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VPD調控溫室SPAC系統(tǒng)水分運移機制與蔬菜生產(chǎn)力研究 版權信息
- ISBN：9787030708588
- 條形碼：9787030708588 ; 978-7-03-070858-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
VPD調控溫室SPAC系統(tǒng)水分運移機制與蔬菜生產(chǎn)力研究 內容簡介
水汽壓虧缺（VPD）可以用來表征空氣的干燥程度，是影響植物生長發(fā)育的重要環(huán)境因素之一。《VPD調控溫室SPAC系統(tǒng)水分運移機制與蔬菜作物生產(chǎn)力研究》匯編了筆者課題組近7年來的研究成果，總結了VPD調控在溫室蔬菜作物環(huán)境調控中的作用與意義；闡述了土壤–植物–大氣連續(xù)體（SPAC）在溫室水分調控中的影響及VPD調控水分傳輸?shù)膭恿W機制；解析了植物器官解剖結構、CO2傳輸通道、光合作用、營養(yǎng)元素吸收及CO2耦合效應對VPD調控的響應；同時，通過構建有關的溫室水分傳輸模型，進一步對VPD與溫室內各環(huán)境因子的關系進行了深入探討。相關研究成果可為溫室蔬菜作物水分科學管理提供一定的理論與技術支撐。
VPD調控溫室SPAC系統(tǒng)水分運移機制與蔬菜生產(chǎn)力研究 目錄
目錄
**章 溫室環(huán)境水分調控的機制與意義 1
**節(jié) SPAC系統(tǒng)的概念及其作用 1
一、SPAC系統(tǒng)的概念與特點 1
二、SPAC系統(tǒng)中水分循環(huán)動力學驅動機制及其影響因素 5
三、SPAC系統(tǒng)中水分傳輸?shù)膭菽芊植?6
四、SPAC系統(tǒng)水分傳輸理論的應用 8
第二節(jié) 溫室SPAC系統(tǒng)的構成及其在環(huán)境調控中的意義 10
一、溫室SPAC系統(tǒng)構成與特點 10
二、溫室環(huán)境水分調控的主要措施 12
三、SPAC系統(tǒng)在溫室環(huán)境調控中的意義 15
第三節(jié) 溫室環(huán)境水分運移的研究進展、問題與展望 16
一、主要研究進展 16
二、溫室作物SPAC系統(tǒng)需要研究的主要問題與展望 33
第二章 VPD調控溫室蔬菜作物水分傳輸?shù)膭恿W機制 36
**節(jié) VPD的水分生理學研究意義 36
第二節(jié) VPD調控溫室作物水分運移和耗水量的機制 39
一、溫室環(huán)境因子調控水分傳輸?shù)南鄬χ匾?39
二、VPD與溫室SPAC系統(tǒng)水分傳輸能力的關系 42
第三節(jié) VPD調控對溫室蔬菜作物水分生理的影響 49
一、VPD調控對番茄葉片水孔蛋白基因表達的影響 49
二、VPD調控對番茄水力導度的影響 50
三、VPD調控對水汽通量導度的影響 52
四、植物輸水功能組織對VPD調控的響應 53
五、VPD調控對番茄P-V曲線參數(shù)的影響 53
第四節(jié) VPD調控對溫室蔬菜作物生產(chǎn)力的影響 54
一、VPD調控對植株生長的影響 54
二、調控溫室內VPD對番茄產(chǎn)量和品質的影響 58
三、調控溫室內VPD對番茄干物質分配的影響 60
第五節(jié) VPD調控對溫室蔬菜作物耗水量和水分利用效率的影響 60
一、VPD調控對植株水分狀況的影響 60
二、VPD調控對不同尺度的作物水分利用效率的影響 62
三、溫室調控大氣蒸發(fā)能力提高水分利用效率的綜合評價 64
第三章 VPD對蔬菜作物光合作用的調控與影響 65
**節(jié) VPD調控對蔬菜作物光合作用的研究 65
第二節(jié) 不同番茄品種對VPD調控的響應 66
一、不同番茄品種的來源 67
二、VPD調控對不同番茄品種的影響 68
三、小結 73
第三節(jié) VPD調控對番茄光合日變化的影響 74
一、溫室內微氣候環(huán)境變化 74
二、調控溫室內VPD對番茄葉片氣體交換參數(shù)日變化的影響 74
三、番茄葉片氣體交換參數(shù)和環(huán)境因子間關系的分析 77
四、小結 78
第四節(jié) VPD調控對番茄光合特性的影響 78
一、VPD調控對番茄葉片氣體交換參數(shù)的影響 78
二、VPD調控對番茄葉片光合羧化作用的影響 82
三、VPD調控對番茄葉片光合作用限制的定量分析 83
四、VPD調控對番茄水分利用效率的影響 84
五、VPD調控對番茄葉片光響應曲線和CO2響應曲線的影響 85
