作物水分代谢生理生态
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。
植物水分生理生态学研究植物的水分生理及其与环境的相互作用
植物水分生理生态学研究植物的水分生理及其与环境的相互作用植物的水分生理及其与环境的相互作用是植物生态学中一个重要的研究领域。
植物作为生命体的一种，需要水分来维持其正常的生长发育和生存环境。
在不同的环境条件下，植物的生态适应性也不同，这与其水分生理有着密切的关系。
本文将从植物的水分生理机制、水分对植物生长发育的影响以及植物与环境的相互关系等方面进行讨论。
首先，植物的水分生理机制是植物研究中的关键之一。
植物通过根系吸收土壤中的水分，经过导管系统运输至叶片，然后通过叶片气孔蒸腾作用蒸发出来。
这一过程中，植物能够调节根系吸水量、导管系统的水分运输速率以及气孔开闭程度等来维持其内部水分平衡。
同时，植物的根系还能够与土壤中的水分形成一种特殊的关系，即植物根系的覆盖度越高，土壤的蒸发量就越低，从而减少植物水分的损失。
其次，水分对植物的生长发育有着重要的影响。
水分是植物进行光合作用的重要成分，是维持细胞代谢的必需物质。
如果植物缺水，就会导致光合作用受限，进而影响植物的生长发育。
此外，水分还能够调节植物细胞的形态结构，如细胞膨压通过调节细胞内压力来控制细胞形态，维持植物器官的正常功能。
最后，植物与环境的相互作用是植物生态系统的关键环节。
水分是植物与环境之间进行物质交换的桥梁。
植物透过根系吸收水分，同时通过蒸腾作用释放水分到大气中。
这种水分的释放不仅能够影响大气湿度，还能够影响地面的水分循环。
此外，植物的水分利用效率在一定程度上决定其对环境的适应能力。
例如，干旱地区的荒漠植物通常具有较高的抗旱性和水分利用效率，而湿地植物则通常具有较高的生长速度和水分吸收能力。
综上所述，植物的水分生理以及其与环境的相互作用是植物生态学中的重要研究领域。
通过对植物水分生理机制的研究，可以更好地理解植物的水分调节机制。
同时，水分对植物生长发育的影响也是植物研究中的一个重点。
最后，植物与环境的相互作用是植物生态系统的关键环节，通过水分的循环和利用，植物能够适应不同的环境条件。
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：
植物生理学-植物的水分代谢
第四节 植物的蒸腾作用
2.气孔开闭的机理： 2)离子泵学说。
第四节 植物的蒸腾作用
2.气孔开闭的机理： 3)苹果酸代谢学说。
第四节 植物的蒸腾作用
六、
1.光：光促进气孔的开启，蒸腾增加。 2.水分状况：足够的水分有利于气孔开放，过 多的水分反而使气孔关闭。 3.温度：气孔开度一般随温度的升高而增大， 但温度过高失水增大也可使气孔关闭。 4.风：微风有利于蒸腾，强风蒸腾降低。 5强.C。O2浓度：CO2浓度低促使气孔张开，蒸腾增
2.土壤温度：适宜的温度范围内土温愈高，
3. 土壤溶液浓度：根细胞水势小于土壤水 势有利于根系吸水
第四节 植物的蒸腾作用
一、概念：
蒸腾作用指水分从植物地上部分 以水蒸汽状态向外散失的过程叫蒸腾 作用。
蒸腾作用与蒸发不同，它是一 个生理过程，受植物体结构和气孔行 为的调节。
第四节 植物的蒸腾作用
二、蒸腾作用的生理意义 1.蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的一个
第三节 植物根系对水分的吸收
三.根系吸水的机理： １.主动吸水的机理： 主动吸水的动力 根压：指植物根系的生理活动使液流从根部 上升的压力。 伤流和吐水是证实根压存在的两种生理现象。 吐水：未受伤的叶片尖端或边缘向外溢出液滴 的现象，是由根压引起的。 伤流：是指从受伤或折断的植物组织溢出液体 的现象。伤流是根压引起的。
Vw
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、植物细胞的水势 2.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)。 1巴=0.1MPa = 0.987 大气压 = 105
