植物生理学 第二章 植物的水分代谢.docx

第二章植物的水分代谢 水分代谢：在植物的生理活动中，植物根系从土壤中吸收水分、然后通过输导组织运输到植物体 的其它局部供植物体利用，最后通过蒸腾作用散失水分到大气中。第一节植物体内水分存在状况及生理作用不同植物的含水不同蓬含水量901蓬含水量901蓬含水量901.网一植物在不同生长环境其含水不同 .同一植株的不网际它、组织含水法不同一、植物的含水量及水分存在的状态 含水量： 存在状态：束缚水：被植物细胞的胶体颗粒或渗透物质吸附、 束缚而不能自由移动的水分。束缚水含量与植物的抗性大小有关。自由水：不被植物细胞的胶体颗粒或渗透物质所吸引或吸引力很小，可以自由移动的水。自由水占总含水量比例越大，那么植物代谢越旺盛。 二、水的生理生态作用1原生质的主要成分2代谢过程的反响物3物质吸收和运输的介质4保持植物固有姿态5维持植物体温稳定第二节植物细胞对水分的吸收 一、植物细胞的水势.水势的概念I）化学势：每摩尔物质所具有的自由能。2）早期的水势定义（体系中水的化学势与纯水化学势之差，纯水的化学势最高，规定为0） 水的化学势：Tw=pw-now（3）水势的概念甲w就是每偏摩尔体积水的化学势与纯水化学势之差。单位：帕（Pa）pw-pwo%w=VwVw为水的偏摩尔体积：在温度、压力和其他组分不变的条件下，在无限大的体系中加 入1摩尔水，对体系体积的增量。人为设定纯水的水势为0,因此溶液的水势均为负值。水势高低与溶液中所含溶质的颗粒数有关。水分移动的方向总是由水势高的区域向水势低的区域移动。水分在植物体内移动的形式（1）扩散：气体分子、水分子或溶剂分子从浓度高的区域向其邻近浓度低的区域转移， 直到均匀分布的过程称为扩散。（2）集流：水分子及溶剂分子在压力梯度下共同移动的现象。渗透作用：扩散的一种特殊方式。水分通过选择透性腴从高水势向低水势移动的现象，叫做渗透作用。当膜两侧溶液的水势相等时渗透作用到达动态平衡。是溶剂分子通过半透膜的扩散。1 .细胞水势的组分 植物细胞的水势包含三局部甲w （水势）Zs （溶质势）+'Pm （衬质势）+甲p （压力势）（1）溶质势（渗透势中兀）由于溶液中溶质的存在而使水势降低的值，渗透势为负值。（2）压力势由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增加的值称为压力势，一般为正值。初始质 壁别离时为零，剧烈蒸腾时为负。（3）衬质势细胞中的亲水物质对自由水的束缚而引起水势降低的值为衬质势，是负值.植物细胞的水势状况典型细胞水势：Tw=KPs +甲m + Wp成熟细胞水势：Tu-Ts +干种子及幼嫩细胞水势：+w=%m2 .细胞的吸水方式 1）渗透吸水：由于渗透势的下降而引起的细胞吸水。植物细胞及其环境构成一个渗透系统 2）吸涨吸水：指依赖于低的衬质势吸收水分的方式。主要靠吸涨作用来完成。吸涨作用：细胞原生质及细胞壁的亲水胶体物质吸水膨胀的现象。亲水性：蛋白质淀粉纤维素豆科植物的吸涨现象比谷物种子显著。3）降压吸水：因压力势的降低而引起的细胞吸水。蒸腾旺盛时，压力势下降，失水过多时，压力势小于零。二、植物细胞间水分的移动细胞体积变化与甲w,甲s和+p之间的关系图解A B两个相邻细胞间水分运转的方向内皮屋分。植物吸收水的主要来源.初生本腹部具凯氏帝的内皮屋表皮 皮层薄肇细胞中柱初生切皮部根毛将成为形成层束缚水：土壤颗粒或土壤胶体的亲水外表吸附的水合层中的水分。次二14巴Wp=+8 巴 Ww16巴处二12巴 W厂+4巴 WE巴处二12巴 W厂+4巴 WE巴第三节植物根系吸水一、土壤中水分三种：毛管水、束缚水（吸湿水）、重力水毛管水：由于毛管力所保持在土壤颗粒间毛管 重力水：水分饱和的十.