第一章植物水分代谢生理
植物生理学第1章 水分代谢
3、细胞间的水分移动
土壤水势>植物根水势>茎木质部水势>叶片水势>大气水势
4、水分在植物体内的迁移方式 迁移方式主要有两种：集流和扩散
（1）扩散：是物质分子（包括气体分子、水分子、 溶质分子等）从高浓度区域向低浓度区域转移，直 到分布均匀的现象。水分子可以从高水势区域向低 水势区域扩散，但比较慢。 （2）集流：是在外力的作用下，大量水分子快速运 动的现象。如导管的输水作用。 （ 3）渗透作用（osmosis)：是指液体通过半透膜进 行扩散的现象，是扩散作用的一种特殊形式。
渗透作用（ osmosis) ：是指水分从水势高的系 统通过半透膜向水势低的系统进行扩散的现象， 是扩散作用的一种特殊形式。
图1.2 渗透作用示意图
稀溶液的渗透势可用范特· 霍 夫 （ Vant Hoff）计算渗透压的公式来计算： ψs=ψπ=-iCRT
式中 i为溶质的解离系数； C为溶质的体 积 摩 尔 浓 度 （ mol· L-1 ） ； R 为 气 体 常 数 (0.0083dm3· Mpa· mol-1· K-1) ； T 为绝对温度 (K) 。 对于一个开放系统来说，在常温常压下， 溶液的水势就等于其渗透势。
土壤中的水分是以集流的方式向根部移
动。水分移动的速率与土质有关。
农业的节水灌溉
微灌技术：有微喷灌、滴灌、渗灌及微管灌等。 将灌溉水加压、过滤，经各级管道和灌水器具灌水于 作物根际附近。微灌技术具有以下优点: (1) 微灌技术的节水效益更显著。与地面灌溉相比， 可节水 80％～ 85 ％ .(2) 同时微灌可以与施肥结合，利 用施肥器将可溶性的肥料随水施入作物根区，及时补 充作物需要的水分和养分，增产效果好。 (3) 微灌可 以使土壤疏松、保持颗粒状。（ 4）微灌使地表干燥， 不利于杂草生长。
A53-植物生理学-7版第1章 水分代谢
茎、枝等器官 皮孔蒸腾 0.1%
二、气孔蒸腾
第四节 植物的蒸腾作用 一、概念、生理意义和方式
通常气孔的面积
（一）气孔的运动
三、根系吸水的动力
通常蒸腾植物的吸水主要是由蒸 腾拉力引起的。只有春季叶片未展开 时，蒸腾速率很低的植株，根压才成 为主要吸水动力。
（三）影响根系吸水的土壤条件
1.土壤通气状况： 通气状况良好，有利于根吸水 通气状况不良：影响呼吸；根系中毒。
2.土壤温度：适宜的温度范围内土三、温根系愈吸水高的动，力 根系吸水愈多
1) 溶质势：由于溶质颗粒的存在而引起体系水势降低 的数值,又称渗透势ψπ 。
ψs =ψπ=-π(渗透压)=-iCRT
i：等渗系数，蔗糖为1 C：质量摩尔浓度，mol/kg R：大气常数，0.008314 T：绝对温度
温带大多数作物叶组织的渗透势在-1～-2MPa， 旱生植物叶片的渗透势很低，达-10MPa。
1、说明原生质层是半透膜 2、判断细胞死活 3、测定细胞的渗透势 4、观察物质通过细胞的速率。
(四)细胞的水势
一、细胞的渗透性吸水
典型植物细胞水势由4个势组成：
ψw = ψs +ψp+ ψm+ ψg
水 渗 压 衬重 透 力 质力
势 势 势 势势
渗透势：（osmotic potential) 压力势：(pressure potential） 重力势：（gravity potential） 衬质势：（matric potential）
• 水分从植物体中散失到外界去的方式有两种：
（1）以液体状态散失到体外的，吐水现象； （2）以气体状态散逸到体外的，蒸腾作用，
第四节 植物的蒸腾作用
