植物的水分生理(1)
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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。
1.3 植物体内水分的生理生态作用
1）水是细胞质的主要成分（含水量一般达70％-90％）； 2）水分是代谢过程的反应物质和产物（光合、呼吸等）； 3）细胞分裂及生长都需要水分； 4）水分是植物对物质吸收和运输及生化反应的溶剂； 5）水分能使植物保持固有的姿态（维持细胞紧张度）； 6）调节植物体温及其大气湿度、温度等（蒸腾失水）。
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。草本(温暖天 气）下午为+0.3～+0.5MPa， 晚上为+1.5MPa。
衬质势（matric potential，m）：细
胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水
束缚而引起的水势降低值，以负值表
C) 吸涨性吸水imbibition absorption: 亲水性胶体物质吸水 膨胀的现象。
一、细胞的渗透性吸水
（一）自由能，化学势，水势 bound energy和free energy。 自由能是指能够作功的能量和参与反应的本领。 化学势：1摩尔物质的自由能。
是一种物质能够用于作功或发生反应的能量度量。
Chapter 1 植物的水分生理
"有收无收在于水，多收少收在于肥"。
重点掌握
★ 了解水分在植物体内存在的状况及其主要生理 生态作用；
★ 掌握植物细胞和根系对水分吸收的主要规律； ★ 了解蒸腾作用的生理意义与影响因子； ★ 了解植物体内水分运输的特点及机理； ★ 弄清作物合理灌溉的生理基础。
Section 1、 水分在植物生命活动中的意义 1.1 水的结构与理化性质
A) 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。
它是水分转移本领大小的指标。
人为地设定 在等温等压条件下，
纯水的水势为零Ψw0=0。 溶液的水势就小于0，为负值。溶液越 浓，其水 势的负值越大。 Ψw的单位是MPa=106Pa=10bar。 海水为-2.5M Pa、 1M NaCl 为-4.46MPa 植物细胞在-0.1~1.5MPa。
渗透性吸水的原理------水势
溶液的水势 B) 扩散:浓度较高－－>浓度较低迁移
• （二）渗透作用 是指溶剂分子通过半透膜 (semipermeable membrane)的扩散作 用。
• 半透性膜：动物膀胱、蚕豆种皮、透析袋。
1 植物细胞是一个渗透系统 * 细胞壁cell wall--A permeable membrane。 * 原生质膜Protoplastic layer--A semipermeable(selective) membrane。
渗透势（osmotic potential，）：溶液中溶质颗粒的存 在而引起的水势降低值。用负值表示。亦称溶质势 （s）。 它取决于细胞内溶质颗粒（分子或离子）总和。 植物叶Ψs为-1～ -2MPa ，旱生植物叶片Ψs达10MPa。 Ψs还存在着日变化和季节变化。
压力势（pressure potential，
B. 高比热wk.baidu.com高气化热 C. 大的表面张力、内聚力
• D. 高介电常数 and 良好的溶剂
1.2 植物的含水量及水分存在状态
1.2.1 植物体内水分含量 植物种类：水生90%以上>陆生40-90% >旱生
（沙漠）植物6%。木本<草本植物。 植物生长环境：阴生>阳生。 植物器官：生长点、根尖、幼嫩茎等达90%以
Cell wall
Protoplastic layer
2, 质壁分离和质壁分离复原)
研究质壁分离和复原的意义：
①原生质层具有选择透性。 ②判断细胞死活。 ③测定细胞液的溶质势，进行农作物品种抗旱
性鉴定。 ④测定物质进入原生质体的速度和难易程度。
3, 典型植物细胞的水势
对于一个典型的植物细胞，其水势由3部分组成，即： 水势=渗透势+衬质势+压力势
Section 2 植物细胞对水分的吸收
植物细胞吸收水分的主要方式
A) 渗透性吸水Osmosis absorption: 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）。
B) 代谢性吸水metabolism absorption : 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。
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
2）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。
3）土壤-植物体-大气连续体系的水分转移：水势从高到低 的顺序是：土壤-根系-叶片-大气，水分也按此顺序迁 移。
二 吸涨性吸水的特点
Imbibition (吸胀作用)是亲水胶体吸水膨胀的现象。 只与成分有关：蛋白质>淀粉>纤维素> >脂类。豆科植 物种子吸胀现象非常显著。 未形成液泡的植物细胞，如风干种子、分生细胞主要靠 吸胀作用。 吸胀作用的动力为Ψm，因为Ψs=0，Ψp=0，Ψw=Ψm。
上>功能叶70-90% >树干40-50% >休眠芽 40% >风干种子8-14%。 凡是生命活动越旺 盛的部分，含水量也越高。
1.2.2 植物体内水分存在的状态
1）自由水（free water）：距离胶粒较远而可以 自由流动的水分。
2）束缚水（bound water）：靠近胶粒而被胶粒 束缚不易流动的水分。
示。
• 干燥种子的Ψm可达-100MPa； 未形成液泡的细胞具有明显的衬质势， 已形成液泡的细胞（-0.01MPa左右）， 可以略而不计。 一般植物细胞水势:
• Ψw=Ψs+Ψp。
等渗溶液：溶液的Ψs等于细胞或细胞器的Ψw
p s
m
4, 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：
1.2.3 植物体内水分状态与代谢的关系