壤中，超过了毛管力的影响，由于重力的作用自上而下渗漏出来的水。 二、根系吸水部位 根的先端（根毛区）1.吸水面积大2.根毛细胞壁外层由果胶质覆盖3.疏导组织兴旺三、根系吸水途径质外体途径、共质体途径。何为共质体与质外体？双子叶植物幼根横切面及内皮层细胞（示根压产生机理）四、根系吸水机理（主动吸水与被动吸水）1、根压与主动吸水由于根系生理活动而产生的促使水分从根部上升的压力叫做根压。伤流（甲）和根压（乙）示意图（自己画）2、蒸腾拉力与被动吸水由于蒸腾作用产生一系列水势梯度而使导管中水分上升的力量叫做蒸腾拉力。 由于植物叶片蒸腾作用而引起的吸水过程称为被动吸水。蒸腾作用旺盛的植物和高大的乔木以被动吸水为主。幼苗和春季叶片未展开的落叶树木以及蒸腾作用较低的植物主要以主动吸水为主。五、影响根系吸水的土壤条件1 .水分状况2 .通气状况3 .温度4 .溶液浓度第四节植物的蒸腾作用蒸腾作用概念：水分以气体方式，通过植物体的外表，从体内散失到体外的现象。一、蒸腾作用的生理意义与方式.生理意义（1）产生的蒸腾拉力是植物吸收和运输水分的主要动力。（2）植物吸收和运输矿质营养的动力。（3）降低植物体与叶片的温度。纵切面保卫细胞气孔副保卫细胞幅射状微纤丝气孔1 .方式全部外表蒸腾幼嫩状态植物体。皮孔蒸腾（占0.1%）叶片蒸腾：（1）气孔蒸腾（2）角质层蒸腾二、气孔蒸腾保卫细胞1 .气孔的形态结构及生理特点双子叶（左）和单子叶（右）植物气孔结构 /视（1）气孔大小与数目长：7-40 pm,宽：3-12 |im单子叶分布于上下表皮，双子叶主要分布于下表皮，水生植物分布于上表皮。（2）小孔律（小孔周缘效应）气体通过多孔外表的扩散速度不是与小孔的面积成正比，而是与小孔的周长成正比。2 .气孔的运动指保卫细胞吸水之后膨胀或失水之后的收缩。气孔运动与保卫细胞的细胞壁不均匀加厚有关。同时与细胞中径向排列的微纤丝密切相关。3 .影响气孔运动的外界因素（1）光一促进气孔翻开（主要调节因素）。红光、蓝光均可引起气孔张开。（2）二氧化碳一低浓度促进、高浓度抑制。（3）温度一气孔开度一般随温度上升而逐渐增大。（4）水分一气孔运功与保卫细胞膨压呈正相关。（5）植物激素一细胞分裂素和生长素促进气孔张开，低浓度的脱落酸促进气孔关闭。4 .影响气孔蒸腾的内外因素（1）内部因素：气孔频度、气孔大小、气孔下腔容积、气孔构造、气孔开度。（2）外界因素对气孔蒸腾的影响但凡影响叶片内外蒸汽压差和扩散阻力的外界因素均影响蒸腾速率。光照一促进气孔张开，减少气孔阻力；提高大气及叶片温度。温度一温度升高时，叶内外蒸气压差增大，蒸腾作用加强。但气温过高时，叶片失水超过一 定限度，气孔关闭。风速一风大使得气孔外水蒸气容易扩散，减小阻力，另外增加叶内外蒸气压差。但强风引起 气孔关闭。三、蒸腾作用指标.蒸腾速率：单位时间内、单位面积上通过蒸腾作用散失的水量。1 .蒸腾效率：在一定生长期内累积的干物质和所消耗水分量的比率。2 .蒸腾系数：每制造1g干物质所消耗水分的克数。四、调节蒸腾作用的途径.减少蒸腾面积2 .降低蒸腾速率3 .使用抗蒸腾剂第五节植物体内水分的向上运输一、水分运输途径土壤水分根毛 根皮层根中柱鞘根导管茎导管叶柄导管 叶脉导管叶肉细胞叶肉细胞间隙气孔下腔气孔大气二、水分沿导管或管胞上升的动力1、蒸腾拉力2、内聚力学说第六节合理灌溉的生理基础一、植物需水规律1 .需水量及水分利用效率2.需水临界期二、合理灌'溉指标1.形态指标2.生理指标叶片水势细胞汁液浓度气孔导度课程小论文：设施农业生产与生物节水研究