1植物的水分生理
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❖ 从受伤或折断的植物组织伤口溢出液滴的现象即 伤流(bleeding)
❖2）根部吸水的途径
❖3）影响根系吸水的因素 ❖（1）根系自身的因素
根系的有效性
根系密度(root density)：根 系密度越大，吸水能力强；
根表面的透性：新生根的表 面透性大，次生根的透性小 或丧失。土壤干旱时易引起 根老化。
(3) 剧烈蒸腾或质壁 分离时，
V<1.0， Ψp <0
Ψw < ΨS
/MPa
相对体积
❖1.2.3 细胞间的水分移动 ❖ 水分进出细胞由细胞与周围环境之间
的水势差(ΔΨw)决定，水总是从高水势区 域向低水势区域移动
❖ 两个相邻的细胞之间的水分移动方向也 是由二者的水势差决定
❖ 多个细胞相连时，水分从水势高的一端 流向水势低的一端
❖ 质外体：导管或管胞 ❖ 共质体：活细胞的原生质；运输速度慢
植 物 对 水 分 的 吸 收、 运 输 和 散 失
❖ 水分沿导管或管胞上升的动力 ❖ 水分向上运输的动力：导管两端的水势差(蒸腾
拉力) ❖ 水分沿导管或管胞上升的原因：蒸腾-内聚力-张
力学说
❖ (1) 蒸腾拉力：使水柱向上运动 ❖ (2) 水柱张力：使水柱下坠(因水柱重力作用引
❖ 1.1.1 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%。 ❖ 环境条件：阴蔽、潮湿环境中，含水量高；向阳、
干燥环境中，含水量低。 ❖ 植物组织和器官：幼嫩部分含水量高，为60%～
90%；茎杆：40%～50%；休眠芽：40%；风干种 子：10%～14%。 ❖
❖
❖如20℃，1atm下，向任何体积的纯甲醇中加入1 mol 甲醇，体积都 会增加40.5cm3，但如果是向甲醇的水 溶液中加甲醇，体积的增加就不再是40.5cm3 ，而是 小于40.5cm3
❖ 纯水的水势最高，并定为零，其他溶液的水势皆为负值
❖ 水势的基本单位：帕(Pascle，Pa)
❖ 过去曾用大气压(atm)或巴(bar)作为水势单位
❖1.1.2 植物体内水分存在的状态
❖ 束缚水(bound water)：被植物细胞的胶体颗 粒或渗透物质吸附不能自由移动的水分。
❖ 自由水(free water)：距离胶粒较远而可以自 由流动的水分。
❖ 自由水直接参与代谢，束缚水不参与代谢。
Bound Water
Free Water
❖ 自由水/束缚水比值较高时，植物代谢活跃，但抗逆 性差；反之，代谢不活跃，但抗逆性较强。
响根系吸水 ❖ 高温：加速根系老化过程，收面积减少
❖d 土壤溶液浓度
❖ 土壤溶液浓度过高，水势低，根系吸 水困难
❖ 施肥过多或过于集中时，可使根部土 壤溶液浓度急速升高，阻碍了根系吸水， 引起“烧苗”
❖ 盐碱地土壤溶液浓度太高，植物吸水 困难，形成一种生理干旱
❖4）水分向上运输
❖ 土壤水→根毛→根皮层→根中柱鞘→根 导管→茎导管→叶柄导管→叶脉导管→叶肉 细胞→叶细胞间隙→气孔下腔→气孔→大气
❖ 具有大液泡的细胞，其原生质仅为一薄层，液泡 内的大分子物质很少，且细胞含水量很高， Ψm ≈0， 计算时一般忽略不计。即Ψw =Ψπ + Ψp
❖ 不具液泡的细胞，如分生区细胞和风干种子，其 水势即由衬质势构成。即Ψw = Ψm
一般叶组织 旱生植物叶片
渗透势(Ψπ) -wenku.baidu.com.0～ 2.0 MPa -10.0 MPa