六、小結 87
第四章 VPD對蔬菜作物CO2傳輸通道的調控 88
**節(jié) VPD調控蔬菜作物CO2傳輸通道的研究 88
第二節(jié) VPD對蔬菜作物CO2傳輸通道氣孔的調控 89
一、VPD調控對番茄葉片氣孔導度和蒸騰速率的影響 89
二、VPD調控對番茄葉片氣孔特征的影響 91
三、VPD調控對番茄葉片*大氣孔導度的影響 92
四、VPD調控對番茄葉片P-V曲線參數(shù)的影響 93
五、VPD調控對番茄植株水力導度的影響 94
六、VPD調控對番茄葉片葉脈結構的影響 96
七、VPD調控對番茄莖解剖結構的影響 98
八、VPD調控對番茄根系形態(tài)的影響 99
九、小結 100
第三節(jié) VPD對蔬菜作物CO2傳輸通道葉肉的調控 100
一、VPD調控對番茄葉片葉肉導度的影響 100
二、VPD調控對番茄葉片葉肉中氣相導度和液相導度的影響 102
三、VPD調控對番茄葉片結構的影響 102
四、VPD調控對番茄葉片葉肉結構的影響 104
五、VPD調控對番茄葉片葉肉細胞超微結構的影響 106
六、VPD調控對番茄葉片葉肉細胞內擴散阻力的影響 107
七、VPD調控對番茄葉片葉肉導度限制的定量分析 109
八、小結 110
第五章 VPD與CO2耦合對番茄生長和產(chǎn)量的影響 111
**節(jié) VPD與CO2耦合對夏季番茄光合作用及生理代謝的影響 111
一、材料和試驗設計 112
二、環(huán)境數(shù)據(jù)分析 112
三、VPD與CO2耦合對植株水分狀態(tài)的影響 113
四、VPD與CO2耦合對番茄葉片光合色素含量的影響 115
五、VPD與CO2耦合對番茄葉片氣體交換參數(shù)的影響 116
六、VPD與CO2耦合對植株CO2響應曲線的影響 120
七、VPD與CO2耦合對植株光響應曲線的影響 122
八、VPD與CO2耦合對植株生長的影響 124
九、VPD與CO2耦合對植株生物量的影響 126
十、VPD與CO2耦合對植株耗水量和產(chǎn)量的影響 127
十一、VPD與CO2耦合對果徑變化的影響 129
十二、VPD與CO2耦合對果實糖酸含量的影響 130
十三、小結 131
第二節(jié) VPD與CO2耦合對冬季番茄光合作用及生理代謝的影響 131
一、環(huán)境數(shù)據(jù)分析 132
二、VPD與CO2耦合對植株水分狀態(tài)的影響 132
三、VPD與CO2耦合對葉片光合色素含量的影響 133
四、VPD與CO2耦合對葉片氣體交換參數(shù)的影響 134
五、VPD與CO2耦合對植株CO2響應曲線的影響 135
六、VPD與CO2耦合對植株生長的影響 137
七、VPD與CO2耦合對植株耗水量的影響 138
八、VPD與CO2耦合對植株生物量的影響 139
九、小結 140
第六章 VPD對溫室蔬菜作物營養(yǎng)元素吸收的影響與調控 141
**節(jié) VPD調控植物營養(yǎng)元素吸收與分配的研究進展 141
第二節(jié) VPD調控對蔬菜鉀素吸收與分配的影響 143
一、材料和試驗設計 143
二、環(huán)境數(shù)據(jù)分析 144
三、VPD與鉀素耦合對植株鉀素含量的影響 144
四、VPD與鉀素耦合對植株干物質量和鉀素積累量的影響 145
五、VPD與鉀素耦合對植株干物質量和鉀素分配的影響 147
六、VPD與鉀素耦合對植株根系形態(tài)的影響 148
七、VPD與鉀素耦合對植株葉片氣體交換參數(shù)和水分狀態(tài)的影響 151
八、根系形態(tài)與鉀素積累量的相關關系 153
九、小結 155
第三節(jié) VPD調控對蔬菜營養(yǎng)元素吸收與分配的影響 155
一、VPD與鉀素耦合對植株干物質量和葉水勢的影響 156
二、VPD與鉀素耦合對植株各器官氮磷鉀含量的影響 156
三、VPD與鉀素耦合對植株各器官氮磷鉀積累量的影響 157
四、VPD與鉀素耦合對植株氣體交換參數(shù)的影響 158
五、VPD與鉀素耦合對植株CO2響應曲線的影響 159
六、VPD與鉀素耦合對植株光響應曲線的影響 160
七、小結 162
第四節(jié) VPD調控對蔬菜作物在低溫下鉀素吸收的影響 162
一、VPD與鉀素耦合對植株鉀素含量及積累量的影響 162
二、VPD與鉀素耦合對植株光合參數(shù)和葉水勢的影響 163
三、VPD與鉀素耦合對植株氣孔參數(shù)的影響 164
四、VPD與鉀素耦合對植株光合色素的影響 166
五、VPD與鉀素耦合對植株熒光參數(shù)的影響 166
六、VPD與鉀素耦合對植株活性氧和抗氧化酶的影響 168
七、小結 169
