第2章 植物的水分代谢复习资料
(完整版)第二章植物的水分代谢复习题参考答案
第二章植物的水分代谢复习题参考答案1、植物细胞吸水方式有、和。
2、植物调节蒸腾的方式有、和。
3、植物散失水分的方式有和。
4、植物细胞内水分存在的状态有和。
5、水孔蛋白存在于细胞的和上。
水孔蛋白活化依靠作用调节。
6、细胞质壁分离现象可以解决下列问题：、和。
7、自由水/束缚水比值越大，则代谢；其比值越小，则植物的抗逆性。
8、一个典型细胞的水势等于；具有液泡的细胞的水势等于；干种子细胞的水势等于。
9、形成液泡后，细胞主要靠吸水。
10、风干种子的萌发吸水主要靠。
11、溶液的水势就是溶液的。
12、溶液的渗透势决定于溶液中。
13、在细胞初始质壁分离时，细胞的水势等于，压力势等于。
14、当细胞吸水达到饱和时，细胞的水势等于，渗透势与压力势绝对值。
15、将一个ψp=-ψs的细胞放入纯水中，则细胞的体积。
16、相邻两细胞间水分的移动方向，决定于两细胞间的。
17、植物可利用水的土壤水势范围为。
18、植物根系吸水方式有：和。
前者的动力是________后者的动力是。
19、证明根压存在的证据有和。
20、对于大多数植物，当土壤含水量达到永久萎蔫系数时，其水势约为MPa，该水势称为。
21、叶片的蒸腾作用有两种方式：和。
22、某植物制造10克干物质需消耗5公斤水，其蒸腾系数。
23、水分在茎、叶细胞内的运输有两种途径1. 细胞，2. 细胞。
24、小麦的第一个水分临界期是，第二个水分临界期是。
25、常用的蒸腾作用的指标有、和。
26、影响气孔开闭的因子主要有、和。
27、影响蒸腾作用的环境因子主要是、、和。
28、C3植物的蒸腾系数比C4植物。
29、可以较灵敏地反映出植物的水分状况的生理指标有、、和。
30、近年来出现的新型的灌溉方式有、和。
四、选择题1、植物在烈日照射下，通过蒸腾作用散失水分降低体温，是因为（）。
A、水具有高比热；B、水具有高气化热；C、水具有表面张力；D、水分子具有内聚力。
2、一般而言，进入冬季越冬作物组织内自由水/束缚水的比值：（）。
第二章 植物的水分代谢
第 2 章植物的水分代谢一、名词解释1. 水分代谢2. 自由水3. 束缚水5. 化学势7. 水势10. 渗透作用11. 半透膜12. 溶质势势降低的数值。
溶质势表示溶液中水分潜在的渗透能力的大小,因此,公溶质势又可称为渗透势 (osmosis potential,π) 。
溶质势可用ψs=RTlnNw/ VW,m式计算 , 也可按范特霍夫公式ψs= ψπ=-iCRT 计算。
13. 衬质势14. 压力势15. 重力势。
16. 膨压17. 集流18. 质壁分离20. 水通道蛋白22. 吸胀作用23. 根压24. 伤流25. 吐水29水分临界期。
30．蒸腾效率31．蒸腾系数40、被动吸水41、等渗溶液42、主动吸水二、填空题1．将一植物细胞放人纯水(体积很大)中,达到平衡时测得其ψw为-0.26Mpa,那么该细胞的ψp为ψw为。
3．将一植物细胞放入ψw=-0.8 MPa 的溶液(体权相对细胞来说很大)中，吸水达到平衡时测得细胞的ψs=-o.95MPa,则该细胞内的ψp为，ψw为。
4．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。
5．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。
8．利用质壁分离现象可以判断细胞、细胞的以及观测物质透过原生质层的难易程度。
9．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。
10．和纯水相比,含有溶质的水溶液其冰点 ,渗透势。
11.在干旱条件下，植物为了维持体内的水分平衡，一方面要，一方面要尽量。
12.水分沿着导管或管胞上升的下端动力是，上端动力是。
由于的存在，保证水柱的连续性而使水分不断上升。
这一学说在植物生理学上被称为。
14.气孔在叶面所占的面积一般为，但气孔蒸腾失去了植物体内的大量水分，这是因为气孔蒸腾符合原理，这个原理的基本内容是。
17.一般认为，植物细胞吸水时起到半透膜作用的是：、和三个部分。
19.细胞中的自由水越多，原生质粘性________，代谢_____ ，抗性________ 。
植物生理学 2.水分代谢
原因：(F)
①根毛区有许多根毛，增大了吸收面积； ②根毛细胞壁的外部由果胶质组成，粘性强， 亲水性也强，有利于与土壤颗粒粘着和吸水；
③根毛区的输导组织发达，对水分移动的阻 力小。
二 根系吸水的途径
1、质外体途径 2、跨膜途径 3、共质体途径
三 根系吸水的动力
角质蒸腾 叶片蒸腾的方式 气孔蒸腾（主要方式）
（二）气孔蒸腾
一)气孔的形态结构及生理特点
1.气孔数目多、分布广 2.气孔的面积小，蒸腾速率高 3.保卫细胞体积小,膨压变化迅速 4.保卫细胞具有多种细胞器 5.保卫细胞具有不均匀加厚的细胞壁及微 纤丝结构 6.保卫细胞与周围细胞联系紧密
图2-6 气孔蒸腾的过程
（1）气孔的构造：(F)
由两个肾形的保卫细胞组成。
（2）保卫细胞的特点：外壁薄内壁厚；内有叶绿体；
有淀粉磷酸化酶。
（3）气孔运动：
（1）单位：巴（Pa）(帕)
1巴=0.987大气压=106达因/cm2
（10.2米水柱高）
（2）符号：Ψ （3）纯水的水势：0巴 （4）溶液的水势：为负值（小于0）（原因）
（水分的流动是由水势高处流向水势低处。）
小结：
纯水的水势定为零， 溶液的水势就成负值。 溶液越浓，水势 越低 。 水分移动需要能量。
土壤温度过高对根系吸水也不利。
原因：
①高温加速根的老化过程，吸收面积减少， 吸收速率也下降。
②温度过高使酶钝化，影响根系主动吸水。
４土壤溶液浓度
根系要从土壤中吸水，根部细胞的水势必须 低于 土壤溶液的 水势。
➢在一般情况下，土壤溶液浓度较低，水势较 高，根 系吸水；
➢盐碱土则相反
植物生理学第二章-水分代谢
7. 水在结冰时密度较小，冰浮在水面上，使下面的水不易结冰，适宜 水生动植物生存。
.