1.3 根系吸水和水分向上运输
❖1.3.2 根系吸水 ❖ 根系是植物吸水的主要器官。根系吸
水主要在根尖进行。根毛区吸水能力最强
成熟区(根毛区）
伸长区 分生区 根冠
❖1）根系吸水的动力 ❖（1） 被动吸水 ❖ 主要由蒸腾拉力(transpirational pull)引
起的吸水；是蒸腾旺盛季节中植物吸水的 主要动力
❖压力势与细胞的含水量关系极为密切
草本植物 白天 晚上
压力势(Ψp ) 0.3～ 0.5 MPa 1.5 Mpa
细
胞
(1) 初始质壁分离时
水
V=1.0， Ψp =0
势 、
Ψw =ΨS =-2.0MPa
溶
(2) 充分膨胀时，
质 势 、
V=1.5， Ψp =- ΨS Ψw = ΨS + Ψw =0
压 力 势
纤维素
❖ ψs=0 ψp=0，所以ψw = ψm，即衬质势等于水势 ❖ 干燥种子、根尖、茎尖分生细胞、果实和种子形成过
程中靠吸胀吸水
❖植物细胞的代谢性吸水
❖ 细胞利用呼吸释放出的能量，使水分 经过质膜进入细胞的过程称代谢性吸水 (matabolic absorption of water)
❖ 当通气良好，细胞呼吸加剧时，细胞 吸水便增强；相反，细胞呼吸速率降低时， 细胞吸水也就减少
以气态方式从植物的表面向外界散失的过程 ❖ 蒸腾作用是植物失水的主要方式，达植物吸
水量的99%
❖蒸腾的生理意义： ❖ (1) 水分吸收和运输的主要动力 ❖ (2) 降低植物体和叶片温度 ❖ (3) 促进无机离子的吸收及根中合成的
有机物的向上运输
❖ (4) 有利于CO2的吸收(蒸腾作用正常进 行时，气孔是开放的)
❖ 例如，休眠种子和越冬植物体内的自由水/束缚水比 例低。
❖1.1.3 水分对植物生命活动中的作用 ▪ 1）原生质的主要组分 原生质一般含 水量在70%-90% ▪ 2）代谢作用过程的反应物质 ▪ 3）植物对物质吸收和运输的溶剂 ▪ 4）保持植物的固有姿态
1.2 植物细胞对水分的吸收
❖1.2.1 水分进出细胞的途径 ❖ 1）单个水分子：通过膜脂双分子层的间隙进入细
胞； ❖ 2）水集流：通过质膜上水孔蛋白组成的水通道进
入细胞 ❖ 生物膜上对水分具有高通透性的膜内在蛋白称为
水孔蛋白(aquaporin)/水通道蛋白(water channel proteins) ❖ 水孔蛋白的功能：(1) 水分在细胞内的运输；(2) 水 分长距离的运输；(3) 调整细胞内的渗透势
❖ 2）蒸腾作用的部位
❖ 植物幼嫩的表面；木本植物茎枝上的皮孔(皮
孔蒸腾，lenticuler transpiration；只占全蒸腾量的 0.1%)；叶片(主要的蒸腾部位)
❖ 叶片蒸腾的方式:
❖
1)角质蒸腾(cuticular transpiration)：通过角
质层的孔隙蒸腾，成熟叶片中占总蒸腾量的
❖ 即每摩尔体积某物质的自由能。
❖ 1）自由能与水势
❖ 水的化学势(µW)：当温度、压力及物质数量 (水分以外)一定时，体系中1 mol的水分的自由能
❖ 水势(water potential) 指在相同温度、相同压 力下一个系统中偏摩尔体积水的化学势与纯水的 化学势差。用Ψw表示
❖ 偏摩尔体积(VW,M) 是指在恒温恒压、其它组 分浓度不变情况下，混合体系中l mol物质所占据 的有效体积
❖
❖ 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 体恢复原状的现象，称为质壁分离复原或去质壁 分离(deplasmolysis)
