小肠(十二指肠)→大肠→肛门
消化腺:唾液腺——唾液淀粉酶 肝脏——胆汁(将脂肪乳化成脂肪微粒)
胃腺——胃蛋白酶 胰腺、肠腺——含有消化糖类、蛋白质和脂肪的酶

‘肆’ 2009年黑龙江玉米试验方案急!谢!

玉米苗期生育素质调查试验方案 一、试验目的 玉米育苗移栽栽培是一项成熟的高产栽培技术,应用该技术可增加有效积温,充分发挥晚熟品种的增产潜力;可缓解了春旱与苗期需水的矛盾,实现一次播种保全苗;并能提高整体玉米的栽培水平,增产效果显着。玉米育苗移栽栽培技术,培育壮秧是实现增产的基础,但我省在该技术推广中,育苗环节一直沿用育苗时间20天左右,苗龄3—4叶期,对秧苗素质要求情况,尚无统一的育苗壮秧标准。为明确壮秧技术标准,科学规范高产栽培技术,特实施此试验。 二、试验方法及要求 1、试验方法:壮秧标准以大田裸地直播玉米为重要参考指标,试验重点明确裸地直播条件下的苗期玉米生育情况,有推广育苗移栽栽培技术的县市,要进行秧苗素质调查。采取大区试验,以多点带替重复。 2、试验面积:按调查项目要求,大田裸地栽培可自行确定。 3、品种要求:裸地直播栽培,选择当地主栽大、中、小粒(百粒重)品种种子各两个(合计6个品种)。育苗移栽栽培选择2—3个品种。 三、试验处理 1、裸地直播栽培按主栽品种(百粒重)大、中、小粒品种的种子各两个(合计6个品种)分别播种。播种按当地大田玉米生产播种方式播种;密度的确定,以玉米生长到6叶期时,植株相互不产生影响为宜。 2、育苗移栽栽培按当地生产的实际情况进行试验。 四、记载及调查内容 1、记载内容:大田裸地直播栽培,记载播种时间、出苗时间、各叶龄时间(一叶一心、两叶一心、三叶一心、四叶一心、五叶一心、六叶一心),并记载土壤状况、施肥水平等;育苗移栽栽培记载,播种时间、出苗时间、各叶龄时间(一叶一心、两叶一心、三叶一心、四叶一心、五叶一心、六叶一心),及温度、湿度控制情况、浇水时间等。 2、调查内容:叶色、叶片长、叶片宽、节间距、株高、根系条数、根色、茎基部粗、地上地下干鲜重、充实度、弹性。 五、记载、调查标准 1、叶龄的确定:播种后种子发芽出土2厘米为出苗,当前叶全部展开,心叶长出1厘米,为当前叶的一心期。 2、叶片长度的确定:从叶鞘的顶部(最上端)到叶片顶端的产度。 3、叶片宽度的确定:叶片最宽的处的宽度。 4、节间距的确定:各节之间的距离(长度)。 5、茎基部粗度的确定:地上底部茎基部的粗度(扁园型的长度直径)。 6、株高的确定:地面到顶部叶片竖直的高度。 7、根系条数的确定:为各时期根系的总数。 8、地上地下干鲜重的确定:干重为烘干的重量(80℃、24小时、20株的克数)、鲜重取样后直接测定的重量(20株的克数)。 9、充实度计算方法:充实度==地上部干重/植株株高(毫克/厘米)。 10、叶色确定标准和等级:按浅、绿、深分级。 11、对弹性的标准确定:用手轻轻推到秧苗,以回弹手感确定,按强、中、弱分级。 六、承担单位 1、直播裸地栽培苗期玉米生育素质调查试验 由玉米学科带头人承担 陈海山 高级农艺师 巴彦中心 13204660450 张文成 高级农艺师 双城中心 13074599516 赵凤民 高级农艺师 甘南中心 13019096707 卢金龙 高级农艺师 牡丹江总站 13694675560 李品隽 高级农艺师 林口中心 13945331635 王振栋 高级农艺师 肇州中心 13351848789 2、直播裸地栽培、育苗移栽栽培 由青冈、明水、讷河三县市承担。 七、总结要求 各承担单位及学科带头人要认真按方案实施,记载、调查数据要翔实,数据要认真保留(原始数据保留三年,以备查用),6月底前将数据报送省站旱田科。 附:记载、调查表 邮箱:[email protected] 黑龙江省农业技术推广站 二零零九年四月二十七日 大田裸地直播玉米苗期生育素质调查(1) 播种 出苗 一叶一心 两叶一心 三叶一心 四叶一心 五叶一心 六叶一心 时间 叶色 叶片长 叶片宽 节间距 株高 根系条数 根色 茎基粗度 地下部干重 地下部鲜重 地上部干重 地上部鲜重 充实度 弹性 育苗移栽栽培玉米苗期生育素质调查(2) 播种 出苗 一叶一心 两叶一心 三叶一心 四叶一心 五叶一心 六叶一心 时间 叶色 叶片长 叶片宽 节间距 株高 根系条数 根色 茎基粗度 地下部干重 地下部鲜重 地上部干重 地上部鲜重 充实度 弹性 温度管理 水分管理