1.2 水分在植物生命活动中的作用
水是细胞的重要组成成分 水是代谢过程的反应物质 水是各种生理生化反应和运输物质的介质 水能使植物保持固有的姿态 水具有重要的生态作用
.
3.1 根系吸水的部位
主要在根的尖端，包括根冠、分生区、伸长区和根毛区， 以根毛区的吸水能力最强。
①根毛多，增大了吸收面积 (5～10倍)；
②细胞壁外层由果胶质覆盖， 粘性较强，有利于和土壤 胶体粘着和吸水；
③输导组织发达，水分转移 的速度快。
在移栽时尽量保留细根，可以 减轻移栽后植株的萎蔫程度。
1 M 蔗糖溶液：-2.70 MPa 1 M KCl溶液： -4.50 MPa 叶片：-0.2 ~ -1.5 MPa
➢ Rule:水分总是从Ψ高的区域自发地流向Ψ低的区域。
.
（二）植物细胞的水势组成 典型细胞的水势组成： Ψw =Ψπ +Ψp + Ψm
渗透势 (osmotic/solute potential) : Ψπ 压力势 (pressure potential) : Ψp 衬质势 (matrix potential) : Ψm
➢ 水孔蛋白( Aquaporins, AQPs) —微集流
.
Aquaporins are water channels
➢ 细胞膜及液泡膜上的一种内部蛋 白，其多肽链6次穿越膜而形成 孔道，特异地允许水分子通过。
➢ 非水泵，可减小水分子越膜的阻 力而使水顺着水势梯度自由迁移。 一些环境因素可以通过影响水孔 蛋白的开、闭而影响水分的跨膜 移动。
第二章 植物的水分代谢
质外体：
质膜以外的部分，即胞间隙、细胞壁、壁 膜间隙构成的连续体系称为质外体。
该途径不具有连续性。
质外体途径：质外体也可以作为运输通道， 称为质外体途径。
质外体运输：物质通过质外体的运输。
质外体运输的特点：阻力小，速度快，但 选择性差。
根毛区横切 注意凯氏带
根系吸水、运水的途径——共质体和质外体
☆影响束缚水含量的因素：
• 亲水物质的种类及数量决定其绝对含量；
• 细胞总含水量影响其相对含量。
2.自由水：离亲水胶体相对较远可以自由 移动的水分；
☆自由水的特点：可移动；可结冰；能作 为反应物；可作为生化反应介质；能作 为物质运输的载体。
☆当细胞内自由水含量占优势时，植物代 谢活动旺盛，生长快，对不良环境抗性 差。
1.溶质势(ψs、ψπ):溶液中由于溶质的存在而 使水势降低的值。 Ψs恒为负值。 细胞液浓度的改变会导致ψs的改变。
2.压力势(ψP):是由于细胞壁限制原生质的膨 胀而产生的对内的压力。压力势的取值:
① ψP可增大水的自由能,一般为正值。 ②细胞处于初始质壁分离状态时, ψP为0。
③强烈蒸腾使细胞失水大于吸水时,细胞承受 负压（向内凹陷）, ψP为负值。
水势的单位：bar(巴)、Pa(帕)、百万帕(Mpa), 1巴= 105 Pa = 0.1 Mpa 1 Mpa = 106 Pa = 10巴 1个大气压=1.013×105 Pa
•
• 常见体系的水势: 海水：-2.5 Mpa 1moLNaCL: - 4.5 Mpa； 1moL蔗糖液: -2.7 Mpa ；
水分的现象。 • 衬质势是吸胀性吸水的主要动力。 • 植物发育过程中的吸胀吸水:
风干种子萌发； 果实内种子形成； 休眠芽复苏；
2.2 植物的水分代谢
气孔为什么 能够运动？
与保卫细胞 的结构特点 有关。
图
双子叶植物气孔的运动(张开、关闭)
压力 拉力 压力
压 力
是什么原因造成了保卫细胞吸水或者失水呢
？
气孔运动的机制
经典的淀粉——糖互变学说
K+离子泵学说 苹果酸代谢学说
（四）影响气孔运动的因素
1.光
光可促进保卫细胞内苹果酸的形成和K＋、Cl-的积 累。一般情况下，光可促进气孔张开，暗则气孔
1)角质层蒸腾 (cuticular transpiration) 2)气孔蒸腾 (stomatal transpiraton)
占的比例较小，大 约0.1%。
2.叶片蒸腾
1)角质层蒸腾 (cuticular transpiration) 2)气孔蒸腾 (stomatal transpiraton)
主要方式
（一）概念 水分以气态形式通过植物体表面，从体内散 失到大气中的过程叫做蒸腾作用。
蒸腾与蒸发是两个不同的过程： 蒸腾是一个生理过程。 蒸发是一个纯物理过程。
（二）蒸腾作用的生理意义
1、蒸腾作用产生的蒸腾拉力是植物吸收和运输水分的主要动力。
2、蒸腾作用是植物吸收和运输矿质营养与有机物的动力。 3、蒸腾作用可以降低植物体和叶片的温度。 4、蒸腾作用的正常进行有利于CO2的同化。
关闭。但景天科酸代谢植物例外：它们的气孔白
天关闭，夜晚张开。
光促进气孔开放的机制？
红光和蓝光都可引起气孔张开
通常认为红光是通过间接效应，而蓝光是直接 对气孔开闭起作用的。蓝光使气孔张开的效率 是红光的10倍.