❖ 质壁分离现象解决如下几个问题： ❖ 1.确定细胞的死活 ❖ 己发生膜破坏的死细胞，膜半透性丧失，不
❖ 换算关系：
❖
1 bar=0.1 MPa=0.987 atm，
❖ 或1 atm=1.013×105 Pa=1.013 bar。
溶液 纯水 海水
Ψw /MPa 0
-2.50
1mol·L-1蔗糖 1mol·L-1 KCl Hoagland营养液
-2.69 -4.50 -0.05
❖ 细胞吸水的方式: ❖① 吸胀吸水 ❖ 未形成液泡的细胞靠吸胀作用吸水 ❖② 渗透性吸水 * ❖ 具中心液泡的成熟细胞以渗透性吸水为主 ❖③ 代谢性吸水 ❖ 直接消耗能量而与渗透作用无关
产生质壁分离现象。
❖2. 测定细胞的渗透势 ❖ 使细胞处于初始质壁分离状态的溶液水势值
与该细胞的渗透势相等。
❖ 3.测定原生质层对物质的透性 ❖ 利用质壁分离复原的速度来判断物质透过细
胞的速率。同时可以比较原生质粘度大小。
❖ 4）植物细胞的水势构成
❖ 一个典型植物细胞的水势(Ψw)组成为：
❖Ψw =Ψπ + Ψp + Ψm ❖Ψπ为渗透势， Ψp为压力势， Ψm为衬质势 ❖ 渗透势(osmotic potential， Ψπ)：由于溶质的存
❖ （2）土壤条件
❖ a 土壤水分状况
❖ 上壤可用水分的水势范围：-0.45 Mpa ～ -0.3 MPa
❖ b 土壤通气状况
❖ 土壤通气良好，根系吸水性强
❖ 土壤通气不良，根系吸水困难：(1) 根际缺O2， CO2 积累，呼吸受抑；(2)长时期缺氧时根进行无氧呼吸，产生 并积累乙醇，毒害根系；(3) 土壤处于还原状态，加之土壤 微生物的活动，产生一些有毒物质，对根系生长和吸收都不
利
❖ 中耕耘田、排水晒田
增加土壤通气
❖c 土壤温度 ❖ 温度过高或过低，对根系吸水均不利 ❖ 低温： ❖ (1) 原生质粘性增大，对水的阻力增大，水
不易透过生活组织，植物吸水减弱 ❖ (2) 水分子运动减漫，渗透作用降低 ❖ (3) 根系生长受抑，吸收面积减少 ❖ (4) 根系呼吸速率降低，离子吸收减弱，影
水通道
膜脂 双分 子层
❖1.2.2 水分跨膜运输的原理 ❖ 热力学原理
总能量
❖
束缚能(bond energy)：不能用于做 有用功的能量；
自由能(free energy)：能做有用功的 那部分能量。
❖ 化学势(chemical potential) 则是用来描述体 系中组分发生化学反应的本领及转移的潜在能 力。
起；约0.5-3.0MPa) ❖ (3) 水分间的内聚力( >30MPa) ❖ (4) 水分子与导管内纤维素分子之间的附着力
1.4 蒸腾作用
❖1.4.1 蒸腾作用的生理意义、部位和指标 ❖ 1）生理意义 ❖ 植物散失水分的方式： ❖ 一种是以液态逸出体外--吐水； ❖ 以气态逸出体外--蒸腾作用 ❖ 蒸腾作用(transpiration)指植物体内的水分
❖ 2）植物细胞的渗透性吸水 ❖ 半透膜：只允许水等小分子物质透过，其它溶
质分子或离子则不易透过的膜。如质膜和液泡膜
❖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， 称为渗透作用 ❖(osmosis)
❖ 3）植物细胞与外部溶液之间就构成了一个渗透 系统
高渗
原生质膜、
溶液
液泡膜是
半透膜
1 植物的水分生理
生物科技系 方中明
本章内容
1 植物对水分的需要
2 植物细胞对水分的吸收 *
3 根系吸水和水分向上运输*
4 蒸腾作用*
5 合理灌溉的生理基础
没有水就没有生命!