第七章 溫室作物SPAC系統(tǒng)的互作效應研究 170
**節(jié) 溫室環(huán)境因子與作物莖流的互作關系研究 170
一、溫室環(huán)境因子調控作物莖流的相對重要性 170
二、夏季莖流與空氣環(huán)境因子的日變化曲線 171
三、莖流與其相關因子的分析 173
四、莖流與環(huán)境因子的相關性及通徑分析 178
五、莖流對甜瓜干物質積累和分配及產(chǎn)量的影響 181
第二節(jié) 溫室甜瓜莖流的水分運移動力分析 182
一、甜瓜蒸騰蒸發(fā)量與莖流的關系 182
二、甜瓜莖流對養(yǎng)分吸收的影響 184
三、甜瓜的莖粗日變化量 185
第三節(jié) 溫室番茄對VPD與土壤水分耦合調控的效應 186
一、植物水分狀況的研究 186
二、土壤水分和VPD耦合對番茄葉片水分狀況的影響 187
三、土壤水分和VPD耦合對番茄氣孔特征的影響 188
四、土壤水分和VPD耦合對番茄氣體交換參數(shù)的影響 189
五、土壤水分和VPD耦合對番茄植株生長參數(shù)的影響 189
六、小結 190
第四節(jié) 溫室黃瓜對VPD與土壤水分耦合調控的效應 190
一、環(huán)境數(shù)據(jù)分析 191
二、土壤水分和VPD耦合對黃瓜葉片RWC的影響 191
三、土壤水分和VPD耦合對黃瓜葉片EC的影響 192
四、土壤水分和VPD耦合對黃瓜葉片氣體交換參數(shù)的影響 193
五、土壤水分和VPD耦合對黃瓜生長參數(shù)的影響 194
六、土壤水分和VPD耦合對黃瓜葉綠素含量的影響 195
七、小結 196
第八章 溫室環(huán)境與作物水分運移機制及模型構建 197
**節(jié) 溫室SPAC系統(tǒng)水分傳輸調控的時空尺度效應 197
一、甜瓜生長發(fā)育過程中植株蒸騰與其調控因子關系的變化特征 198
二、蒸騰生物物理調控與形態(tài)發(fā)育調控之間的耦合關系 199
第二節(jié) 溫室綜合環(huán)境因子調控水分傳輸?shù)男?200
一、葉片尺度上甜瓜蒸騰速率的影響因子分析 200
二、溫室環(huán)境因子驅動甜瓜單株水平水分傳輸?shù)臋C制 204
三、黃瓜氣孔導度、水力導度的環(huán)境響應及其調控蒸騰的效應 208
第三節(jié) 溫室水分傳輸模擬 212
一、溫室環(huán)境因子驅動的甜瓜水分傳輸速率的實時動態(tài)模擬 212
二、模型原理 213
三、小結 216
第四節(jié) 溫室環(huán)境因子驅動的甜瓜單株耗水動態(tài)模擬 217
一、材料與方法 218
二、模型原理 219
三、模型參數(shù)估算 221
四、模型構建與檢驗 224
五、小結 225
第五節(jié) 溫室黃瓜營養(yǎng)生長期日蒸騰量估算模型 226
一、模型建立 226
二、模型驗證 228
參考文獻 230
**章 溫室環(huán)境水分調控的機制與意義 1
**節(jié) SPAC系統(tǒng)的概念及其作用 1
一、SPAC系統(tǒng)的概念與特點 1
二、SPAC系統(tǒng)中水分循環(huán)動力學驅動機制及其影響因素 5
三、SPAC系統(tǒng)中水分傳輸?shù)膭菽芊植?6
四、SPAC系統(tǒng)水分傳輸理論的應用 8
第二節(jié) 溫室SPAC系統(tǒng)的構成及其在環(huán)境調控中的意義 10
一、溫室SPAC系統(tǒng)構成與特點 10
二、溫室環(huán)境水分調控的主要措施 12
三、SPAC系統(tǒng)在溫室環(huán)境調控中的意義 15
第三節(jié) 溫室環(huán)境水分運移的研究進展、問題與展望 16
一、主要研究進展 16
二、溫室作物SPAC系統(tǒng)需要研究的主要問題與展望 33
第二章 VPD調控溫室蔬菜作物水分傳輸?shù)膭恿W機制 36
**節(jié) VPD的水分生理學研究意義 36
第二節(jié) VPD調控溫室作物水分運移和耗水量的機制 39
一、溫室環(huán)境因子調控水分傳輸?shù)南鄬χ匾?39
二、VPD與溫室SPAC系統(tǒng)水分傳輸能力的關系 42
第三節(jié) VPD調控對溫室蔬菜作物水分生理的影響 49
一、VPD調控對番茄葉片水孔蛋白基因表達的影響 49
二、VPD調控對番茄水力導度的影響 50
三、VPD調控對水汽通量導度的影響 52
四、植物輸水功能組織對VPD調控的響應 53
五、VPD調控對番茄P-V曲線參數(shù)的影響 53
第四節(jié) VPD調控對溫室蔬菜作物生產(chǎn)力的影響 54
