《植物的水分生理》课件讲解学习.ppt

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1、植物的水分生理PPT课件 地球上最早的生命是在水中产生的。植物也不例外，起初在水中发生，而后逐渐进化，有的仍保持水生状态，大部分进化为陆生植物。因此水是植物发育的先天条件。即使是陆生植物，其一切正常的生命活动都必须在一定的水分状况下才能进行。否则植物的生命活动就会受阻，甚至死亡，其它一切生物也一样。可以说没有水就没有生命。在农林业生产上，水是决定收成有无的重要因素之一。所以农谚上说“有收无收在于水。”一、植物体内水分的状态及其生理意义（1）以鲜重为基数含水量）以鲜重为基数含水量(%)=（2）以干重为基数含水量）以干重为基数含水量(%)=新鲜植物新鲜植物 称重称重105 0C杀死杀死80 0C烘

2、干烘干称重称重（鲜重）（鲜重）（干重）（干重）Wf WdWf 100 100Wf WdWd一、植物体内水分的状态及其生理意义2 植物的需水量 由于植物地上部分不断地丢失水分，因此植物一生需的水量远大于其含水量。据测算：一棵高16米的梨树一天要消耗大约250千克水；一株向日葵或玉米一个生长季节要消耗200千克水。生产上通常把植物每制造1克干物质所消耗的水的克数称为需水量（或蒸腾系数）。一般植物的需水量在200800之间。需水量可作为植物抗旱性的参考值一、植物体内水分的状态及其生理意义束缚水：被植物细胞胶体颗粒或渗透物质吸引，且紧紧束缚在胶体颗粒或渗透物质周围的水分，不能自由移动、升温不挥发、降温

3、不结冰自由水：不被胶体颗粒或渗透物质吸引或吸引力很小，可以自由移动、升温可以挥发、降温可以结冰形式3 植物体内水分的状态（形式）一、植物体内水分的状态及其生理意义自由水的含量是生命状况的标志 风干种子含水量为10-14%,其中自由水很少,代谢活性很弱,吸水后达20-25%,自由水的含量大大增加,代谢活性大大增强自由水/束缚水的比值随着代谢状况的变化而变化自由水/束缚水 比值高，植物代谢活跃、生长较快 比值低，代谢活性低，生长缓慢、抗逆性强自由水/束缚水的比值与代谢活性、抗逆性有关回忆:水的物理化学性质1在已知的液体物质中水的汽化热最大,使得植物可以通过蒸腾作用降低温度,避免高温伤害2除液态NH

4、3外,所有固体液体物质中水的比热最大,可以使植物在外界气温变化时具备“缓冲”能力，适应多变的环境3水的密度在3.98时密度最大，这种特性有利于水生生物的生存，但由于水结冰时体积增大，会使植物细胞在受冻时受到机械损伤4水有很强的内聚力、粘附力和表面张力，产生毛细管作用，有利于水份在植物体内长距离运输5水的不可压缩性，细胞产生静水压，与细胞扩大生长，叶片运动，气孔开闭及维持植物的形态有关系6水具有极高的介电常数，是许多电电解质与极性分子（蛋白质、氨基酸、糖类）的良好溶剂一、植物体内水分的状态及其生理意义l（二）、水分在生命活动中的作用 1 水分是原生质的主要组分一般原生质的含水量在80以上，这样才

5、能保持溶胶状态失水变为凝胶状态，代谢活性减弱，失水过多胶体被破坏，细胞死亡 2 一切代谢、物质的吸收运输都必须在水中才能进行水是许多生化反应和物质吸收、运输的良好介质，如光合作用的碳同化、呼吸作用的糖降解、蛋白质和和酸的代谢都发生在水相当中，无机离子的吸收运输、同化产物的运输分配都在水介质中进行，植物体内水份的流动把整个植物体连接成一个有机的整体一、植物体内水分的状态及其生理意义 3 水可以保持植物的固有姿态使得细胞保持紧张度，植物枝叶挺立，便于充分吸收阳光、进行气体交换、花朵开放。失水则会萎蔫 4 水作为原料参与代谢水是光合作用、呼吸作用、有机物合成与分解的底物 5 水可以调节植物的体温，调

