《植物的水分生理》教案.pptx

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1、会计学1植物的水分生理植物的水分生理 地球上最早的生命是在水中产生的。植物也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。可以说没有水就没死亡，其它一切生物也一样

2、。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。所以农谚上说重要因素之一。所以农谚上说“有收无收在于水。有收无收在于水。”第1页/共94页 植物的一生中，一方面不断地从环境中吸收水分，以满足生命活动的需要，另一方面又不可避免的将大量水分丢失到环境中，由此就形成了植物的水分代谢：植物对水分的吸收、运输植物对水分的吸收、运输和散失过程称为水分代谢和散失过程称为水分代谢（Water metabolism）。）。第2页/共94页本章的主要内容本章的主要内容n n一、植物体内水分的状态及其生理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义一、植

3、物体内水分的状态及其生理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义n n二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收n n三、植物体内水分的散失三、植物体内水分的散失三、植物体内水分的散失三、植物体内水分的散失蒸腾作用蒸腾作用蒸腾作用蒸腾作用n n四、植物体内水分的运输四、植物体内水分的运输四、植物体内水分的运输四、植物体内水分的运输n n五、水分平衡五、水分平衡五、水分平衡五、水分平衡n n六、合理灌溉与节水农业的生理基础六、合理灌溉与节水农业的生理基础六、合理灌溉与节水农业的生理基础六、合理灌溉与节水农业的生理基础第3页/共94页一、植物体内水分的状态及其生

4、理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义（一）、状态一）、状态一）、状态一）、状态1 1 植物的含水量植物的含水量植物的含水量植物的含水量植物体都含有水，其植物体都含有水，其植物体都含有水，其植物体都含有水，其含水量一般约占组织鲜重的含水量一般约占组织鲜重的含水量一般约占组织鲜重的含水量一般约占组织鲜重的70%90%70%90%。但含水量不是恒定的，可因植物的种类、器官和组织、但含水量不是恒定的，可因植物的种类、器官和组织、但含水量不是恒定的，可因植物的种类、器官和组织、但含水量不是恒定的，可因植物的种类、器官和组织、年龄、环

5、境条件的不同而有较大的差异。年龄、环境条件的不同而有较大的差异。年龄、环境条件的不同而有较大的差异。年龄、环境条件的不同而有较大的差异。植物种类：植物种类：植物种类：植物种类：水生水生水生水生90%90%陆生陆生陆生陆生(中生中生中生中生70-90%,70-90%,旱生可以低至旱生可以低至旱生可以低至旱生可以低至6%)6%)；草本草本草本草本 木本；阴生木本；阴生木本；阴生木本；阴生 阳生阳生阳生阳生 器官或组织：根尖、幼叶器官或组织：根尖、幼叶器官或组织：根尖、幼叶器官或组织：根尖、幼叶6090%6090%；树干；树干；树干；树干 4050%4050%；休眠芽休眠芽休眠芽休眠芽40%40%；

6、休眠种子；休眠种子；休眠种子；休眠种子10%14%10%14%；环境条件：环境条件：环境条件：环境条件：阴湿环境阴湿环境阴湿环境阴湿环境 向阳、干燥处；湿季向阳、干燥处；湿季向阳、干燥处；湿季向阳、干燥处；湿季 旱季；夏季旱季；夏季旱季；夏季旱季；夏季 冬季冬季冬季冬季第4页/共94页一、植物体内水分的状态及其生理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义（1 1）以鲜重为基数含水量）以鲜重为基数含水量）以鲜重为基数含水量）以鲜重为基数含水量(%)=(%)=（2 2）以干重为基数含水量）以干重为基数含水量）以干重为基数含水量）以干

7、重为基数含水量(%)=(%)=新鲜植物新鲜植物 称称重重105 0C杀死杀死80 0C烘干烘干称重称重（鲜重）（鲜重）（干重）（干重）Wf WdWf 100 100Wf WdWd第5页/共94页一、植物体内水分的状态及其生理意一、植物体内水分的状态及其生理意一、植物体内水分的状态及其生理意一、植物体内水分的状态及其生理意义义义义2 2 植物的需水量植物的需水量 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：一棵高需的水量远大于其含水量。据测算：一棵高1616米的梨米的梨树一天要消耗大约树一天要消耗大约250250千克水；