2、CO2
低浓度CO2 促使气孔张开， 高浓度CO2引起气孔的关闭。
原因：
植物水分代谢
※水势的国际单位（SI）为Pa：1 Pa = N/m2 ，常用单位
MPa ，过去还有巴、大气压，其关系为： 1bar = 105Pa = 0.1MPa = 0.987大气压 1大气压＝1.013 bar＝1.013×105 Pa＝0.1013 MPa
水势与水分转移的方向：
体系中水分的移动取决于水势的高低。水分总是从高 水势流向低水势。因此，供应水分的部位与接受水分部位 的水势差便是水分运转的动力。
在溶液中，溶质的颗粒降低了水的自由能，所 以，在溶液中水的化学势小于零，为负值。溶液浓
度高，水势低；溶液浓度低，水势高。
表2-1 几种常见化合物的水势
溶液
纯水 Hoagland营养液 海水 1mol · -1蔗糖 L 1mol · -1 KCL L
Ψw / MPa
0 -0.05 -2.50 -2.69 -4.50
第二节 植物对水分的吸收
对于植物整体来说，根系是吸水的主 要器官，根尖部分特别是根毛区是吸水最
有效的区域。植物吸水包括细胞吸水和根
系吸水两个方面，根系吸水是以细胞吸水
为基础。
一、植物细胞吸水
主要有两种形式： 一种是渗透性吸水，一种是吸胀性吸水。 未形成液泡的细胞靠吸胀作用吸水；形成液泡 以后，细胞主要靠渗透性吸水。
1.干种子萌发前的吸水就是靠吸胀作用。
干种子由于没有液泡，ψS＝0，ψP＝0，所以ψW＝ψm。 2.分生组织中刚形成的幼嫩细胞，主要也是靠吸胀作用吸 水。 3.植物细胞蒸腾时，失水的细胞壁从原生质体中吸水也是 靠吸胀作用。
壁分离的现象称为质壁分离。
质壁分离复原：把发生质壁分离现象的细胞浸在水势较高
的稀溶液或清水中，外面的水分进入细胞，液泡变大，整 个原生质体慢慢地恢复原来状态的现象称为质壁分离复原。
2-2植物的水分代谢
三、作物缺乏矿质元素的诊断 三、作物缺乏
病症诊断法：缺少某种矿质元素会引起特有的 病症诊断法：缺少某种矿质元素会引起特有的 生理病症。 P33检索表 P33检索表 化学分析诊断法：检测叶片矿质元素含量，与 化学分析诊断法：检测叶片矿质元素含量，与 正常植株比较。 加入诊断法：根据以上方法初步诊断植株缺乏 加入诊断法：根据以上方法初步诊断植株缺乏 的元素，补充该元素，症状经过一段时间消失， 据此确诊。
2.6.2 作物的需水规律
1、作物种类 作物不同，对水分的需要有很大差异。 如水稻的需水量较多，小麦较少，C4植物玉米最 如水稻的需水量较多，小麦较少，C4植物玉米最 少。 2、不同生育期的需水量 根据小麦对水分的需求，整个生长发育阶段可分 为5个时期： 1. 种子萌发—分蘖前期 种子萌发— 个体小。蒸腾面积小，耗水量少，对水分需要量 不大。
Question and answer time!
