第三章 植物整体水分平衡

吸取该细胞的一小滴细胞液，并将此滴细胞液注入 到滴加在半导体致冷器（冰点渗透计）金属板上的 油滴里，由于细胞液的比重比油大，沉在油里。然 后让半导体致冷器致冷，当油的温度下降至零下某 一温度时，细胞液便凝固，此温度即为细胞液的凝 固点，也为水的冰点下降值(△Tf)，
根据冰点下降值与溶液质量摩尔浓度(C)的关 系式△Tf=1.86C(1.86为水的冰点下降常数)可求 出细胞液的质量摩尔浓度(C=△Tf/1.86)即渗透 浓度 △Tf ψs=-CRT=- 1.86 RT
待测材料分离， 部分密闭在压 力室中，加压 使木质部水柱 达到切割前状 态。所测得的 压力加上负号 即为木质部压 a)木质部未被切断时，水柱呈连续状； 力势。
(b)木质部被切断时， 因导管中的负压消失，水柱流入导管内； (c)压力平衡时， 木质部的水柱返回到切面。
4、冰点下降法: 当溶液中溶质浓度上升时，溶液的
冰点会下降，这也是溶液的依数性质之一，例如纯水 的冰点是0℃，在1公斤纯水中加入 1摩尔溶质时，溶 液冰点下降到-1.86℃。 因此根据冰点的变化可计算出溶液的摩尔浓度，进而 计算溶液的渗透势。
用冰点渗透压计可以测量小至1纳 升（10-9L）体积的溶液的冰点。 这样小的测量体积使我们能对单 个细胞液进行测量。
(3)该论点不正确：因为当细胞的Ψw＝Ψs时， 该细胞的Ψp＝0，而Ψs为负值，即其Ψw＜0， 把这样的细胞放入纯水中，细胞吸水，体积变大。
第三章 植物整体水分平衡
第一节 水分的吸收 第二节 水在植物 体内的运输 第三节 蒸腾作用 (transpiration)
[要求]：要求掌握植物对水分的吸
• 束缚水: 指土壤颗粒或胶粒的亲水表面所吸附的水分。 不能为植物所利用 • 重力水：土壤含水量超过田间持水 量时，多余的水分受到重力的作用 能自上而下渗漏出来的水分。 对于旱作物来说，重力水的用处不 大，而且还有害。在水稻土中重力 水是水稻生长重要的生态需水。
Ψw =Ψs+Ψm+Ψp+Ψg
水 势 溶 质 势 渗 透 势 基 质 势 压 力 势 重 力 势 ( )
Ψw =Ψs = -iCRT
蔗糖溶液和微量甲烯蓝粉末
2. 干湿球温度计法
原理：当水溶 液的水势降低 时水的蒸气压 就会降低，而 水从一个表面 的蒸发会降低 这个表面的温 度。
3、压力室法（pressure bomb）测量出木质部溶 液的压力势和溶质势，并根据计算得到木质部 溶液的水势即可得到植物组织的水势。
收、传导和散失过程及机制。
[重点]：气孔组成、特点及气孔运
动的调控机理。
第一节 水分吸收 1. 土壤中水分的状态
2. 根的吸水
1. 根系对水分的吸收
1.1 土壤中的水分和土壤水势
1.1.1 土壤水分的存在形式及性质 按物理状态可分为: 毛细管水 (capillary water) 束缚水（bound water）
（1）主动吸水 （2）被动吸水
主动吸水
指由于根系的生理活动 引起的吸收过程，与地 上部分的活动无关。
主动吸水的证据
证据：吐水 伤流 动力：根压
根压 (root pressure)
由于根系的生 理活动产生的促进 液流从根部上升的 压力。根压是木质 部中的正压力。
伤 流 (Bleeding)
从受伤或折断 的植物组织伤口处 溢出液体的现象称 为伤流。流出的汁 液叫伤流液。
5 压力探针法（Pressure Probe )
将玻璃细管探针刺入 细胞，探针中充满硅 油。由于细胞有膨压， 细胞液就会进入到探 针中，硅油和细胞液 的界面可在显微镜下 看到. 加压使细胞液 刚好返回细胞，压力 传感器感受并记录所 施压力，即为细胞的 压力势 。
测定单个细胞的水势
压力探针法 ＋ 冰点下降法
导管和管胞的结构
二、水分运输速率
• 活细胞原生质体对水流移动的阻力很大， 实验表明，在 0.1 MPa压力条件下，水 流经过原生质的速度只有 0.01 mm/d – 0.24 m/d。只适于短距运输
• 水分在有导管的木质部中运输速度较快， 一般为 3 – 45 m/h。适于长距离运输
三、木质部水分向上运输的机制
植物在顶部的蒸腾作用会产生很 大的负静水压，这个负压可以将 导管的水柱向上拖动形成水分的 向上运输。 负压、水柱的完整性
拉 力
内 聚 力 张 力 学 说
内聚力：相同分子之间有相互 吸引的力量。水分子的内聚力很 大，20 MPa 以上。 上拉下拖使水柱产生张力。木质 部水柱张力为0.5～3 MPa。 水分子内聚力大于水柱张力，故 可使水柱连续不断。 水分子与细胞壁分子之间又具有 强大的附着力，所以水柱中断的 机会很小。
以下论点是否正确，为什么？ (1)一个细胞的溶质势与所处外界溶液的溶质势 相等，则细胞体积不变。