第二节 植物细胞对水分的吸收
《植物的水分代谢》课件
02
植物水分的运输
水分运输的途径
植物体内的水分运输主要通过木 质部完成。
水分从根部通过导管向上运输到 叶片，同时将溶解的矿物质和营 养物质一起输送到植物的各个部
分。
水分还可以通过气孔进行蒸腾作 用，调节植物体温和环境湿度。
水分运输的动力
水分运输的动力主要来源于根压和蒸腾作用。
根压是指根部细胞内的渗透压与外界水势之间的差异，使水分从低水势向高水势流 动。
雨水收集
通过雨水收集系统，将雨水收集起来用于家庭、 公共设施等场合的用水。
海水淡化
利用海水淡化技术，将海水转化为淡水，满足人 类生活和工业用水需求。
感谢观看
THANKS
平衡有助于维护生态系统的健康和稳定。
04
植物的水分代谢与环境适 应性
植物对干旱的适应
总结词
植物在干旱环境中通过多种机制来适 应缺水条件，维持正常的生理功能。
02
叶片结构改变
植物在长期干旱环境中，叶片逐渐变 小、变厚，表面角质层增厚，气孔数 目减少，以减少水分散失。
01
03
根系发达
植物在干旱环境中发展出深根系，增 加对地下水的吸收，保持水分供应。
03
植物的水分平衡
植物的水分需求
水分是植物生长的必要条件
植物通过吸收水分来支持生长、发育和繁殖，水分的供应对植物 的生长至关重要。
水分在植物体内的运输
水分通过根部吸收后，经过茎、叶等部位传输到植物的各个部分， 以支持植物的生理活动。
不同植物对水分的需求不同
不同植物种类、生长环境、生长阶段对水分的需求存在差异，合理 的水分管理是保证植物健康生长的关键。
植物水分的吸收过程
根部吸水
植物的生理生态学
植物的生理生态学植物的生理生态学是研究植物在环境条件下的生理过程与生态适应的学科。
它旨在了解植物的生活方式、适应机制以及与外界环境的相互关系。
本文将从植物的光合作用、水分利用和营养吸收三个方面介绍植物的生理生态学。
1. 光合作用光合作用是植物利用阳光能量将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
植物通过叶绿体中的叶绿素吸收光能，并通过光合酶系统将这些能量转化为化学能。
光合作用为植物提供了能量和有机物质，同时释放出氧气。
在不同环境条件下，植物的光合作用能力会有所变化。
例如，光照强度较高时，植物的光合速率会增加，形成更多的有机物质储存。
而在光照不足的情况下，植物的光合速率会降低。
此外，光质和光周期也会影响植物的光合作用，如红光和蓝光对光合作用的调控作用。
2. 水分利用植物对水分的利用是其在生态环境中适应和生存的重要因素。
水分是植物体内的重要组成部分，参与到植物代谢反应中。
植物通过根系吸收土壤水分，并通过导管系统将水分输送到整个植物体。
植物在不同水分条件下表现出不同的适应机制。
例如，在缺水环境下，植物会通过减少蒸腾作用、增加根系吸收力和调节气孔开闭来减少水分的损失。
而在水分充足的条件下，植物则会增加蒸腾作用，促进养分吸收和生长。
3. 营养吸收植物的营养吸收是指植物通过根系吸收土壤中的营养元素，并将其运输到其他组织进行利用。
植物对不同营养元素的吸收和利用具有高度的选择性和调节性。
植物对养分的需求和吸收能力会随着环境条件的变化而改变。
例如，一些植物会在养分缺乏的环境中增加根系表面积，以提高养分吸收能力。
此外，不同土壤类型、pH值和微生物活性等因素也会影响植物对营养元素的吸收效率。
总结：植物的生理生态学研究了植物在环境条件下的生理过程和生态适应机制。
光合作用、水分利用和营养吸收是植物在环境中的重要生理过程。
通过深入研究植物的生理生态学，我们可以更好地理解植物的生活方式与适应机制，为植物的保护和利用提供科学依据。
水分代谢植物生理学学习指导
1 .水分代谢( water metabolism ) :植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。
