植物水分生理生态共44页文档
植物水分生理
15～20 20～30 7～15
气孔数/叶面 积（ mm2） 100～200
40～100 50～100 100～500
宽（μ m） 4～5
5～6 3～4 1～6
气孔面积 占叶面积(%) 0.8～1.0
0.8～1.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 0.5～0.7 0.5～1.2
阳性植物
阴性植物 禾本科植物 冬季落叶树
4.影响根系吸水的土壤因素
1.土壤水分状况
土壤中水分按物理状态可分为束缚水、毛管水和重力水。
2.土壤温度
“午不浇园”是指在中午的烈日下不要用冷水浇灌作物， 骤然降温会使根系吸水减少，引起萎蔫。
适 温 低 温 温度 高 温
3.土壤通气状况 O2 CO2 4.土壤溶液浓度 “烧苗”现象。 盐碱地 可以采用灌水、洗盐等措施来降低土壤 溶液浓度。
(1)水对植物体温的调节
(2)水对植物生存环境的调节 水分可以增加大气湿度、 改善土壤及土壤表面大气的温度、改善田间小气候等。
(3)水的透光性使水生植物的需光反应正常进行 水的透 光性使水生植物的植物色素和光受体能吸收到可见光和紫外光， 有利于光合作用和光形态建成。
生理需水是指用于植物生命活动和 保持植物体内水分平衡所需要的水分。 生态需水是指利用水的理化特性,调 节植物生态环境所需要的水分。
2012年考研题 简述光促进气孔开放的机制
• 光是气孔运动的主要调节因素。光可以促进保 卫细胞内苹果酸的形成和 K+和 Cl-的积累。一 般情况下，光可以促进气孔张开，暗则气孔关 闭。但景天科酸代谢植物例外， 它们的气孔通 常是白天关闭，晚上张开。
2.二氧化碳
低浓度CO2促进气孔张开,高 浓度CO2促使气孔关闭。
第一章 植物的水分生理
第一章植物的水分生理植物对水分的吸收、水分在植物体内的运输和水分的排出等3个过程，称为植物的水分生理(Water physiology of plant)第一节植物对水分的需要一、植物的含水量不同植物的含水量有很大的不同。
例如，水生植物（水浮莲、满江红、金鱼藻等）的含水量可达鲜重的98%以上，在干旱环境中生长的低等植物（地衣、藓类）则仅占6%左右。
又如，草本植物的含水量为70%~90%，木本植物的含水量稍低于草本植物。
同一种植物生长在不同环境中，含水量也有差异。
凡是生长在荫蔽、潮湿环境中的植物，它的含水量比生长在向阳、干燥环境中的要高一些。
在同一植株中，不同器官和不同组织的含水量的差异也甚大。
例如，根尖、嫩梢、幼苗和绿叶的含水量为80%~90%。
树干为40%~50%，休眠芽为40%，风干种子为10%~14%。
二、植物体内水分存在的状态水分在植物细胞内通常呈束缚水和自由水两种状态。
细胞质主要是由蛋白质组成的，占总干重60%以上。
蛋白质分子很大，其水溶液具有胶体的性质，因此，细胞质是一个胶体系统。
蛋白质分子的疏水基（如烷烃基、苯基等）在分子内部，而亲水基（如—NH2，—COOH，—OH等）则在分子的表面。
这些亲水基对水有很大的亲和力，容易起水合作用。
所以细胞质胶体微粒具有显著的亲水性，其表面吸附着很多水分子，形成一层很厚的水层。
水分子距离胶粒越近，吸附力越强；相反，则吸附力越弱。
靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分，称为束缚水（bound water）；距离胶粒较远而可以自由流动的水分，称为自由水（free water）。
自由水参与各种代谢作用。
自由水占总含水量的百分比越大，则植物代谢越旺盛。
束缚水不参与代谢作用，束缚水含量与植物抗性大小有密切关系。
由于含自由水含多少不同，所以细胞质亲水胶体有两种不同的状态：一种是含水较多的溶胶，另一种含水较少的凝胶。