‘伍’ 植物根冠比的测量方法

植物根冠比的测量方法是先将植物连根全部挖出再称重后计算。
根冠比是指植物地下部分与地上部分的鲜重或干重的比值。它的大小反映了植物地下部分与地上部分的相关性。
在作物苗期,通过创造良好的营养生长条件、采用科学的管理技术,促进植物地下部分根系生长,进而促进地上部分茎、叶生长量,从而增大根冠比。具体措施有:创造良好的土壤条件、中耕断根、蹲苗等措施,肥水措施是:施磷肥,控水。

‘陆’ 环境中生长对植物本身有什么影响

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,植株又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,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、干旱和病虫的危害。
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干物质积累,其积累量的大小直接反映在株高、茎粗、叶面积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,植株缺水时所发生的萎蔫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蔫严重,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,进而影响到干物质积累,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,特别是土壤干旱或供水不足时,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,减少地上部分的干物质积累,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。前期干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;严重缺水至叶子萎蔫时,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,光合面积显着减小;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,又促进呼吸作用,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CO2浓度明显下降,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CO2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,CO2扩散受阻,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%田间持水量时光合速率随土壤含水量的增大而增大,高于65%~69%田间持水量时,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CO2浓度的限制;当水分亏缺时,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清晨,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、CO2 等环境因子和内源激素以及外源生长调节物质。植物在干旱胁迫的情况下,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,干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,这在干燥的种子萌发中特别明显。因此,是干种子呼吸速率的限制因子。一般干种子的含水量很少,约为7%~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,只有在萎蔫时间较长时,水分才能成为植物呼吸作用的限制因子。虽然萎蔫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,在植物叶子接近萎蔫时,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干瘪瘦小。因此在干旱情况下,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,又无关。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)、过氧化氢酶(CAT)等,主要作用是清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·、O2-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MDA是膜脂的氧化产物,对膜脂有毒害作用,其含量的高低代表了植物体内膜脂的过氧化水平。
干旱胁迫时,植物体内清除活性氧的机制遭到破坏,SOD活性和含量均下降。轻度胁迫时,可引起叶片CAT活性上升,而高度胁迫CAT活性则下降。随着干旱胁迫时间的延长,叶片的AP、POD活性逐渐上升,MDA含量不断增加,膜脂过氧化加剧,明显地抑制了植株的生长发育。试验表明,细胞膜透性与MDA含量成极显着正相关,与POD,SOD活性和IAA含量成极显着负相关;MDA与POD、SOD活性和IAA含量成极显着负相关。
