植物生理学第七版第1章水分代谢8.10
植物生理学-第一章 植物的水分代谢
二. 植物根系对水分的吸收
一、植物细胞对水分的吸收
（一）、植物细胞的水势
1.概念
μ w-μ
w
0
Δμ
w
ψ w＝
Vw
＝
Vw
是不能用于做 束缚能(bound energy)
物质能量
自由能(free energy)
有用功的能量。 是在恒温、恒压条件下 能够作功的那部分能量。
化学势(chemical potential,μ)
水孔蛋白（aquaporins,AQPS)
分子量为25～30KDa、具有选择性、高效转运 水分子的膜水通道蛋白称为水通道蛋白或水孔 蛋白（aquaporins)。 水孔蛋白只允许水分子通过，不允许离子和代 谢物通过，半径大于水分子（0.15nm），小于 最小溶质分子半径0.2nm。
膜内在蛋白 ，几乎都含有六个跨膜区段，分别 由五个环相连。
四、测定植物组织含水量的指标
（一）水分占鲜重的百分比：含水量=
鲜重 干重 ×100％ 鲜重
鲜重 干重 （二）水分占干重的百分比：含水量= ×100％ 干重
（三）相对含水量（Relative Water Content， RWC）：
实际含水量 RWC = ×100％ 饱和含水量
第二节 植物对水分的吸收
渗透作用：水分子（其他溶剂分子） 通过半透膜扩散的现象。
渗透装置的条件
1、具有半透膜 2、半透膜两侧具有浓度差
渗 透 装 置
图 2-1由渗 透作用引起 的水分运转 a.烧杯中的 纯水和漏斗 内液面相平； b.由于渗透 作用使烧杯 内水面降低 而漏斗内液 面升高
图1－1 渗透现象
1.实验开始时
2.由于渗透作用纯水通过 选择透性膜向糖溶液移动， 使糖溶液液面上升。
第一章 植物的水分生理-植物生理学(潘瑞炽第7版)
低渗溶液(低 浓度） 纯水中
V>1
ΨP增大 Ψp= -Ψs
Ψw= Ψs +Ψp Ψw = 0
饱和状态，充分膨胀
V=1.5
高渗溶液(高 浓度） 剧烈蒸腾
失水，质壁分离
V<1
Ψp =0 Ψp ＜0
Ψw = Ψs Ψw ＜ Ψs
无质壁分离
V<1
（五）植物细胞间水分的移动
移动方向：高水势处流向低水势,直至两处水势差为零
Ψπ= -iCRT
C-溶液浓度；T-绝对温度；R-气体常数；i-解离系数 注：Ψπ大小决定于溶液中溶质颗粒（分子或离子）总数。
压力势（ΨP ）：由于压力的存在而使体系水势改变的值。 一般情况：正值 质壁分离：零 剧烈蒸腾：负值
重力势（Ψg ）：指水分因重力下移与相反力量相等时的力量。 正值 忽略不计
5. 将洋葱表皮浸泡在7%的尿素溶液中，表皮细胞发生质壁分离，随后又自发地 发生质壁分离复原。出现这种现象的原因可能是（ B） A、细胞液浓度下降 B、尿素分子进入液泡 C、细胞壁受到破坏 D、细胞膜受到破坏 6. 口腔炎发炎，大夫常叫病人用盐水漱口，主要原因（D ）？ A.盐水清洁，可把口腔内细菌冲走 B.盐水温度低，细胞不易成活 C.Na+在盐水中有消炎作用 D.细菌在较高浓度的盐水中体内失水而难以生存
（2）若细胞的Ψp＝－ Ψs，将其放入某一溶液中时，则体积不变。
（3）若细胞的Ψw＝Ψs，将其放入纯水中，则体积不变。
（1）不完全正确
（ 2）不正确
（ 3）不正确
3．下列情况会发生渗透作用吸水的是 （C ）。
A．干种子萌发时的吸水 B．水从气孔进入外界环境 C．萎蔫的青菜放进清水中 D.玫瑰枝条插入盛有清水的花瓶中 4．能发生质壁分离的细胞是（B ）。 A．干种子细胞 C．红细胞 B．根毛细胞 D．腌萝卜干的细胞
植物生理学第1章水分生理ppt课件
本章内容