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；
1.3 植物体内水分的生理生态作用
1）水是细胞质的主要成分（含水量一般达70％-90％）； 2）水分是代谢过程的反应物质和产物（光合、呼吸等）； 3）细胞分裂及生长都需要水分； 4）水分是植物对物质吸收和运输及生化反应的溶剂； 5）水分能使植物保持固有的姿态（维持细胞紧张度）； 6）调节植物体温及其大气湿度、温度等（蒸腾失水）。
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。草本(温暖天 气）下午为+0.3～+0.5MPa， 晚上为+1.5MPa。
衬质势（matric potential，m）：细
胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水
束缚而引起的水势降低值，以负值表
C) 吸涨性吸水imbibition absorption: 亲水性胶体物质吸水 膨胀的现象。
一、细胞的渗透性吸水
（一）自由能，化学势，水势 bound energy和free energy。 自由能是指能够作功的能量和参与反应的本领。 化学势：1摩尔物质的自由能。
是一种物质能够用于作功或发生反应的能量度量。
Chapter 1 植物的水分生理
"有收无收在于水，多收少收在于肥"。
重点掌握
★ 了解水分在植物体内存在的状况及其主要生理 生态作用；
★ 掌握植物细胞和根系对水分吸收的主要规律； ★ 了解蒸腾作用的生理意义与影响因子； ★ 了解植物体内水分运输的特点及机理； ★ 弄清作物合理灌溉的生理基础。
Section 1、 水分在植物生命活动中的意义 1.1 水的结构与理化性质
A) 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。
它是水分转移本领大小的指标。
人为地设定 在等温等压条件下，
纯水的水势为零Ψw0=0。 溶液的水势就小于0，为负值。溶液越 浓，其水 势的负值越大。 Ψw的单位是MPa=106Pa=10bar。 海水为-2.5M Pa、 1M NaCl 为-4.46MPa 植物细胞在-0.1~1.5MPa。
渗透性吸水的原理------水势
溶液的水势 B) 扩散:浓度较高－－>浓度较低迁移
• （二）渗透作用 是指溶剂分子通过半透膜 (semipermeable membrane)的扩散作 用。
• 半透性膜：动物膀胱、蚕豆种皮、透析袋。
1 植物细胞是一个渗透系统 * 细胞壁cell wall--A permeable membrane。 * 原生质膜Protoplastic layer--A semipermeable(selective) membrane。
渗透势（osmotic potential，）：溶液中溶质颗粒的存 在而引起的水势降低值。用负值表示。亦称溶质势 （s）。 它取决于细胞内溶质颗粒（分子或离子）总和。 植物叶Ψs为-1～ -2MPa ，旱生植物叶片Ψs达10MPa。 Ψs还存在着日变化和季节变化。
压力势（pressure potential，
B. 高比热wk.baidu.com高气化热 C. 大的表面张力、内聚力
• D. 高介电常数 and 良好的溶剂
1.2 植物的含水量及水分存在状态
1.2.1 植物体内水分含量 植物种类：水生90%以上>陆生40-90% >旱生
（沙漠）植物6%。木本<草本植物。 植物生长环境：阴生>阳生。 植物器官：生长点、根尖、幼嫩茎等达90%以
Cell wall
Protoplastic layer
2, 质壁分离和质壁分离复原)
研究质壁分离和复原的意义：
①原生质层具有选择透性。 ②判断细胞死活。 ③测定细胞液的溶质势，进行农作物品种抗旱
性鉴定。 ④测定物质进入原生质体的速度和难易程度。
3, 典型植物细胞的水势
对于一个典型的植物细胞，其水势由3部分组成，即： 水势=渗透势+衬质势+压力势
Section 2 植物细胞对水分的吸收
植物细胞吸收水分的主要方式
A) 渗透性吸水Osmosis absorption: 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）。
B) 代谢性吸水metabolism absorption : 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。
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
2）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。
3）土壤-植物体-大气连续体系的水分转移：水势从高到低 的顺序是：土壤-根系-叶片-大气，水分也按此顺序迁 移。
二 吸涨性吸水的特点
Imbibition (吸胀作用)是亲水胶体吸水膨胀的现象。 只与成分有关：蛋白质>淀粉>纤维素> >脂类。豆科植 物种子吸胀现象非常显著。 未形成液泡的植物细胞，如风干种子、分生细胞主要靠 吸胀作用。 吸胀作用的动力为Ψm，因为Ψs=0，Ψp=0，Ψw=Ψm。
上>功能叶70-90% >树干40-50% >休眠芽 40% >风干种子8-14%。 凡是生命活动越旺 盛的部分，含水量也越高。
1.2.2 植物体内水分存在的状态
1）自由水（free water）：距离胶粒较远而可以 自由流动的水分。
2）束缚水（bound water）：靠近胶粒而被胶粒 束缚不易流动的水分。
示。
• 干燥种子的Ψm可达-100MPa； 未形成液泡的细胞具有明显的衬质势， 已形成液泡的细胞（-0.01MPa左右）， 可以略而不计。 一般植物细胞水势:
• Ψw=Ψs+Ψp。
等渗溶液：溶液的Ψs等于细胞或细胞器的Ψw
p s
m
4, 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：
1.2.3 植物体内水分状态与代谢的关系
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；