一、概念、生理意义和方式：
第一章 植物的水分生理
2. 角质层蒸腾：叶片，5 ％～10％左右
3. 气孔蒸腾：叶片，可占蒸腾总量的 80％～90％。 （三）蒸腾作用的指标（3种） 1．蒸腾速率(transpiration rate) 植物在单位时间内，单位叶面积通过蒸腾作用所散失水 分的量称为蒸腾速率，也可称为蒸腾强度。一般用每小时每平方米叶面积蒸腾水量的克数表 示（g.m-2.h-1或 mg.dm-2.h-1 ）。现在国际上通用 mmol.m-2.s-1来表示蒸腾速率。 2．蒸腾效率(transpiration ratio TR) 指植物在一定生长期内有光合作用所积累的干物质与 蒸腾失水量之比，也就是每蒸腾1kg水所形成干物质的g数。常用 g.kg-1 表示。
ψw=ψS+ψm+ψP+ψg
第二节 植物细胞对水分的吸收
1、纯水的水势（ψ0w） 所谓纯水是指不以任何物理的或者化学的方式与 任何物质结合的水，完全是自由水，纯水的水势为0。
2、溶质势（ψS） 指由于溶质颗粒的存在而引起体系水势降低的数值。 在标准大气压下，溶液的水势就等于其溶质势，溶液的溶质越多，其溶质势 越低，且任何一种溶液的水势均低于纯水的水势而为负值。在渗透体系中， 溶质势表示了溶液中水分子潜在渗透能力的大小，所以，溶质势又可称为渗 透势。
第二节 植物细胞对水分的吸收
二、水的移动 水的移动方式有3种式：扩散、集流和渗透作用。 (一) 扩散 是物质分子（包括气体分子、水分子、溶质分 子）从高浓度（高化学势）区域向低浓度（低化学势）区域 转移，直到均匀分布的现象。 （二）集流 是指液体中成群的原子或者分子（例如组成 水溶液各种物质的分子）在压力梯度（水势梯度）的作用下 共同移动的现象。 （三）渗透作用 是物质依水势梯度移动。指溶液中的溶 剂分子通过半透膜扩散现象。
植物的水分代谢解读
质壁分离（plasmolysis):植物细胞由于液泡失水而是 原生质体和细胞壁分离的现象 质壁分离的复原（deplasmolysis)
第二节 植物细胞对水分的吸收
4、细胞的水势
水势就是水的化学势。水流动需要能量，水用于做功的能量大小的 量度用水势来表示。一个系统中物质所含的能量可分为束缚能和自 由能两部分。束缚能是在恒温、恒压下不能做功的能量，而自由能 是在恒温恒压下用于做功的能量。只有自由能可用来做功，水只能 延着能量减小的方向移动，即从水势高向水势低的方向移动。
重力势ψ
g
：是水分因重力下移而引起水势降低的
力量，其大小取决于参考状态下水的高度（h）、
水的密度和重力加速度。
植物细胞水势的组分：
一个典型细胞的水势是由溶质势、压力
势、衬质势和重力势所组成。
ψ w =ψ
s
+ψ
p
+ψ
m
+ψ
g
对已形成中央大液泡的成熟植物细胞
来说，由于原生质仅为一薄层，液泡内的
大分子物质又很少，衬质势 ψ 为 ψ w =ψ 质势 ψ
水势的单位：兆帕（ MPa ）、帕（ Pa ）、巴
(bar)、大气压(atm)。 1巴=0.1MPa = 0.987 大气压 = 105 帕
cell水势、溶质势、压力势/MPa
1.5 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5
Ψp Ψw
Ψs
0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 相对体积
水势的应用
水分总是由水势高的部位向水势低的部位运转,故水势 可用于判断水分迁移的方向。如：
1.