除了休眠种子的细胞质呈凝胶状态外，在大多数情况下，细胞质呈溶胶状态。
植物的水分生理生态
原生质膜、 液泡膜 是半透膜
正在发生质壁分离的洋葱细胞
植物细胞由于液泡失水而使原生质体和细胞壁分离的 现象，称为质壁分离（plasmolysis）。
发生了质壁分离的细胞吸水后使整个原生质体回 复原状的现象，称为质壁分离复原或去质壁分离 （deplasmolysis）。
ψπ=-iCRT
C-溶液的摩尔浓度，T-绝对温度，R-气体常数，i-解离系数
要用植物生理生态学----浙江大学宁波理工学院
第五章 植物的水分生理生态
压力势（pressure potential，ψπ）：由于细胞壁压力 的存在而引起细胞水势增加的值；一般为正值。
衬质势（matrix potential，ψπ）：细胞胶体物质亲水 性和毛细管对自由水的束缚（吸引）而引起的水势降低值； 为负值。
自由水（free water）：不被胶体颗粒或渗透物质吸引或吸引力很小， 可以自由移动的水分
自由水直接参与有代谢，束缚水不参与代谢
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第五章 植物的水分生理生态
自由水/束缚水比值较高时，植物代谢活跃，但 抗逆性差；反之，代谢活性低，但抗逆性较强。 例如，休眠种子和越冬植物体内的自由水/束缚 水比例低。
第五章 植物的水分生理生态
没有水就没有生命
要用植物生理生态学----浙江大学宁波理工学院
第五章 植物的水分生理生态
5.1 水分在植物生命活动中的作用
水分代谢（water metabolism）：植物对水分的吸 收、运输、利用和散失的过程。
5.1.1植物体内的含水量
植物种类：一般植物含水量为70%-90%；水生植物的 含水量大于90%；旱生植物含水量可低至6%。
植物的水分生理大纲
植物的水分生理大纲第一章植物的水分生理第一节植物对水分的需要一、水的生理生态作用二、水分在植物体内存在状况1 植物体的含水量：不同种类、器官、年龄不同2 水分存在形式：自由水、束缚水第二节植物细胞对水分的吸收一、扩散作用二、集流三、植物细胞的渗透性吸水渗透作用定义半透膜(一)相关概念自由能化学势水的偏摩尔体积水势（二）植物细胞是一个渗透系统（三）植物细胞水势的组成：渗透势压力势重力势衬质势（四）细胞水势与相对体积的关系（五）细胞间的水分移动四、细胞的吸胀作用吸水五、细胞的代谢性吸水第三节植物根系对水分的吸收一、根系的吸水部位：根毛区二、根系的吸水途径：共质体质外体三、根系吸水的动力1. 两种：根压(伤流、吐水）、蒸腾拉力根压产生的机理代谢论渗透论2.蒸腾拉力四、影响根系吸水的土壤因素五、与吸水有关的名词1、萎焉： 2 、永久萎焉系数第四节蒸腾作用一、定义二、蒸腾作用的生理意义三、蒸腾作用的指标四、植物蒸腾的部位五、气孔蒸腾（一）气孔蒸腾的两个步骤（二）气孔运动小孔扩散律1、组成气孔保卫细胞的特点2、气孔的结构及其开闭⑴双子叶植物气孔运动⑵单子叶植物的气孔运动3、气孔运动机理淀粉—糖相互转化学说无机离子学说苹果酸生成学说20世纪70年代气孔开闭的机理4 影响气孔运动的因素气孔“午休”现象六影响蒸腾作用的内外因素㈠内部因素㈡外部因素第五节植物体内水分的运输一水分运输的途经和速度（一）经过活细胞的运输（短距离）（二）经过死细胞的运输（长距离）二、水分运输的动力（一）根压（二）蒸腾拉力H.Dixon: 蒸腾流—内聚力—张力学说（内聚力学说）三、水分运输的方向第六节合理灌溉的生理基础一、作物的需水规律二、合理灌溉的指标三、灌溉的方法四、合理灌溉增产的原因第二章植物的矿质营养第一节植物必需的矿质元素一、植物体内的元素（灰分分析法）灰分矿质元素二、植物必需元素及其确定方法（一）确定植物必需元素的三条标准（二）植物必需元素的确定方法1 溶液培养法 2 砂基培养法用植物的溶液培养法研究植物的必需元素，应重点注意以下几个方面：（三）植物的必需元素17种植物的必需元素14种矿质元素大量元素(major element) 微量元素(trace element)三、植物必需元素的生理作用及缺乏症（一）植物必需元素的生理作用（二）有益元素和稀土元素（三）必需元素的缺乏症氮、磷、钾被称为“肥料三要素”。
