《無土栽培的理論基礎(chǔ)ppt課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《無土栽培的理論基礎(chǔ)ppt課件（36頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第三章 無土栽培的理論基礎(chǔ) Chapter 3 The Basic Principles of Soilless Culture,無土栽培作物之所以能夠取得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，是因為它提供給作物生長的水分、養(yǎng)分、光照、溫度、濕度等環(huán)境條件比作物千百年來生長的土壤環(huán)境要來得優(yōu)越。了解作物在無土栽培條件下養(yǎng)分、水分和溫度等對作物生長的影響是成功進行無土栽培的基礎(chǔ)。,第一節(jié) 植物的礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說與無土栽培 Section 1 The Theory of Mineral Nutrition and Hydroponics,植物究竟需要什么作為其營養(yǎng)？ Question: What nutrients are re

2、quired for plant growth?? 1563年P(guān)alissy認(rèn)為植物灰分是植物的營養(yǎng) Van Helmont的柳條試驗：得出水是植物營養(yǎng)的結(jié)論,Glauber認(rèn)為植物的營養(yǎng)要素是硝石(KNO3)而不是水 約在1755年Francis Home指出植物的營養(yǎng)要素不是一種，而是多種，可能包括空氣、水、土、鹽、油和火等。 Thaer1809年提出腐植質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說,1840年德國李比希(Liebig)創(chuàng)立了植物的礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說 Liebig, a scientist from Germany, established the theory of mineral nutrition in 1

3、840. 1858年Knop和Sachs用鹽類制成的人工營養(yǎng)介質(zhì)栽培植物成功，有力地證明了礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說的正確性。 人們對植物營養(yǎng)的本質(zhì)有了較為清晰的認(rèn)識。,植物礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說的創(chuàng)立具有劃時代的意義。 無土栽培技術(shù)在一百多年前是作為驗證植物營養(yǎng)學(xué)說而被使用的，它充分證明了李比希礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說的正確性，充實和豐富了礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說的內(nèi)容。可以說，沒有無土栽培技術(shù)的應(yīng)用，就難以證明礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說的正確性，其內(nèi)涵也不可能得以充實和完善。,,反過來，日趨完善的植物營養(yǎng)學(xué)說又進一步推動了無土栽培技術(shù)的發(fā)展，使得最初用于驗證礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說正確性的無土栽培技術(shù)從實驗室走向大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，并發(fā)展成為一種高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效作物

4、生產(chǎn)的先進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。 可見，植物的礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說是無土栽培的理論基礎(chǔ)。,第二節(jié) 植物的根系及其功能Section II Plant Roots and their Functions,根系是植物吸收養(yǎng)分和水分主要的器官，它的生長狀況與植物地上部的生長息息相關(guān)。 無土栽培的顯著優(yōu)越性之一就表現(xiàn)在植物的根際環(huán)境要比土壤的易于控制。,一、根系的形態(tài)和結(jié)構(gòu)I. The conformation and structure of roots（一）根系的形態(tài),一株植株所有的根的總體稱為根系。植物從種子萌發(fā)開始，胚根從種皮中伸出并向下生長，這種從胚中長出的根稱為主根，隨著生長過程的進行，又會在主根

5、上長出側(cè)根，而當(dāng)側(cè)根長到一定的時候又會長出次一級的側(cè)根，這樣不斷生長就形成了一個植物的根系。,a.須根系 b.直根系 fibrous root system Tap root system 直根系和須根系示意圖 The sketch map of taproot system and fibrous root systems,(二) 根系的結(jié)構(gòu)/ Roots Structure,從根尖向根基部分為根冠、分生區(qū)、伸長區(qū)和成熟區(qū)(根毛區(qū))這五個部分 5 parts will be divided from root tip to base, calyptra (root cap), mi

6、togenetic zone, elongation zone and maturation zone (root-hair zone).,,,a.大麥根尖縱切面 The longitudinal secton of barleys root,b.雙子葉植物根立體結(jié)構(gòu)圖 The solid structure of dicotyledons root,從根的橫切面從外向根內(nèi)觀察，可分為表皮、(外)皮層、內(nèi)皮層和中柱這4個部分 Epidermis, cortex (exodermis), endodermis, stale (central cylinder) can be observed f