相邻细胞的水分转移：水分由水势高的细胞沿水势梯度流向 水势低的细胞。 植物体内的水分转移：植株地上部分的水势低于根系，故根 系水分可向地上部分运转。
植物生理学复习思考题答案
一、名词解释第一章植物的水分代谢1.水势：每偏摩尔体积的水的化学势称为水势。
2.渗透作用：溶液中的溶剂分子通过半透膜扩散的现象。
对于水溶液而言，是指水分子从水势高处通过半透膜向水势低处扩散的现象。
3.蒸腾作用：植物体内的水分以气态从植物体表散失到大气中去的过程。
4.蒸腾速率：又称蒸腾强度或蒸腾率，指植物在单位时间内、单位叶面积上通过蒸腾作用散失的水量。
第二章植物的矿质营养1.溶液培养：在含有全部或部分营养元素溶液中培养植物的方法2.载体运输学说：质膜上的载体蛋白属于内在蛋白，它有选择地与质膜一侧的分子或离子结合，形成载体－物质复合物，通过载体蛋白构象的变化，透过质膜，把分子或离子释放到质膜的另一侧。
第三章植物的光合作用5.光合作用：通常是指绿色细胞吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。
从广义上讲，光合作用是光养生物利用光能把二氧化碳合成有机物的过程。
6.双光增益效应或爱默生增益效应：在用远红光照射时补红光(例如650nm的光)，则量子产额大增，比用这两种波长的光单独照射时的总和还要高。
这种在长波红光之外再加上较短波长的光促进光合效率的现象被称为双光增益效应，因这一现象最初由爱默生(Emerson)发现的，故又叫爱默生效应。
7.光合磷酸化：光下在叶绿体把ADP与无机磷合成ATP，并形成高能磷酸键的过程。
8.光补偿点：同一叶片在同一时间内，光合过程中吸收的CO2和呼吸过程释放的CO2等量时的光照强度。
9.光呼吸：植物的绿色细胞在光照下吸收氧气释放CO2的过程，由于这种反应仅在光下发生，需叶绿体参与，并与光合作用同时发生，故称作为光呼吸。
因为光呼吸的底物乙醇酸和其氧化产物乙醛酸，以及后者经转氨作用形成的甘氨酸皆为C2化合物，因此光呼吸途径又称为C2循环。
第四章植物的呼吸作用1.呼吸商：简称RQ，指植物在一定时间内，呼吸作用所释放的CO2的量与吸收的O2的量的比值。
2.温度系数：是指在生理温度范围内，温度每升高10 ℃所引起呼吸速率增加的倍数。
植物的水分代谢.
第二节 植物细胞对水分的吸收
细胞吸水有三种方式： 吸胀作用吸水（形成液泡前） 渗透性吸水（形成液泡后） 代谢性吸水（形成液泡后）
一、植物细胞的渗透性吸水
1、扩散和渗透作用 扩散是物质分子从高浓度向低浓度转移，直到均匀分布的现象。 渗透作用是扩散作用的特殊形式，是水分通过半透性膜的扩散作用。 半透性膜的特点是：
1巴=0.1MPa = 0.987 大气压 = 105 帕
cell水势、溶质势、压力势/MPa
1.5
1.0
0.5
Ψp
0
-0.5
-1.0 -1.5
Ψw
-2.0 -2.5
Ψs
0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 相对体积
水势的应用
水分总是由水势高的部位向水势低的部位运转,故水势 可用于判断水分迁移的方向。如：
ψw =ψs +ψp 没有形成液泡如风干种子的细胞，衬 质势ψm 可达-100MPa，渗透势ψs和压力 势ψp很小，可忽略不计，所以它们的细胞 水势可表示为：
ψw =ψm
水势的大小和单位：
纯水的水势(ψw0)最大ψw0=0，植物细胞的 水势都为负值。
水势的单位：兆帕（MPa）、帕（Pa）、巴 (bar)、大气压(atm)。
内皮层（凯氏带）阻碍了水通过。内皮层通道自保就是一个具有选 择性的膜，对根中水分运转其调控作用
2）蒸腾拉力—被动吸水
蒸腾拉力（transpirational pull）：由于蒸腾作用产生的一系 列水势梯度使导管中水分上升的力量。主要动力
3 根系吸水的影响因素 A) 植物本身因素
1) 根系发达程度： 根系密度（root desity): cm/cm3
μw-μw0
第一章植物的水分代谢
引起的水势降低值。用负值表示。亦称溶质势（s）。
压力势（pressure potential，p）：由于细胞壁压力的存在
而增加的水势值。一般为正值。初始质壁分离时，p为0，剧 烈蒸腾时，p会呈负值。
衬质势（matric potential，m）：细胞胶体物质亲水性和毛