第一节 植物对水分的需要 第二节 植物细胞对水分的吸收 第三节 植物根系对水分的吸收 第四节 蒸腾作用 第五节 植物体内水分的运输 第六节 合理灌溉的生理基础
2019/12/27
§ 1、植物对水分的需要
1、1植物的含水量
⑴不同植物的含水量不同。
• 水生植物90%；旱生地衣6%，一般植物55~85%
本书内容
• 第一篇 植物的物质生产和光能利用
包括水分生理、矿质营养和光合作用
• 第二篇 植物体内物质和能量的转变
包括呼吸作用、有机物代谢（次生代谢）、有 机物运输。
• 第三篇 植物的生长发育
包括信号转导、生长物质、光形态建成、生长生 理、生殖生理、成熟和衰老、抗性生理。
2019/12/27
• 代谢（metablolism）：是指维持各种生命活动 （如生长、发育、繁殖和运动）过程中化学变化 （包括物质合成、转化和分解）的总称。
•水分通过水孔蛋白迁移 的速度远远大于通过脂 双分子层的速度。
2019/12/27
水分跨膜运输途径示意图（Buchanan et al. 2000） A．水分子通过水孔蛋白形成的水通道
2019/12/27 B．水分子通过膜脂间隙进人细胞
水孔蛋白的结构（依据Buchanan et al. 2000修改）
三、渗透作用（osmosis） 动力为水势梯度。 水势的概念及水的迁移
1、自由能、化学势、水势
1. ）自由能(free energy):体系内可以用于做功的能量。而束缚 能(bound energy)是不能用于做功的能量。
2. ）化学势( chemical potential):指一个体系中，在恒温恒压下 1mol某物质的自由能(偏摩尔自由能)，用μ表示。它衡量物质 反应或做功的能量。规定纯水的化学势为0焦耳/摩尔（N m/mol）。
植物生理学第01章 植物的水分代谢
第一章植物的水分代谢本章内容提要水是植物生命的基础。
植物水分代谢包括水的吸收、运输和散失过程。
植物细胞吸水有三种方式：渗透吸水、吸胀吸水和代谢性吸水，以渗透吸水为主。
根系是植物吸水的主要器官，吸水的主要区域为根毛区，吸水的方式有主动吸水和被动吸水，其吸水动力分别为根压和蒸腾拉力。
蒸腾拉力是植物主要的吸水动力。
水分在植物体内连续不断地运输是蒸腾拉力—内聚力克服水柱张力的结果。
植物主要通过叶片蒸腾散失水分，具有重要生理意义。
气孔蒸腾是植物叶片蒸腾的主要形式。
蒸腾速率与气孔的开闭关系很大。
气孔开闭可能是通过保卫细胞内K+的积累学说和苹果酸代谢来调节的。
许多外界因子能调节气孔开闭。
作物需水因作物种类不同而异，一般而论，植物的水分临界期是花粉母细胞四分体形成期，合理灌溉要综合考虑土壤含水量、作物形态指标及生理指标。
灌溉的生理指标能即使反映植物体内的水分状况，是较为科学的。
第一节水分在植物生命活动中的作用一、植物体内的含水量不同植物的含水量不同；同一种植物生长在不同的环境中含水量也有差异；在同一植株中不同器官和不同组织的含水量也不同。
二、水对植物的生理作用1、原生质的主要组分。
原生质一般含水量在70%～90%以上，这样才可使原生质保持溶胶状态，以保证各种生理生化过程的进行。
如果含水量减少，原生质由溶胶变成凝胶状态，细胞生命活动大大减缓（例如休眠种子）。
2、接参与植物体内重要的代谢过程。
在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中均有水的参与。
3、多生化反应和物质吸收、运输的良好介质。
植物体内绝大多数生化过程都是在水介质中进行的。
水分子是极性分子，参与生化过程的反应物都溶于水，控制这些反应的酶类也是亲水性的。