一、VPD調控對植株生長的影響 54
二、調控溫室內VPD對番茄產(chǎn)量和品質的影響 58
三、調控溫室內VPD對番茄干物質分配的影響 60
第五節(jié) VPD調控對溫室蔬菜作物耗水量和水分利用效率的影響 60
一、VPD調控對植株水分狀況的影響 60
二、VPD調控對不同尺度的作物水分利用效率的影響 62
三、溫室調控大氣蒸發(fā)能力提高水分利用效率的綜合評價 64
第三章 VPD對蔬菜作物光合作用的調控與影響 65
**節(jié) VPD調控對蔬菜作物光合作用的研究 65
第二節(jié) 不同番茄品種對VPD調控的響應 66
一、不同番茄品種的來源 67
二、VPD調控對不同番茄品種的影響 68
三、小結 73
第三節(jié) VPD調控對番茄光合日變化的影響 74
一、溫室內微氣候環(huán)境變化 74
二、調控溫室內VPD對番茄葉片氣體交換參數(shù)日變化的影響 74
三、番茄葉片氣體交換參數(shù)和環(huán)境因子間關系的分析 77
四、小結 78
第四節(jié) VPD調控對番茄光合特性的影響 78
一、VPD調控對番茄葉片氣體交換參數(shù)的影響 78
二、VPD調控對番茄葉片光合羧化作用的影響 82
三、VPD調控對番茄葉片光合作用限制的定量分析 83
四、VPD調控對番茄水分利用效率的影響 84
五、VPD調控對番茄葉片光響應曲線和CO2響應曲線的影響 85
六、小結 87
第四章 VPD對蔬菜作物CO2傳輸通道的調控 88
**節(jié) VPD調控蔬菜作物CO2傳輸通道的研究 88
第二節(jié) VPD對蔬菜作物CO2傳輸通道氣孔的調控 89
一、VPD調控對番茄葉片氣孔導度和蒸騰速率的影響 89
二、VPD調控對番茄葉片氣孔特征的影響 91
三、VPD調控對番茄葉片*大氣孔導度的影響 92
四、VPD調控對番茄葉片P-V曲線參數(shù)的影響 93
五、VPD調控對番茄植株水力導度的影響 94
六、VPD調控對番茄葉片葉脈結構的影響 96
七、VPD調控對番茄莖解剖結構的影響 98
八、VPD調控對番茄根系形態(tài)的影響 99
九、小結 100
第三節(jié) VPD對蔬菜作物CO2傳輸通道葉肉的調控 100
一、VPD調控對番茄葉片葉肉導度的影響 100
二、VPD調控對番茄葉片葉肉中氣相導度和液相導度的影響 102
三、VPD調控對番茄葉片結構的影響 102
四、VPD調控對番茄葉片葉肉結構的影響 104
五、VPD調控對番茄葉片葉肉細胞超微結構的影響 106
六、VPD調控對番茄葉片葉肉細胞內擴散阻力的影響 107
七、VPD調控對番茄葉片葉肉導度限制的定量分析 109
八、小結 110
第五章 VPD與CO2耦合對番茄生長和產(chǎn)量的影響 111
**節(jié) VPD與CO2耦合對夏季番茄光合作用及生理代謝的影響 111
一、材料和試驗設計 112
二、環(huán)境數(shù)據(jù)分析 112
三、VPD與CO2耦合對植株水分狀態(tài)的影響 113
四、VPD與CO2耦合對番茄葉片光合色素含量的影響 115
五、VPD與CO2耦合對番茄葉片氣體交換參數(shù)的影響 116
六、VPD與CO2耦合對植株CO2響應曲線的影響 120
七、VPD與CO2耦合對植株光響應曲線的影響 122
八、VPD與CO2耦合對植株生長的影響 124
九、VPD與CO2耦合對植株生物量的影響 126
十、VPD與CO2耦合對植株耗水量和產(chǎn)量的影響 127
十一、VPD與CO2耦合對果徑變化的影響 129
十二、VPD與CO2耦合對果實糖酸含量的影響 130
十三、小結 131
第二節(jié) VPD與CO2耦合對冬季番茄光合作用及生理代謝的影響 131
一、環(huán)境數(shù)據(jù)分析 132
二、VPD與CO2耦合對植株水分狀態(tài)的影響 132
三、VPD與CO2耦合對葉片光合色素含量的影響 133
四、VPD與CO2耦合對葉片氣體交換參數(shù)的影響 134
五、VPD與CO2耦合對植株CO2響應曲線的影響 135
六、VPD與CO2耦合對植株生長的影響 137
七、VPD與CO2耦合對植株耗水量的影響 138
八、VPD與CO2耦合對植株生物量的影響 139
九、小結 140
第六章 VPD對溫室蔬菜作物營養(yǎng)元素吸收的影響與調控 141
**節(jié) VPD調控植物營養(yǎng)元素吸收與分配的研究進展 141
第二節(jié) VPD調控對蔬菜鉀素吸收與分配的影響 143
一、材料和試驗設計 143
二、環(huán)境數(shù)據(jù)分析 144
三、VPD與鉀素耦合對植株鉀素含量的影響 144