淀天): 光下(白天): CO2 PH Ψw下降，细胞吸水、膨胀，气孔打开 暗中(晚上): 暗中(晚上): CO2 PH Ψw上升，细胞失水、收缩，气孔关闭
2.6 合理灌溉的生理基础及意义
2.6.1 植物的水分平衡 植物吸水、用水、失水三者的和谐动态关系叫做 水分平衡( 水分平衡(water balance)。 balance)。 维持植物水分平衡的措施：增加吸水和减少蒸腾。
三、主动吸收
1、定义：植物细胞利用呼吸代谢释放出的能 量使离子逆着电化学势梯度，逆着浓度梯度 吸收，并在细胞内累积的现象。 2、特点： 速度慢但持久； 逆着电化学势梯度发生的转移； 转移离子必须依赖于细胞的生命活动（活细 胞才有主动吸收）； 对离子有选择性的吸收。
3、机理（重点） 机理（重点）
通道运输：讲义P34 通道运输：讲义P34 细胞质膜上有内在蛋白构成的通道，横跨膜 的两侧。
植物生理 水分代谢
第二章：植物的水分代谢一、名词解释类（详见植物生理学名词解释荟萃）水分代谢内聚力表面张力抗张强度不可压缩性束缚水自由水水势扩散集流水孔蛋白（AQP）土壤植物大气连续体（SPAC）伤流吐水烧苗盐碱地蒸腾作用气穴现象栓塞水分临界期二：简答、论述、填空、选择、判断类1.简述水在植物生活中的作用★水是细胞原生质的主要成分。
★水是植物代谢过程中重要的反应物质。
★水是植物体内各种物质代谢的介质。
★水分能够保持植物的固有姿态。
★水分可以有效地降低植物的体温。
★水是植物原生质胶体良好的稳定剂。
2.水与细胞原生质的关系细胞原生质在水分充足的条件下，呈溶胶状态，细胞代谢强，植物合成与分解有序进行，生命活动正常。
若水分不足，则呈凝胶状态，细胞代谢弱，植物合成减慢，分解加快，消耗能量，导致植物死亡。
3.植物水势的组成植物水势=溶质势+压力势+衬纸势+重力势；相关概念详见《植物生理学名词解释荟萃》。
4.渗透作用的规律水势决定水分流动方向，溶液浓度高，水势低，水分总是由高水势向低水势的方向流动。
5.植物根系对水分的吸收主要在根毛区的原因■根毛区有许多根毛，增大了吸收面积。
■由于根毛细胞壁的外层有果胶质覆盖，粘性强，亲水性好，从而有利于和土壤胶体颗粒的粘着与吸收。
■根毛区的输导组织发达，对水分移动的阻力小，所以对水分转移的速度快。
6.植物受涝时出现缺水现象的原因土壤中水分过多，则通气不良，二氧化碳积累易造成根系无氧呼吸，产生和积累酒精，使根系细胞原生质中毒变性，根系吸水能力下降。
若土壤水分过少，虽然通气很好，氧气充足，但会造成水势过低，根系难于正常吸水，导致植物缺水，影响生长。
在水分适宜的情况下，土壤气体交换畅通，根系呼吸作用产生的二氧化碳不易积累，有氧呼吸产生的能量有利于细胞的分裂和根系生长，促进根系吸水。
7.土壤溶液的浓度与植物吸水的关系土壤溶液浓度决定了土壤的水势，从而影响植物根系吸水的速率，一般浓度较低，水势较高，不会影响根系的正常吸水。
第二章 植物的水分代谢复习题参考答案
第二章植物的水分代谢复习题参考答案1、植物细胞吸水方式有、和。
2、植物调节蒸腾的方式有、和。
3、植物散失水分的方式有和。
4、植物细胞内水分存在的状态有和。
5、水孔蛋白存在于细胞的和上。
水孔蛋白活化依靠作用调节。
6、细胞质壁分离现象可以解决下列问题：、和。
7、自由水/束缚水比值越大，则代谢；其比值越小，则植物的抗逆性。
8、一个典型细胞的水势等于；具有液泡的细胞的水势等于；干种子细胞的水势等于。
9、形成液泡后，细胞主要靠吸水。
10、风干种子的萌发吸水主要靠。
11、溶液的水势就是溶液的。
12、溶液的渗透势决定于溶液中。
13、在细胞初始质壁分离时，细胞的水势等于，压力势等于。
14、当细胞吸水达到饱和时，细胞的水势等于，渗透势与压力势绝对值。
15、将一个ψp=-ψs的细胞放入纯水中，则细胞的体积。
16、相邻两细胞间水分的移动方向，决定于两细胞间的。
17、植物可利用水的土壤水势范围为。
18、植物根系吸水方式有：和。
前者的动力是________后者的动力是。
19、证明根压存在的证据有和。
20、对于大多数植物，当土壤含水量达到永久萎蔫系数时，其水势约为MPa，该水势称为。
21、叶片的蒸腾作用有两种方式：和。
22、某植物制造10克干物质需消耗5公斤水，其蒸腾系数。
23、水分在茎、叶细胞内的运输有两种途径1. 细胞，2. 细胞。
24、小麦的第一个水分临界期是，第二个水分临界期是。
25、常用的蒸腾作用的指标有、和。
26、影响气孔开闭的因子主要有、和。
27、影响蒸腾作用的环境因子主要是、、和。
28、C3植物的蒸腾系数比C4植物。
29、可以较灵敏地反映出植物的水分状况的生理指标有、、和。
30、近年来出现的新型的灌溉方式有、和。
四、选择题1、植物在烈日照射下，通过蒸腾作用散失水分降低体温，是因为（）。
A、水具有高比热；B、水具有高气化热；C、水具有表面张力；D、水分子具有内聚力。
2、一般而言，进入冬季越冬作物组织内自由水/束缚水的比值：（）。
第二高中生物《植物的水分代谢》相关知识
城东蜊市阳光实验学校第二中学高中生物植物的水分代谢相关知识新必修3植物水分代谢包括水分的吸收、运输和排出三个过程。
1．水分的吸收(1)细胞的浸透性吸水水分挪动需要能量作功，自由能是可用于作功的能量。
通常用水势来衡量水分所含自由能的上下。
纯水的自由能最大，水势也最高。
由于溶液中的溶质分子吸引水分子，降低了水的自由能，因此，溶液中的自由能要比纯水低。
假设将纯水的水势定为0，溶液的水势就为负值。
溶液越浓，水势越低。