7、rom the surface of a root to the center.,,c.大麥(Hordeum vulgare)種子根的橫斷面 The cross section of seed root of Hordeum vulgare,二、根系的功能/Functions,1、根系的支撐功能/Supporting 2、根系的吸收功能/Absorption 根系吸收的物質(zhì)包括水分、無機鹽類的分子或離子、簡單的小分子有機化合物以及氣體等 3、根系的輸導(dǎo)功能/Transportation 是指根系將其吸收的水分、無機鹽類和其它物質(zhì)以及根系代謝形成的物質(zhì)輸送到地上部供其生長所需，同時也可將地上

8、部生產(chǎn)的有機物質(zhì)運送到根部。 (雙向運輸),4、根系的代謝功能/ metabolism function 5、根系的貯藏功能/ storage function 6、根系與其它微生物共生的功能 /intergrowth function with other microorganisms 7、根系的繁殖功能/propagation function,三、根系對淹水的適應(yīng)性 The adaptability of roots to water flooding (inundation),水生植物：如海帶，水葫蘆，浮萍 沼澤性植物或半沼澤性植物，如水稻 旱生植物，如大部分蔬菜,可按植物生長的生態(tài)環(huán)

9、境及根系對淹水適應(yīng)性的不同分為：,第三節(jié) 無土栽培的生理學(xué)基礎(chǔ)Section 3 Basic biology of soilless culture,水分從介質(zhì) 植物 環(huán)境的過程： The procedures of water from media to plant and to environment: 1)由介質(zhì)遷移到根系皮層組織，再運送到木質(zhì)部導(dǎo)管； 2)由根系木質(zhì)部導(dǎo)管向地上部運輸并分配到各器官中； 3)由地上部器官(主要是葉片)以氣態(tài)水的形式(水蒸汽)釋放到空氣中。,一、植物吸水的過程/The procedure of water abso

10、rption,,,根系的吸水機理：滲透作用和毛細管作用The mechanism of water absorption: osmosis and capillarity,滲透作用是指水分從水勢高的系統(tǒng)通過半透膜向水勢低的系統(tǒng)遷移的現(xiàn)象。 水勢是指在一定的溫度和壓力條件下，1摩爾容積的水溶液與1摩爾容積的純水之間的自由能的差值。純水的自由能最大，水勢也最高。 表示水勢的單位為大氣壓(atm)或巴(Pa)。1巴=0.987大氣壓。,二、蒸騰作用及其生理意義Transpiration and its physiological significances,蒸騰作用是指水分由植物體的地上部以水蒸汽的

11、形式擴散的過程稱為。 Transpiration is the procedure that the water diffuses as water vapor from shoot into air.,(一) 蒸騰作用與蒸騰系數(shù)/Transpiration and transpiration coefficient,,蒸騰作用對植株體內(nèi)水分自根系向地上部所產(chǎn)生的拉力稱為蒸騰拉力。蒸騰拉力是植物吸收與傳導(dǎo)的主要動力。 植株蒸騰作用的部位主要是葉片，可通過氣孔蒸騰和角質(zhì)層蒸騰這兩個途徑來進行。 植物的蒸騰作用主要是通過氣孔來完成的，氣孔的蒸騰量占總蒸騰量的80%90%以上。,根系吸收的水量如果比

12、蒸騰作用所消耗的水量來得少，則會出現(xiàn)莖葉萎蔫，如果萎蔫狀態(tài)維持的時間不長，根系吸水速率可以趕得上蒸騰速率，則植株的細胞間的膨壓可以得到恢復(fù)，萎蔫狀態(tài)可以消除，這種萎蔫稱為暫時萎蔫(temporary wilting)。,,如果萎蔫狀態(tài)維持的時間較長，即使介質(zhì)中有充足的水分供應(yīng)，而植物仍不能從萎蔫狀態(tài)恢復(fù)的，這種萎蔫稱為永久萎蔫(permanent wilting)。 永久萎蔫會對植物正常生長產(chǎn)生很大的傷害，甚至導(dǎo)致植株死亡,蒸騰系數(shù)(transpiration coefficient)是指在一定的生長時期內(nèi)的蒸騰失水量與其干物質(zhì)累積量的比值。通常用每生產(chǎn)單位重量(g)干物質(zhì)所蒸騰散失的水量(g

13、)來表示。 因此，蒸騰系數(shù)也可以理解為水分的利用效率，即蒸騰系數(shù)越大，植物的水分利用效率越低，也即生產(chǎn)同等重量的干物質(zhì)，蒸騰系數(shù)大的植物耗水量較多，而蒸騰系數(shù)小的耗水量就少。,幾種作物的蒸騰系數(shù)耗水量(g)/干物重(g),(二) 蒸騰作用的生理意義 The physiological significances of Transpiration,首先是提供了一個水分從地下部到地上部上升的垂直拉力，保證了水分在植株中的運輸，為各種生理代謝的正常進行提供了充足的水分。 其次，通過莖葉的蒸騰作用而使得植物在夏季高溫時植株體內(nèi)及葉表面保持一定的溫度，避免或減少高溫的危害。 第三，有利于植物根系對養(yǎng)分的

