第二章 植物的水分代谢

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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

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