各种物质在细胞内的合成、转化和运输分配，以及无机离子的吸收和运输在水介质中完成的。
4、使植物保持固有的姿态。
细胞含有大量的水分，维持细胞的紧张度，因而使植物枝叶挺立、花朵开放等。
3、分裂和延伸生长都需要足够的水。
植物生理学课件-01水分代谢共115页文档
水的G(自由能) 1mol水的G
μw △μw= μw - μ˚w
△μw
Ψw ＝ Vw，m
水势（water potential）：用来衡量水分反应 或作功能量的高低，每偏摩尔体积水的化学势差。
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。偏摩尔体积 的单位是m3·mol-1。
6个跨膜螺旋与两个保留的NPA（Asn-Pro-Ala）残基的水孔蛋白的结构
水孔蛋白的生物学意义：
◇快速灵活地调节水孔蛋白的基因表达，调控转录水平， 控制水孔蛋白的合成速度。
◇ 水孔蛋白的活化依靠磷酸化(及脱磷酸化)作用来调节。 如依赖Ca2+的蛋白激酶可使其丝氨酸残基磷酸化，水孔蛋白的 水通道加宽， 水集流通过量增加。如除去此磷酸基团，则水通 道变窄，水集流通过量减少。
农业生产中，水是决定收成有无的重要因素之一， 农谚说：“有收无收在于水，收多收少在于肥”。
1 植物对水分的需要
1 植物的含水量
不同植物含水量不同 水生植物——鲜重的90％以上 地衣、藓类——仅占6％左右 草本植物——70％～85％ 木本植物——稍低于草本植物。 一种植物，不同环境下有差异 荫蔽、潮湿 > 向阳、干燥环境 同一植株中，不同器官、组织不同 根尖、幼苗和绿叶——60％～90％ 树干——40～50％ 休眠芽——40％ 风干种子为8％～14％
偏摩尔体积的单位为m3／mol， 两者相除并化简，得N／m2，成为压力单位帕Pa 这样就把以能量为单位的化学势转化为以压力为
植物生理学第一章 ppt课件
i：溶质的解离常数 R: 气体常数（0 .082大气压/升. 摩尔. 度) T：绝对温度（273+t) C：摩尔浓度
（4）压力势（Pressure potential） 用Ψp 表示
具有一定刚性的细胞壁对细胞内容物施加 的压力而引起细胞内水势的变化值。
第一章 植物的水分代谢
第一节 植物对水分的需要
一、植物含水量 二、植物体内水分存在状态和作用
植物水分代谢（Water metabolism)： 水分的吸收，运输，蒸腾
一、植物含水量（Water content) 1、不同植物含水量不同
2、不同环境中的植物含水量不同 3、不同组织和器官含水量不同
水的自由能差。
用ψw表示 单位：大气压、巴、兆帕 1Mpa=10 bar, 1 大气压=1.013 巴 标准状况下，纯水的水势为零
Vw，m ：偏摩尔体积，指在恒温恒压、 其它组分不变的条件下，加入1摩尔的水所 引起的体积增量。
如：纯水的摩尔体积是18cm3,将其 加入极大体系的80%乙醇中，最终体积 是16cm3，水的偏摩尔体积是多少？ （16cm3）
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。
2、细胞的水势构成：
Ψw=Ψπ + Ψp + Ψg
⑴重力势：水分因重力下移于相反力量相等时 的力量。
⑵细胞体积和Ψw、Ψπ、Ψp的关系
①初始质壁分离时，V=1.0，
Ψp= 0， Ψw = Ψs = -2.0MPa
②充分膨胀时，V=1.5，
三、渗透作用 1、细胞和土壤溶液构成一个渗透系统 （1）渗透系统（Osmotic system) 用半透膜将两种不同浓度溶液分开
植物生理学_第七版答案(优选.)
