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考点分析本题通过分析实验装置来考查对蒸腾作用和渗透作用原理的理解，同时要求学生具有较强的观察能力和综合分析能力。

解题思路渗透作用的发生必须具备两个条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧具有浓度差。

凡是符合这两个条件的都可发生渗透作用，水分子表现出由低浓度向高浓度一侧运动。

成熟的植物生活细胞是一个渗透系统，原生质层在植物细胞中起半透膜作用，当植物细胞与外界溶液接触时，水分子表现出由低浓度向高浓度一侧运动。

（1）号玻璃管顶部的油滴阻止了水分的蒸发，不发生水分的流动。

（2）号玻璃管中植物的蒸腾作用和渗透作用使水分子向上运动。

（3）号玻璃管两端的蔗糖溶液浓度相同，水分子进出平衡，故表现为不发生水分的流动。

（4）号玻璃管两端的蔗糖溶液浓度不相同，左侧浓度较高而右侧浓度较低导致水分进出的速率不同，总体上玻璃管中水分子从左侧流向右侧。

本题正确答案是B。

失分陷阱观察识图能力弱，不能正确审题并综合分析是导致失分的主要原因。

解题时不要图快，要注意仔细审题，理解题意。

例2 (2001上海生物卷)人红细胞的渗透压与x浓度的食盐水相当。

而浸在y浓度食盐水中的红细胞破裂：浸在z浓度食盐水中的红细胞收缩。

则这三种食盐水的浓度大小依次为A．x＞y＞z B．y＞x＞z C．z＞y＞x D．z＞x＞y考点分析本题主要考查细胞的吸水和失水。

课本主要介绍植物细胞，本题考核的红细胞是动物细胞，故还考查学生知识迁移的能力。

解题思路将人红细胞放在一定浓度的外界溶液中就构成了一个渗透装置。

浸在y浓度食盐水中的红细胞破裂，说明y浓度比红细胞细胞内液的浓度小，红细胞发生渗透吸水；浸在z浓度食盐水中的红细胞收缩，说明z浓度比红细胞细胞内液的浓度的，红细胞发生渗透失水。

所以这三种食盐水的浓度大小依次为z＞x＞y。

本题正确答案是D。

失分陷阱知识迁移能力较差或不能正确区分低渗、等渗和高渗溶液导致失分。

例3（2002全国春季理综卷）取新鲜的马铃薯块茎，去皮后切取两个相同大小的立方块，一块放在浓盐水中，另一块放在清水中（如图10—3）。

请判断一段时间后它们的变化，并解释其原因。

a b图10—3（1）图a中马铃薯块（收缩，不变，膨胀）。

解释原因：。

（2）图b中马铃薯块（收缩，不变，膨胀）。

解释原因：。

考点分析本题主要考查植物细胞的吸水和失水。

解题思路盐水的浓度大于马铃薯细胞液的浓度，由于渗透作用马铃薯细胞内水分渗出，马铃薯块收缩变小；马铃薯细胞液的浓度大于清水，由于渗透作用外界的水分渗进马铃薯细胞，马铃薯块膨胀变大。

本题正确答案是（1）收缩盐水的浓度大于马铃薯细胞液的浓度，由于渗透作用细胞内水分外流。

（2）膨胀马铃薯细胞液有一定浓度，由于渗透作用水分进入细胞。

失分陷阱该题属容易题，失分的原因在于不能用正确的生物学术语来解释生物学现象。

例4（2004江苏生物卷）一位农民种植的某块农田小麦产量总是比邻近地块的低。

他怀疑该农田可能是缺少某种元素，为此将该块肥力均匀的农田分成面积相等的五小块，进行田从表中可判断，该农田最可能缺少的元素是A．K B．N C．P D．S考点分析本题知识点主要是植物必需的元素，但重点考查学生对对照实验及实验结果的分析。

解题思路甲、丙、丁等地块的小麦收获量与作为对照的不施肥的戊地块的小麦收获量基本相同，只有乙地块收获量高，分析乙地块的施肥情况，除了与丙地块所施肥相同的矿质元素P外，还含有矿质元素K，可以得出判断结论。

本题正确答案是A。

失分陷阱部分学生不能正确理解该实验的设计意图，不能正确区分实验组和对照组导致无法作出正确判断。

例5（2000年广东生物卷）在根吸收无机盐离子的过程中,一般情况下,下列因素中最重要的是A．蒸腾速率B．根尖表皮细胞内外无机盐离子的浓度差C．离子进入根尖表皮细胞的扩散速率D．根可利用的氧考点分析本题考查根对无机盐离子的吸收及其动力。

解题思路根吸收无机盐离子的方式是主动运输，呼吸作用为主动运输提供了能量，而氧的正常供应与否直接影响根的呼吸作用。

根尖表皮细胞是否吸收某种无机盐离子和吸收数量的多少取决于根尖表皮细胞膜上的载体，而非细胞内外无机盐离子的浓度差；而蒸腾速率影响溶解于水中的无机盐离子的运输。

本题正确答案是D。

失分陷阱不能正确区分植物渗透吸水和吸收矿质元素的方式及植物渗透吸水和吸收矿质元素的动力，将两者混为一谈，导致误选A或B。

例6（2003上海生物卷）北方冬季常绿植物体内矿质养料的运输减弱或近于停止，主要原因是A．吸收作用减弱 B．蒸腾作用减弱 C．光合作用减弱 D．呼吸作用减弱考点分析本题考查矿质元素离子在植物体内的运输及运输的动力。