有收无收 在于水!
1.1 植物对水分的需要
水分代谢(water metabolism)：植物对水分的吸收、 运输、利用和散失的过程。
❖ （2）主动吸水
❖ 以根压为动力引起的根系吸水过程，称为主动 吸水
❖ 根压--由于植物根系的生理活动而使液流由根 部上升的压力。(一般为-0.1 MPa左右)
❖ 证据：伤流；吐水
❖ 从未受伤叶片边缘或尖端向外溢出液滴的现象即 吐水(guttation)。如温暖、湿润的早晨或傍晚，植物 叶尖或边缘挂的水珠
Cell X
ΨS = - 1.4 MPa Ψp = + 0.8 MPa
Cell Y
ΨS = - 1.2 MPa Ψp = + 0.4 MPa
X→Y 两个相邻细胞间的水分移动
植物器官之间： ❖ 地上比根部低； ❖ 上部叶比下部叶低； ❖ 在同一叶子中距离主脉越
远则越低； ❖ 在根部则内部低于外部。
❖ 植物细胞的吸胀吸水
❖ 吸胀力：亲水胶体(hydrophilic colloid)吸引水分 子的力
❖ 吸胀作用：细胞因吸胀力的存在而吸收水分的作用
❖ 吸胀水：细胞内亲水物质通过吸胀力而结合的水，它 是束缚水的一部分
❖ 由吸胀力的存在而降低的水势值，即衬质势(Ψm) ❖ 吸胀力大小：蛋白质(豆类Ψm ≤100 MPa)>淀粉>
在而使水势降低的值；或称溶质势(solute potential， ΨS)，为负值
❖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
❖ 压力势(pressure potential, Ψp )：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, Ψm)：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
❖2）根部吸水的途径
❖3）影响根系吸水的因素 ❖（1）根系自身的因素
根系的有效性
根系密度(root density)：根 系密度越大，吸水能力强；
根表面的透性：新生根的表 面透性大，次生根的透性小 或丧失。土壤干旱时易引起 根老化。
(3) 剧烈蒸腾或质壁 分离时，
V<1.0， Ψp <0
Ψw < ΨS
/MPa
相对体积
❖1.2.3 细胞间的水分移动 ❖ 水分进出细胞由细胞与周围环境之间
的水势差(ΔΨw)决定，水总是从高水势区 域向低水势区域移动
❖ 两个相邻的细胞之间的水分移动方向也 是由二者的水势差决定
❖ 多个细胞相连时，水分从水势高的一端 流向水势低的一端
❖ 质外体：导管或管胞 ❖ 共质体：活细胞的原生质；运输速度慢
植 物 对 水 分 的 吸 收、 运 输 和 散 失
❖ 水分沿导管或管胞上升的动力 ❖ 水分向上运输的动力：导管两端的水势差(蒸腾
拉力) ❖ 水分沿导管或管胞上升的原因：蒸腾-内聚力-张
力学说
❖ (1) 蒸腾拉力：使水柱向上运动 ❖ (2) 水柱张力：使水柱下坠(因水柱重力作用引
❖ 1.1.1 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%。 ❖ 环境条件：阴蔽、潮湿环境中，含水量高；向阳、
干燥环境中，含水量低。 ❖ 植物组织和器官：幼嫩部分含水量高，为60%～
90%；茎杆：40%～50%；休眠芽：40%；风干种 子：10%～14%。 ❖
❖
❖如20℃，1atm下，向任何体积的纯甲醇中加入1 mol 甲醇，体积都 会增加40.5cm3，但如果是向甲醇的水 溶液中加甲醇，体积的增加就不再是40.5cm3 ，而是 小于40.5cm3