(1)论点不完全正确：因为一个成熟细胞的水 势由溶质势和压力势两部分组成，只有在初始 质壁分离Ψp＝0时，上述论点才能成立。通常 一个细胞的溶质势与所处外界溶液的溶质势相 等时，由于压力势（常为正值）的存在，使细 胞水势高于外界溶液的水势（也即它的溶质 势），因而细胞失水，体积变小。
以下论点是否正确，为什么？ (2) 若细胞的Ψp＝ - Ψs，将其放入某一溶液中 时，则体积不变。 (2)该论点不正确：因为当细胞的Ψp＝-Ψs时， 该细胞的Ψw＝0。把这样的细胞放入任一溶液 中，细胞都会失水，体积变小。
以下论点是否正确，为什么？ (3)若细胞的Ψw＝Ψs，将其放入纯水中，则体 积不变。
在一般的湿润土壤的条件下，土 壤的水势接近纯水的水势。 在大多数情况下，土壤的水势是高 于植物根的水势。 在潮湿的土壤中，土壤溶液的渗透 势是决定土壤溶液水势的主要成分。
土壤中水的运动
以集流的形式顺水势梯 度进行
根表面静水压（水势） 土壤导水率
萎蔫：是指当植物体内水分亏 缺时，植物细胞膨压下 降，叶片、幼茎下垂的 现象。
五、植物组织水势的测定
1. 液体交换法 2. 干湿球温度计 3. 压力室法 4. 冰点下降法 5. 压力探针法
1、液体交换法
将植物组织放在一系列已知水势 的溶液中，找到Ψw =Ψs = -iCRT相 等的溶液，即可知被测植物组织材 料的水势，如小液流法。
小液流法测定植物组织水势:
将植物组织分别放在一系列浓度递增的溶 液中，当找到某一浓度的溶液与植物组织 之间水分保持动态平衡时，则可认为此植 物组织的水势等于该溶液的水势。
例2 能发生质壁分离的细胞是
A．干种子细胞 B．根毛细胞
。
D．腌萝卜
C．红细胞
干的细胞
解析 : 活的成熟的植物细胞是一个渗透系统，能 与外界中的溶液发生渗透作用。只有能够发生渗 透作用的植物细胞才能发生质壁分离。本题中符 合上述条件的只有根毛细胞。因为干种子细胞靠 吸胀作用吸水，红细胞无细胞壁，谈不上什么质 壁分离，腌萝卜干的细胞已经死亡，不会发生质 壁分离。答案：B．
二、蒸腾作用方式
皮孔蒸腾 叶片蒸腾
角质蒸腾 气孔蒸腾
幼小植株：整个植物体（地上部）蒸腾 长成植物：皮孔蒸腾占 0.1％ 叶片蒸腾：角质蒸腾、气孔蒸腾 角质层蒸腾所占比例因角质层厚薄而异： 阴地植物：角质蒸腾占约1-3%； 水生植物：以角质蒸腾为主； 阳生植物：气孔蒸腾占80－90％。
-
重 力
木质部中也经常 发生空穴化 （cavatation)：
• 消除气穴造成的影响 1）走旁路 2)重新融解水蒸气或空气
第三节 蒸腾作用
一、蒸腾作用的概念 二、植物蒸腾的方式 三、蒸腾的指标 四、气孔蒸腾 五、蒸腾的意义
一、蒸腾作用的概念 蒸腾作用(transpiration)： 水从植物地上部分以水 蒸汽状态向外界散失的 过程称为蒸腾作用。
都是由生长的不均一引起的生长性 根再生能力强，适应性强
根尖的结构
根尖的分区（ 4 个部分）：
根冠
分生区
伸长区：细胞初步分化形成 未成熟的木质部导管和未 成熟的韧皮部筛管。 成熟区：又称为根毛区，各 种细胞已经分化成熟，形 成各种成熟的组织。
1.2.2 吸水部位
层以及导管的空腔组成的质外体部分的移动过程。
内皮层 细胞
•内部质外体
共质体途径：水分依次从一个细胞的细胞质经
过胞间连丝进入另一个细胞的胞质的移动过程。
•特点：要 跨膜，水分 运输阻力较 大。
第二节 水在植物体内的运输 木质部是植 物体内进行 水分运输的 主要途径
导管和管胞的结构
第二节 水在植物体内的运输 一、木质部结构（略）
。
B．水从气孔进入外界环境 D．玫瑰枝条插入盛有清水
解析: 渗透作用是水分子通过半透膜的扩散。 干种子的细胞没有液泡，它的吸水属于吸胀吸水；水从 气孔进入外界环境这种失水方式属于蒸腾作用；枝条插 入水中的吸水主要是通过枝条中的导管的毛细管吸水。 而萎蔫的青菜放进清水中，青菜细胞和周围水环境构成 渗透系统，青菜细胞吸水为渗透作用吸水。答案：C
重力水（gravitational water）
土壤田间持水量 (field capacity): 是指 使土壤水分饱后再让 多余水分流失之后的 土壤水分含量。 土壤田间持水量表 示土壤所能够持有 的最高水分含量。
• 毛细管水：当土壤水分含量达到最大持水量时土壤 水分就不再受土粒吸附力的束缚，成为可以移动的 自由水，这时靠土壤毛管孔隙的毛细管引力而保持 的水分称为毛细管水。 植物吸水的主要来源
伤 流
吐 水
吐 水 (guttation)
在温暖湿润的傍晚或清晨，植株 叶片尖端或边缘有水滴渗出，这种现 象称为吐水。 可以作为苗是否健壮的指标。
根压产生的机制
• 根内皮层存在凯氏带，内皮 层是一个具有选择透性的膜。 • 根系主动吸收土壤溶液中的 离子。 • 离子释放进入导管。 • 内部质外体水势下降，外部 质外体水势提高，土壤中的 水分便可自发地顺着内皮层 内外的水势梯度从外部渗透 进入中柱和导管。建立正的