1) 束缚水一般不参与植物的代谢反应。植物某些细胞和 器官主要含束缚水时，则代谢活动非常微弱，如越冬植 物的休眠和干燥种子，仅以极弱的代谢维持生命活动， 但抗性却明显增强，能度过不良的逆境条件；
2) 自由水主要参与植物体内的各种代谢反应。其含量多 少还影响代谢强度，含量越高，代谢越旺盛；
3) 自由水／束缚水的比值可作为衡量植物代谢强弱和抗 性的生理指标之一。
第一章植物的水分代谢
第二节 植物细胞吸收水分
1 植物细胞吸收水分的主要方式
A) 渗透性吸水：借助渗透作用，即水分从水势高 的系统通过半透膜向水势低的系统移动进行吸 水（最主要方式）半透膜演示.swf 。
B) 代谢性吸水：利用细胞呼吸释放出的能量，使 水分经过质膜进入细胞的过程。
C) 吸涨性吸水：亲水性胶体物质吸水膨胀的现象。
管，其两端与内质网相连接。
第一章植物的水分代谢
2 根系吸水的动力
根压（root pressure）：植物根部的生理活动使液流从 根部上升的压力。伤流和吐水可证明根压的存在1.exe 蒸腾拉力（transpirational pull）：由于蒸腾作用产生的 一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。主要动力。
B) 水势的概念
水势（water potential，w）
-----某一系统中水的化学势与处于相同温度和压力的纯水 的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得的商。它是
第一章 植物的水分代谢
(2)压力势(pressure potential) 由于压力的存在而使体系水势改变的 数值，用ψ p表示。 原生质吸水膨胀，对细胞壁产生压力， 而细胞壁对原生质会产生一个反作用力， 这就是细胞的压力势。
渗 透 装 置
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。
经过一段时间后，由于水分子可以自由通过 半透膜，而蔗糖分子不可以。单位体积内，清水 中水分子数多于蔗糖分子中的，数多。故而导 致蔗糖溶液的液面升高。
3 关于气孔蒸腾的试验
试验当天：
试验三天后：
4.蒸腾作用的生理意义
运输动力 降温 气体交换 提高空气湿度，调节气候， 防止干旱
5
蒸腾作用的影响因素
5.1 内部因素
1）气孔频度（气孔数/cm2） 2）气孔大小 3）气孔开度
5.2 外部因素
1）光照 2）空气相对湿度 3）温度 4）风速
第四节 植物体内水分的运输
一、水分运输的途径：
土壤水分 木质部 薄壁细胞 叶肉 细胞 气孔 下腔 根毛 茎的 导管 皮层 叶脉 导管 内皮层
气孔
大气
Evaporation
Water molecules are “sticky”
Cohesion
Uptake
二、
水分运输的速度
不同植物、不同部位、不同环境都会影响 水分的运输速度
二.植物细胞吸水的途径
植物生理学精要1、2章
第一章 植物的水分代谢 一、名词解释： 植物的水分代谢：植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，被称为植物的水分代谢 水势：（ψw 或φw ）：在一个系统（溶液）中，水的化学势与相同温度压力下纯水的化学势之差，再除以水的偏摩尔体积。
1bar=105Pa = 0.1MPa = 0.987atm水势的单位是压强单位，帕斯卡（Pa ）、大气压（atm ）、巴（bar ）渗透作用：水分子通过半透膜扩散的现象，是扩散作用的一种特殊形式。
渗透压：渗透作用所形成的流体静压叫渗透压渗透吸收：依赖渗透作用的吸水方式为渗透吸水植物根系的主动吸水：由植物根系生理活动而引起的吸水过程称为主动吸水质外体途径：水分通过质外体进入根内部质外体是指由细胞壁、细胞间隙、胞间层以及导管的空腔组成的体系。
根中的质外体被内皮层凯氏带分隔成两个区域：外部质外体和内部质外体。
共质体途径：土壤水分通过共质体进入根内部导管共质体是指由胞间连丝把一个个生活细胞的原生质体连成一体的体系。
水分在共质体内运输时需要跨膜，移动阻力较大。
植物根系的被动吸水：由蒸腾作用产生的水势梯度而引起根的吸水称为被动吸水 吸胀吸水：依赖于低的衬质势而引起的吸水称为吸胀吸水。