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第一章植物的水分生理2.从植物生理学角度，分析农谚“有收无收在于水”的道理。
答：水，孕育了生命。
陆生植物是由水生植物进化而来的，水是植物的一个重要的“先天”环境条件。
植物的一切正常生命活动，只有在一定的细胞水分含量的状况下才能进行，否则，植物的正常生命活动就会受阻，甚至停止。
可以说，没有水就没有生命。
在农业生产上，水是决定收成有无的重要因素之一。
水分在植物生命活动中的作用很大，主要表现在4个方面：●水分是细胞质的主要成分。
细胞质的含水量一般在70~90%，使细胞质呈溶胶状态，保证了旺盛的代谢作用正常进行，如根尖、茎尖。
如果含水量减少，细胞质便变成凝胶状态，生命活动就大大减弱，如休眠种子。
●水分是代谢作用过程的反应物质。
在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中，都有水分子参与。
●水分是植物对物质吸收和运输的溶剂。
一般来说，植物不能直接吸收固态的无机物质和有机物质，这些物质只有在溶解在水中才能被植物吸收。
同样，各种物质在植物体内的运输，也要溶解在水中才能进行。
●水分能保持植物的固有姿态。
由于细胞含有大量水分，维持细胞的紧张度（即膨胀），使植物枝叶挺立，便于充分接受光照和交换气体。
同时，也使花朵张开，有利于传粉。
3.水分是如何跨膜运输到细胞内以满足正常的生命活动的需要的？●通过膜脂双分子层的间隙进入细胞。
●膜上的水孔蛋白形成水通道，造成植物细胞的水分集流。
植物的水孔蛋白有三种类型：质膜上的质膜内在蛋白、液泡膜上的液泡膜内在蛋白和根瘤共生膜上的内在蛋白，其中液泡膜的水孔蛋白在植物体中分布最丰富、水分透过性最大。
4.水分是如何进入根部导管的？水分又是如何运输到叶片的？答：进入根部导管有三种途径：●质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻力小，移动速度快。
植物生理学第01章植物的水分代谢
植物⽣理学第01章植物的⽔分代谢第⼀章植物的⽔分代谢本章内容提要⽔是植物⽣命的基础。
植物⽔分代谢包括⽔的吸收、运输和散失过程。
植物细胞吸⽔有三种⽅式：渗透吸⽔、吸胀吸⽔和代谢性吸⽔，以渗透吸⽔为主。
根系是植物吸⽔的主要器官，吸⽔的主要区域为根⽑区，吸⽔的⽅式有主动吸⽔和被动吸⽔，其吸⽔动⼒分别为根压和蒸腾拉⼒。
蒸腾拉⼒是植物主要的吸⽔动⼒。
⽔分在植物体内连续不断地运输是蒸腾拉⼒—内聚⼒克服⽔柱张⼒的结果。
植物主要通过叶⽚蒸腾散失⽔分，具有重要⽣理意义。
⽓孔蒸腾是植物叶⽚蒸腾的主要形式。
蒸腾速率与⽓孔的开闭关系很⼤。
⽓孔开闭可能是通过保卫细胞内K+的积累学说和苹果酸代谢来调节的。
许多外界因⼦能调节⽓孔开闭。
作物需⽔因作物种类不同⽽异，⼀般⽽论，植物的⽔分临界期是花粉母细胞四分体形成期，合理灌溉要综合考虑⼟壤含⽔量、作物形态指标及⽣理指标。
灌溉的⽣理指标能即使反映植物体内的⽔分状况，是较为科学的。
第⼀节⽔分在植物⽣命活动中的作⽤⼀、植物体内的含⽔量不同植物的含⽔量不同；同⼀种植物⽣长在不同的环境中含⽔量也有差异；在同⼀植株中不同器官和不同组织的含⽔量也不同。
⼆、⽔对植物的⽣理作⽤1、原⽣质的主要组分。
原⽣质⼀般含⽔量在70%～90%以上，这样才可使原⽣质保持溶胶状态，以保证各种⽣理⽣化过程的进⾏。