2.水分指标的测定
2.1 土壤水分含量的测定
土壤水分测定可采用探头式中子水分测定仪与烘干法。
2.2植物组织含水量的测定
植物组织含水量是植物生理状态的指标。利用水加热后蒸发为水蒸气的原理,可以通过加热烘干的方法测定植物组织中的含水量。植物组织的自然含水量常以鲜重或干重的百分比来表示。相对含水量是以植物组织的含水量占饱和含水量的百分比来表示。
测定方法:
1、自然含水量:
①将植物组织放入已知重量的铝盒中,称出鲜重。
②将组织剪碎,放入150℃烘箱中半小时,然后在80℃下烘干至恒重,测得样品干重。
②按照下式计算含水量:
植物组织的含水量(占鲜重)=[( W f – W d )/ W f]×100%
植物组织的含水量(占干重)= [( W f – W d )/ W d]×100%
2、相对含水量:
①如上方法称取样品鲜重后,将样品浸入水中数小时,待其吸收饱和后取出,用吸水纸擦干样品,称”凰饱和后的样品鲜重。
②将样品烘干,称取干重。
②安下式计算相对含水量:
相对含水量=[( W f – W d )/ ( W t – W d ) ]×100%
2.3蒸腾速率的测定
近年来,便携式光合仪在测量光合作用上应用广泛,操作方便、灵敏度也很高。此种仪器不仅能测量植物的光合作用,还能测量呼吸以及植物的蒸腾作用。如美国LI-COR公司的LI-6400型、CID公司的CI-301 PS型、澳大利亚ICT公司的LCA-4型、英国PPsystem,公司的CIRAS-1及ADC等便携式光合仪等。
2.4水势的测定
2.4.1压力室法测水势
在光下由于植物蒸腾作用,植物木质部水链系统的水分常处于一定的张力之下。当切下叶片或枝条,木质部张力解除,导管中汁液缩回。将切下的叶片放入压力室中,加压,使木质部汁液正好推回到切口处,此时的加压值等于切取叶片之前木质部张力的数值,也可以说,加压值大致等于叶片水势。
2.4.2小液流法测水势
将植物组织浸于一系列已知浓度的溶液中,寻找其等渗液,根据等渗液的浓度计算组织水势。常用的溶液有蔗糖、甘露醇和聚乙二醛等。
2.5渗透势的测定
测定细胞渗透势的方法,通常势调节压力势为零,测得细胞的水势即为渗透势。测定方法如下:
2.5.1质壁分离法
此方法只限于液泡化的细胞。将植物组织置于一系列浓度不同的溶液(通常为不易透过膜的无毒溶质)中,一定时间后镜检初始质壁分离的细胞数,根据视野中50%细胞显示初始质壁分离的外液浓度计算组织的渗透势。
公式如下:
Φs=-osmRT
Osm等于1000g溶液中含溶质的物质的量。标准状况下:1osm=-2.27MPa
2.5.2细胞汁液测定
用冻融法或其他方法破坏细胞膜,取其汁液,测定渗透势。该法适于大样本测定,基本能反应正常水分状况下组织的平均渗透势。测定汁液渗透势的方法主要有冰点下降法,测得溶液冰点后,在标准状况下的渗透势为:
Φs=-2.27×(实测冰点下降值/1.86)
单位为MPa
2.5.3由P-V曲线计算
2.6压力势的测定:
目前还没有测定高等植物压力势的好方法。通常采用间接方法来测定,即根据Φw=Φs+Φp,测得Φw和Φs,计算Φp。也可通过P-V曲线计算组织的平均膨压。
2.7水导
植物的导水率表示根系运输传导水分的能力,它的高低直接影响根系吸收水分的多少,是根系感受土壤水分变化的最直接生理指标之一。目前,国内外测定植物导水率及阻力的方法有压力室法、蒸发通量法、压力探针法以及近年来出现的高压流速仪。
在国内测定中以压力室法居多。此法可以较快速地对植物根系水分导度进行测量。测量时,把单根或根系从植物体上分离下来,部分密封在压力室内,逐渐增大压力,根切口渗出液收集在1 mL的离心管中并称重,求出溢出液重。Jv= 溢出液重/(根面积×时间),以压力为横坐标,Jv 为纵坐标绘图,斜率为水导值。但压力室法虽测定范围广,但在测定中不能用于导水率直接测定,所测结果须通过计算获得。
蒸发通量法是一种比较传统的方法,在国外得到广泛使用,这种方法所得的导水率值是根据植株蒸发通量与土壤和叶片水势差值的比率来计算的,当水流达稳定态时,用植物各部位的水势与土壤水势之差除以蒸发通量值来计算作物全阻力值和冠层各组成部分的阻力值,由于阻力与导水率成反比,用此方法可计算植物的水分传导。此方法不仅适用于苗期的作物而且可用于成年树种的导水率及阻力测定。由于此方法要测定土-根界面土壤水势以及作物各个组成部分的水势,虽然测定时无破毁性,但是测定工序较多导致精度不高。
压力探针法测定范围广,不论是根系还是单根,都能进行测定。此法包括根压力探针法和细胞压力探针法两种。根压力探针法是将单根或根系密封在压力探针中,通过推动活塞产生密闭系统静水压的变化或改变培养液渗透势产生密闭系统渗透压的变化,进而造成根中汁液在密闭系统玻璃毛细管中移动。玻璃毛细管中充满硅油,借助显微镜很容易观察到汁液和硅油的界面,通过界面的位移计算根系的水流量(V)。根面积(S)可使用图像分析软件得到,单位时间、单位面积的水流量即为Jv、Jv/P即水分导度。细胞压力探针技术的原理相似于根压力探针法,只是它可以用其尖端非常尖细的玻璃毛细管刺入细胞来测量细胞水平上的水导的变化。
相对这些方法而言,高压流速仪法是一种较好的测定作物导水率及阻力的方法,测定方法相对简单,测定速度较快,精度较高,测定范围较广,测定数据通过计算机在较短时间内直接获得,不仅在实验室而且在田间可进行原位测定。

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