蔬菜水分生理physiology of water in vegetable crops

水在蔬菜植物体内的生理功能及其吸收、运输、蒸腾等代谢过程的规律。水是光合作用中的主要原料，是细胞原生质的重要成分，又是植物对物质的吸收与运输的介质，植物体内各种有机物的合成与分解等所有生理生化反应都必须在水溶液的参与下进行。水维持细胞膨压，使植物保持固有的姿态，水能调节植物的温度，使各种正常的生理活动得以进行。水还有调节土温、影响肥料分解和改善田间小气候等生态功能。研究蔬菜水分生理是制定排灌措施的理论基础。
水分的吸收与输导 植物主要靠渗透作用通过根毛和根表皮细胞从土壤中吸收水分，只要根系细胞的水势低于土壤溶液的水势，植物便可从土壤中不断地吸收水分。根系单位时间的吸水量与单位体积土壤中活性根的表面积和土壤溶液与根系的水势差成正比，与水分从土壤进入根系的阻力成反比。通常植物根系细胞液和土壤溶液间具有一定的水势差，足以保证根系从土壤溶液中吸取大部分毛管水。土壤的温度、通气状况、土壤溶液的浓度以及作物不同种类、品种及其根系的伸长状况都能影响根系对水分的吸收。植物通过根毛和根表皮细胞吸收水分之后，要通过根的皮层、中柱鞘和中柱薄壁细胞，再经过根、茎、叶的输导组织（导管或管胞）到达叶肉细胞和气孔腔，经气化散发到大气中去。水分通过根、叶部等活细胞时，细胞间距离虽短，但阻力大，速度慢； 通过从根到叶部的输导组织的水，距离虽远，但输导速度却很快。水分从根系吸收与向上输导的动力，一为根部细胞的生理作用而产生的根压，另一为蒸腾作用产生的蒸腾拉力。幼小植物主要靠根压，高大和成长植物则主要靠蒸腾拉力。
作物的水分代谢与作物的生长发育及产量品质有密切关系。在水分代谢供求平衡时，利于生长发育；当吸水量大于失水量时，往往造成徒长而不利于结实；当吸水量少于失水量时，作物因缺水导致产量和品质下降。
蒸腾作用 作物从根部吸收的水分只有少部分参与光合作用和形成有机物质，绝大部分以水蒸气状态通过叶面蒸散，称为“蒸腾作用”。蒸腾作用促进了水分和矿质营养的吸收与输导，同时也能降低叶面温度，防止高温灼伤。常以蒸腾强度（单位时间内单位叶面积散失的水量）和蒸腾系数(植物每形成1克干物质所消耗水分的克数)和蒸腾效率(植物每消耗1公斤水所形成干物质的克数)来表示作物的水分生理状况，并作为合理用水的依据。
作物蒸腾量的大小受气候条件和栽培管理的影响，如光照、温度、湿度、风速、土壤水分和土壤溶液浓度等，同时还受作物种类及其气孔数目大小、分布特性以及不同生育期和不同部位等因素的影响。例如结球莴苣和散叶莴苣虽在结球之前有相似的蒸腾量，但到了结球期，则结球的比散叶品种的蒸腾量明显减少。一般随蔬菜生长蒸腾量增加，生长盛期达最高值，此后渐减。
土壤有效水 作物主要通过根系从土壤中吸收水分，因此土壤含水量，特别是有效水的状况对水分代谢有重要意义。土壤含水量的传统表示法是以土壤中水分对干土的百分比来表示。此法只能同一种土壤进行比较，不同的土壤和土质，则难以了解土壤中含水量对作物的效能。近年来以土壤持水力表示，用土壤水分张力计来测定，以pF值代表土壤水分张力。蔬菜露地栽培，因土壤溶液浓度不太高，作物的吸水只考虑土壤水分张力即可。但在温室、塑料大棚中，由于施肥量大，土壤溶液浓度高，土壤溶液的渗透压也会影响作物吸水，所以要把土壤水分张力加上渗透压，导入了“土壤水分应力”的新概念。
土壤中的水分包括重力水(pF0～2.7)、毛管水(pF2.7～4.5)、吸湿水 (pF4.5～7)，只有毛管水的大部分能被植物吸收利用。呈饱和状态的土壤含水量减去其中的重力水的水量称“田间持水量”。作物不能吸收利用时的土壤含水量，即植物呈现永久凋萎时的土壤含水量称为“凋萎系数”(pF为4.2)。从田间持水量到凋萎系数之间的含水量称土壤有效水。越接近田间持水量这一有效水上限范围其有效性越高，越接近凋萎系数，有效性越低。在人工灌溉条件下，要经常保持土壤含水量在田间持水量与凋萎系数之间。
蔬菜作物的需水量 蔬菜作物全生长期或某一生育期消耗于蒸腾、蒸发（直接从土表消失的水分）和组成植物组织的水分的总量，叫做作物田间需水量。由于组成植物体的水量仅为蒸腾蒸发量的1%，故用蒸腾与蒸发的水量之和（称蒸散量）代表作物需水量（或耗水量）。需水量依作物种类和环境条件及栽培条件而异。蔬菜整个生育期中的需水量一般是其干物重的数百倍，根据蔬菜种类的不同，其单株总蒸腾量从几公斤至150公斤。生产1克干物质的需水量为200～800毫升（见表）。当然，不同生育期的需水量差异很大，苗期小，随生长和叶面积的增大而增加，到成熟期又有所下降。同时作物一生的各个生育时期对缺水的敏感性也不相同，作物对缺水最敏感的时期称为“水分临界期”。不同作物的水分临界期不同，如豆类是在花芽分化至开花期，块根类蔬菜多在营养生长前期，这是合理灌溉的重要依据。

几种蔬菜作物的单株蒸腾量和需水量

作 物	总蒸腾量 (kg)	干物重 (g)	需水量 (ml)
黄 瓜 茄 子 甜 椒 结球莴苣 莴 苣 结球甘蓝 大白菜 芹 菜 花椰菜 芋	101.7 100.3 96.9 6.6 10.1 34.7 50.7 78.9 88.9 142.4～156.1	133 237 155 36 34 177 154 170 153 293～507	765 423 625 183 297 196 329 464 581 308～486

根据需水程度，可分为五类蔬菜： ❶消耗水分很多，但对水分吸收力弱的种类，如各种叶菜类蔬菜、黄瓜、四季萝卜等。
❷消耗水分不很多，又吸收力强，抗旱力强的种类，如西瓜、甜瓜等。
❸叶面消耗水分少，根系吸收力很弱，而要求较高的土壤湿度的种类，如葱、蒜、石刁柏等。
❹水分消耗量中等，吸收水分也是中等的种类，如茄果类、根菜类、豆类等蔬菜。
❺消耗水分很快，但吸收水分的能力很弱的种类，如各种水生蔬菜。
灌溉的生理指标 根据当地的气候、土壤特点和蔬菜对水分的要求进行水分调节，这种方法不易掌握。根据土壤湿度状况进行灌溉，仍是较好的方法。以上都是间接的方法。为充分发挥灌溉效益，应根据作物本身的变化，即根据叶片的水势（可用小叶流法测得生理活性旺盛叶片的蔗糖等渗点计算出水势），或细胞汁液浓度(可用糖量计、折射仪等直接估测)，或气孔张开度等生理指标确定合理灌溉措施。