蒸腾作用：植物体内的水分以气态方式从植物体的表面向外界散失的过程称为蒸腾作用二、知识点：植物的水分代谢包括哪些内容？水分的吸收→水分的运输→水分的利用→水分的散失自由水/束缚水的生理意义？是衡量植物代谢强弱和抗性强弱的生理指标之一。
二者比值越大代谢越旺盛；反之，抗性越强。
溶液水势高低与溶液浓度的关系？纯水的水势为零，其他任何溶液的水势为负值。
溶液浓度愈大，水势值愈小。
若体系存在水势差，则发生水分子转移，水分总是从水势高处向水势低处移动，直至两处水势差为0。
植物细胞水势的组成？溶质势、重力势、衬质势和压力势（帕）Pa N/m J/m mol m mol J 23131===⋅⋅=--w ψ溶液渗透压与浓度的关系？水分移动方向与渗透压的关系？ψs =ψπ=－π=－iCRT溶液越浓=渗透压越大=水势越低。
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。
植物生理学植物的水分生理
➢水孔蛋白（AQPs）：一种存在于生物膜上的、分子量为28,000 、具有通透水分功能的内在蛋白。也称之为水通道蛋白。 (图)
第一章 植物的水分生理
植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，
称为植物的水分代谢（water metabolism）。
植物从环境中不断吸取水分，以满足正常生命活动的需要。 但是，植物又不可避免地要丢失大量的水分到环境中去。这样就形 成了植物水分代谢的三个过程：植物通过根系吸收水分、水分在植 物体内的运输、植物通过气孔排出水分。(图)
➢ 导管上部呈开放状态，不产生压力，于是水柱就在指向上方 的压力下向上移动。
这样就形成了根压
有人指出：根压是由于根内外皮层存在水势梯度而产生的一种 现象，它可作为根产生水势差的一个量度，但不是一种动力，因 为水流的真正动力是水势差.
2. 被动吸水
动力――蒸腾拉力
➢ 蒸腾拉力（transpirational pull）：指因为叶片蒸腾作用而产 生的使导管中水分上升的力量。（图）
ψw＝ψs＋ψp
Ⅱ.植物细胞吸水达到紧张状态 ψw＝0,ψs = -ψp 体积最大 , 细胞吸水能力最小。
Ⅲ.植物细胞初始质壁分离状态 ψw ＝ψs,ψp＝0 体积最小，细胞吸水能力最大。
Ⅳ.植物细胞水为蒸汽状态 ψp＜0, ψw≤ψs＋ψp
三、相邻细胞间水分的运转
相邻细胞的水分移动方向决定于两细胞间的水势差异，
或边缘的水孔向外溢 出液滴的现象。
✓吐水现象可作为根 系活动的生理指标， 并能用以判断植物苗 长势的强弱。 ★
植物的水分代谢
第一章植物的水分代谢1.1 植物的含水量 70%~90%1.2 水分的生理作用（1）水是原生质的主要成分。
原生质含水70~90%，失水使原生质由溶胶变成凝胶，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）水是物质代谢、吸收、运输的介质。
（4）水可以维持细胞的紧张度，使植物保持固有姿态。
（5）水对调节植物体温和环境小气候有重要作用（生态作用）。
1.3 植物体内水分存在的状态植物的生命活动不仅与含水量有关，也受水分在植物体内的存在状态的影响。
植物体内的水分通常有两种存在状态，即束缚水和自由水。
Bound water：距原生质胶体较近，被胶粒吸附不易流动的水分。
Free water：距原生质胶粒较远而能自由移动的水分。
Section 2 Absorption of water by cells植物细胞吸收水分有三种方式：吸胀吸水(Imbibition)：依靠亲水胶体的吸胀力而吸收水分的作用。
渗透吸水(Osmotic absorption of water)：植物通过渗透作用进行的一种吸水方式。
代谢吸水(metabolic absorption of water)：利用呼吸放能使水分经膜进入细胞的过程。
物细胞没有形成液泡以前，主要靠吸胀作用吸水，种子胚细胞靠吸胀吸水；液泡形成后，主要靠渗透吸水；代谢性吸水指依靠能量来吸水。
渗透吸水是细胞的主要吸水方式。
2.1 Osmotic absorption of water (渗透吸水)渗透吸水不需细胞提供能量，但水分移动是需能的，那么，能量从何而来？2.1.1 水势（water potential）.水势：每偏摩尔体积水的（相对）化学势。