水分由水势高处流到水势低处。
水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统挪动的现象，称为浸透作用。
细胞吸水情况决定于细胞水势。
典型植物细胞水势由三部分组成：水势(Ψw)=浸透势(Ψ兀)+压力势(ΨP)+衬质势(Ψm)，浸透势(溶质势)是由于溶质颗粒引起的纯水水势的变化，为负值。
压力势是由于细胞壁等压力的存在而增加的水势。
当细胞吸水而膨胀时，对细胞壁产生一种压力，即膨压。
这时细胞壁会对原生质产生反作用力，它正向作用于细胞，使细胞溶掖自由能增加，因此，压力势往往是正值。
但质壁别离时，压力势为零；剧烈蒸腾时，细胞壁外表蒸发水多于原生质体蒸发水，细胞壁随着原生质体的收缩而收缩，压力势会呈负值。
衬质势是细胞胶体物质亲水性和毛细管对水束缚而引起水势降低的值，为负值。
已形成液泡的细胞，其衬质势很小，通常略不计，上述公式可简化为：Ψw=Ψ丌+ΨP。
图1—2-25说明细胞水势、浸透势和压力势在细胞不同体积中的变化。
在细胞初始质壁别离时，Ψp=0，Ψw=Ψ丌。
当细胞完全膨胀时，IΨ丌l=IΨPI，但符号相反，因此，Ψw=0，不吸水。
当叶片在剧烈蒸腾时，由于压力势为负值，水势低于浸透势。
(2)细胞的吸胀作用细胞在形成液泡之前的吸水主要靠吸胀作用。
由于细胞没有液泡，Ψ丌=0，Ψp=0，所以Ψw=Ψm。
吸胀作用的大小就是衬质势的大小。
@2．根系吸水的动力根系吸水有两种动力：蒸腾拉力和根压。
由于蒸腾作用使水分沿导管上升，使根吸水的力量称为蒸腾拉力。
2 第2章 植物的水分生理--复习材料+自测题
第 2 章 植物的水分生理一、 教学大纲基本要求了解水的物理化学性质和水分在植物生命活动中的作用；了解水的化学势、水势的基本概念、植物生理学中引入 水势的意义；了解植物细胞的水势的组成、溶质势、衬质势、压力势等的概念及其在植物细胞水势组成中的作用，了 解并初步学会植物组织水势的测定方法；了解植物根系对水分吸收的部位、途径、吸水的机理以及影响根系吸水的土 壤条件；了解植物的蒸腾作用的生理意义和气孔蒸腾是蒸腾的主要方式、蒸腾作用的指标、测定方法以及适当降低蒸 腾速率的途径；了解植物体内水分从地下向地上部分运输的途径和速度、水分沿导管上升的机制；作物的需水规律、 合理灌溉指标及灌溉方法以及发展节水农业促进水资源持续利用的重要性。
二、本章知识要点水是生命的“先天”环境，没有水就没有植物。
水是植物体的主要组成成分。
水除了直接或间接地参与生理生化 反应之外，还调节植物的生态环境。
植物体内的水分以自由水和束缚水两种形态存在，两者的比例与植物的代谢强度 和抗逆性强弱有着密切关系。
每偏摩尔水的自由能就是水的化学势。
每偏摩尔体积水的化学势差就是水势。
植物细胞的水势由渗透势 （溶质势）、 压力势和衬质势组成，Ψw＝Ψs＋Ψp＋Ψm。
水势单位采用压力单位（MPa）。
水分从水势高处通过半透膜移向水势低 处，就是渗透作用。
细胞吸水有渗透吸水、吸胀吸水之分。
具有液泡的植物细胞以渗透吸水为主，未形成液泡的嫩细 胞和干燥种子的吸水主要靠吸胀吸水。
细胞与细胞之间的水分移动方向，决定于两处的水势差，水分总是从水势高处 流向水势低处，直至两处水势差为零。
土壤中只有可利用水才能被植物根系吸收。
根系吸收水分最活跃的部位是根毛区。
根系吸水可分为主动吸水和被 动吸水，通常被动吸水是主要的。
凡是影响根压形成和影响蒸腾速率的内外条件，都影响根的吸水。
蒸腾作用在植物生活中具有重要的作用。
气孔蒸腾是蒸腾作用的主要方式。
气孔关闭机理可以用无机离子吸收学 说和苹果酸生成学说来解释。
植物生理学02-植物的水分代谢
吸水方式
吸胀性吸水（未形成液泡的细胞）
代谢性吸水（直接耗能）
二、植物细胞的渗透性吸水
1. 渗透作用
水分由水势高的系统通过半透膜向水势低的系统转移的现
象(osmosis)。
渗透现象图解
实验开始时
蔗糖溶液
静水压
半透性膜 水
实验开始一段实间后
2. 植物细胞构成的渗透系统
➢细胞壁：水和物质可以自 由通过，为透过性膜。
定义：亦称渗透势(osmotic potential,ψπ),由于溶质 的存在而使水势降低的值。
s 稀溶液的溶质势势可用范特霍夫(Vant Hoff)公式来计算：
w
ψs=-iCRT
式中R:气体常数(0.0083dm3·MPa·mol-1·K-1)；T:绝对 温度(K)； C:质量摩尔浓度(mol·kg-1)；i:溶质的解离系数（如 蔗糖的为1，CaCl2 的为2.60）。
如：纯水的摩尔体积是18cm3,将其加入100cm3的乙 醇中，最终体积是115.42cm3，水的偏摩尔体积是多少？
几种常见溶液的水势和不同环境下植物叶片的水势范围
溶液 纯水 Hoagland营养液 海水 1 mol/L蔗糖 1 mol/L KCl
Ψw(Mpa) 0
-0.05 -2.50 -2.69 -4.50
与; 细胞的分裂、生长和伸长需要足够的水。
四、水在植物生命活动中的生态作用
➢调节植物体温 高比热：稳定植物体温 高汽化热：降低体温，避免高温危害
➢水可调节对植物的生存环境 例：早春秧田灌水、盛夏高温灌跑马水。
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、自由能与水势 二、植物细胞的渗透性吸水 三、细胞的吸涨性吸水 四、水分的跨膜运输
第二章水分代谢(植物生理学)资料
干燥的衬质，其衬质势很低， ψm ＜＜0；衬质为水饱 和时， ψm 趋于0.
