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