记作ψw但是，物质的化学势的绝对值是不易测定的，水的化学势当然亦如此。
我们常说的水的化学势实际上是体系中水的化学势与同温同压下纯水的化学势之差。
那么，水势就是体系水的化学势与纯水的化学势差除以偏摩尔体积所得的商，即：ψw= (μw－μ0w)/v w = △μw/v w水势的单位：帕斯卡（Pa）、巴。
植物生理学——植物的水分生理
二、集流（P11图1-1）
集流：指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动。
水孔蛋白：具有选择性，高效运转水分的膜通道蛋白。单体 是中间狭窄的四聚体呈“呈滴漏”模型。活性由磷酸化调节 （如丝氨酸残基磷酸化）
三、渗透作用
（一）、自由能和水势 根据热力学原理：系统中物质的总能=束缚能(bound energy )+自由能（freeenergy）。 （1）、自由能——在温度恒定条件下用于做功的能量。 （2）、束缚能——在温度恒定条件下不能用于做功的能量。 （3）、化学势（chemical potential）——1mol物质的自由 能。用来描述体系中各组分参与化学反应的本领及转移的潜 在趋势(或所需的能量)。衡量水反应或转移能量的高低可用水 的化学势(水势)表示。 （4）、水势(water potential)——就是每偏mol体积水的化 学势。就是说水溶液的化学势与同温同压同一系统中的纯水 的化学的化学势之差，除以水的偏mol体积所得的商。
图1-1亲水胶体与水层示意
量）； 2．水是代谢过程的反应物；光合、呼吸、有机物 的分解合成都有水的参与 3．水是生命活动的的介质；水是植物对矿质吸收 和运输溶剂。 4．水能保持植物固有姿态； 5．水可以调节植物体温。 水的比热、汽化热高，环境温度剧烈变化时， 植物体温变化不大； 植物的蒸腾作用还会散发大量 的热，因此，植物在烈日下不会被灼伤。
（1） 渗透理论： 内皮层的作用： 根系主动吸收的无机离子进入共质体达中柱内 的活细胞。这样导管周围的活细胞在代谢过程 中不断向导管分泌有机离子和有机物，使其水 势下降，而附近细胞的水势较高。因而水分就 不断通过渗透作用进入导管，依次向地上部分 运输。这样就产生一种静水压力，即根压。 （2）代谢理论：认为呼吸作用所产生的能量 参与根系的主动吸水过程。当外界温度降低时、 氧分压下降、呼吸作用抑制剂存在时根压、伤 流或吐水会降低或停顿。
植物生理学知识重点
第一章植物的水分代谢水分代谢（water metabolism）植物对水分的吸收，水分在植物体内的运输利用以及水分的散失是构成植物水分代谢的不可分割的三个方面。
水分代谢的作用是维持植物体内水分平衡第一节水在植物生命活动中的重要性一、水的理化性质水的很多性质都是由其分子结构决定的。
水分子的结构具有如下特点：1. 水分子有很强的极性.2. 水分子之间通过氢键形成很强的内聚力3.水极容易与其它极性分子结合.一、水的理化性质（一）在生理温度下是液体由于水分子有很强的分子间力(氢键的作用), 所以, 虽然分子很小(分子量18), 但在生理温度下是液体. 这对于生命非常重要.（二）高比热因为需要很高的能量来破坏氢键，所以，水的比热很高。
由于植物体含有大量的水分，所以当环境温度变化较大，植物体吸收或散失较多热能时，植物仍能维持相当恒定的体温（三）高气化热这同样是由于水分之间的氢键造成的，破坏氢键需要很高的能量。
在炎热的夏天植物通过蒸腾作用散失水分，可以降低体温。
（四）高内聚力、粘附力和表面张力由于水分子间有很强的内聚力可以使木质部导管的水柱在受到很大张力的条件下不致于断裂，保证水分能运到很高的植株顶部。
水分子间的亲和力还导致水有很高的表面张力。
（五）水是很好的溶剂由于水分子的极性，它是电解质和极性分子如糖、蛋白质和氨基酸等强有力的溶剂水分子在细胞壁和细胞膜表面形成水膜，保护分子的结构。
水是代谢反应的参与者（水解、光合等）。
水作为许多反应的介质和溶剂，同时由于水的惰性不会轻易干扰其它代谢反应（二）水分在植物体内的存在状态1. 束缚水与自由水束缚水（bound water）：靠近胶粒并被紧密吸附而不易流动的水分，叫做束缚水自由水（free water）：距胶粒较远，能自由移动的水分叫自由水。
自由水、束缚水与代谢的关系：自由水参与各种代谢活动，其数量的多少直接影响植物代谢强度，自由水含量越高，植物的代谢越旺盛。