8、一株向日葵或玉米一个千克水；一株向日葵或玉米一个生长季节要消耗生长季节要消耗200200千克水。千克水。生产上通常把植物每制造生产上通常把植物每制造1 1克干物质所消耗的水的克干物质所消耗的水的克数称为克数称为需水量需水量（或蒸腾系数）。一般植物的需水量（或蒸腾系数）。一般植物的需水量在在200800200800之间。之间。需水量可作为植物抗旱性的参考值需水量可作为植物抗旱性的参考值第6页/共94页一、植物体内水分的状态及其生理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义束缚水束缚水：被植物细胞胶体颗粒或渗透物质吸引，且紧紧束缚在被

9、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、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、降温不结冰降温不结冰自由水自由水：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）第7页/共94页一、植物体内水分的状态及其生理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义一、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自由水的含量是生命状况的标志 风干种

10、子含水量为风干种子含水量为10-14%,10-14%,其中自由水很少其中自由水很少,代谢活性很弱代谢活性很弱,吸水后达吸水后达20-25%,20-25%,自由水的含量大大自由水的含量大大增加增加,代谢活性大大增强代谢活性大大增强自由水自由水/束缚水的比值随着代谢状况的变化而变化束缚水的比值随着代谢状况的变化而变化自由水自由水/束缚水束缚水 比值高，植物代谢活跃、生长较快比值高，植物代谢活跃、生长较快 比值低，代谢活性低，生长缓慢、抗逆性强比值低，代谢活性低，生长缓慢、抗逆性强自由水自由水/束缚水的比值与代谢活性、抗逆性有关束缚水的比值与代谢活性、抗逆性有关第8页/共94页回忆回忆:水的物理化学

11、性水的物理化学性质质1 1在已知的液体物质中在已知的液体物质中水的汽化热水的汽化热最大最大,使得植物可以通过使得植物可以通过蒸腾作用降低温度蒸腾作用降低温度,避免高温伤害避免高温伤害2 2除液态除液态NHNH3 3外外,所有固体液体物质中所有固体液体物质中水的比热水的比热最大最大,可以可以使植物在外界气温变化时具备使植物在外界气温变化时具备“缓冲缓冲”能力，适应多能力，适应多变的环境变的环境3 3水的密度水的密度在在3.983.98时密度最大，这种特性有利于水生生时密度最大，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

12、受到机械损伤在受冻时受到机械损伤4 4水有很强的内聚力、粘附力和表面张力，产生水有很强的内聚力、粘附力和表面张力，产生毛细管作毛细管作用用，有利于水份在植物体内长距离运输，有利于水份在植物体内长距离运输5 5水的水的不可压缩性不可压缩性，细胞产生静水压，与细胞扩大生长，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叶片运动，气孔开闭及维持植物的形态有关系6 6水具有极高的水具有极高的介电常数介电常数，是许多电电解质与极性分子，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（蛋白质、氨基酸、糖类）的良好溶剂第9页/共94页一、植物体内水分的状态及其生理意义一

13、、植物体内水分的状态及其生理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义n n（二）、水分在生命活动中的作用二）、水分在生命活动中的作用 1 水分是原生质的主要组分水分是原生质的主要组分一般原生质的含水量在一般原生质的含水量在8080以上，这样才能保持溶胶状态失水以上，这样才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，细胞死亡胞死亡 2 2 一切代谢、物质的吸收运输都必须在水中才一切代谢、物质的吸收运输都必须在水中才能进行能进行水是许多生化反应和物质吸收、运输的良好介质，如光合作水是许多生化反应

14、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体连接成一个有机的整体第10页/共94页一、植物体内水分的状态及其生理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义一、植物体内水分的状态及其生理意义 3 3 水可以保持植物的固有姿态水可以保持植物的固有姿态使得细胞

15、保持紧张度，植物枝叶挺立，便于充分吸收阳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。失水则会萎蔫光、进行气体交换、花朵开放。失水则会萎蔫 4 4 水作为原料参与代谢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水是光合作用、呼吸作用、有机物合成与分解的底物 5 5 水可以调节植物的体温，调节植物的生存环境水可以调节植物的体温，调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