如果含⽔量减少，原⽣质由溶胶变成凝胶状态，细胞⽣命活动⼤⼤减缓（例如休眠种⼦）。
2、接参与植物体内重要的代谢过程。
在光合作⽤、呼吸作⽤、有机物质合成和分解的过程中均有⽔的参与。
3、多⽣化反应和物质吸收、运输的良好介质。
植物体内绝⼤多数⽣化过程都是在⽔介质中进⾏的。
⽔分⼦是极性分⼦，参与⽣化过程的反应物都溶于⽔，控制这些反应的酶类也是亲⽔性的。
各种物质在细胞内的合成、转化和运输分配，以及⽆机离⼦的吸收和运输在⽔介质中完成的。
4、使植物保持固有的姿态。
细胞含有⼤量的⽔分，维持细胞的紧张度，因⽽使植物枝叶挺⽴、花朵开放等。
植物生理学：第一章 植物的水分代谢
第一章 植物的水分代谢
第一节 水在植物生命活动中的重要性
二、植物体内的含水量及水分的存在状态
（二）水分存在状态
自由水：距胶粒较远，能自由移动的水分，参与各种 代谢活动
束缚水：靠近胶粒并被紧密吸附而不易流动的水分， 与植物抗性有关
第一章 植物的水分代谢
第一节 水在植物生命活动中的重要性
二、植物体内的含水量及水分的存在状态
二、植物体内的含水量及水分的存在状态
含水量：一般绿色植物70%~90% 1.不同植物的含水量不同： 2.植物器官:
生长幼点嫩、茎根等尖、> 功能叶 > 树干 > 休眠芽 > 风干种子
90%以上 70-90% 40-50% 40% 8-14%
幼根、幼芽>树干，休眠的种子含水量很低。
第一章 植物的水分代谢
二、植物体内的含水量及水分的存在状态
（二）水分存在状态
水是极性分子
第一章 植物的水分代谢
第一节 水在植物生命活动中的重要性
（二）水分存在状态
非极性分子排开水 的力量即疏水力
第一章 植物的水分代谢
第一节 水在植物生命活动中的重要性
二、植物体内的含水量及水分的存在状态
（二）水分存在状态
亲水物质
被吸附的水分子
第一节 水在植物生命活动中的重要性
二、植物体内的含水量及水分的存在状态
含水量：一般绿色植物70%~90%
1.不同植物的含水量不同： 2.植物器官: 3.环境条件不同含水量不同：
阴生>阳生
潮湿环境，阴生植物>干燥，向阳环境中的植物 4.年龄不同含水量有差异： 幼年>老年
第一章 植物的水分代谢
第一节 水在植物生命活动中的重要性
《植物生理学（第七版）》课后习题答案
《植物⽣理学（第七版）》课后习题答案第⼀章植物的⽔分⽣理●⽔势：⽔溶液的化学势与纯⽔的化学势之差，除以⽔的偏摩尔体积所得商。
●渗透势：亦称溶质势，是由于溶质颗粒的存在，降低了⽔的⾃由能，因⽽其⽔势低于纯⽔⽔势的⽔势下降值。
●压⼒势：指细胞的原⽣质体吸⽔膨胀，对细胞壁产⽣⼀种作⽤⼒相互作⽤的结果，与引起富有弹性的细胞壁产⽣⼀种限制原⽣质体膨胀的反作⽤⼒。
●质外体途径：指⽔分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻⼒⼩，移动速度快。
●共质体途径：指⽔分从⼀个细胞的细胞质经过胞间连丝，移动到另⼀个细胞的细胞质，形成⼀个细胞质的连续体，移动速度较慢。
●渗透作⽤：⽔分从⽔势⾼的系统通过半透膜向⽔势低的系统移动的现象。
●根压：由于⽔势梯度引起⽔分进⼊中柱后产⽣的压⼒。
●蒸腾作⽤：指⽔分以⽓体状态，通过植物体的表⾯（主要是叶⼦），从体内散失到体外的现象。
●蒸腾速率：植物在⼀定时间内单位叶⾯积蒸腾的⽔量。
●蒸腾⽐率：光合作⽤同化每摩尔CO2所需蒸腾散失的⽔的摩尔数。
●⽔分利⽤率：指光合作⽤同化CO2的速率与同时蒸腾丢失⽔分的速率的⽐值。
