植物的水分代谢

第10讲植物的水分代谢和矿质营养

考试要求

1．渗透作用的原理。识记发生渗透作用必须具备的两个条件；阐明渗透作用的原理。2．植物细胞的吸水和失水。理解成熟的植物细胞是一个渗透系统，解释植物细胞的吸水和失水现象。

3．水分的运输、利用和散失。理解植物吸收和运输水分的动力；描述水分的利用和散失过程。

4．合理灌溉。正确理解合理灌溉的原理、应用和意义。

5．植物必需的矿质元素。识记植物必需的矿质元素，掌握溶液培养法的方法及其应用。6．根对矿质元素的吸收。理解矿质元素的吸收是主动运输的过程。阐述成熟区表皮细胞吸收矿质元素和渗透吸水是两个相对独立的过程。

7．矿质元素的运输和利用。举例说出可再度利用元素和不可再度利用元素的区别。

8．合理施肥。正确理解合理施肥的原理、应用和意义。

知识整理

一、水分代谢

1．概念：水分代谢是指水分的、、和。

主要吸水器官和部位：

细胞壁：

细胞结构特点原生质层：

浓度差构成一个渗透系统

细胞液外界溶液

2．渗透吸水

（主要的

吸水方式）吸水：外界溶液浓度细胞液浓度

原理失水：外界溶液浓度细胞液浓度

验证：实验

举例：细胞

3．运输：根吸收的水分，通过根部的输送到茎，再由茎输送到叶。

1%—5%的水分用于作用和作用等生命活动

4．利用和散失

95%—99%的水分通过作用散失，所产生的拉力，是

的重要动力。

原理：不同植物的不同，同一植物在亦不相同。

5．合理灌溉

应用：根据植物的需水规律， 灌溉。 二、矿质营养

大量元素：

等9种； 1．植物必需的元素

微量元素： 等8种。

2．矿质元素的概念：除 之外，主要是由 从 中吸收的元素。目前，科学家确定植物必需的矿质元素有 种。 吸收状态：

3．吸收 吸收方式：

呼吸作用提供

影响吸收的因素

细胞膜上 的 4．运输：随着 的运输到达植物的各个部分。

可再度利用

利用形式

5．利用 难溶解的稳定的化合物：如 只能利用一次。

功能： 和 。

原理：不同植物所需的 不同，同一植物在 亦不相同。 6．合理施肥

应用：根据植物的需肥规律， 施肥。

三、水分的吸收和矿质元素离子的吸收是两个相对独立的过程

达到学以致用的目的。

提分关键

1．扩散作用和渗透作用有何异同点？

答：渗透作用是一种特殊方式的扩散作用。渗透作用与扩散作用的异同点：

相同点：都是由单位体积分子数多的移向单位体积分子数少的地方。

不同点：渗透作用多指溶剂分子（主要是水分子）的移动，扩散作用多指溶质分子（如甘油等）或气体分子（如O2、CO2等），也可以是溶剂分子（如水、酒精等）的运动；渗透作用必须通过半透膜，扩散作用可以不通过半透膜。如肺泡中的O2通过毛细血管壁细胞进入毛细血管是扩散，而水通过细胞膜既可认为是扩散作用，也可以认为是渗透作用。

2．半透膜与选择透过性膜一样吗？

答：半透膜与选择透过性膜是两个不同的概念，半透膜是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。能否通过半透膜往往取决于分子的大小。而选择透过性膜是指细胞膜等生物膜，由于膜上具有载体等结构，且不同生物的细胞膜上载体种类和数量的不同，因而对物质的吸收与否及吸收多少具有选择性。当细胞死亡时，细胞膜便失去选择透过性，变为全透性。简单地说，两者的相同点是水分子都能自由通过，另一些大分子不能透过。不同点是半透膜不具生命性，故无选择性。

3．将洋葱表皮细胞与红细胞分别置于30%蔗糖溶液与清水中，各会发生什么现象？

答：将洋葱表皮细胞与红细胞分别置于30%蔗糖溶液与清水中，发生的现象如下表：洋葱表皮细胞红细胞

30%蔗糖溶液显微镜下观察发生质壁分离现象显微镜下观察发生失水皱

缩现象

清水细胞吸水膨胀。若是将发生了质壁分离

的细胞放入清水则发生质壁分离复原现

象显微镜下观察发生吸水膨胀，直至胀破

4．判断必需元素的标准是什么？如何知道某元素是否是植物必需的？

答：判断必需元素的标准是：首先该元素完全缺乏时，植物不能进行正常的生命活动；其次该元素对植物生命活动的作用不能由其它元素替代，缺乏时植物表现出一定的病症，而且对表现了缺素症状的植物施与该元素，植物可以恢复正常的生命活动。

溶液培养法是测定矿质元素是否是必需元素的一种研究方法，具体实验方法采用对比法，在设计实验时，要注意实验组是缺乏一种矿质元素的完全营养液，对照组是完全营养液。实验必须具备有利于植物正常生长的的环境。

5.植物渗透吸水的动力和吸收矿质元素的动力一样吗？

答：植物主要的吸水方式是渗透吸水，一般吸水力主要来自蒸腾作用拉力。图10—1是向日葵的蒸腾及吸水的日变化，从中可以看出，蒸腾与吸水有着大致的平行关系，吸水总是稍稍落后于蒸腾。蒸腾作用还是促使水分内运输的重要动力。

图10—1

土壤溶液中的矿质元素离子透过根尖成熟区表皮细胞的细胞膜进入细胞内部的过程，不仅需要细胞膜上载体蛋白质的协助，而且需要消耗细胞呼吸作用释放出的能量，是一个主动运输的过程。呼吸抑制剂会抑制离子的吸收，植物吸收矿质元素的动力是呼吸作用。

6．影响根吸收矿质元素的因素有哪些？

内因植物吸收矿质离子的种类和数量，直接原因是细胞膜上载体的种类和数量，根本原因取决于植物的遗传性（即物种的特异性）。

外因

温度

如图所示，在一定范围内，根系吸收矿质元素离子的速率，随土壤温

度的升高而加快。这主要是由于温度影响根的呼吸速率，从而影响根

对矿质元素离子的吸收。但温度过高（超过40℃），吸收离子的速度

下降。

氧气浓度

如图所示，在一定范围内，氧气供应越好，根系吸收矿质离子越多。

氧气主要是通过影响根细胞的呼吸作用来影响根对矿质营养的吸收。

土壤通气不良，会影响根系对矿质营养的吸收，因此，农田要经常中

耕松土。

土壤溶液

pH

作物都有生长的最适pH值，一般为6～7。不同植物生长的最适pH

值是不同的。土壤酸化或碱化均不利于植物生长。

名师点拨

例1（2001广东生物卷）图10—2是研究植物水分代谢的4个实验装置。

请判断实验开始后，玻璃管内的水是否流动及流动方

向（无流动以×表示，流动方向以↓、↑、→、←表

示）。下面4个选项中的符号依次表示4个装置中用

括号标示的玻璃管内的水分流动现象，其中正确的是

Ａ．↑↓×× Ｂ．×↑×→

Ｃ．↓↑→→ Ｄ．↓↑×←

图10—2