第二章 植物的水分代谢

第二章植物的水分代谢
教学目的和要求
水和植物的生命活动密切相关，没有水就没有生命。

所以水是农业的命脉。

研究植物与水分的关系，经常保持植物体内的水分平衡，创造适于各种生理活动的水分环境，是稳产、高产的基础。

本章重点
1．细胞吸水的三种方式。

2．细胞的水势组成。

3．根系吸水的动力。

4．气孔运动的机理。

5．蒸腾拉力-内聚力-张力学说。

6．合理灌溉的生理指标。

本章难点：
气孔运动的机理。

学时：5学时
教学方法和手段：
采用多媒体教学。

对于环境因子和应用等问题，可与学生对话，或讨论。

第一节 水在植物生命活动中的作用
一、植物的含水量
二、水在植物体内的状态
束缚水（bound water ）、自由水（free water ）。

自由水／束缚水：衡量植物代谢强弱的指标之一。

三、水分的生理作用
第二节 植物细胞对水分的吸收
细胞吸收水方式：吸胀性吸水 吸长胀作用
渗透性吸水 渗透作用 （为主）
代谢性吸水 呼吸放能作攻
一、水势
自由能、化学势（chemical potential ）、纯水的水势（Water potential ）。

溶液的水势：在恒定温度下，l 个体系中1偏摩尔容积的水与1偏摩尔容积纯水之间的自由能差数，可用下式表示：
纯水的水势规定为0。

水势的单位： ba （巴），Pa （帕）。

lba ＝105Pa ，由于1大气压=l.01ba ， 1大气压=1.01×105Pa 。

典型植物细胞的水势：p s m w ψψψψ++= 水分移动方向：高势区 低势区
二、吸胀吸水——未液泡细胞的吸水
亲水胶体吸水膨胀的现象，叫做吸胀作用（imbibition ）。

m w ψψ=
三、渗透性吸水 （已液泡化细胞的吸水）
（一）扩散
（二）渗透作用（osmosis ）
（三）植物细胞是一个渗透系统：
证明：植物细胞的质壁分离及其复原。

质壁分离应用。

成熟细胞的水势=渗透势+压力势。

植物细胞是一个自动调节的渗透系统：
（四）细胞之间的水分移动
相邻两个细胞之间水分移动的方向决定于水势。

水分子进入细胞的途径：单个水分子进入；水通道：水孔蛋白。

四、代谢性吸水
第三节植物根系对水分的吸收
一、根系吸水的途径
二、根系吸水的动力
（一）主动吸水—根压：伤流（bleeding）和吐水(guttation)
（二）被动吸水—蒸腾拉力
三、土壤状况对根系吸水的影响
（一）土壤水分状况：吸着水；重力水；毛管水。

（二）土壤通气状况
（三）土壤温度状况
（四）土壤溶液状况：烧苗”现象。

第四节植物的蒸腾作用
一、蒸腾作用的概念、意义和指标
二、蒸腾作用的方式
（一）气孔的特点
（二）气孔蒸腾的过程：边缘效应
（三）气孔运动的机理：1．光合作用促进气孔开放的学说；2．淀粉—糖互变学说；3．无机离子泵学说；4．苹果酸代谢学说
（四）气孔运动的调控：1．内源节律对气孔运动的调节；2．环境因子对气孔运动的调节（五）植物激素对气孔运动的调节：CTK促气孔开放，ABA使气孔关闭。

第五节水分在植物体内的运输
一、水分运输的途径
二、水分运输的动力：根压和蒸腾拉力。

三、蒸腾拉力―内聚力-张力学说（transpiran―cohesion―tension theory）
第六节作物合理灌溉的生理基础
一、植物对水分的需要:（一）生理需水;（二）生态需水
二、植物的需水规律
（一）植物的需水量;（二）植物的水分临界期;（三）植物的最大需水期
三、合理灌溉的时期与指标
（一）合理灌溉的时期
（二）合理灌溉的指标：形态指标、生理指标（细胞汁液浓度、渗透势、水势和气孔开度等）。

四、合理灌溉增产的原因
（一）生理效应
（二）生态效应。