●内聚⼒学说：以⽔分具有较⼤的内聚⼒⾜以抵抗张⼒，保证由叶⾄根⽔柱不断来解释⽔分上升原因的学说。
●⽔分临界期：植物对⽔分不⾜特别敏感的时期。
1.将植物细胞分别放在纯⽔和1mol/L 蔗糖溶液中，细胞的渗透势、压⼒势、⽔势及细胞体积各会发⽣什么变化？答：在纯⽔中，各项指标都增⼤；在蔗糖中，各项指标都降低。
2.从植物⽣理学⾓度，分析农谚“有收⽆收在于⽔”的道理。
答：⽔，孕育了⽣命。
陆⽣植物是由⽔⽣植物进化⽽来的，⽔是植物的⼀个重要的“先天”环境条件。
植物的⼀切正常⽣命活动，只有在⼀定的细胞⽔分含量的状况下才能进⾏，否则，植物的正常⽣命活动就会受阻，甚⾄停⽌。
可以说，没有⽔就没有⽣命。
在农业⽣产上，⽔是决定收成有⽆的重要因素之⼀。
⽔分在植物⽣命活动中的作⽤很⼤，主要表现在4个⽅⾯：⽔分是细胞质的主要成分。
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低温使根系生长缓慢，有碍吸水表面的增加。
当然土壤温度过高对吸水也不利。
（4）土壤溶液浓度：影响根系环境的土壤水势。施肥过多引起“烧
苗”
第三节
根系吸水和水分向上运输
二、水分向上运输 （一）水分在木质部运输的速度
一般为3－45cm/h 具环孔材 具散孔材 裸子植物 导管较大 导管较小 只有管胞 20－40cm/h 1－6cm/h 0.6cm/h
第二节
植物细胞对水分的吸收
（4）衬质势（matric potential）：细胞胶体物质对水吸
附而引起水势降低的值。 组成：Ψw=Ψs+Ψp+Ψg+Ψm
※ Ψg通常很小，可忽略不计。
※ 对于有液泡细胞，Ψm接近与0，可以忽略不计，即
有液泡细胞的Ψw = Ψp+Ψs 。 ※ 对于干种子， Ψs、Ψp很小，可以忽略不计，即干种 子的Ψw =Ψm
第四节
蒸腾作用
水分从植物体散失到外界的方式：
1.以液体状态散失—吐水、伤流
2.以气体状态散失—蒸腾作用
蒸腾作用：指水分以气体状态通过植物体的表面（主要是 叶片），从体内散失到体外的现象。
第四节
蒸腾作用
一、蒸腾作用的生理意义、部位和指标 （一）蒸腾作用的生理意义
（1）植物水分吸收、运输的主要动力。
细胞外 第二节
水分子
植物细胞对水分的吸收
水孔蛋白
一、水分跨膜运输的途径
1. 跨膜脂双分子层的扩散：单个水分子通过膜脂双分子层 的间隙扩散入细胞内，速度较 慢。 双层膜 2. 跨膜水孔蛋白的扩散：许多水分子通过膜的水通道呈线 细胞质 形扩散，水分流速快。 水通道
图1-1 水分跨过细胞膜的途径
图1-1 水分跨过细胞膜的途径
质外体运输：指水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分
的移动，阻力小，速度快，可远距离运输。
表皮 液泡
皮层 液泡
内皮层 液泡
木质部 薄壁细胞 液泡
导管
质外体 途径 跨膜途 径 共质体 途径 液泡 液泡 液泡 液泡 液泡 液泡 液泡 液泡
液泡
液泡
液泡
液泡
图1－7 根部从外通过质外体、跨膜和共质体等途径吸水 至木质部的图解
重力水-在重力作用下通过土壤颗粒间的孔隙下降的水分。
的。
土壤中 ：毛细管水-存在于土壤颗粒间毛细管内的水分，植物吸收 的水分 束缚水-土壤颗粒或土壤胶体的亲水表面所吸附的水合层。
渗透势Ψs：一般为-0.02MPa，盐碱土的为-0.2MPa。
静水压Ψp：潮湿土壤的近于0，干燥土壤的可低于-3MPa。