（三）水的迁移过程 1.扩散（diffusion）
物质分子从高浓度（高化学势）区域向低浓度（低 化学势）区域转移，直到均匀分布的现象。
扩散速度与物质的浓度梯度成正比。 扩散适合水分的短距离移动。
生理需水－－满足植物生理活动所需 要的水分。
生态需水－－利用水的理化特性，调 节植物周围的环境所需要的水分。
※为什么“有收无收在于水”呢？
这是因为从农业生产角度来看，水： 通过制约生长、枝叶紧张度等而影响作物的光合面积； 通过制约气孔状况、原生质水合度、酶的活性、物质的 吸收、运输、转化及一系列代谢过程而影响光合能力（主要 指光合速率）； 通过制约原生质、酶的状况以及温度等而影响呼吸消耗； 通过制约运输、生长等而影响光合产物的分配利用，从 而最终影响作物产量。
（二）含水体系的水势组成 ψw＝ψs＋ ψp ＋ ψm ＋ ψt ＋ ψg
1.溶质势（ψs） 由于溶质颗粒的存在降低了水的自由能而使体系水势降
低的数值。为负值，溶液的溶质越多，其溶质势越低。
2.压力势（ψp ） 由于压力的存在而使体系水势改变的数值。加正压力
会使体系水势升高。
3.衬质势ψm 表面能够吸附水分的物质即为衬质，由于衬质的存在
1.水分子的组成结构 一个O原子和两个H原子以V字形结合，电子云更多偏
向O原子，所以水分子有极性。水分子与水分子通过氢键 粘在一起。
2.水的某些理化性质 1）水的高汽化热； 汽化热：指在一定温度下，将单位质量的物质由液态转变 为气态所需的热量。水的汽化热为2.45KJ·g -1。 2）水的高比热容； 比热容：指在单位质量的物质温度升高1℃所需的热量；水 的比热容为4.2KJ·Kg-1K-1。 3）水的内聚力、粘附力和表面张力； 内聚力：液态下同类分子间具有的分子间引力叫做内聚力。 4）水的电特性。
资料：第二章 植物的水分代谢
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部分供植物体利用，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，则植物代谢越旺盛。
二、水的生理生态作用1 原生质的主要成分2 代谢过程的反应物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1.水势的概念1）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：Ψw=μw-μow（3）水势的概念Ψw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）μw-μwoΨw=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。
水分通过选择透性膜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达到动态平衡。
是溶剂分子通过半透膜的扩散。
2.细胞水势的组分植物细胞的水势包含三部分Ψw（水势）=Ψs （溶质势）+ Ψm (衬质势）+ Ψp（压力势）（1）溶质势（渗透势Ψπ）由于溶液中溶质的存在而使水势降低的值，渗透势为负值。
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第2章植物的水分代谢第一节水在植物生命活动中的意义1.1 植物的含水量一般来说，植物组织含水量一般为70%~90%。
草本>木本，水生>陆生潮湿环境，阴生植物>干燥、向阳环境中的植物生长旺盛和代谢活跃的器官或组织含水量较高。
1.2 植物体内水分的存在状态束缚水（bound water）：指细胞内与原生质胶粒紧密结合而不能自由移动的水分。
自由水（free water）：指细胞内距离原生质胶粒较远而可以自由移动的水分。
这种划分是相对的，两种水分之间没有明显的界限。
自由水/束缚水是衡量植物代谢强弱和抗性强弱的生理指标之一。
1.3 水对植物的生理生态作用生理作用：1、水是原生质的重要组分；2、水参与植物代谢过程（原料、参与）；3、水是植物吸收、运输物质的良好介质；4、水能使植物保持固有姿态；5、水能促进细胞的分裂和生长。
生态作用：1、调节植物体温；高比热：稳定植物体温高汽化热：降低体温，避免高温危害介电常数高：有利于离子的溶解2、水对可见光有良好的通透性；3、水可调节植物的生存环境。
第二节植物细胞对水分的吸收一、植物细胞的渗透现象1、渗透作用（osmosis）：在一个系统中，水分通过半透膜从水势高的一方向水势低的一方移动的现象。
（两个条件：半透膜、水势差）渗透装置的条件1、具有半透膜2、半透膜两侧具有浓度差植物细胞是一个渗透系统二、水势的概念水势（Ψw ）：水的化学势，即偏每摩尔体积水所含的自由能。