16、大气湿度、改善土壤及土壤表面的害。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抗寒，就是利用水来调节农田小气候第11页/共94页小结小结小结小结: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：（一）生理作用：（一）生理作用：1 1、水分是原生质的主要成分；、水分是原生质的主要成分；、水分是原生质的主要成分；、水分是原生质的主要成分；2 2、水是许多代谢反应的反应物；、水是许多代谢反应的

17、反应物；、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 3、水是生命活动的良好介质；、水是生命活动的良好介质；、水是生命活动的良好介质；、水是生命活动的良好介质；4 4、水能使植物保持固有姿态；、水能使植物保持固有姿态；、水能使植物保持固有姿态；、水能使植物保持固有姿态；5 5、细胞分裂和伸长都需要足够的水分；、细胞分裂和伸长都需要足够的水分；、细胞分裂和伸长都需要足够的水分；、细胞分裂和伸长都需要足够的水分；（二）生态作用：（二）生态作用：（二）生态作用：（二）生态作用：1 1、调节植物的体温；、调节植物的体温；、调节植物的体温；、调节植物的体温；2 2、不吸收可见光、不吸收可见

18、光、不吸收可见光、不吸收可见光;3 3、调节植物的生存环境；、调节植物的生存环境；、调节植物的生存环境；、调节植物的生存环境；第12页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收n n吸水的部位吸水的部位:根系、叶、幼茎根系、叶、幼茎（一）、细胞的吸水方式（一）、细胞的吸水方式 吸胀性吸水吸胀性吸水没有液泡的细胞靠吸胀作用吸水没有液泡的细胞靠吸胀作用吸水 渗透性吸水渗透性吸水具有液泡的细胞靠渗透作用吸水具有液泡的细胞靠渗透作用吸水 代谢性吸水代谢性吸水细胞利用代谢能量吸收水分细胞利用代谢能量吸收水分第13页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水

19、分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收I 细胞的渗透吸水 1 1自由能与水势自由能与水势 (1)(1)自由能自由能 U=Q+G U=Q+G 总能量总能量=束缚能束缚能+自由能自由能束缚能束缚能:体系变化中体系变化中,不能做有用功的能量不能做有用功的能量自由能自由能:体系变化中体系变化中,能够用来做有用功的能量能够用来做有用功的能量G=GG=G2 2-G-G1 1(我们只能测定体系变化前后自由能的变化差我们只能测定体系变化前后自由能的变化差)若若GG0 0，自由能减少，自动变化，自由能减少，自动变化若若GG0 0，自由能不变化，自由能不变化,系统动态平衡系统动态平衡若若GG0 0，自由

20、能增加，从外界获能，自由能增加，从外界获能第14页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、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一摩尔任何物质所具有的自由能称为该物质的化学势势(用用 来表示来表示)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。力。水的化学势用水的化学势用 w w来表示来表示第15页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收偏摩尔体积偏摩尔体积:指恒温恒压下混合体系

21、中指恒温恒压下混合体系中1mol1mol该物该物质所占据的有效体积质所占据的有效体积(3)(3)水水 势势：水势是每偏摩尔体积水的化学势差即水溶液的化学势（即水溶液的化学势（w w ）与同温同压同一体系中纯水的）与同温同压同一体系中纯水的化学势（化学势（0 0）之差除以水的偏摩尔体积所得的商）之差除以水的偏摩尔体积所得的商w=w-0VW第16页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、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水势单位：Pa（帕）；bar（巴），atm（大气压）1MPa=101MPa=106 6

22、Pa=10 bar=9.87atmPa=10 bar=9.87atm水总是从水势高的区域流向水势低的区域第17页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收 水流方向：水流方向：水流方向：水流方向：地心引力地心引力（地势高）（地势高）水势高水势高 水势低水势低（地势低）（地势低）水势高水势高（水滴水滴）水势低水势低（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）第18页/共94页 因此，水势是一个能判断自然界中水运动方向和因此，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

23、是植物水分状态的基本度量单位。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：的水势因溶质的存在而小于零，为负值。如：1mol 1mol 蔗糖液水势为蔗糖液水势为-2.69MPa-2.69MPa 1mol KCl 1mol KCl溶液水势为溶液水势为-4.5MPa-4.5MPa 海水的水势约为海水的水势约为-2.5MPa-2.5MPa 在任何状况下，水分流动的方向总是由水势高的在任何状况下，水分流动的方向总是由水势高的地方流向水势低的地方。地方流向水势低的地方。第1