6、节植物的生存环境水具有高的汽化热、比热，可以维持植物体温相对的稳定，在烈日下通过蒸腾散失水分降低体温免受高温伤害。水份可以增加大气湿度、改善土壤及土壤表面的温度，作物栽培中，早春寒潮降临时给秧田灌水保温抗寒，就是利用水来调节农田小气候小结小结:水分在植物生命活动中的作用水分在植物生命活动中的作用（一）生理作用：（一）生理作用：1、水分是原生质的主要成分；、水分是原生质的主要成分；2、水是许多代谢反应的反应物；、水是许多代谢反应的反应物；3、水是生命活动的良好介质；、水是生命活动的良好介质；4、水能使植物保持固有姿态；、水能使植物保持固有姿态；5、细胞分裂和伸长都需要足够的水分；、细胞分裂和伸长

7、都需要足够的水分；（二）生态作用：（二）生态作用：1、调节植物的体温；、调节植物的体温；2、不吸收可见光、不吸收可见光;3、调节植物的生存环境；、调节植物的生存环境；二、植物对水分的吸收l吸水的部位:根系、叶、幼茎（一）、细胞的吸水方式 吸胀性吸水没有液泡的细胞靠吸胀作用吸水 渗透性吸水具有液泡的细胞靠渗透作用吸水 代谢性吸水细胞利用代谢能量吸收水分二、植物对水分的吸收I 细胞的渗透吸水 1自由能与水势 (1)自由能 U=Q+G 总能量=束缚能+自由能束缚能:体系变化中,不能做有用功的能量自由能:体系变化中,能够用来做有用功的能量G=G2-G1(我们只能测定体系变化前后自由能的变化差)若G0，

8、自由能减少，自动变化若G0，自由能不变化,系统动态平衡若G0，自由能增加，从外界获能二、植物对水分的吸收(2)化学势：一摩尔任何物质所具有的自由能称为该物质的化学势(用来表示)化学势是用来描述体系中组分发生化学反应或由一个地点移动到另一个地点的能力。水的化学势用w来表示二、植物对水分的吸收偏摩尔体积:指恒温恒压下混合体系中1mol该物质所占据的有效体积(3)水 势：水势是每偏摩尔体积水的化学势差即水溶液的化学势（w）与同温同压同一体系中纯水的化学势（0）之差除以水的偏摩尔体积所得的商w=w-0VW二、植物对水分的吸收稀溶液中常用纯水的摩尔体积代替偏摩尔体积在一个大气压下，0的纯水水势规定为0水

9、势单位：Pa（帕）；bar（巴），atm（大气压）1MPa=106 Pa=10 bar=9.87atm水总是从水势高的区域流向水势低的区域二、植物对水分的吸收 水流方向：水流方向：地地心心引引力力（地势高）（地势高）水势高水势高 水势低水势低（地势低）（地势低）水水势势高高（水滴水滴）水水势势低低（干纸干纸）（滤纸滤纸）水势低水势低水势高水势高（水）（水）（叶子）（叶子）水势低水势低 水势高水势高（根系）（根系）因此，水势是一个能判断自然界中水运动方向和限度的物理量，也是植物水分状态的基本度量单位。纯水的水势最大，在常温常压下规定为零，任何溶液的水势因溶质的存在而小于零，为负值。如：1mol

10、蔗糖液水势为-2.69MPa 1mol KCl溶液水势为-4.5MPa 海水的水势约为-2.5MPa 在任何状况下，水分流动的方向总是由水势高的地方流向水势低的地方。二、植物对水分的吸收2渗透作用 半透膜（图、动画）水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象二、植物对水分的吸收l渗透作用的发生是由于蔗糖溶液的水势低，故水分子经半透膜进入蔗糖溶液中。如果在溶液的上方施加一个压力，其大小恰好阻止水分子的净渗入，这个外压及其数值就是该溶液在该浓度下的渗透压（osmotic pressure）。二、植物对水分的吸收由渗透现象可见，溶液越浓，其水势越低，水分净渗入量越大。这表明溶质分子有降低溶