2 .水势( water potential ) :每偏摩尔体积水的化学势差,符号为ψw。
3 .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,用负值表示,符号为ψπ,亦称溶质势( solutepotential,ψs)。
4 .压力势( pressure potential ) :由于细胞壁压力的存在而增大的水势值,一般为正值,符号为ψp。
初始质壁分离时,ψp为0 ;剧烈蒸腾时,ψp会呈负值。
5 .衬质势: ( mat rix poten tial )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,以负值表示,符号为ψm。
6 .重力势(gravitational potential ) :由于重力的存在而使体系水势增加的数值,符号为ψg。
7 .自由水( free water) :距离胶粒较远而可以自由流动的水分。
8 .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。
9 .渗透作用(osmosis) :水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。
10 .吸胀作用( imbibition) :亲水胶体吸水膨胀的现象。
11 .代谢性吸水( metabolic absorption of water) :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。
12 .水的偏摩尔体积( par tial 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。
其符号为珡Vw。
13 .化学势( chemical poten tial) :一种物质每摩尔的自由能就是该物质的化学势。
14 .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( aquaporins , AQPs)。
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
作物生理生态期末部分名词解释
名词解释作物生理生态学：是用生理学的观点和方法来分析生态学现象。
研究生态因子和作物生理现象之间的关系，即生态学与生理学的结合。
环境：指某一特定生物体或生物群体以外的空间以及直接或间接影响该生物体或生物群体的一切事物的总和。
环境因子：构成环境的各种因素，称为环境因子。
生态因子：对作物的生长发育具有直接或间接影响的外界环境要素（如营养、热量、水分、地形、气候等），称为生态因子。
作物对环境响应的三基点：作物在每个生态因子轴上都有一个能够生存的范围，在此范围内系统能够耐受的极限，分别为最高点和最低点，中间有最适宜于生命活动的最适点，这三点合称为作物对环境响应的三基点。
生态幅：从最低点到最高点之间的跨度称为生态幅。
生态位：某种作物在某个因子梯度上的生态幅实际上也是该作物的生态位。
基础生态位：能够为某一物种所占据的理论上的最大空间，称为基础生态位。
实际生态位：但群落中有竞争对手存在时，其实际栖息的空间要小得多，称为实际生态位。
胁迫：在资源利用上，系统适宜区之外到最低或最高点之间的区间称为耐受区，此时作物要遭受一定程度的限制，即胁迫。
耐受性定律：任何一个生态因子在量上的不足或过多，即当其接近或达到某种植物的耐受性限度时，就会使植物衰退甚至不能生存，这就是耐受性定律。
光：是太阳的辐射能以电磁波的形式投射到地球的辐射线。
光补偿点：在一定光照强度下，真正光合作用的强度与呼吸作用强度相等，这时植物既不吸收CO2，也不释放CO2,这里光强成为光补偿点。
光饱和点：在光补偿点以上，光合速率随光照强度的增加而增加，但当光照强度达到一定限度后，光照强度虽然继续增加，光合速率也不增高，这时的光照强度称为光饱和点。
叶片功能期：当叶片长至面积和厚度最大时，通常光合速率也达到最大值。