四、VPD與鉀素耦合對植株干物質量和鉀素積累量的影響 145
五、VPD與鉀素耦合對植株干物質量和鉀素分配的影響 147
六、VPD與鉀素耦合對植株根系形態(tài)的影響 148
七、VPD與鉀素耦合對植株葉片氣體交換參數(shù)和水分狀態(tài)的影響 151
八、根系形態(tài)與鉀素積累量的相關關系 153
九、小結 155
第三節(jié) VPD調控對蔬菜營養(yǎng)元素吸收與分配的影響 155
一、VPD與鉀素耦合對植株干物質量和葉水勢的影響 156
二、VPD與鉀素耦合對植株各器官氮磷鉀含量的影響 156
三、VPD與鉀素耦合對植株各器官氮磷鉀積累量的影響 157
四、VPD與鉀素耦合對植株氣體交換參數(shù)的影響 158
五、VPD與鉀素耦合對植株CO2響應曲線的影響 159
六、VPD與鉀素耦合對植株光響應曲線的影響 160
七、小結 162
第四節(jié) VPD調控對蔬菜作物在低溫下鉀素吸收的影響 162
一、VPD與鉀素耦合對植株鉀素含量及積累量的影響 162
二、VPD與鉀素耦合對植株光合參數(shù)和葉水勢的影響 163
三、VPD與鉀素耦合對植株氣孔參數(shù)的影響 164
四、VPD與鉀素耦合對植株光合色素的影響 166
五、VPD與鉀素耦合對植株熒光參數(shù)的影響 166
六、VPD與鉀素耦合對植株活性氧和抗氧化酶的影響 168
七、小結 169
第七章 溫室作物SPAC系統(tǒng)的互作效應研究 170
**節(jié) 溫室環(huán)境因子與作物莖流的互作關系研究 170
一、溫室環(huán)境因子調控作物莖流的相對重要性 170
二、夏季莖流與空氣環(huán)境因子的日變化曲線 171
三、莖流與其相關因子的分析 173
四、莖流與環(huán)境因子的相關性及通徑分析 178
五、莖流對甜瓜干物質積累和分配及產(chǎn)量的影響 181
第二節(jié) 溫室甜瓜莖流的水分運移動力分析 182
一、甜瓜蒸騰蒸發(fā)量與莖流的關系 182
二、甜瓜莖流對養(yǎng)分吸收的影響 184
三、甜瓜的莖粗日變化量 185
第三節(jié) 溫室番茄對VPD與土壤水分耦合調控的效應 186
一、植物水分狀況的研究 186
二、土壤水分和VPD耦合對番茄葉片水分狀況的影響 187
三、土壤水分和VPD耦合對番茄氣孔特征的影響 188
四、土壤水分和VPD耦合對番茄氣體交換參數(shù)的影響 189
五、土壤水分和VPD耦合對番茄植株生長參數(shù)的影響 189
六、小結 190
第四節(jié) 溫室黃瓜對VPD與土壤水分耦合調控的效應 190
一、環(huán)境數(shù)據(jù)分析 191
二、土壤水分和VPD耦合對黃瓜葉片RWC的影響 191
三、土壤水分和VPD耦合對黃瓜葉片EC的影響 192
四、土壤水分和VPD耦合對黃瓜葉片氣體交換參數(shù)的影響 193
五、土壤水分和VPD耦合對黃瓜生長參數(shù)的影響 194
六、土壤水分和VPD耦合對黃瓜葉綠素含量的影響 195
七、小結 196
第八章 溫室環(huán)境與作物水分運移機制及模型構建 197
**節(jié) 溫室SPAC系統(tǒng)水分傳輸調控的時空尺度效應 197
一、甜瓜生長發(fā)育過程中植株蒸騰與其調控因子關系的變化特征 198
二、蒸騰生物物理調控與形態(tài)發(fā)育調控之間的耦合關系 199
第二節(jié) 溫室綜合環(huán)境因子調控水分傳輸?shù)男?200
一、葉片尺度上甜瓜蒸騰速率的影響因子分析 200
二、溫室環(huán)境因子驅動甜瓜單株水平水分傳輸?shù)臋C制 204
三、黃瓜氣孔導度、水力導度的環(huán)境響應及其調控蒸騰的效應 208
第三節(jié) 溫室水分傳輸模擬 212
一、溫室環(huán)境因子驅動的甜瓜水分傳輸速率的實時動態(tài)模擬 212
二、模型原理 213
三、小結 216
第四節(jié) 溫室環(huán)境因子驅動的甜瓜單株耗水動態(tài)模擬 217
一、材料與方法 218
二、模型原理 219
三、模型參數(shù)估算 221
四、模型構建與檢驗 224
五、小結 225
第五節(jié) 溫室黃瓜營養(yǎng)生長期日蒸騰量估算模型 226
一、模型建立 226
二、模型驗證 228
參考文獻 230
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VPD調控溫室SPAC系統(tǒng)水分運移機制與蔬菜生產(chǎn)力研究 節(jié)選