11、液水势的作用，渗透势（osmotic potential s）就指是由于溶质颗粒的存在而使溶液水势降低的潜在势能，也称为溶质势（solute potential）。即溶质的存在降低了水的自由能，因而其水势降低。二、植物对水分的吸收3生活细胞就是一个渗透系统细胞液、原生质层、细胞外溶液，构成了一个渗透系统质壁分离现象与复原二、植物对水分的吸收若将细胞放入低渗液细胞吸水；若将细胞放入等渗液细胞吸水与失水动态平衡；若将细胞放入高渗液细胞失水；质壁分离质壁分离利用质壁分离现象：（1）判断细胞的死活；（2）测定细胞的渗透势；（3）观测物质透过原生质体的难易程度。二、植物对水分的吸收l4细胞的水势lw=s

12、+p+m衬质势（m）：细胞胶体物质亲水性和毛细管对水束缚吸引而引起的水势降低值 负值渗透势（s）：溶液中由于溶质存在，而使水势降低的值，又叫溶质势。s=-iCRT 负值压力势（p）：由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增加的值 正值二、植物对水分的吸收l未形成液泡的细胞，w=ml形成液泡的细胞，具有大液泡，w=s+pl初始质壁分离，p=0，w=s 植物细胞的相对体积变化与水势、渗透势和压力势之间的关系掌握图中4个状态的变化情况二、植物对水分的吸收l小叶流法：测定细胞常态下的水势l质壁分离法：测定处于初始质壁分离状态时的水势l压力室法，大致测定叶片水势 不同生境下植物叶片的不同生境下植物叶片的

13、w w、s s、p p范围：范围：完全吸水膨胀时叶片的w=0 MPa土壤供水充足、生长迅速：w=-0.2-0.8MPa水分亏缺、生长缓慢：w=-0.8-1.5MPa中生植物干旱伤害时：w=-2.0-3.0MPa沙漠灌木干旱生长停止生长：w=-3.0-6.0MPa温带作物组织渗透势一般在：-1-2MPa旱生植物叶渗透势可低达：-10MPa草本作物叶片细胞压力势下午约为：+0.3+0.5MPa 晚上约为：+1.5MPa二、植物对水分的吸收II 细胞的吸胀吸水干燥种子大量而快速吸水是一种亲水胶体吸水膨胀现象。吸胀力实际上是水势的一个组成部分，即衬质势一般地说，细胞形成中央大液泡之前主要靠吸胀作用吸水

14、吸胀水是束缚水的一部分III 细胞的代谢性吸水细胞利用呼吸作用释放出的能量（ATP），使水分经过质膜进入细胞的过程称为代谢性吸水二、植物对水分的吸收IV 水分进入细胞的途径单个水分子通过脂膜双分子层的间隙进入细胞水集流通过水通道蛋白（水孔蛋白）分子量在25kD 30kD，其多肽链穿越膜并形成孔道二、植物对水分的吸收p=+0.6s s=-1.2=-1.2p=+0.2s s=-1.0=-1.0p=+0.5s s=-1.4=-1.4p=+0.4s s=-1.2=-1.2p=+0.3s s=-1.0=-1.0p=+0.6s s=-1.2=-1.2p=+0.5s s=-1.0=-1.0由水势高的区域向水

15、势低的区域流动由水势高的区域向水势低的区域流动!V细胞间的水分流动二、植物对水分的吸收（二）、根系对水分的吸收1.根部吸水的部位和途径根尖，根毛区吸水能力最强质外体空间（根表皮、皮层）共质体（内皮层细胞原生质层）质外体空间（导管）凯氏带（高度栓质化、不透水）原生质之间通过胞间连丝连在一起，因而共质体是一个连续的体系；质外体由于内皮层上的凯氏带将其分为内、外两部分。二、植物对水分的吸收2.根系吸水的动力主动吸水：根压被动吸水：蒸腾牵引力 根压存在的证据吐水与伤流现象：伤流与根压伤流与根压吐吐水水现现象象吐吐水水现现象象伤流与根压伤流与根压二、植物对水分的吸收 由于凯氏带（高度栓质化）不透水，因此