14、吸收。 第四，利于植物生物合成的物質(zhì)在體內(nèi)的進一步分配。,番茄在不同供水條件下莖和葉片的氮、磷含量The contents of N and P in tomato leaves under different water supplies(Gates,1957),三、影響根系吸水的因素,1、植物的生長狀況/The status of plant growth 2、溫度/temperature 在棚室氣溫較高或較低的情況下，如能夠保證根際溫度在適宜的范圍內(nèi)，大多數(shù)植物能正常生長，這是氣溫和根溫的互補性。 3、介質(zhì)中溶液的濃度/concentration of the solution in m

15、edia 由于介質(zhì)中溶液濃度過高而產(chǎn)生的植物缺水現(xiàn)象稱為生理失水。 4、根系病害/root diseases 5、根系的通氣狀況/aeration of roots environment 6、空氣濕度 / air humidity,四、表觀吸收成分組成濃度,山崎肯哉認(rèn)為，正常生長的植株對水分和養(yǎng)分的吸收是同步的，并以此提出了表觀吸收成分組成濃度這一概念 表觀吸收成分組成濃度(n/w)是植物對各種養(yǎng)分的吸收量(n, mmol)和吸收消耗的水量(w, L)的比值，單位為mmol/L。它既可以是指植株對所有養(yǎng)分的吸收量和消耗的水量之比，也可以是指植株對某一種養(yǎng)分離子的吸收量和消耗的水量之比。,幾種

16、作物整個生長期的表觀吸收成分組成濃度The Apparent absorption constitute concentration in whole growth stage of some plants (n/w),n/w值反映植物吸水和吸肥的關(guān)系，即植物吸收一定量的水就相應(yīng)地吸收一定量的營養(yǎng)元素。也可以理解為在向植物提供一定量的水分時，也應(yīng)同時提供相應(yīng)數(shù)量的各種養(yǎng)分。實際上就是營養(yǎng)液的濃度指標(biāo)。 由于植物對水分和養(yǎng)分的吸收受許多外界因素影響，因此，不同生長季節(jié)、不同的作物長勢以及不同的作物品種之間n/w值存在著很大的差異。 表觀吸收成分組成濃度(n/w)也只能是作為一種參考,第四節(jié) 植物

17、對礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收Section 4 The Absorption of mineral nutrients,一、植物的營養(yǎng)成分/The nutrients 新鮮的植物含有75%95%的水分和5%25%的干物質(zhì) Fresh plants contains about 75% to 95% of water and 5% to 25% of dry matter. 植物必需的營養(yǎng)元素有16種，即碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫(S)、鐵(Fe)、錳(Mn)、鋅(Zn)、銅(Cu)、硼(B)、鉬(Mo)、氯(Cl) There are 16 ki

18、nds of the essential nutrient elements for plant growth, including C, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Mn, Zn, Cu, Mo and Cl.,二、必需營養(yǎng)元素的標(biāo)準(zhǔn)The Standards of Essential elements,該元素是植物正常生長所不可缺少的，如果缺少了，植物就不能完成其生活史，也即營養(yǎng)元素的必要性； 該元素在植物體內(nèi)的營養(yǎng)功能不能被其它元素所代替，即營養(yǎng)元素功能的專一性； 該元素必須是直接參與植物的代謝作用，即起直接作用的，而不是起其它的間接作用的，也即營養(yǎng)元素功能的直接性。

19、,Arnon和Stout(1939)提出判定一種元素是否為高等植物必需的營養(yǎng)元素要符合以下的三個標(biāo)準(zhǔn)：,三、 礦質(zhì)營養(yǎng)元素的生理功能,略,四、 植物礦質(zhì)營養(yǎng)失調(diào)的癥狀,略,第五節(jié) 植物根系對氧的要求Section 5 The requirement of oxygen for plant roots,營養(yǎng)液適宜的氧含量：為飽和溶解氧的50以上，即45mg/L。,第六節(jié) 植物根系對溫度的要求Section 6 The requirement of temperature for plant roots,一般要求：冬季不低于12130C； 夏天不高于28300C,THE END OF THE CHAPTER,