**章 溫室環(huán)境水分調控的機制與意義 【導讀】本章主要介紹了SPAC系統(tǒng)的概念與系統(tǒng)構成，SPAC系統(tǒng)中水分運輸?shù)膭恿ψ饔门c影響，SPAC系統(tǒng)在水分傳輸理論中的應用；闡述了SPAC系統(tǒng)在環(huán)境調控中的作用，介紹了溫室環(huán)境水分調控的研究進展、主要問題及未來展望；闡述了通過環(huán)境調控協(xié)同提升溫室系統(tǒng)內水分利用效率與作物生產(chǎn)力的理論基礎，探討了溫室水資源高效利用的途徑及其需要研究的主要技術問題。 **節(jié) SPAC系統(tǒng)的概念及其作用 一、SPAC系統(tǒng)的概念與特點 水分由土壤經(jīng)過植物進入大氣，是一個統(tǒng)一的動態(tài)過程，即土壤–植物–大氣連續(xù)體（soil-plant-atmosphere continuum，SPAC）水分運移過程。Philip（1966）提出了較完整的關于SPAC系統(tǒng)的概念。在SPAC中，水分逆著水勢梯度傳輸，其水流路徑：由土壤到達植物根系表面，由根表面穿過表皮、皮層、內皮層進入根木質部，由根木質部進入植物莖，經(jīng)莖木質部到達葉片，在葉氣孔腔內汽化，由葉氣孔或角質層擴散到寧靜空氣層，*后參與大氣的湍流交換，形成一個統(tǒng)一的、動態(tài)的、互相反饋的連續(xù)系統(tǒng)，即SPAC系統(tǒng)（康紹忠和劉曉明，1993）。盡管系統(tǒng)介質不同、界面不一，但在物理上都是一個統(tǒng)一的連續(xù)體。水在該系統(tǒng)中的各種流動過程就像連環(huán)一樣，互相銜接，而且完全可以用統(tǒng)一的能量指標—水勢來定量研究整個系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的能量水平的變化。SPAC系統(tǒng)水分傳輸理論的分析有利于進一步探明連續(xù)體內的水分運移機制和水分運轉的定量關系，以及連續(xù)體內水分運移的調控機制，促進該系統(tǒng)中水分和能量的良性運轉，并為農田灌溉提供一種定量解決作物與水分的環(huán)境關系問題的現(xiàn)實途徑。水分從土壤進入根系，經(jīng)過莖稈到達植物頂端，由葉片或其他組織表皮蒸騰、蒸發(fā)到大氣中。大部分低矮的草本植物和灌木植物高度一般在幾米之內，而高大的喬木或者蔓類植物（如溫室無土栽培的莖稈高20多米的番茄）高度可達到幾十米甚至上百米。植物在完成水分吸收、運輸、蒸騰散失這一過程中，需要克服土壤的毛管力、水分重力、原生質體和質外體傳輸阻力等多種阻力，如果沒有足夠的動力來源，則無法完成水分的正常代謝過程。一般認為根壓和蒸騰拉力是植物吸水的主要動力，也有人認為植物水分吸收運輸?shù)膭恿κ菨B透泵原理（尚念科，2012）。所以，研究認為植物水分傳輸?shù)尿寗恿樗盅貙Ч芑蚬馨仙艿降恼趄v拉力、重力、根壓、毛管力、滲透勢等各種力的矢量和。 （一）土壤水勢 土壤水勢指土壤水所具有的勢能，即可逆地和等溫地在大氣壓下從特定高度的純水池轉移極少量的水到土壤水中，單位數(shù)量純水所需做的功。作用于土壤水的力主要有重力、土壤顆粒的吸力和土壤水所含溶質的滲透力，因此土壤的總水勢通常表示為以上各種力構成的分水勢的總和。土壤水勢一般表示為負的壓力，因此也稱為土壤水分張力。土壤飽和時土壤水勢的絕對值小，土壤含水量低時土壤水勢的絕對值大。因此，土壤水勢絕對值的大小反映了土壤水分運動和植物吸水的難易（周健民，2013）。 土壤水勢中的重力勢由與某一參照面的相對高度而定。習慣上把參照面設在土壤剖面之下的某一適當高度，以使重力勢為正或零值，在非飽和土壤中重力勢在土壤水勢中所占比重很小，通常忽略不計。基質勢由土壤基質對水的吸附力和土粒間形成的毛管作用共同決定。在非飽和土壤中，除毛管作用外，土粒上吸附著水膜，對砂質土壤吸附作用較小。滲透勢亦稱溶質勢，即土壤水因溶質的存在而產(chǎn)生的化學勢能，這些溶質可以影響土壤水的熱力學性質，特別是影響其水汽壓。滲透勢通常不顯著影響水的液態(tài)流動，但當存在滲透膜而形成擴散障礙時，滲透勢即起作用。因此滲透勢在植物根與土壤的相互作用中及土壤水的氣態(tài)擴散過程中是重要的。 以純自由水為參照狀態(tài)時，土壤水勢代表了單位質量土壤水所具有的能量相對高低。若以純自由水的能量為零，則飽和土壤的水勢多為正值，而非飽和土壤的水勢則多為負值。 土壤水總是由水勢高處向低處流動。當已知土體內的土壤水勢時，便可由土壤水勢分布情況判斷水流方向，而由水勢隨距離的變化率確定驅使土壤水分運動的動力。因此，土壤水勢對研究土壤水分狀態(tài)及其運動規(guī)律十分重要。 