16、水分自由扩散至内皮层时，必须经共质体向中柱内转移。这样整个根系就构成了一个渗透系统。根系的代谢活动不断向根部导管积累有机和无机溶质（主动吸收矿质离子，可逆着浓度梯度进行，要消耗代谢能量），使其水势降低，土壤及周围细胞的水分向根部导管流动，导致此处溶液体积增大，溶液即沿导管上升即根内导管溶液的渗透压产生的静水压力根压。二、植物对水分的吸收 被动吸水是指由于地上枝叶的蒸腾作用所引起的吸水过程。被动吸水的动力是蒸腾拉力。植物进行蒸腾作用时，叶肉细胞因水分的丢失水势降低，因而会从附近的细胞吸水，如此传递，接近叶脉导管的叶肉细胞向叶脉导管吸水；由于叶脉导管和茎导管、根导管是连通的，这种吸水过程最终传递到

17、根系，使根系从土壤中吸水。这种吸水的原动力是由蒸腾作用引起的，与根系生理活动无直接关系，故称为被动吸水。二、植物对水分的吸收从吸水的效果来看，被动吸水大于主动吸水，在蒸腾旺盛时可相差10100倍。因此植物一般是以被动吸水为主。在夜晚、早春树木叶片未展开时以及其它蒸腾微弱的环境条件下，根则起重要作用。二、植物对水分的吸收3.根系吸水的阻力4.影响根系吸水的因素 根系自身的因素 土壤的因素影响根系吸水的土壤因素影响根系吸水的土壤因素 土壤水分状况 土壤永久萎蔫系数 土壤温度 土壤通气状况 土壤溶液浓度(1)土壤水分状况土壤水分状况：土土壤壤水水分分固态水固态水气态水气态水束缚水束缚水自由水自由水（

18、冬季或永冻层土壤中的冰）（土壤孔隙中存在的水汽）化学束缚水化学束缚水物理束缚水物理束缚水毛管水毛管水重力水重力水化合水化合水结晶水结晶水吸湿水吸湿水膜状水膜状水毛管上升水毛管上升水毛管悬着水毛管悬着水自由重力水自由重力水支持重力水支持重力水不不可可利利用用水水最最大大持持水水量量可可利利用用水水二、植物对水分的吸收l田间持水量（field capacity）在地下水埋藏较深的条件下，土壤中所能保持的毛管悬着水的最大量。在农业生产中，毛管水是最有效的土壤水分。毛管水根据其所处部位及存在状况，又分为毛管上升水和毛管悬着水。毛管上升水是指在地下水支持条件下沿毛管上升的水分；毛管悬着水是指降雨和灌溉后

19、，重力水完全下渗，借助毛管力保持在土壤上层的水分。田间持水量是土壤保水性能的一个重要指标，也是设计田间排灌沟渠、拟订灌排水定额的重要参数。当土壤含水量高于田间持水量时，土壤中开始出现重力水，大孔隙充水，缺少空气，作物根部环境条件恶化。当土壤含水量正好为田间持水量时，土壤水势在一0.14一0.65大气压之间，由于不同质地土壤的含水量与水势之间的关系不一样，不同质地土壤的田间持水量差别很大。二、植物对水分的吸收l土壤永久萎蔫系数（permanent wilting coefficient,PWC）l植物刚好发生永久萎蔫时,土壤当中存留的水分含量,以土壤干重的百分率表示,所含的水分是植物不可利用的水

20、l永久萎蔫系数因土壤类型而异，变化幅度很大植物植物粗砂粗砂 细砂细砂 砂壤砂壤 壤土壤土 粘土粘土水稻水稻小麦小麦玉米玉米高梁高梁燕麦燕麦豌豆豌豆番茄番茄0.96 2.70 5.60 10.1 13.00.88 3.30 6.30 10.3 14.51.07 3.10 6.50 9.90 15.50.94 3.60 5.90 10.0 14.11.07 3.50 5.90 11.1 14.51.02 3.30 6.90 12.4 16.61.11 3.30 6.90 12.4 15.3 土壤种类土壤种类PWC全持水量全持水量有效水有效水粗砂粗砂轻壤轻壤粘土粘土0.904.8016.223.43