❖ 纯水的水势最高，并定为零，其他溶液的水势皆为负值
❖ 水势的基本单位：帕(Pascle，Pa)
❖ 过去曾用大气压(atm)或巴(bar)作为水势单位
❖1.1.2 植物体内水分存在的状态
❖ 束缚水(bound water)：被植物细胞的胶体颗 粒或渗透物质吸附不能自由移动的水分。
❖ 自由水(free water)：距离胶粒较远而可以自 由流动的水分。
❖ 自由水直接参与代谢，束缚水不参与代谢。
Bound Water
Free Water
❖ 自由水/束缚水比值较高时，植物代谢活跃，但抗逆 性差；反之，代谢不活跃，但抗逆性较强。
响根系吸水 ❖ 高温：加速根系老化过程，收面积减少
❖d 土壤溶液浓度
❖ 土壤溶液浓度过高，水势低，根系吸 水困难
❖ 施肥过多或过于集中时，可使根部土 壤溶液浓度急速升高，阻碍了根系吸水， 引起“烧苗”
❖ 盐碱地土壤溶液浓度太高，植物吸水 困难，形成一种生理干旱
❖4）水分向上运输
❖ 土壤水→根毛→根皮层→根中柱鞘→根 导管→茎导管→叶柄导管→叶脉导管→叶肉 细胞→叶细胞间隙→气孔下腔→气孔→大气
❖ 具有大液泡的细胞，其原生质仅为一薄层，液泡 内的大分子物质很少，且细胞含水量很高， Ψm ≈0， 计算时一般忽略不计。即Ψw =Ψπ + Ψp
❖ 不具液泡的细胞，如分生区细胞和风干种子，其 水势即由衬质势构成。即Ψw = Ψm
一般叶组织 旱生植物叶片
渗透势(Ψπ) -wenku.baidu.com.0～ 2.0 MPa -10.0 MPa
1.3 根系吸水和水分向上运输
❖1.3.2 根系吸水 ❖ 根系是植物吸水的主要器官。根系吸
水主要在根尖进行。根毛区吸水能力最强
成熟区(根毛区）
伸长区 分生区 根冠
❖1）根系吸水的动力 ❖（1） 被动吸水 ❖ 主要由蒸腾拉力(transpirational pull)引
起的吸水；是蒸腾旺盛季节中植物吸水的 主要动力
❖压力势与细胞的含水量关系极为密切
草本植物 白天 晚上
压力势(Ψp ) 0.3～ 0.5 MPa 1.5 Mpa
细
胞
(1) 初始质壁分离时
水
V=1.0， Ψp =0
势 、
Ψw =ΨS =-2.0MPa
溶
(2) 充分膨胀时，
质 势 、
V=1.5， Ψp =- ΨS Ψw = ΨS + Ψw =0
压 力 势
纤维素
❖ ψs=0 ψp=0，所以ψw = ψm，即衬质势等于水势 ❖ 干燥种子、根尖、茎尖分生细胞、果实和种子形成过
程中靠吸胀吸水
❖植物细胞的代谢性吸水
❖ 细胞利用呼吸释放出的能量，使水分 经过质膜进入细胞的过程称代谢性吸水 (matabolic absorption of water)
❖ 当通气良好，细胞呼吸加剧时，细胞 吸水便增强；相反，细胞呼吸速率降低时， 细胞吸水也就减少
以气态方式从植物的表面向外界散失的过程 ❖ 蒸腾作用是植物失水的主要方式，达植物吸
水量的99%
❖蒸腾的生理意义： ❖ (1) 水分吸收和运输的主要动力 ❖ (2) 降低植物体和叶片温度 ❖ (3) 促进无机离子的吸收及根中合成的
有机物的向上运输
❖ (4) 有利于CO2的吸收(蒸腾作用正常进 行时，气孔是开放的)
❖ 例如，休眠种子和越冬植物体内的自由水/束缚水比 例低。
❖1.1.3 水分对植物生命活动中的作用 ▪ 1）原生质的主要组分 原生质一般含 水量在70%-90% ▪ 2）代谢作用过程的反应物质 ▪ 3）植物对物质吸收和运输的溶剂 ▪ 4）保持植物的固有姿态