土壤水勢的定量單位取決于土壤水單位的表示方法。當選用單位質量的土壤水時，土壤水勢單位為 J/g或 erg/g；選用單位容積的土壤水時，土壤水勢單位和壓強單位相同，如 Pa、bar、atm等；bar、Pa及其他常用壓力單位之間的關系：1bar=105Pa=0.987atm=750mmHg=1020cm H2O。選用單位質量的土壤水時，土壤水勢則相當于一定壓力的水柱高度，常用 cm表示。 根據(jù)影響土壤水勢的因素不同，一般可將土壤水勢分為下列幾個分勢。 1）壓力勢 土壤承受的壓力超過參照狀態(tài)下的標準壓力而產(chǎn)生的勢。土壤中的靜水壓力、氣體壓力及荷載壓力均可形成壓力勢。 2）基質勢 基質勢是由土壤基質的吸附力和毛管力而產(chǎn)生的勢。 3）重力勢 重力勢是土壤水受重力作用而產(chǎn)生的勢。 4）溶質勢溶質勢是土壤水含有可溶性鹽類時，會使土壤水分失去一部分自由活動的能力，由此而產(chǎn)生的勢（負值）。 在恒溫條件下，以上4個分勢的代數(shù)和稱為土壤總水勢。在實際應用中，為方便起見，常將某幾個分勢合并起來，并另起一個名稱，如基質勢與溶質勢經(jīng)常合并使用，將它們的絕對值之和稱為土壤水吸力。又如，當土壤中沒有半透膜時，溶質勢對土壤水流不起驅動作用。這樣，便將其余3個分勢合并在一起，稱為水力勢。 土壤水勢的測定，一般是先測出各個分勢，再綜合為總水勢。基質勢可用張力計、沙蕊漏斗或壓力室等方法測定。壓力勢可由壓力表、測壓管測出。滲透勢與滲透壓的絕對值相同，可通過測定滲透壓來確定滲透勢。若能測出土壤水含鹽成分及其濃度，則可直接計算出滲透勢的數(shù)值。重力勢與土壤本身性質無關，僅取決于所研究的點與參照面之間的垂直距離，因而很容易測定（崔宗培，2006）。隨著現(xiàn)代儀器設備的更新?lián)Q代，土壤水勢也可以利用新型儀器一次測定出來，如 TRIME-EZ探針、土壤水分張力計等，也可以利用土壤水分特征曲線根據(jù)土壤含水量計算。 土壤水勢的測定：利用 PSYPRO多露點水勢系統(tǒng)（PCT-55土壤探頭），選擇3個樣地挖土至深25cm處，分別埋設3個探頭，采用原位測定，待其穩(wěn)定后進行讀數(shù)，取其平均值。 （二）作物水勢 作物各器官均含有水分，所以各器官都有水分的勢能，包括根水勢、莖水勢、葉水勢。如果深入考慮，每個細胞也有不同的水勢。由于植物每個細胞代謝及發(fā)育水平與進程不同，細胞水勢差異較大，也就產(chǎn)生了細胞間的水勢差，形成了植株體內水分的運移。成熟細胞中央有大的液泡，其內充滿著具有一定滲透勢的溶液，滲透勢是細胞水勢的組成成分之一，它是由液泡中溶質的存在而使細胞水勢降低的值，因此又稱為溶質勢，用Ψs表示。純水的水勢*大，并規(guī)定為0。當細胞內溶質增多，滲透勢提高，細胞吸水，體積膨大。由于細胞原生質體伸縮性大于細胞壁的伸縮性，因此細胞的吸水達到一定程度后，細胞壁就會對原生質體的膨大擴張產(chǎn)生一種向內的壓力，與該壓力相反的力即為膨壓。細胞壁對細胞原生質體、細胞液產(chǎn)生的這種壓力，形成促使細胞內的水分向外流的力量，這就等于增加了細胞的水勢。這個由壓力的存在而使細胞水勢增加的值就稱為壓力勢，用Ψp表示。壓力勢方向與滲透勢相反，一般情況下為正值。重力勢是水分因重力下移與相反力量相等時的力量，它是增加細胞水分自由能、提高水勢的值，以正值表示。重力勢依參比狀態(tài)下水的高度（h）、水的密度（ρw）和重力加速度（g）而定，即用公式Ψg=ρwgh計算。當水高1m時，重力勢是0.01MPa。此外，細胞質為親水膠體，能束縛一定量的水分，這就等于降低了細胞的水勢。這種由細胞的膠體物質（襯質）的親水性而引起的水勢降低值就稱為細胞的襯質勢，以Ψm表示。所以說，植物細胞的吸水不僅取決于細胞的滲透勢Ψs、壓力勢Ψp，而且還取決于細胞的襯質勢Ψm（王全喜和張小平，2017）。 葉水勢的測定：利用露點水勢儀（PSYPRO）多露點水勢系統(tǒng) L-51A探頭（禾本科植物使用）測定范圍（0～6.5MPa），隨機選擇完好的葉片，在葉背面用記號筆畫1個內徑約為5mm的圓，然后用醫(yī)用棉簽蘸取少量氧化鋁粉末并加1滴蒸餾水，在所畫的圓內研磨直至研磨部位剛出現(xiàn)顏色變深為止，用凡士林將探頭與葉片密封。正午葉水勢測定時間為11:30～14:30，各組探頭讀數(shù)間隔3min，*后將該時間段內測定的數(shù)據(jù)取平均值。 典型植物細胞水勢（Ψw）組成為Ψw=Ψm+Ψs+Ψp（Ψm為襯質勢，Ψs為滲透勢，Ψp為壓力勢）。 1）襯質勢（Ψm） 由細胞膠體物質的親水性和毛細管對自由水的束縛而引起的水勢降低值稱為襯質勢，對于已形成中心大液泡的細胞，其含水量很高，Ψm只占整個水勢的微小部分，通常忽略不計。 