21、3.464.622.525.448.4二、植物对水分的吸收(2)土壤温度在适宜的温度范围内根系代谢旺盛，吸水能力强；温度过低或过高都会降低根系的吸水速度。低温时影响吸水的原因有：（1）低温下水分扩散速度（移动性）降低；（2）原生质粘性增大，对水的透性降低（阻力增大）；（3）呼吸（代谢活动）减弱，影响根压（降低）；（4）根系生长减慢，新根及根毛减少，吸水面积减少；高温下根的老化及栓质化加快，根毛脱落，吸收面积减小。二、植物对水分的吸收(3)土壤通气状况：主要是通过影响根系的呼吸作用影响主动吸水。土壤中O2 含量低于5%时，根系的吸水能力明显降低(4)土壤溶液浓度：根系要从土壤中吸水其细胞水势必须

22、低于土壤溶液的水势。盐碱地或施肥过多时造成土壤溶液浓度过高，根系吸水困难。(烧苗)二、植物对水分的吸收l生理干旱生理干旱：土壤中有可利用水，但因土壤温度过低或土壤通气不良、土壤溶液浓度过高而造成植物吸水困难，使枝叶缺水受旱。l植物受旱以后就会造成萎蔫，是植物对干旱的一种适应。l暂时萎蔫：对植物生命活动的危害不大，经过夜晚或遮阴灌溉以后可以恢复常态的情况l永久萎蔫：土壤缺乏可利用水，常造成植物的死亡三、植物体内水分的散失蒸腾作用（一）、蒸腾作用的概念和生理意义1概念 蒸腾作用是植物体内的水分以气态的方式从植物的表面向外界散失的过程蒸腾作用是植物散失水分的主要方式2蒸腾作用的生理意义：第一，是植物

23、吸收和运输水分的主要动力,特别是对于高大的植物，没有蒸腾作用较高处就无法得到水分第二，能降低植物体和叶片的温度,避免高温损伤第三，蒸腾引起的上升液流有助于离子转运，气孔开放有助于呼吸和光合的进行三、植物体内水分的散失蒸腾作用l3蒸腾作用的度量（指标）la.蒸腾速率（蒸腾强度）：transpiration rate植物在一定时间之内单位叶面积上散失的水量。常用的单位是：g/m2h蒸腾速率=蒸腾的水量（g）叶面积或鲜重（m2 or g）时间（h）一般植物蒸腾速率为：白天：15250 g/m2h 夜间：120 g/m2hlb.蒸腾效率（蒸腾比率）：transpiration ratio植物每消耗1千

24、克水所生产干物质的克数，或植物在一定时间之内干物质累积量与同期所消耗的水量之比。l植物的蒸腾效率一般在18之间蒸腾效率蒸腾效率 =植物在一定时间内形成的干物质（植物在一定时间内形成的干物质（g g）同时间内消耗水的量（同时间内消耗水的量（KgKg）lc.蒸腾系数（需水量）：transpiration coefficient植物每制造1克干物质所消耗的水量，是蒸腾效率的倒数。l植物的蒸腾系数一般在100800之间。蒸腾系数蒸腾系数=植物蒸腾的水量（植物蒸腾的水量（g g）同时间内形成干物质量（同时间内形成干物质量（g g）三、植物体内水分的散失蒸腾作用l（二）蒸腾部位与气孔开闭的机理1 蒸腾部位

25、l 年幼：整株地上部分l 成年：茎枝：皮孔蒸腾(约占总蒸腾量的0.1%)l 叶片：角质蒸腾(约占总蒸腾的5%10%)l 气孔蒸腾三、植物体内水分的散失蒸腾作用植物叶片上的气孔是植物与外界进行气体交换的大门，同时也是蒸腾的主要途径。气孔可由植物自身控制其开和闭（气孔运动），因此气孔在植物的水分代谢、光合作用、呼吸作用等生理过程中起着重要作用。三、植物体内水分的散失蒸腾作用2 小孔扩散原理小孔率气体通过多孔表面的扩散速率不与小孔的面积成正比，而与小孔的周长成正比。边缘效应，相应距离气孔的分布与结构气孔的分布与结构植植 物物气孔数目气孔数目/mm2上表皮上表皮 下表皮下表皮 植植 物物气孔数目气孔数