24、9页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收2渗透作用 半透膜半透膜（图、动画）（图、动画）水分从水势高的系水分从水势高的系统通过半透膜向统通过半透膜向水势低的系统移水势低的系统移动的现象动的现象第20页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收n n渗透作用的发生是由于渗透作用的发生是由于蔗糖溶液的水势低，故蔗糖溶液的水势低，故水分子经半透膜进入蔗水分子经半透膜进入蔗糖溶液中。如果在溶液糖溶液中。如果在溶液的上方施加一个压力，的上方施加一个压力，其大小恰好阻止水分子其大小恰好阻止水分子的净渗入，

25、这个外压及的净渗入，这个外压及其数值就是该溶液在该其数值就是该溶液在该浓度下的渗透压浓度下的渗透压（osmotic pressureosmotic pressure）。）。第21页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收由由渗渗透透现现象象可可见见，溶溶液液越越浓浓，其其水水势势越越低低，水水分分净净渗渗入入量量越越大大。这这表表明明溶溶质质分分子子有有降降低低溶溶液液水水势势的的作作用用，渗渗透透势势（osmotic osmotic potential potential s s）就就指指是是由由于于溶溶质质颗颗粒粒的的存存在在而而使使溶溶液

26、液水水势势降降低低的的潜潜在在势势能能，也也称称为为溶溶质质势势（solute solute potentialpotential）。即即溶溶质质的的存存在在降降低低了了水水的的自自由由能能，因而其水势降低。因而其水势降低。第22页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收3 3生活细胞就是生活细胞就是一个渗透系统一个渗透系统细胞液、原生质层、细胞液、原生质层、细胞外溶液，构细胞外溶液，构成了一个渗透系成了一个渗透系统统质壁分离现象与复原质壁分离现象与复原第23页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分

27、的吸收若将细胞放入低渗液若将细胞放入低渗液细胞吸水；细胞吸水；若将细胞放入等渗液若将细胞放入等渗液细胞吸水与失水动态平衡；细胞吸水与失水动态平衡；若将细胞放入高渗液若将细胞放入高渗液细胞失水；细胞失水；质壁分离质壁分离质壁分离质壁分离利用质壁分离现象：利用质壁分离现象：（1 1）判断细胞的死活；（判断细胞的死活；（2 2）测定细胞的渗透势；（）测定细胞的渗透势；（3 3）观测物质透过原）观测物质透过原生质体的难易程度。生质体的难易程度。第24页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收n n4 4细胞的水势细胞的水势n nw=s+p+m衬质势（m

28、）：细胞胶体物质亲水性和毛细管对水束缚吸引而引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起的水势降低值 负值负值渗透势（s）：溶液中由于溶质存在，而使水势降低的值，又叫溶液中由于溶质存在，而使水势降低的值，又叫溶质势。溶质势。ss=-=-iCRT iCRT 负值负值压力势（p）：由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增加的由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增加的值值 正值正值第25页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收n n未形成液泡的细胞，w=mw=mn n形成液泡的细胞，具有大液泡，w=s+pw=s+pn n初始质壁分离，

29、p=0p=0，w=sw=s第26页/共94页 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个状态的变化情况第27页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收n n小叶流法：测定细胞常态下的水势n n质壁分离法：测定处于初始质壁分离状态时的水势n n压力室法，大致测定叶片水势第28页/共94页 不同生境下植物叶片的不同生境下植物叶片的w、s s、p范围：范围：完全吸水膨胀时叶片的完全吸水膨胀时叶片的 w w =0 MPa=0 MPa土壤供水充足、生长迅速：土壤供水充足、生长迅速：w w =-0.2-0.8MPa=-0.2-0.8

30、MPa水分亏缺、生长缓慢：水分亏缺、生长缓慢：w w =-0.8-1.5MPa=-0.8-1.5MPa中生植物干旱伤害时：中生植物干旱伤害时：w w =-2.0-3.0MPa=-2.0-3.0MPa沙漠灌木干旱生长停止生长：沙漠灌木干旱生长停止生长：w w =-3.0-6.0MPa=-3.0-6.0MPa温带作物组织渗透势一般在：温带作物组织渗透势一般在：-1-2MPa-1-2MPa旱生植物叶渗透势可低达：旱生植物叶渗透势可低达：-10MPa-10MPa草本作物叶片细胞压力势下午约为：草本作物叶片细胞压力势下午约为：+0.3+0.5MPa+0.3+0.5MPa 晚上约为：晚上约为：+1.5MP