自由能（G）：系统中物质能用于做功的潜在能量。
束缚能：系统中物质不能用于做功的潜在能量。
化学势（μ）：每偏摩尔体积某物质所含的自由能。
化学势是能量概念，单位为J／mol [J=N（牛）·m]，偏摩尔体积的单位为m3／mol偏摩尔体积（partial molal volume）在一定温度、压力和浓度下，1 摩尔某组分在混合物中所体现出来的体积，称为该组分在该条件下的偏摩尔体积，两者相除并化简，得N／m2，成为压强单位帕Pa水势=水势的单位是压强的单位，帕斯卡（Pa，牛顿/平方米）、大气压（atm）、巴（bar）PSI（Pounds per square inch）1标准大气压=101325牛顿/米^2，即为101325帕斯卡（Pa)=760mm 汞柱所产生的压强 1bar=105Pa = 0.1MPa = 0.987atmr≈14.5psi通常把标准状态下纯水的水势规定为0，故其他溶液的水势均为负值。
溶液浓度愈大，水势值愈小。
若体系存在水势差，则发生水分子转移，水从水势高的部位流向水势低的部位。
三、植物细胞的水势构成Ψw = ΨS + Ψp + ΨmΨS（渗透势，也称溶质势）：指由于溶质颗粒的存在而引起的细胞水势降低值。
为负值。
ΨS = - iCRTi：解离系数 C：溶质浓度 R：气体常数 T：绝对温度Ψp（压力势）：指由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增高值。
一般情况下，压力势为正值；质壁分离时，压力势为零；剧烈蒸腾时，压力势为负值。
Ψm（衬质势）：指由于细胞胶体物质的存在（亲水性和毛细管对自由水的束缚）而引起的水势降低值。
为负值。
未形成液泡的细胞有一定的衬质势（如干燥种子的可达-100MPa），已形成液泡的细胞衬质势很小（趋于零），可忽略不计。
无液泡的细胞：Ψw = Ψm成熟细胞：Ψw = ΨS + Ψp细胞初始质壁分离时：ψp=0,ψw=ψs充分饱和的细胞:ψw=0ψs=-ψp蒸腾剧烈时：ψp<0，ψw<ψs细胞水势，溶质势、压力势与细胞体积的关系四、植物细胞间的水分移动——决定于细胞之间的水势差水分总是从水势高的部位向水势低的部位流动。
分析：（1）将细胞放入高水势溶液中（2）将细胞放入低水势溶液中（3）将细胞放入等水势溶液中●外界溶液w ＞细胞w 细胞正常吸水●外界溶液w ＜细胞w 细胞失水●外界溶液w ＝细胞w 动态平衡●多个细胞,植物器官之间，地上比根部低。
●上部叶比下部叶低●在同一叶子中距离主脉越远则越低；●在根部则内部低于外部。
2.2 细胞的吸胀性吸水吸胀作用：指亲水胶体吸水膨胀的现象。
干燥种子、根尖、茎尖分生细胞、果实和种子形成过程中靠吸胀吸水。
如干燥种子的水势常低于–100×105Pa,有的甚至达–1000×105Pa，所以很容易发生吸胀吸水。
不同物质分子吸胀力大小是：蛋白质 > 淀粉 > 纤维素细胞吸水饱和时ψm= 02.3 细胞的代谢性吸水代谢性吸水：利用植物细胞呼吸释放的能量使水分透过质膜进入细胞的过程。
代谢性吸水的机制尚不清楚，吸收占总细胞吸水比例有多大还有争议。
植物细胞对水分的吸收渗透性吸水（具液泡细胞）吸胀性吸水（未形成液泡的细胞）代谢性吸水（直接耗能）五、细胞水分的跨膜运动1、扩散：单个水分子通过膜脂双分子层的间隙进入细胞（依浓度梯度）。
速度较慢完成水分的快速跨膜运动较困难。
2、通过质膜上水孔蛋白组成的水通道进入细胞（依靠压力梯度）。
水孔蛋白：是一类具有选择性地、高效转运水分的膜通道蛋白。
●早在40年前提出了，水通道或水孔介导的水跨膜快速移动。
●1970年Macey等，首先发现氯汞苯磺酸盐，对水通透性具有强烈的抑制作用，而对尿素通透性无影响，表明水通道与溶质通道明显不同。
●1988年Saboori发现了28KD的水通道蛋白为膜内在蛋白，其后被定名为水孔蛋白，将CHIP28改称为AQP１。
水孔蛋白现已鉴定出6种，分别用AQP0、AQP1、…、AQP5表示。
水孔蛋白的存在便于水分在细胞内的运输，也参与细胞的渗透调节。
植物中水孔蛋白的发现为水分跨膜运输提供了分子基础。
第三节植物根系对水分的吸水(一)根系吸水的部位主要部位是根尖，最活跃的部位是根毛区。
（在移植幼苗时应尽量避免损伤幼根）(二)根系吸水的方式及其动力1、被动吸水—以蒸腾拉力为吸水动力（植物吸水的主要方式）蒸腾拉力：由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。
2、主动吸水—以根压为吸水动力（伤流、吐水）根压：由于植物根系的生理活动而使液流从根部沿导管上升的压力。