26、目/mm2上表皮上表皮 下表皮下表皮玉米玉米苜蓿苜蓿菜豆菜豆番茄番茄苹果苹果莲莲 52 68 169 138 40 281 12 130 0 400 46 0美国木豆树美国木豆树欧洲夹竹桃欧洲夹竹桃常常 春春 藤藤常春蛇葡萄常春蛇葡萄园叶萍蓬草园叶萍蓬草黑黑 杨杨0 1000 1000 1000 100 100 0 100 5753气孔和气孔蒸腾气气孔孔结结构构示示意意图图双子叶植物气孔结构双子叶植物气孔结构单子叶植物气孔结构单子叶植物气孔结构气孔开气孔开气孔闭气孔闭副卫细胞副卫细胞气孔的显微照相三、植物体内水分的散失蒸腾作用4 气孔运动 气孔的开、闭运动主要取决于保卫细胞膨压的变化，这与保卫

27、细胞壁的特殊结构有关。当保卫细胞吸水膨胀时，两保卫细胞相邻的内壁彼此分开，气孔开放；保卫细胞失水时体积缩小，内壁拉直，气孔关闭。保卫细胞的体积比其它表皮细胞小得 多，只要有少量的渗透物质积累，可引起 水势的明显降低，促进保卫细胞吸水，改 变膨压。细胞壁的纤维素微纤丝内壁的不均匀加厚保卫细胞膨压的调节 5 气孔开闭的机理 a 淀粉与糖转化学说 保卫细胞叶绿体在光下进行光合作用，消耗CO2，使细胞内pH升高，淀粉磷酸化酶催化淀粉水解成葡萄糖，细胞中溶质浓度增大，保卫细胞吸水，气孔开放；相反暗中细胞呼吸放出CO2，pH降低，葡萄糖合成淀粉，溶质浓度降低，水势升高，保卫细胞失水，气孔关闭。淀粉淀粉+n

28、Pi淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶pH7.0pH5.0nG-1-PnG+nPi三、植物体内水分的散失蒸腾作用b K+积累学说20世纪60年代末人们发现气孔运动与保卫细胞积累K+有着非常密切的关系。保卫细胞叶绿体在光下通过光合磷酸化合成ATP，活化了质膜K+-ATP酶，使K+主动吸收到保卫细胞中，在K+进入细胞的同时，还伴随着Cl-的进入。保卫细胞积累较多的K+和Cl-引起水势降低，保卫细胞吸水，气孔张开。暗中，K+扩散出保卫细胞，细胞失去水分，气孔关闭。三、植物体内水分的散失蒸腾作用c 苹果酸代谢学说 20世纪70年代初，保卫细胞积累的K+1/2 2/3是被苹果酸所平衡。现已证明，在光照下，保卫细胞

29、内的部分CO2被利用时，pH值升至8.08.5，从而活化了PEP羧化酶，催化由淀粉降解产生的PEP与CO2结合形成草酰乙酸，并进一步被NADPH还原为苹果酸。PEP+HCO3-PEP羧化酶羧化酶草酰乙酸草酰乙酸+磷酸磷酸草酰乙酸草酰乙酸+NADH苹果酸还原酶苹果酸还原酶苹果酸苹果酸+NAD三、植物体内水分的散失蒸腾作用三、植物体内水分的散失蒸腾作用 苹果酸解离为2H+和苹果酸根，在H+K+泵驱使下，H+与K+交换，保卫细胞内K+浓度增加，水势降低；苹果酸根进入液泡和C1-共同与K+在电学上保持平衡。同时，苹果酸的存在还可降低水势，促使保卫细胞吸水，气孔张开。当叶片由光下转入暗处时，过程逆转。近

30、期研究也证明，保卫细胞内淀粉和苹果酸之间存在一定的数量关系。即淀粉、苹果酸与气孔开闭有关，与糖无关。光照光照保卫细胞光合作用保卫细胞光合作用光合磷酸化光合磷酸化ATPCO2 浓度降低浓度降低淀粉淀粉水解水解pH值升高值升高PEP与与HCO3-作用作用光活化光活化H+泵泵ATP酶酶糖、苹果酸、糖、苹果酸、K+、Cl-保卫细胞水势降低，吸水保卫细胞水势降低，吸水气孔开放气孔开放三、植物体内水分的散失蒸腾作用6 影响气孔运动的因素（1）光：一般植物气孔是光下开，暗中关；蓝光、红光最有效（2）温度：气孔一般在一定的温度范围内才开放，温度过高或过低气孔都关闭。（3）CO2浓度：CO2浓度低时气孔开放，C