31、a+1.5MPa第29页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、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。干燥种子大量而快速吸水是一种亲水胶体吸水膨胀现象。吸胀力吸胀力实际上是水势的一个组成部分，即衬质势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一般地说，细胞形成中央大液泡之前主要靠吸胀作用吸水吸胀水是束缚水的一部分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（细胞利用呼吸作用释放出的能量（ATPATP），使水分经过质膜进入细胞的过程称为），使

32、水分经过质膜进入细胞的过程称为代谢性吸水代谢性吸水第30页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、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单个水分子通过脂膜双分子层的间隙进入细分子层的间隙进入细胞胞水集流通过水通道蛋白水集流通过水通道蛋白（水孔蛋白）（水孔蛋白）分子量在分子量在25kD 30kD25kD 30kD，其多肽链穿，其多肽链穿越膜并形成孔道越膜并形成孔道第31页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收p p=+0.6=+0.6 s s s s=-1.2=-1.2=-1.2=-1.2

33、p=+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细胞间的水分流动第32页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收（二）、根系对水分的吸（二）、根系对水分的吸收收1.1.根部吸水的部位和途径根部吸水的部位和途径根尖，根毛区吸水能力最根尖，根毛区吸水能力最强强质外体空间（根表皮、皮层）质外体空间（根表皮、

34、皮层）共质体（内皮层细胞原生共质体（内皮层细胞原生质层）质层）质外体空间（导管）质外体空间（导管）凯氏带凯氏带（高度栓质化、不透水）（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。第33页/共94页第34页/共94页第35页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、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 第36页/共94页根压存在的证据根压存在的证据根压存在的证据根压存在的证据吐水与伤流现象吐水与伤流现象吐水与伤流现象吐水与伤流现象：伤流与根压伤流与根

35、压吐水现象吐水现象吐水现象吐水现象伤流与根压伤流与根压第37页/共94页第38页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收 由于由于凯氏带（高度栓质化）不透水，因此水分自由扩散至内皮层时，必须凯氏带（高度栓质化）不透水，因此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。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（主动吸收矿质离子，可逆着浓度梯度进行，要消耗代谢能量）子，可逆着浓度梯度进行，

36、要消耗代谢能量），使其水势降低，土壤及周围，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即根内导管溶液的渗透压产生的静水压力根压根压。第39页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收 被被动动吸吸水水是是指指由由于于地地上上枝枝叶叶的的蒸蒸腾腾作作用用所所引引起起的的吸吸水水过过程程。被被动动吸吸水水的的动动力力是是蒸蒸腾拉力腾拉力。植植物物进进行行蒸蒸腾腾作作用用时时，叶叶肉肉细细胞胞因因水水分分的的

37、丢丢失失水水势势降降低低，因因而而会会从从附附近近的的细细胞胞吸吸水水，如如此此传传递递，接接近近叶叶脉脉导导管管的的叶叶肉肉细细胞胞向向叶叶脉脉导导管管吸吸水水；由由于于叶叶脉脉导导管管和和茎茎导导管管、根根导导管管是是连连通通的的，这这种种吸吸水水过过程程最最终终传传递递到到根根系系，使使根根系系从从土土壤壤中中吸吸水水。这这种种吸吸水水的的原原动动力力是是由由蒸蒸腾腾作作用用引引起起的的，与与根根系系生生理理活活动动无无直直接接关关系系，故故称称为为被被动动吸水。吸水。第40页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收从吸水的效果来看，被动

38、吸水大于主动吸水，在蒸腾旺盛时可相差从吸水的效果来看，被动吸水大于主动吸水，在蒸腾旺盛时可相差1010010100倍。因倍。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。腾微弱的环境条件下，根则起重要作用。第41页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收3.3.根系吸水的阻力根系吸水的阻力4.4.影响根系吸水的因素影响根系吸水的因素 根系自身的因素根系自身的因素 土壤的因素土壤的因素第42页/共94页影响根系吸水的土壤因素