（1）蒸腾拉力：主要动力，剧烈蒸腾时上部叶片的水势可降到-3MPa，而根部导管液的水势一般在-1— -2MPa。
（2）根压：根压一般较小，不超过----0.2MPa，至多能使水分上升20.4米。
证实根压存在的两种现象：伤流从植物的茎基部靠近地面的部位切断，不久可看到有液滴从伤口流出。
这种从受伤或折断的植物组织中溢出液体的现象，叫做伤流（bleeding）。
流出的汁液是伤流液（bleeding sap）。
吐水没有受伤的植物如处在土壤水分充足，气温适宜，天气潮湿的环境中，叶片的尖端或边缘也有液体外泌的现象，这种现象称为吐水（guttation）。
根压是如何产生的?根的内部空间，可以分为共质体(symplast) 和质外体(apop last)共质体包括所有细胞的原生质，即所有细胞生活的部分.原生质体之间有胞间连丝将它们联系在一起，整个根系中的共质体部分是连续的体系，它对水传导的阻力很大。
质外体包括细胞壁、细胞间隙以及中柱内的木质导管，它不包含细胞质。
质外体对水分运输的阻力很小。
在根中内皮层细胞的横向壁上有一栓质化加厚带，叫凯氏带(Casparian strip )，水不能透过, 把根中的质外体分成两个不连续的部分。
土壤溶液在根内沿质外体向内扩散其中的离子则通过主动吸收进入共质体中通过连续的共质体系到达中柱内的活细胞释放到导管(vessel)中，引起离子积累.其结果是:内皮层以内的质外体渗透势降低,内皮层以外的质外体水势较高.水分通过渗透作用透过内皮层细胞，到达中柱的导管内。
这样造成的水分向中柱的扩散作用，在中柱内就产生了一种静水压力，这就是根压。
●一般植物的根压不超过0.1MPa.●对幼小植物体水分转运可能起到一定的动力作用;●对高大的植物(树木)体，仅靠根压显然是不够的.、●在早春树木未吐芽和蒸腾很弱时则起重要作用。
●主动吸水通常不是根系主动吸收水本身，而是植物利用代谢能量主动吸收外界溶质，从而造成导管溶液的水势低于外界溶液的水势，而水则是被动地顺水势梯度从外部进入导管，水流的真正动力是水势差。
主动吸水和被动吸水在植物吸水的过程中所占的比重，因植物生长状况和蒸腾速率而异。
通常正在蒸腾着的植株，尤其是高大的树木，其吸水的主要方式为被动吸水。
只有春季叶片未展开或树木落叶后，以及蒸腾速率很低的夜晚，主动吸水才是主要的吸水方式。
3.影响植物根系吸水的因素（一）根系自身因素根系的数量、吸水面积、年龄（二）土壤中的可用水分植物从土壤中吸水，实质上是植物和土壤争夺水分的问题。
植物只能利用土壤中可用水分土壤可用水分多少与土粒粗细以及土壤胶体数量有密切关系，粗沙、细沙、沙壤、壤土和黏土的可用水分数量依次递减。
（三）土壤通气状况土壤通气不良，造成土壤缺氧，二氧化碳浓度过高，短期内可使细胞呼吸减弱，影响根压，继而阻碍吸水；（四）土壤温度低温能降低根系的吸水速率，其原因是：水分本身的黏性增大，扩散速率降低；细胞质黏性增大，水分不易通过细胞质；呼吸作用减弱，影响根压；根系生长缓慢，有碍吸水表面的增加。
土壤温度过高对根系吸水也不利。
高温加速根的老化过程，使根的木质化部位几乎达到尖端，吸收面积减少，吸收速率也下降。
同时，温度过高使酶钝化，影响根系主动吸水。
（五）土壤溶液浓度土壤溶液所含盐分的高低，直接影响其水势的大小。
根系要从土壤中吸水，根部细胞的水势必须低于土壤溶液的水势。
在一般情况下，土壤溶液浓度较低，水势较高，根系吸水；盐碱土则相反，土壤水分中的盐分浓度高，水势很低，作物吸水困难。
施用化学肥料时不宜过量，特别是在沙质土，以免根系吸水困难，产生“烧苗”现象。
第四节植物的蒸腾作用植物吸收的水分：1％—5％用于代谢95%—99%散失到体外散失方式：液态散失—吐水气态散失—蒸腾作用蒸腾作用（transpiration）：指植物体内的水分以气态方式从植物体表面向外界散失的过程。
（生理过程）4.1 蒸腾作用的生理意义1、有利于水分的吸收和运输蒸腾拉力是高大树木吸水的主要动力。
2、有利于矿物质和有机物的吸收和运输。
3、降低了植物体特别是叶面的温度，维持植物体温的相对恒定。
4、有利于CO2的同化。
（蒸腾时气孔是开放的，有利于CO2进入叶内）。
4.2 蒸腾作用的部位及方式（一）蒸腾作用的部位1、幼小植株：地上部分的全部表面；2、成年植株：主要靠叶片（还有皮孔蒸腾，占的比例较小，大约0.1%）。
（二）叶片蒸腾的方式（1）角质蒸腾—约占全部蒸腾的5%~10%（与角质层厚薄有关，成熟叶片的角质蒸腾仅占总蒸腾的3~5 %。
）（2）气孔蒸腾—主要方式（中生和旱生植物）4.3 气孔蒸腾（一）气孔蒸腾的特点气孔蒸腾的效率很高：气孔面积一般不超过叶面积的1%，但通过气孔的蒸腾量却达到叶片同样面积的蒸发量的50%以上。