土壤水势
4.水的密度：结冰后密度变小，利于水下动植物生存，但结冰体积变
大会使冻害细胞受到机械伤害。
5.水的内聚力、粘附力和表面张力
6.毛管作用：由内聚力、粘附力和表面张力共同形成，导管为毛细管
7.水的不可压缩性：维持细胞生长、叶运动、气孔开闭等。 8.水的高抗张强度：使水柱连续不断。
9.水的电特性：使水成为良好溶剂。
第二节
植物细胞对水分的吸收
渗透吸水不需细胞提供能量，但水分 二、水分跨膜运输的原理 移动是需能的，那么能量从何而来？ （一）自由能和水势 （二）渗透现象 渗透作用是物质依水势梯度而移动。 渗透是指溶剂分子通过半透膜而移动
的现象。 （三）植物细胞可以构成一个渗透系统
（四）细胞的水势
（五）细胞间的水分移动
（三）影响根系吸水的土壤条件 （1）土壤可用水分：土壤中可被植物吸收的水分，它与土粒粗细及
土壤胶体数量有关。
（2）土壤通气状况：通气不良首先影响根压，继而形成根无氧呼
吸，使根系中毒。
（3）土壤温度：低温使吸水减少，其原因是：①低温使水的粘性
增大、扩散降低；②低温使原生质粘性增大，水 分不易通过；③低温使呼吸减弱，影响根压；④
水势的单位：帕斯卡（Pa），兆帕（MPa）
第二节
植物细胞对水分的吸收
水势与化学势一样是能量范畴的概念，是对水分能量
状况的热力学描述。可以通俗地理解为水分移动的趋势。
水分总是从高水势的地方流向低水势的地方。细胞水势越 低，其吸水力越强。 几种水溶液在25℃下的水势： 纯水—— 0MPa
荷格伦特（Hoagland）培养液—— -0.05MPa
（2）有助于矿质养分和有机物的吸收、运输。 （3）能降低叶片温度，防止灼伤。 （二）蒸腾作用的部位
内皮层
凯氏带
细胞途径 皮层 质外体运输 表皮
维管束鞘 木质部 韧皮部
图1-5 根部Biblioteka 水的途径第三节根系吸水和水分向上运输
（二）根系吸水的动力 1.根压：植物根系的生理活动使根吸收水分并使之从根部上
升的压力。
伤流 力称为蒸腾拉力。
吐水
2.蒸腾拉力：由枝叶蒸腾失水而产生的一种传至根部的吸水
第三节
根系吸水和水分向上运输
合增加了系统的无序性，因而降低了水的自由能，对于非
结合的物质的稀溶液，水势可以由范德霍夫方程估算： Ψw=-RTCs
第二节
植物细胞对水分的吸收
体产生压力而引起细胞水势增加的值。
（2）压力势（pressure potential）：是细胞壁对原生质 当压力势足够大时，就能阻止外界水分进入细胞，水 分净转移停止。 这里正是由于细胞内正的压力势与负的渗
第一篇
水分和矿质营养
第一章 水分生理
第一篇
第二章 矿质营养
土壤营养
第一章
水分生理：包括 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。
植物的水分生理
有收无收在于水
第一节 植物对水分的需要
水的物理化学性质 1.水的沸点和汽化热：高汽化热使植物通过蒸腾降温，避免伤害。 2.水的比热：高比热使植物在外界温度变化时自身温度变幅最小。 3.水的蒸汽压：气孔蒸腾的第一步蒸发成蒸汽。
第一节
植物对水分的需要
水对植物的生态作用
1. 水是植物体温调节器：水具高的汽化热和比热。
2. 水对可见光的通透性：水对红光有微弱吸收，阳光可通
过无色表皮细胞进入叶肉叶绿体进行光合。短波蓝、绿 光可透过水层，使海水深处的含藻红素的红藻正常光合。 3. 水对植物生存环境的调节：水可增加大气湿度、改善土 壤及土壤表面大气温度。早春寒潮降临时稻田灌水可保 温抗寒。