植物生理学植物的水分生理
➢水孔蛋白（AQPs）：一种存在于生物膜上的、分子量为28,000 、具有通透水分功能的内在蛋白。也称之为水通道蛋白。 (图)
第一章 植物的水分生理
植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，
称为植物的水分代谢（water metabolism）。
植物从环境中不断吸取水分，以满足正常生命活动的需要。 但是，植物又不可避免地要丢失大量的水分到环境中去。这样就形 成了植物水分代谢的三个过程：植物通过根系吸收水分、水分在植 物体内的运输、植物通过气孔排出水分。(图)
➢ 导管上部呈开放状态，不产生压力，于是水柱就在指向上方 的压力下向上移动。
这样就形成了根压
有人指出：根压是由于根内外皮层存在水势梯度而产生的一种 现象，它可作为根产生水势差的一个量度，但不是一种动力，因 为水流的真正动力是水势差.
2. 被动吸水
动力――蒸腾拉力
➢ 蒸腾拉力（transpirational pull）：指因为叶片蒸腾作用而产 生的使导管中水分上升的力量。（图）
ψw＝ψs＋ψp
Ⅱ.植物细胞吸水达到紧张状态 ψw＝0,ψs = -ψp 体积最大 , 细胞吸水能力最小。
Ⅲ.植物细胞初始质壁分离状态 ψw ＝ψs,ψp＝0 体积最小，细胞吸水能力最大。
Ⅳ.植物细胞水为蒸汽状态 ψp＜0, ψw≤ψs＋ψp
三、相邻细胞间水分的运转
相邻细胞的水分移动方向决定于两细胞间的水势差异，
或边缘的水孔向外溢 出液滴的现象。
✓吐水现象可作为根 系活动的生理指标， 并能用以判断植物苗 长势的强弱。 ★
1.植物的水分生理
水的偏摩尔体积化学势),标准态水的水势自然为零。植物的水势一般都低于零 (负
值)。在热力学上，水总是从水势高的相或区域自发地流向水势低的相或区域。水
势指体系中水的水势，通常将细胞中水的水势称为细胞的水势，大气中水的水势
称为大气的水势，等等。
部导管来说，压力势通常是导管中水溶液的张力( tension )或负压力
( negative pressure)。多数情况下，细胞的压力势>0，为正值，而木质
部导管的压力势<0,为负值。
当植物细胞受到干旱或冰冻脱水胁迫时，也会通过细胞壁产生细胞
内的负压力，严重时导致细胞壁向细胞塌陷( cytorhysis )，这时细胞的
体系内组分)不变时体系中每增加或减少一摩尔水所引起的自由能改变，
也可简单表述为特定条件下体系内每摩尔水所具有的自由能。
根据Kramer等人在1966年提出的水势概念和后来的完善，一个体系
中水的水势(Ψw）是体系中水的偏摩尔体积化学势与某一标准态的水
的偏摩尔体积化学势之差，即
μw-μw0
Ψw=
ഥ W
(三)植物细胞的水势
一个体系中水的化学势是温度、压力和水的摩尔分数的函数。在等
温条件下，体系中水的化学势和水势是压力和水的摩尔分数的函数。
在水溶液中，水的摩尔分数可以转换成渗透势，因此在等温条件下，
水势Ψw主要由压力势( pesure potential, Ψp )和渗透势( osmotic
potential, Ψπ)构成:
物的生态型(ecotype)等，都有决定性的影响。
图1-2显示了同一地区沙漠和湿地生长的芦苇的生态型的差别。
植物水分生理
植物生理学水分生理水是生命的源泉，是植物重要的生存条件之一。