束缚水不参与代谢活动，束缚水含量越高，植物代谢活动越弱，越冬植物的休眠芽和干燥种子里所含的水基本上是束缚水，这时植物以微弱的代谢活动渡过不良的环境条件。
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。
植物生理学习题大全——第1章植物的水分代谢
第一章植物的水分代谢一。
名词解释水分代谢（water metabolism):植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程.自由水（free water）：距离胶粒较远而不被胶粒所束缚，可以自由流动的水分。
束缚水(bound water)：靠近胶粒而被胶粒所束缚、不易自由流动的水分。
扩散（diffusion）：水分通过磷脂双分子层的运输方式。
集流(mass flow）：水分通过膜上的水孔蛋白的运输方式。
水通道蛋白（water channel protein):存在于生物膜上的一类具有选择性、高效转运水分功能的内在蛋白，亦称水孔蛋白。
束缚能（bound energy）：不能用于做功的能量。
自由能（free energy）：在温度恒定的条件下可用于做功的能量。
化学势( chemical potential）：每摩尔物质所具有的自由能。
水势(water potential ):每偏摩尔体积水的化学势差。
临界水势(critical water potential）：气孔开始关闭的水势。
渗透势（osmotic potential）:由于溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值。
压力势(pressure potential)：由于细胞壁压力的存在而增大的水势值。
衬质势(matrix potential）：由于细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水的束缚而引起的水势降低值.重力势（gravitational potential）：由于重力的存在而使体系水势增加的数值。
水的偏摩尔体积(partial molar volume)：在温度、压强及其他组分不变的条件下，在无限大的体系中加入1mol水时,对体系体积的增量。
质壁分离（plasmolysis）：植物细胞由于液泡失水，使原生质体收缩与细胞壁分离的现象.质壁分离复原（deplasmolysis）：把正在质壁分离的细胞移到低渗溶液或水中时,质壁分离的原生质体恢复原状的现象。
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第一章植物水分代谢生理
第一章 植物的水分生理
• 水是生命起源的先决条件，没有水就没有生命 • 植物也起源于水中，后来其中的一部分才逐渐
进化为陆生植物。 • 农作物产量对供水的依赖性也往往超过了任何
第一章植物水分代谢生理
第一节 植物对水分的需要
一 植物的含水量
• 不同植物的含水量不同，有高达90%，也有仅占6%（干 旱环境生长的地衣、藓类）
• 草本植物70～85%，木本植物含水量稍低于草本植物 • 同一种植物，在不同环境中，含水量也存在差异
同一株植物中，不同器官和不同组织含水量的 差异也很大。根尖、嫩梢、幼苗和绿叶含水量 60-90%，树干为40-50%，休眠芽40%，风干种 子10-14%。即：凡是生命活动较旺盛的部分， 含水量都较多。
植物的物质生产和 光能利用
第一章植物水分代谢生理
• 代谢（metabolism）是维持各种生命活动 （如生长、繁殖和运动等）过程中化学变 化（包括物质合成、转化和分解）的总称
• 植物代谢的特点在于：它能把环境中简单 无机物直接合成自身的复杂的有机物。植 物是地球上最重要的自养生物
植物代谢，从性质上可分为物质代谢和能量代谢； 从方向上可分为同化（assimilation）或合成代谢 （anabolism）和异化（disassimilation）或分解 代谢（catabolism）
第一章植物水分代谢生理
二 植物体内水分存在状态
• 植物体内水分存在有两种方式：自由水和束缚水 • 束缚水：蛋白质、糖类、脂肪等物质的亲水性集团