通常将叶片充分展开后光合速率维持较高水平的时期，称为叶片功能期，处于功能期的叶叫功能叶。
光抑制：光能过剩导致光合速率降低的现象称为光合作用的光抑制现象。
光合诱导期：从照光开始至光合速率达到稳定水平的这段时间，称为“光合滞后期”或称光合诱导期。
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。
第八章 植物的水分代谢
第八章植物的水分代谢一、内容提要（一）基本知识体系水是地球上所有生命得以生存的一个必不可少的条件。
水分在植物体内主要以束缚水和自由水两种状态存在。
自由水含量越大，代谢越旺盛。
束缚水含量相对较多，植物抵抗不良环境的能力增强，常以束缚水／自由水的比率作为衡量植物抗性强弱的指标之一。
细胞是植物水分代谢的基本单位，植物细胞吸收水分的方式有三种：有液泡的植物细胞主要靠渗透作用吸水；没有液泡或未形成液泡的细胞，靠吸涨作用吸水；此外，细胞还有代谢性吸水。
在这三种吸水方式中，以渗透性吸水为主。
典型的植物细胞水势由三部分组成，即ψW = ψS + ψP + ψm 。
植物细胞水分得失情况决定于细胞与其环境之间的水势梯度，如果细胞水势高于环境水势，细胞失水；反之则细胞吸收水分。
植物细胞之间和组织之间的水分流动同样遵循这样的规律。
根系是陆生植物吸收水分的主要器官。
根的各部分吸水能力并不相同，其中根毛区吸水能力最大。
根系吸水方式主要有主动吸水和被动吸水。
主动吸水是由根代谢活动而引起的吸水过程，根压是植物主动吸收水分的主要动力。
被动吸水是由于植物地上部蒸腾作用而引起的根部吸水，蒸腾拉力是植物被动吸水的主要动力。
植物根系主动吸水和被动吸水所占比重因植物蒸腾强度而不同。
植物根系吸水除了受内部因素(如根系发达程度和根系代谢作用强弱等)影响外，还受周围环境因素的影响，如蒸腾速率、土壤水分、土壤温度、土壤通气状况、土壤溶液浓度等。
植物吸收的水分中，绝大部分水都会通过蒸腾作用排出体外。
植物主要通过叶片进行蒸腾作用。
蒸腾作用有皮孔蒸腾、角质层蒸腾和气孔蒸腾三种，气孔蒸腾是植物蒸腾作用的主要形式。
气孔是由叶表皮组织上的一对保卫细胞构成的一个特殊小孔结构，其扩散完全符合小孔扩散定律。
有关气孔运动的机理主要有：淀粉与糖转化学说、K＋泵学说、苹果酸代谢学说、玉米黄素学说。
影响气孔运动的因素有光照、CO2、温度、水分和植物激素。
蒸腾作用的影响因素有气孔频度和大小、气孔下腔体积及叶片内部面积等内部因素及光照、温度、湿度等外部因素。
浅谈作物生理需水和生态需水
浅谈作物生理需水和生态需水【摘要】作物需水包括生理需水和生态需水。
生理需水是指作物进行正常生理活动所需要的水分，生态需水是指维持和改善作物正常生长发育的环境条件所需要的水分。
对作物进行灌溉时，应及时满足作物这两种需水要求，使之生长发育良好而高产。
【关键词】作物；生理需水；生态需水一、水在作物生理中的作用水是作物的重要组成部分，其含量常常是生命活动强弱的决定因素。
生长活跃和代谢旺盛的组织的含水量一般达70%80%，甚至达90%以上，如生长着根尖、嫩芽、幼苗的含水量为66%—90%。
大多数种子的含水量为5%—15%，在萌芽之前一定要吸足水分，当种子含水量达40%—60%时才开始萌发。
作物体内含水量分布大致遵循如下规律：生长旺盛的器官和组织高于老龄的器官和组织，上部高于下部，分生和输导组织高于表皮和其他组织。
作物体内的水分，按存在状态的不同，可分为束缚水和自由水两种。
束缚水是细胞中靠近胶粒、受胶粒束缚（牢牢吸附）而不易移动的水分，其含量影响作物抗旱、抗寒能力。
自由水则是离胶粒较远、不受束缚而能自由移动的水分，其含量决定作物的代谢强度，如光合强度、蒸腾强度、呼吸强度和生长速度等。
因此，作物体内束缚水和自由水的含量及其比率，是反映水分生理状况的一项重要指标。
如小麦的发芽、出苗和分孽期，生长发育旺盛，自由水占总含水量的比例大；但随着气温逐新下降，进入越冬期，束缚水占总含水量的比例逐渐增大，小麦的抗寒能力增强，从而顺利越冬；开春后，随着气温逐渐回升，小麦开始返青起身，自由水占总含水量的比例逐渐增大，生长速度加快，抗寒能力减弱，此时若出现寒潮，小麦易受冻害。
