水势土壤湿度水分控制种子发芽和幼苗成长的重要性

越来越多的研究人员开始对种子生物学感兴趣，目的是了解和控制种子发芽和幼苗建立的各个方面。提高发芽率以及改善苗木林分和产量的机会激发了对控制这些过程的生理原理的研究。有一些创新程序可以增强大自然的最大努力，例如润湿、干燥、冷却、热冲击、辐照、曝气、激素处理等。文献中有许多出版物，在各个层面讨论该主题。
含水量不会告诉您种子发芽的水的可用性
众所周知，水是种子萌发最重要的生理因素。但是多少水，在哪些物理限制下，是一个难题。两种水分状态的测量对于描述种子中的水分状态是必要的。一个与水量有关，另一个与水的能量状态有关。通过在烘箱中干燥损失来测量的水含量是水量的量度。虽然过去广泛用于此目的，但并不是可用于种子发芽的水的准确表达。水势(Ψ) 是衡量种子中水的能量状态的指标。它衡量参与化学和物理过程的水的可用性。
什么是水势？
要了解种子“引发”的准确方法，有必要回顾与测量水的物理状态相关的基本原理。物理学家已经证明，水分子以各种“张力”或“负表压”状态存在。水分子与其他分子（包括溶液中的盐分）以及周围土壤基质、细胞质和植物根细胞中的水分子之间存在能量关系。该水势是这种关系的度量。水分子通过基质孔隙（在土壤、种子等中）从高水势位点流向低水势位点，以随着时间的推移在种子环境中达到平衡。水势的单位是兆帕 (MPa)。水势通常是负数，因为植物和土壤系统中的水几乎总是处于吸力而不是压力之下。水势值范围从零（纯水）到大的负数，例如风干种子的 -100 MPa。因此，在纯水中发现“高”Ψ，在干燥地点发现“低”Ψ。
总水势是几个分量势的总和。与种子引发最相关的是渗透势和基质势。由于吸附在细胞壁、蛋白质和土壤胶体上，水的能量状态会降低，从而产生基质势。在高水势下，它也来自于小孔和毛细管对水的保留。渗透势是水被盐类和糖类等溶质稀释导致的能量减少。在种子激发中，种子的水势是通过控制种子环境的基质势或渗透势来控制的。 水势对于成功的种子引发至关重要
引水的目的是减少发芽时间，提高发芽率和发芽率。引发材料包括用于基质引发和渗透引发的物质，尽管一些种子引发载体包括渗透过程和基质过程。一些可在商业上获得，而另一些则用于私人竞争性商业用途。渗透引发是使用降低种子环境中渗透势的化学物质来完成的。聚乙二醇是一种常用的渗透引发材料，因为它容易获得并且与种子没有生理反应。这种物质的非常大的分子不能通过种子细胞膜。其他渗透引发剂包括甘油、甘露醇。
基质种子引发物质或材料通过吸附在颗粒表面上降低其中水的基质势来控制 Ψ。种子与具有高表面积、可变粒度（包括胶体）和低化学反应性的不溶性固态材料混合。它们具有高基质势和低渗透势。
为什么了解种子引发中的水势如此重要？
当种子中的水势达到临界生理水平时，种子就会发芽。这在植物物种内和植物物种之间有所不同，但通常发生在种子环境在 0 到 -2 MPa 之间时。当种子具有无法穿透的种皮或含有必须在发芽前去除的休眠化学物质时，就会出现例外情况。具有可渗透种皮的种子通常经历三个可识别的发芽阶段：
吸入：种子环境的水势高于种子中的水势，使水分子通过种子表皮流入胚胎
激活阶段：在此阶段，储存的种子激素和酶刺激生理发育
自由基的生长：结束萌芽阶段
休眠（干）种子通常处于非常低的水势，在 -350 到 -50 MPa 的范围内。即使在这些低水势下也会发生一些新陈代谢。在吸收阶段，水分进入干燥种子的过程起初是快速的，但随着种子的 Ψ 接近环境的 Ψ 而变慢。如果吸收太快（来自 Ψ=0 的环境），则经常会损坏水合细胞。
只有在激活阶段才能成功完成种子引发。图 1 给出了一系列高 Ψ 水平下发芽的理论示例，显示了接近发芽的水势水平的影响。如 0 MPa 曲线所示，在高 Ψ 下发芽很快，没有启动机会。通过允许引发介质和种子在比虚线更低的 Ψ 水平下彼此达到平衡，阶段 2 的时间被延长，允许引发活动继续进行。在低 Ψ (-1.5 MPa) 下，水含量不足以使自由基出现。种子 Ψ 在三个发芽阶段的时间进程。降低 Ψ 的吸胀降低了种子含水量，延长了第二阶段的长度，并延迟了进入第三阶段的时间。如果含水量超过水平虚线所示的临界水平，就会出现根部出现和生长。
使用土壤传感器简化种子启动
基质引发过程需要适当的设备，以便将种子与引发介质和水以及 土壤传感器等仪器仔细混合 准确测量种子和培养基混合物中的 Ψ。一开始，种子会变干，然后加水使Ψ 达到种子中开始吸水阶段的值。混合过程可以使用机械设备或在桶或碗中简单的手动搅拌来完成。小型水泥搅拌机已适用于处理大量种子，或者可以沿地板滚动带有密封盖和内部混合叶片的大桶，以将种子与培养基彻底混合。加水后通常有一个等待期，而混合物中的扩散使 Ψ 始终达到平衡。使用 土壤传感器 取样和分析以达到所需的激活阶段。
保持种子处于活化阶段所需的水势取决于物种，必须通过实验确定。一旦知道了这一点，就可以通过制作水分释放曲线来确定达到该水势的底漆介质的大致含水量（请参阅应用说明： 使用 土壤传感器 生成土壤水分特性）。
在种子引发程序中测量水势
该 土壤传感器提供准确，快速，便捷的水势结果。它为大多数样品提供五分钟或更短的样品分析时间，具体取决于 Ψ 水平。由于其速度异常，在实际操作中可作为Ψ的在线监测器。操作是自动的，只需填充样品杯，将样品杯放入样品抽屉，然后转动旋钮即可开始分析。结果直接显示在显示屏上，并可下载到计算机上。在 0 至 -2.5 MPa 的临界 Ψ 范围内的测量准确度在 ±0.05 MPa 以内。
掌握水势的基础知识
在本次网络研讨会中，D博士将水势 与含水量区分开 来 ，讨论了水势的理论、应用和关键组成部分，以及水势对研究人员和灌溉管理的影响。