39、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 土壤溶液浓度第43页/共94页(1)(1)土壤水分状况土壤水分状况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（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大持水量最大持水量可可利利用用水水第44页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物

40、对水分的吸收二、植物对水分的吸收n n田间持水量（field capacityfield capacity）在地下水埋藏较深的条）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。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，重力水完全下沿毛管上升的水分；毛管悬着水是指降雨和灌溉

41、后，重力水完全下渗，借助毛管力保持在土壤上层的水分。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，土壤水势在一量正好为田间持水量时，土壤水势在一0.140.14一一0.650.65大气压之间，由大气

42、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。的田间持水量差别很大。第45页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收n n土壤永久萎蔫系数（permanent wilting coefficient,PWC）n n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n n永久萎蔫系数因土壤类型而异，变化幅度很大永久萎蔫系数因土壤类型而异，变化幅度很大第46页/共94页植物植物粗砂粗砂 细砂细砂 砂

43、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 第47页/共94页土壤种类土壤种类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0.904.8016.223.433.464.622.525.448.4第48页/共94

44、页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收(2)(2)土壤温度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。都会降低根系的吸水速度。低温时影响吸水的原因有：低温时影响吸水的原因有：（1 1）低温下水分扩散速度（移动性）降低；）低温下水分扩散速度（移动性）降低；（2 2）原生质粘性增大，对水的透性降低（阻力增大）；）原生质粘性增大，对水的透性降低（阻力增大）；（3 3）呼吸（代谢活动）减弱，影响根压（降低）；）呼吸（代谢活动）减弱，影响根压（降低）；（4

45、4）根系生长减慢，新根及根毛减少，吸水面积减少；）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。高温下根的老化及栓质化加快，根毛脱落，吸收面积减小。第49页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、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。土壤中主要是通过影响根系的呼吸作用影响主动吸水。土壤中OO2 2 含量低含量低于于5%5%时，根系的吸水能力明显降低时，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低于土壤溶液的水势。盐碱根系要从土壤中吸水其细胞

46、水势必须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。地或施肥过多时造成土壤溶液浓度过高，根系吸水困难。(烧苗烧苗)第50页/共94页二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收二、植物对水分的吸收n n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。旱。n n植物受旱以后就会造成萎蔫，是植物对干旱的一种适应。植物受旱以后就会造成萎蔫，是植物对干旱的一种适应。n n暂时萎蔫：对植物生

47、命活动的危害不大，经过夜晚或遮阴灌：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溉以后可以恢复常态的情况n n永久萎蔫：土壤缺乏可利用水，常造成植物的死亡：土壤缺乏可利用水，常造成植物的死亡第51页/共94页三、植物体内水分的散失三、植物体内水分的散失三、植物体内水分的散失三、植物体内水分的散失蒸腾作用蒸腾作用蒸腾作用蒸腾作用（一）、蒸腾作用的概念和生理意义（一）、蒸腾作用的概念和生理意义1 1概念概念 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的过程蒸腾作用是植物散失水分的主要方式蒸腾作用是

48、植物散失水分的主要方式第52页/共94页2蒸腾作用的生理意义：第一，是植物吸收和运输水分的主要动力第一，是植物吸收和运输水分的主要动力,特别是对于高大的植物，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第二，能降低植物体和叶片的温度,避免高温损伤避免高温损伤第三，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光合的进行第53页/共94页三、植物体内水分的散失三、植物体内水分的散失三、植物体内水分的散失三、植物体内水分的散失蒸腾作用蒸腾作用蒸腾作用

49、蒸腾作用n n3蒸腾作用的度量（指标）n na.蒸腾速率（蒸腾强度）：transpiration ratetranspiration rate植物在一定时间之内单位叶面积上散失的水量。常常用的单位是：用的单位是：g/mg/m2 2 h h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/m2h第54页/共94页n nb.蒸腾效率（蒸腾比率）：transpiration ratiotranspiration ratio植物每消耗1千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。n

50、 n植物的蒸腾效率一般在植物的蒸腾效率一般在1818之间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）第55页/共94页n nc.蒸腾系数（需水量）：transpiration transpiration coefficientcoefficient植物每制造1克干物质所消耗的水量，是蒸腾效率的倒数。n n植物的蒸腾系数一般在植物的蒸腾系数一般在100800100800之间。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）第56页/