2）滲透勢（Ψs） 由溶質的存在而使水勢降低的值稱為滲透勢或溶質勢（Ψs），溶液滲透勢取決于溶液中溶質顆粒的總數(shù)，以負值表示。如果溶液中含有多種溶質，則其滲透勢是各種溶質滲透勢的總和。 3）壓力勢（Ψp） 由于細胞吸水膨脹時原生質向外對細胞壁產(chǎn)生膨壓，而細胞壁向內產(chǎn)生的反作用力—壁壓使細胞內的水分向外移動，等于提高了細胞的水勢。由細胞壁壓力的存在而引起的細胞水勢增加的值稱為壓力勢，一般為正值。當細胞失水時，細胞膨壓降低，原生質體收縮，壓力勢則為負值。剛發(fā)生質壁分離時，壓力勢為零。細胞的水勢不是固定不變的，Ψs、Ψp、Ψw隨含水量的增加而增高；反之，則降低。植物細胞頗似一個自動調節(jié)的滲透系統(tǒng)（王全喜和張小平，2017）。 植物體內水勢的高低反映水分供求關系，即受水分脅迫的輕重。*常用的測定植株水勢（Ψw）的方法：①壓力室法，將待測的葉片或枝條倒置于壓力室內，用橡皮或塑料塞夾緊葉柄或莖，當向壓力室加壓至與其水勢相抵并略為超過時，水即自導管中流出，形成水珠；②細液流法（或稱染料法）；③熱電偶干濕球濕度計法或露點濕度計法，測定與被測材料平衡的空氣中的水蒸氣壓，以水蒸氣飽和時水勢為0從而計算水勢。在水勢的各組分中，Ψs常用測定其相反量滲透壓的方法測定，測定方法： ①質壁分離法，求得恰好引起質壁分離時所需的滲透質溶液的濃度；②冰點降低法，測定細胞質中滲透質溶液的濃度。Ψp可以通過以下方式測定：①從Ψp=Ψw–Ψs公式求得；②用壓力探針技術測定；③用壓力室制作壓力–容積曲線（P-V曲線）。此法可同時測得Ψw、Ψs、Ψp等多種度量值，但過程較煩瑣。 （三）大氣水勢 在等溫等壓下，大氣中的水與純水之間每偏摩爾體積的化學勢差，用符號Ψa表示。利用大氣溫度、大氣濕度這2個指標，根據(jù)劉昌明和王會肖（1999）的公式進行計算： （1-1） 式中，Ψa為大氣水勢（MPa）；T為空氣熱力學溫度（K）；RH為大氣相對濕度（%）。攝氏溫度與熱力學溫度的換算根據(jù)公式： T=(TC+273.15)℃，其中，T為空氣熱力學溫度；TC為空氣攝氏溫度（℃）。 二、SPAC系統(tǒng)中水分循環(huán)動力學驅動機制及其影響因素 在農業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，水分經(jīng)由土壤到植物根系，通過莖到達葉片，*后由葉片氣孔擴散到空氣層，參與大氣湍流交換，形成一個統(tǒng)一的、動態(tài)的相互反饋的連續(xù)系統(tǒng)，即土壤–植物–大氣連續(xù)體（SPAC）（Hall，1975；Anderson et al.，2003）。子系統(tǒng)之間彼此相互作用，形成界面。在土壤與大氣、土壤與植物及植物與大氣諸介質之間存在物質和能量的傳輸。水分的傳輸不僅意味著介質間的位移，而且伴隨著相變。系統(tǒng)的水分傳輸與能量傳輸總是相互依存，衡量傳輸?shù)闹匾兞渴峭俊⑺畡莺妥枇ΑPAC系統(tǒng)良性的水分循環(huán)和能量循環(huán)，是維持植物本身正常生理活動的必要條件。SPAC系統(tǒng)中水分傳輸和能量
VPD調控溫室SPAC系統(tǒng)水分運移機制與蔬菜生產(chǎn)力研究 作者簡介
李建明，博士，西北農林科技大學三級教授、博士生導師，國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術體系崗位專家，陜西省蔬菜產(chǎn)業(yè)技術體系首席科學家，中國園藝學會設施農業(yè)學會常務理事，陜西省園藝學會常務理事，楊凌設施農業(yè)協(xié)會理事長。西北農林科技大學青海樂都設施農業(yè)試驗站站長，楊凌職業(yè)農民創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新園首席專家。曾被評為楊凌很好青年、陜西省青年突擊手等榮譽稱號。主持或參加國家自然基金、國家科技支撐計劃、國家948項目、國家863計劃、星火計劃，陜西省統(tǒng)籌計劃等各類項目40項，獲批國家12項。發(fā)表論文130余篇，獲陜西省科學技術進步一等獎2項（排名分別為，第二），陜西省科技推廣一等獎1項（知名），二等獎2項（排名第二），國家教學成果二等獎1項（排名第二）。陜西省教學成果獎二等獎2項（排名第二）。主編出版專著1部，國家統(tǒng)編教材2部，各類科普書籍10本。參編國家統(tǒng)編教材6部，各類科技書籍13部。
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