二、土壤—作物一大气水分传输系统把水分在土壤、作物和大气中的流动看做是一个在物理上连续的动态过程，构成一个连续完整的系统，称为土壤一作物一大气连续体，简称SPAC。
（一）作物对水分的吸收、输导和散失途径根系从土壤中吸收的水分，主要经过茎、叶，最后散失于大气中。
简述水分对植物的生态作用
简述水分对植物的生态作用水分对植物的生态作用是至关重要的。
它不仅直接参与了植物的生命活动，还在全球的生态系统中起到了关键的调节作用。
以下是对水分在植物生态方面的作用的详细阐述：1.参与生命活动：水是植物生命活动的必要条件。
从细胞的分裂、伸展、组织的形成，到养分的吸收、运输和利用，以及光合作用的进行，无一不需要水分的参与。
水还直接参与了植物的新陈代谢，为植物的生长和发育提供了必要的环境。
2.调节温度：水对植物生长环境的温度有着重要的调节作用。
当周围环境温度过高时，水可以帮助植物降温，防止植物受到热伤害。
反之，在温度过低时，水可以起到保温的作用，保护植物免受冻害。
3.维持水分平衡：水分的吸收和散发是植物维持水分平衡的关键。
通过根部吸收土壤中的水分，植物可以保持组织细胞的湿度，并调节其内部的水分平衡。
同时，通过叶片的蒸腾作用，植物可以排放多余的水分，防止水分在体内过度积累。
4.促进养分吸收：水是植物吸收养分的重要媒介。
土壤中的养分通常以溶解在水中的形式被植物吸收。
因此，水分的存在和流动是植物获取养分的关键。
5.调节光合作用：水还直接参与了光合作用的过程。
它不仅是光合作用的主要反应物之一，还在调节光合器官的水分平衡中起着重要作用。
通过控制水分的吸收和排放，植物可以调节叶片的气孔开度，从而影响光合作用的效率。
6.应对环境变化：水分对植物的生态作用还包括应对环境变化。
例如，在干旱条件下，植物可以通过减缓生长、关闭气孔等方式适应缺水的环境。
而在水分过多时，植物可以采取措施防止水分过度积累导致的伤害。
7.维持生态平衡：在全球生态系统中，水分的循环和分布对维持生态平衡起着重要作用。
通过降雨、蒸发、地表径流等过程，水分在不同的生态系统之间流动，影响着生态系统的稳定性和生物多样性。
8.促进生物多样性：水分的存在和变化还直接或间接地影响着各种生物的生存和繁殖。
在一些湿地和沼泽生态系统中，水分的存在和变化对保护生物多样性和维持生态系统的平衡具有特别重要的意义。
植物生理学水分生理
水孔蛋白的单体是中间狭窄的四聚体， 呈“滴漏”模型，每个亚单位的内部 形成狭窄的水通道。水孔蛋白的蛋白
相对微小，只有25-30kDa。
水孔蛋白：是一类具有选择性、
能高效转运水分的跨膜通道蛋白,
它只允许水分通过，不允许离子
和代谢物通过。
因为水通道的半径大于0.15nm（水分 子半径），但小于0.2nm（最小的溶
1帕斯卡相当于每平方米一牛顿 兆帕斯卡(megapascal，Mpa) 兆帕，1MPa＝106Pa＝10bar＝
9.87atm 。 巴(bar) 压强单位，1 bar ＝0.987atm ＝106达因/厘米2，
1毫巴等于0.75毫米水银柱的压力，由于bar不是法定的计量单位，已废弃不用。 纯水的自由能最大，水势也最高，但是水势的绝对值不易测得。因此，在
照和交换气体。同时，也使花朵张开，有利于传粉。
第二节 植物细胞对水分的吸收
(Asorption of water by plant cells)
植物细胞吸水主要有3种方式：扩散，集流和渗透作用
一、扩散（diffusion）
扩散（diffusion）是一种自发过程，是由于分子的随机热运动 所造成的物质从浓度高的区域向浓度低的区域移动，
根据热力学原理，系统中物质的总能量：U总能量≡Q束缚能＋A自由能
束缚能是不能用于作功的能量，而自由能是在温度恒定的条件下可用于作
功的能量。1mol物质的自由能就是该物质的化学势（chemical potential），
可衡量物质反应或作功所用的能量。同样道理，衡量水分反应或作功能量的