（如：-NH2、-COOH、-OH）等把水分子吸附到这些 物质表面，使这些水分不能自由移动，这些水分称 为束缚水，主要功能：与植物的抗性相关 • 自由水：没有被在蛋白质、糖类、脂肪等物质亲水 性集团吸附而被束缚这些物质表面，可以自由移动 的水分。主要功能是：参与植物的各种代谢活动。
第一章植物水分代谢生理
三 水分在植物生命活动中的作用
水分对于植物的生命活动的作用可概括如下： 1 水是细胞的重要组成成分 一般植2物水组是织含代水谢量过占程鲜的重反的应75％物-质90％，水生植物含水量可达 9约51%0，%水3番，是茄藓水光、类是合黄、各作瓜地种用、衣的生西仅原理瓜5%料约-生7。9%化0。在%反，细呼树胞应吸干中作和、的用运休水以输眠可及物芽分许质约为多4二的有0类%机介，，物质风一质干类的种是子与 细胞水组合4分成水子紧和能具密分有结使解极合植过性而程物，不中保是能都持自有固然由水界移有分动中的子、能参姿不溶与态易解。蒸物没发质有散最水失多，的这水良些称好重为溶要束剂缚。 水自代植由谢物(张于由着b植气传植移活的o的特于5植度u物体导物动动代n生别水物，d水体交等的；谢细重所化捕使w具水当旺内换都胞a要具过获枝t有称自盛的，需含e的有程光叶r作的为由，各光以有)重都能挺,用特自水生种合大另不要、立殊。由长/生产作量一能的交，束例的水较理物为水类进换花缚如生理快(生的介分是气朵f水：化态，化合质，r与植性体开比e意抗过成可e细物质、放值逆程、产w胞义通，传，高a性，转生t内过所粉根时e弱如化静r胶蒸以系受,)；矿和细水。腾水体精得散在反质运胞压自之以以热植之元输原，由间及伸，物，素以生以水吸展对调的细的及质维可附水，节生胞吸信呈持直力肥从体态原收号溶细接较温环的而生、物胶胞参弱，境有吸质状运质的与,以中收利可呈态输的紧各减起以凝,，种 胶状轻以和态烈灌湿，日水度植代的 护，谢物伤 秧改活害 ；善生； 高田性命水 温间低活小温 干，的旱气动生变时候中长化，；迟对幅也此缓水度可外，小通可的但，过以需抗在灌水要逆水水调，稻来肥性育调，强包秧节用括遇植灌了到 物水寒 周来生潮 围促时 的进， 温肥可 度料 的释放理和需利用水与生态需水两个方面
其他因素。“有收无收在于水”和“水利是农 业的命脉” 体现水分重要性。
第一章植物水分代谢生理
• 植物的生长发育、新陈代谢和光合作用等一切生 命过程都必须在水环境中才能进行，没有了水， 植物的生命活动就会停滞，植株则干枯死亡
• 地球上水分的供应量不仅决定了植物的生态分布， 而且显著影响了植物的生理生化特性
第一章植物水分代谢生理
• 同化作用：植物从环境中吸收简单无机物，经过各 种变化，形成各种复杂有机物，综合成为自身一部 分，同时把太阳光能转变成为化学能，贮藏于有机 物中，这种合成物质的同时获得能量代谢过程。
• 异化作用：植物体将体内复杂的有机物分解为简单 的无机物，同时把贮藏在有机物中的能量释放出来， 供生命活动用，这种分解物质的同时释放能量的代 谢过程。
第一章植物水分代谢生理
第二节 植物细胞对水分的吸收
一 自由能、化学能、水势
• 根据热力学原理，系统中物质的总能量可分为束 缚能（bond energy）和自由能（free energy）。
• 束缚能是不能用于做有用功的能量。在恒温、恒 压条件下体系可以用来对环境作功的那部分能量 叫自由能（free energy）
• 联系：同化作用和异化作用是密切联系的对立统一。 同化作用中有异化反应（如光合作用暗反应中消耗 ATP，生成ADP和Pi），在异化作用中有同化反应 （如呼吸作用中把ADP和Pi合成ATP）。第Leabharlann 章植物水分代谢生理本篇内容
• 分三章：植物水分生理、矿质营养和植物光 合作用。
• 前两章叙述植物对水分、肥的吸收和利用， 属于土壤营养；后一章讨论绿色植物利用外 界的二氧化碳和水，和成淀粉等有机物，同 时将光能转变为化学能贮藏于光合产物中， 属于空气营养。
• 植物与水分的关系：植物一方面从周围环境中吸 收水分，以保证生命活动的需要；另一方面又不 断地向环境散失水分，以维持体内外的水分循环、 气体交换以及适宜的体温
• 植物的水分代谢(water metabolism) ：植物对 水分的吸收、运输、利用和散失的过程
• 意义：研究植物水分代谢的基本规律，掌握合理 灌溉的生理基础，满足作物生长发育对水分的需 要，为作物提供良好的生态环境，这对农作物的 高产、稳产、优质、高效有着重要意义