第一节
植物对水分的需要
三、水分在植物生命活动中的作用
（1）水是细胞质的主要成分。细胞质含水70~90%，失
水使细胞质由溶胶变成凝胶，再失水则使胶体破 坏，细胞代谢紊乱或死亡。 （2）水是各种代谢的原料（或称反应物）。 （3）水是植物对物质吸收、运输的溶剂。 （4）水可以维持细胞的紧张度，使植物保持固有姿态。
第三节
根系吸水和水分向上运输
内聚力学说的争论焦点：
（1）水分上升是否有活细胞参与？ 研究表明，杀死活细胞水分照样能运到叶片。 （2）气泡会破坏水柱的连续性？ a. 气泡会被导管两端阻挡，不能通过， 而水分可通过侧壁纹孔通过； b. 夜间蒸腾减弱，木质部负压消失， 气泡会缩小或消失；
c. 水分上运不需要全部木质部起作用。
细胞是一个渗透系统。
第二节
植物细胞对水分的吸收
（四）细胞的水势
组成： 水势=溶质势+压力势+重力势+衬质势
Ψw = Ψs + Ψp + Ψg + Ψm
第二节
植物细胞对水分的吸收
存在而使细胞水势降低的值（或潜力）。
（1）溶质势（solute potential）：由于细胞中溶质颗粒的 在标准压力下，溶液的渗透势等于溶液的水势，因为溶 液的压力势为0MPa。溶液的渗透势决定于溶液中溶质的颗 粒数（分子或离子）总数。 溶质通过“稀释”水而降低水的自由能，即溶质和水混
水势高低比较？ 地上与地下器官 营养与生殖器官
离叶片主脉远近
外界环境与细胞
Ψw=-0.8MPa
第三节
根系吸水和水分向上运输
轴向传输：经木质部导管上运
水分在植物体内的传输途径： 径向传输：根系吸水 一、土壤中的水分
固相——矿物质、有机质等
土壤构成： 液相——水分（实际是溶液）
气相——土壤中的各种气体
透势相平衡，是细胞不再吸水，最终细胞的水势与外界纯
水水势相等，但细胞液本身的水势永远是小于零的。 （3）重力势（gravity potential）:是水分因重力下移与相 反力量相等时的力量，提高水势的值。
Ψg =ρwgh，10m高度对Ψw产生0.1MPa的增量（ρw为水的
密度，g为重力加速度，h为水相对参考状态时的高度，约 为0.01MPa/m。
第二节
植物细胞对水分的吸收
（一）自由能和水势
自由能：系统中在温度恒定的条件下可用于做功的能量。
化学势： 1mol物质的自由能。 偏摩尔体积：指（在一定温度和压力下）1mol水中加入 1mol某溶液后，该1mol水所占的有效体积。稀水溶液的摩 水的偏摩 1mol纯水 17.0ml 尔体积 18.09ml 尔体积和偏摩尔体积相差很小，实际常认为相同。 混合 74.40ml
第三节
二、根系吸水
根系吸水和水分向上运输
根的吸水主要在根尖
（一）根系吸水的途径（三条途径） 共质体运输：指水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝移动到 细胞 途径
另一个细胞的细胞质，形成一个细胞质的连续，
阻力大、速度慢，适宜短距离运输。
跨膜途径：指水分从一个细胞移动到另一个细胞要两次经过质
膜还要通过液泡膜。
Ⅳ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
小液流法测定测定的 是细胞原状（Ⅰ）的 水势；质壁分离法测 定的是出于初使质壁 分离状态时（Ⅲ）的 水势。
图1-4 植物细胞 的相对体积变化 与水势、渗透势、 压力势之间的关 系图解