31、O2浓度过高时气孔关闭。（4）水分：水分供应充足时气孔开放，缺水受旱时气孔关闭。（5）风：风速过大会导致气孔关闭。三、植物体内水分的散失蒸腾作用（三）影响蒸腾的内外条件内部因素：气孔下室体积、叶片内部面积、根系供水外部因素：光照、大气湿度、温度、风、土壤四、植物体内水分的运输l（一）水分运输的途径l长距离纵向运输l短距离径向运输水分在植物体内运输的全过程为：土壤水分-根毛-根皮层-根中柱鞘-中柱鞘薄壁细胞-根导管-茎导管-叶柄导管-叶脉导管-叶肉细胞-叶细胞间隙-气孔下室-气孔-大气四、植物体内水分的运输 该途径可分为两部分，一是通过活细胞运输，属径向运输，包括根毛-根皮层-根中柱鞘以及叶脉导

32、管-叶肉细胞-叶细胞间隙。径向的共质体运输距离虽短，但运输阻力大，速度慢；另一是在维管束的死细胞（导管或管胞）和细胞壁与细胞间隙中运输，即质外体运输。质外体对水分运输的阻力小，运输速度快，适应于纵向长距离运输。四、植物体内水分的运输l（二）水分运输的动力l主要动力：蒸腾牵引、根压上部有蒸腾牵引力(又叫蒸腾拉力)，下部有根压，其中主要是蒸腾拉力。l（三）内聚力学说l水分子之间彼此吸引力很大，这种同分子之间的相互吸引力称之为内聚力l该学说又称之为蒸腾-内聚力-张力学说 树木在旺盛蒸腾时，上部的蒸腾拉力可达3MPa以上。在这样大的拉力下导管水柱不被拉断的原因可用内聚力学说（cohesion theo

33、ry）来解释：同种分子之间的吸引力称为内聚力。纯水的内聚力很高，可抵抗数百MPa的张力。如果拉力过大，溶解在水中的空气会逸出，形成气泡，这种现象称为气穴（cavitation）或空化现象。这会使木质部中的水柱中断。四、植物体内水分的运输(四)植物体内水分运输的速度木质部水流速度(mh-1)：蕨 类：0.52.2 松 柏：1.2(最高速度)散 孔 材：16 环 孔 材：2040 草本植物：1060 藤本植物：150 共 质 体：10-3 cm/h五、水分平衡（一）土壤-植物-大气连续体系（SPAC)水分经由土壤到达植物根表皮,进入根系后,通过植物茎到达叶片,再由叶片气孔扩散到大气参与大气交换,形

34、成了一个统一的.动态的相互反馈连续的系统(Soil-plant-atmosphere continuum)水分运输的驱动力是水势梯度五、水分平衡（二）水分平衡与移栽植物从土壤中吸水，少部分用于生命活动，大部分用于蒸腾失水，这样植物吸水、用水、失水三者的动态平衡叫做水分平衡暂时萎蔫永久萎蔫维持水分平衡：增加吸水 减少蒸腾六、合理灌溉与节水农业的生理基础l（一）作物的需水量：种类、生育期l作物在不同的生育期需水量不同l作物的水分临界期：plants critical period of waterl植物对水分不足最敏感、最容易受到伤害、对产量影响最大的时期，多为开花时l不同的作物需水量不同 C3C

35、4六、合理灌溉与节水农业的生理基础l（二）灌溉指标l1土壤含水量l2作物的形态指标生长速率下降，幼嫩叶的凋零，茎叶颜色变深l3灌溉的生理指标叶水势，细胞汁液浓度或渗透势，气孔状况六、合理灌溉与节水农业的生理基础l（三）合理灌溉增产l（四）节水灌溉适当的控水能促进植物的生长l1 精确灌溉运用详实可靠的作物需水规律的资料，运用遥感等空间信息化分析技术l2 调亏灌溉充分供水与适当控水相结合对产量的提高更为有利，在适度的水分亏缺下反而有利于作物水分利用效率的提高l3 控制性分根区交替灌溉分根实验。根系一部分供水，一部分干旱，交替进行灌溉内容提要l1 水分的生理作用水分的生理作用 l2 植物细胞对水分的