1.2 植物细胞对水分的吸收
❖1.2.1 水分进出细胞的途径 ❖ 1）单个水分子：通过膜脂双分子层的间隙进入细
胞； ❖ 2）水集流：通过质膜上水孔蛋白组成的水通道进
入细胞 ❖ 生物膜上对水分具有高通透性的膜内在蛋白称为
水孔蛋白(aquaporin)/水通道蛋白(water channel proteins) ❖ 水孔蛋白的功能：(1) 水分在细胞内的运输；(2) 水 分长距离的运输；(3) 调整细胞内的渗透势
❖ 2）蒸腾作用的部位
❖ 植物幼嫩的表面；木本植物茎枝上的皮孔(皮
孔蒸腾，lenticuler transpiration；只占全蒸腾量的 0.1%)；叶片(主要的蒸腾部位)
❖ 叶片蒸腾的方式:
❖
1)角质蒸腾(cuticular transpiration)：通过角
质层的孔隙蒸腾，成熟叶片中占总蒸腾量的
❖ 即每摩尔体积某物质的自由能。
❖ 1）自由能与水势
❖ 水的化学势(µW)：当温度、压力及物质数量 (水分以外)一定时，体系中1 mol的水分的自由能
❖ 水势(water potential) 指在相同温度、相同压 力下一个系统中偏摩尔体积水的化学势与纯水的 化学势差。用Ψw表示
❖ 偏摩尔体积(VW,M) 是指在恒温恒压、其它组 分浓度不变情况下，混合体系中l mol物质所占据 的有效体积
❖
❖ 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 体恢复原状的现象，称为质壁分离复原或去质壁 分离(deplasmolysis)
❖ 质壁分离现象解决如下几个问题： ❖ 1.确定细胞的死活 ❖ 己发生膜破坏的死细胞，膜半透性丧失，不
❖ 换算关系：
❖
1 bar=0.1 MPa=0.987 atm，
❖ 或1 atm=1.013×105 Pa=1.013 bar。
溶液 纯水 海水
Ψw /MPa 0
-2.50
1mol·L-1蔗糖 1mol·L-1 KCl Hoagland营养液
-2.69 -4.50 -0.05
❖ 细胞吸水的方式: ❖① 吸胀吸水 ❖ 未形成液泡的细胞靠吸胀作用吸水 ❖② 渗透性吸水 * ❖ 具中心液泡的成熟细胞以渗透性吸水为主 ❖③ 代谢性吸水 ❖ 直接消耗能量而与渗透作用无关
产生质壁分离现象。
❖2. 测定细胞的渗透势 ❖ 使细胞处于初始质壁分离状态的溶液水势值
与该细胞的渗透势相等。
❖ 3.测定原生质层对物质的透性 ❖ 利用质壁分离复原的速度来判断物质透过细
胞的速率。同时可以比较原生质粘度大小。
❖ 4）植物细胞的水势构成
❖ 一个典型植物细胞的水势(Ψw)组成为：
❖Ψw =Ψπ + Ψp + Ψm ❖Ψπ为渗透势， Ψp为压力势， Ψm为衬质势 ❖ 渗透势(osmotic potential， Ψπ)：由于溶质的存
❖ （2）土壤条件
❖ a 土壤水分状况
❖ 上壤可用水分的水势范围：-0.45 Mpa ～ -0.3 MPa
❖ b 土壤通气状况
❖ 土壤通气良好，根系吸水性强
❖ 土壤通气不良，根系吸水困难：(1) 根际缺O2， CO2 积累，呼吸受抑；(2)长时期缺氧时根进行无氧呼吸，产生 并积累乙醇，毒害根系；(3) 土壤处于还原状态，加之土壤 微生物的活动，产生一些有毒物质，对根系生长和吸收都不
利
❖ 中耕耘田、排水晒田
增加土壤通气
❖c 土壤温度 ❖ 温度过高或过低，对根系吸水均不利 ❖ 低温： ❖ (1) 原生质粘性增大，对水的阻力增大，水