水分对植物的生命活动有极其重要的生理和生态作用。
植物通过不断的从环境中吸取水分，保持其正常的含水量，参与各项生理代谢活动。
而植物吸收的绝大多数水分主要通过蒸腾作用散失至大气，就是通过蒸腾作用产生的“蒸腾拉力”以及根系主动吸水所产生的“根压”发挥其生物学功能，来促进植物对土壤矿质元素的吸收和运输，促进体内有机物运输。
植物正常的生命活动就是建立在对水分不断地吸收、运输、利用和散失的过程中。
水分在植物体内有自由水和束缚水两种存在形式，两种水分存在形式不是固定不变的。
自由水起到溶剂的作用，直接参与植物的生理过程和生化反应；束缚水则是被植物细胞的胶体颗粒或渗透物质亲水基团所吸引而不能自由移动。
因此，自由水/束缚水比值较高时，植物代谢活跃生长较快，抗逆性较差；反之则代谢活性低生长缓慢，抗逆性较强。
植物水势是偏摩尔体积的水在一个系统中的化学式与纯水在相同温度、压力下的化学式之间的差。
植物细胞和土壤溶液水势的组分均由溶质势（Ψs）、衬质势（Ψm）、压力势（Ψp）和重力势（Ψg）组成，即：Ψw=Ψm+Ψs+Ψp+Ψg。
其中，溶质势恒为负值、衬质势趋于零、压力势一般为正值、重力势为正值但可忽略不计，所以水势可表示为Ψw=Ψs+Ψp。
相同点：（1）土壤中构成溶质势的成分主要是无机离子,而细胞中构成溶质势的成分除无机离子外,还有有机溶质；（2）土壤衬质势主要是由土壤胶体对水分的吸附所引起的,而细胞衬质势则主要是由细胞中蛋白质、淀粉、纤维素等亲水胶体物质对水分的吸附而所引起的；（3）土壤溶液是个开放体系中,土壤的压力势易受外界压力的影响,而细胞是个封闭体系,细胞的压力势主要受细胞壁结构和松驰情况的影响。
如将一个植物细胞放在纯水中，因纯水水势永远大于植物细胞水势故植物细胞吸水植物细胞水势升高，有植物细胞壁的存在植物细胞不会吸水涨破，水势升高到一阶段遍不再变化。
在一个成熟的细胞中，原生质层相当于一个半透膜。
水在植物体内的重要生理作用PPT课件
C。蒸腾作用
D。果实的形成
7.以下可以发生渗透作用的是____D______。
A。煮熟的马铃薯条放入水中 B。把干种子放在清水中 C。把经10%盐酸处理的根尖放入清水里 D。把生活的根尖放在30%的蔗糖溶液中
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8.如图在U形管的中部C处装有半透膜，在A侧加入 细胞色素C（分子量为1.3万道尔顿的蛋白质）的水 溶液（红色），B侧加入清水，并使A、B两侧液面 高度一致。经过一段时间后，结果是__D___。 A。A、B两侧液面高度一致，B侧为无色 B。 A、B两侧液面高度一致，B侧为红色 C。A液面低于B液面，B侧为红色 D。 A液面高于B液面，B侧为无色
5.当把成熟的植物细胞放在尿素溶液中时，发现 很快发生了质壁分离现象，但过了一会又发生 了质壁分离复原现象，原因是什么？
这是因为尿素分子能不断地从外界溶液进 入细胞液，使细胞液浓度增大，而从外界 溶液中吸水。
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6.北方果树由根系吸收的水分主要用于___C___。
A。光合作用
B。植物的生长
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课堂小结
水分代谢
水
水
分
分
的
的
吸
运
收
输
水
水
分
分
的
的
利
散
用
失
吸水的部位
吸胀吸水
吸水的方式
渗透吸水
质壁分离 及其复原
渗透作用及其发生条件 植第物19页细/共胞53页是一个渗透系统
结语：在农业生产中流传着这样一句谚语：
“有收无收在于水，收多收少在于肥。”说 明植物生命活动不仅需要水，还需要矿质元 素，在下堂课来探讨植物的矿质营养。