高低，可用水势表示。在植物生理学上，水势（water potential）就是每0 偏
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。
作物生理生态学
【作物生理生态学】研究作物的生理反应过程与生态环境之间相互关系的科学；它主要研究包括作物个体、群体对不同环境的适应性，及环境对群体的影响；作物种群和群落在不同环境中的形成及发展过程以及田间生态随作物生长的变化。
产生背景：现代作物生产的负效应。
①能源过度消耗。
②水资源日益紧缺。
③生产成本增加。
④污染加剧。
⑤其他负效应。
【作物生理生态学原理】（一）相生相克与互补原理（二）循环与再生原理（三）平衡与补偿原理。
【光合作用】绿色植物利用光能把CO2和水合成有机物，同时释放氧气的过程。
【光合速率】指单位时间单位叶面积的CO2吸收量或O2的释放量，也可用单位时间单位叶面积上的干物质积累量来表示。
【新长出的嫩叶光合速率低原因】(1)叶组织发育未健全，气孔尚未完全形成或开度小，细胞间隙小，叶肉细胞与外界气体交换速率低；(2)叶绿体小，片层结构不发达，光合色素含量低，捕光能力弱；(3)光合酶，尤其是Rubisco的含量与活性低；(4)幼叶的呼吸作用旺盛，因而使表观光合速率降低。
当叶片长至面积和厚度最大时，光合速率通常也达到最大值，光合速率随叶龄增长出现”低—高—低”的规律。
【叶的结构对光合能力的影响】(1)厚度、栅栏组织与海绵组织的比例、叶绿体和类囊体的数目等都对光合速率有影响。
(2)C4植物的叶片光合速率通常要大于C3植物，这与C4植物叶片具有花环结构等特性有关。
栅栏组织细胞细长，排列紧密，叶绿体密度大，叶绿素含量高，致使叶的腹面呈深绿色，且其中Chla/b比值高，光合活性也高，而海绵组织中情况则相反。
【光合产物的输出对光合的影响】光合产物积累到一定的水平后会影响光合速率的原因：(1)反馈抑制-化学。
(2)淀粉粒的影响-物理学。
叶肉细胞中蔗糖的积累会促进叶绿体基质中淀粉的合成与淀粉粒的形成，过多的淀粉粒一方面会压迫与损伤类囊体，另一方面，由于淀粉粒对光有遮挡，从而直接阻碍光合膜对光的吸收。
【作物光合生态因子】光照、CO2、温度、水分、营养元素。
植物生理学_孟庆伟_植物水分代谢(1,2节)
μj＝（
）P. T. ni
i≠j
式中μ为组分j的化学势，G是体系的自由能，P. T及ni分别是体系的压力、温度及其它组分的 摩尔数。
G n j
所以，体系中某组分化学势的高低直接反映了每摩尔该组分物质自由能的高低。
化学势与物质的运动 化学反应的方向和物质转移的方向取决于反应（转移）前后两种状态化学势的大小，它们 总是自发地从高化学势向低化学势移动。如：溶质总是从浓度高（化学势高）的地方向浓度 低（化学势低）的地方扩散。
用质壁分离现象解决下列几个问题： （1）说明生活细胞的原生质具有选择透性或具有半透膜的性质；
（2）鉴定细胞的死活。细胞死后，原生质层的结构被破坏，丧失了选择透性，渗透 系统不复存在，细胞不能再发生渗透作用，细胞也就不能再发生质壁分离。
（3）用来测定细胞的渗透势等。
（四）植物细胞的水势 典型的植物细胞水势由三部分组成:
在溶液中，溶质的颗粒降低了水的自由能，所以，在溶液中水的化学势小于零，为负 值。根据水势的定义公式可知，溶液的水势为负值。溶液越浓，水势越低。如海水的水势 为-2.5MPa，1mol蔗糖溶液的水势-2.7 MPa。
开放溶液中水势的计算 开放溶液中水势称为溶质势或渗透势（ψS），是由于水中溶质的存在而引起的水 势降低值。可用下式计算：
怎样证明？
用质壁分离现象证明。
图1－2 植物细胞质壁分离（plasmolysis）现象
1.正常细胞 2. 3. 质壁分离的细胞
植物细胞由于液泡失水，使原生质体向内收缩与细胞壁分离的现象称为质壁分离。
将已发生质壁分离的细胞置于水势较高的溶液或纯水中，则细胞外的水分向内渗透， 使液泡体积逐渐增大，使原生质层也向外扩张，又使原生质层与细胞壁相接合，恢复原来 的状态，这一现象称为质壁分离复原。