不易透过生活组织，植物吸水减弱 ❖ (2) 水分子运动减漫，渗透作用降低 ❖ (3) 根系生长受抑，吸收面积减少 ❖ (4) 根系呼吸速率降低，离子吸收减弱，影
水通道
膜脂 双分 子层
❖1.2.2 水分跨膜运输的原理 ❖ 热力学原理
总能量
❖
束缚能(bond energy)：不能用于做 有用功的能量；
自由能(free energy)：能做有用功的 那部分能量。
❖ 化学势(chemical potential) 则是用来描述体 系中组分发生化学反应的本领及转移的潜在能 力。
起；约0.5-3.0MPa) ❖ (3) 水分间的内聚力( >30MPa) ❖ (4) 水分子与导管内纤维素分子之间的附着力
1.4 蒸腾作用
❖1.4.1 蒸腾作用的生理意义、部位和指标 ❖ 1）生理意义 ❖ 植物散失水分的方式： ❖ 一种是以液态逸出体外--吐水； ❖ 以气态逸出体外--蒸腾作用 ❖ 蒸腾作用(transpiration)指植物体内的水分
❖ 2）植物细胞的渗透性吸水 ❖ 半透膜：只允许水等小分子物质透过，其它溶
质分子或离子则不易透过的膜。如质膜和液泡膜
❖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， 称为渗透作用 ❖(osmosis)
❖ 3）植物细胞与外部溶液之间就构成了一个渗透 系统
高渗
原生质膜、
溶液
液泡膜是
半透膜
1 植物的水分生理
生物科技系 方中明
本章内容
1 植物对水分的需要
2 植物细胞对水分的吸收 *
3 根系吸水和水分向上运输*
4 蒸腾作用*
5 合理灌溉的生理基础
没有水就没有生命!
有收无收 在于水!
1.1 植物对水分的需要
水分代谢(water metabolism)：植物对水分的吸收、 运输、利用和散失的过程。
❖ （2）主动吸水
❖ 以根压为动力引起的根系吸水过程，称为主动 吸水
❖ 根压--由于植物根系的生理活动而使液流由根 部上升的压力。(一般为-0.1 MPa左右)
❖ 证据：伤流；吐水
❖ 从未受伤叶片边缘或尖端向外溢出液滴的现象即 吐水(guttation)。如温暖、湿润的早晨或傍晚，植物 叶尖或边缘挂的水珠
Cell X
ΨS = - 1.4 MPa Ψp = + 0.8 MPa
Cell Y
ΨS = - 1.2 MPa Ψp = + 0.4 MPa
X→Y 两个相邻细胞间的水分移动
植物器官之间： ❖ 地上比根部低； ❖ 上部叶比下部叶低； ❖ 在同一叶子中距离主脉越
远则越低； ❖ 在根部则内部低于外部。
❖ 植物细胞的吸胀吸水
❖ 吸胀力：亲水胶体(hydrophilic colloid)吸引水分 子的力
❖ 吸胀作用：细胞因吸胀力的存在而吸收水分的作用
❖ 吸胀水：细胞内亲水物质通过吸胀力而结合的水，它 是束缚水的一部分
❖ 由吸胀力的存在而降低的水势值，即衬质势(Ψm) ❖ 吸胀力大小：蛋白质(豆类Ψm ≤100 MPa)>淀粉>
在而使水势降低的值；或称溶质势(solute potential， ΨS)，为负值
❖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
❖ 压力势(pressure potential, Ψp )：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, Ψm)：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