36、吸收植物细胞对水分的吸收：植物细胞对水分的吸收有渗透吸水、代谢吸水和吸胀吸水三种方式，其中渗透吸水是主要方式。植物细胞是一个渗透系统，其吸水关键取决于水势，典型植物细胞水势为w=s+p+m；具有液泡的细胞水势为w=s+p；分生组织细胞、风干种子的水势为w=m。细胞与细胞间水分移动的方向和速度决定于二者的水势差，水分总是由水势高的一方流向水势低的一方。l3 根系吸收水分的方式与动力根系吸收水分的方式与动力 l4 蒸腾作用及其调控机理蒸腾作用及其调控机理 l5 水分运输的途径与动力水分运输的途径与动力 l6 植物水分平衡及其维持植物水分平衡及其维持 如果如果把细胞放到纯水中把细胞放到纯水中，细胞吸

37、水，细胞吸水，体积体积增大增大，p随之随之增高增高。细胞细胞s增高增高，w也随着也随着升高升高。当细胞吸水达紧张状态当细胞吸水达紧张状态，细胞细胞体积体积最大最大，w=0,p=-s思考题思考题l1.1 将一植物细胞放入纯水中其水势、渗透势、压力势和体积如何变化？l1.2 测定植物组织水势的方法主要有哪些？各方法的基本原理及注意事项是什么？l1.3 有A，B两个细胞，A细胞p=0.4MPa，s=-1.0MPa，B细胞p=0.3MPa，s=-0.6MPa。在28 0C时，将A细胞放入0.12 mol.L-1蔗糖溶液中，B细胞放入0.2 mol.L-1蔗糖溶液中。假设平衡时两细胞的体积不变，平衡后A

38、、B细胞的水势、渗透势、压力势各为多少？两细胞接触时水分流向如何？l1.4何谓根压？根压是如何产生的？其在植物水分代谢中有何作用？l1.5 试述气孔运动机理及影响因素 l1.6 简述蒸腾作用的部位及其生理意义 l1.7 植物细胞吸水与根系吸水的方式有何不同、有何联系？l1.8 光照如何影响植物根系吸水？l1.9 试述水分进出植物体的全过程及动力l1.10、孤立于群体之外的单个树木与茂密森林中的树木相比，哪个蒸腾失水更快？为什么？l1.11、植物在纯水中培养一段时间后，如果给水中加入一些盐，植物会发生暂时萎蔫，为什么？l1.12、干旱时不宜给植物施肥，为什么？l1.13、为什么夏季晴天中午不能用

39、井水浇灌作物？l1.14、一个细胞的s=-1.9MPa，p=0.9MPa，将其放入装有纯水的烧杯中，在放入的瞬间（t0）及达到平衡时（t1）烧杯中的水和细胞的水势以及细胞的s和p各这多少？计算此题的假设条件是什么？l1.15、一植物细胞的w=-0.8MPa，在初始质壁分离时s=-1.6MPa，设该细胞在初始质壁分离时比原来体积缩小4%，计算其原来的s和p。l1.16刚刚发生永久萎蔫时，土壤的_称为永久萎蔫系数，永久萎蔫系数是由_的类型决定的。l1.17、将一植物细胞放入w=-0.8MPa的溶液（体积相对细胞来说很大）中，吸水达到平衡时测得细胞的s=-0.95MPa，则该细胞的p为_，w为_。l

40、1.18、某种植物形成5g干物质消耗了2.5Kg水，其蒸腾效率为_，蒸腾系数为_。l1.19、植物体内自由水/束缚水比值降低时，植物的代谢活动_，抗逆性_。l1.20、植物气孔保卫细胞膨压增大时气孔_，保卫细胞K+大量积累时气孔_。l1.21、一植物细胞的s=-0.42Mpa，p=0.13Mpa，将细胞放入s=-0.22Mpa的溶液（体积很大）中，平衡时测得该细胞的s=-0.36Mpa，那么该细胞的w为_，p为_。l1.22、利用质壁分离现象可以判断细胞_、测定细胞的_以及观测物质透过原生质层的难易程度。l1.23、根系吸水有主动吸水和被动吸水两种方式，前者的动力是_，后者的动力是_。l1.24、和纯水相比，含有溶质的水溶液其冰点_，渗透压_。结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！95