第二章 植物的水分生理

1、 “沒有水就沒有生命沒有水就沒有生命” “有收無收在于水有收無收在于水” 引言 自由水/束縛水是衡量植物代謝強 弱和抗性的生理指標(biāo)之一 水勢的單位 化學(xué)勢的能量單位為Jmol-1（J=Nm=牛 頓米），偏摩爾體積的單位為m3mol-1 ， 所以水勢的單位為Pa或MPa. PamN molm molmN 2 13 1 水的偏摩爾體積 水的化學(xué)勢 水勢 幾種常見化合物水溶液的水勢范圍 水勢高水勢低 水分 w = s +p + m s為溶質(zhì)勢，p為壓力勢，m為襯質(zhì)勢 s=-iCRT 細胞 =細胞質(zhì) = s +p + m 細胞 =液泡 = s +p 植物細胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象 傷流和根壓示意圖傷流和根壓示

2、意圖 蒸騰拉力 萎蔫(wilting)：是指當(dāng)植物體內(nèi)水分虧缺時，植物細 胞膨壓下降，葉片、幼莖下垂的現(xiàn)象。 如果當(dāng)蒸騰速率降低后，萎蔫植株可恢復(fù)正常，這種 萎蔫稱為暫時萎蔫(temporary wilting)。 若蒸騰降低后，萎蔫植株仍不能恢復(fù)正常，則稱為永 久萎蔫(permanent wilting)。 氣孔是葉片與外界進 行氣體交換的通道， 對光合、 呼吸、蒸 騰均有重要調(diào)控作用 氣孔是葉表皮組織離生形 成的細胞間隙，由一對特 化表皮細胞-保衛(wèi)細胞 （guard cell)圍繞而成。 保衛(wèi)細胞與副衛(wèi)細胞或鄰 近細胞及保衛(wèi)細胞之間的 小孔合稱氣孔復(fù)合體 （stomatal complex

3、). 氣孔的數(shù)目及分布 不同類型植物的氣孔數(shù)目和大小不同類型植物的氣孔數(shù)目和大小 氣孔分布： 雙子葉植物：主要在下表皮；單子葉植物： 上下表皮 木本植物： 只分布在下表皮；水生植物：只分布在上表皮。 氣孔蒸騰的小孔擴散律 相同條件下水蒸氣通過各種小孔的擴散相同條件下水蒸氣通過各種小孔的擴散 氣體通過多孔表面的擴散速率不與面積成正比，而 與周長成正比，稱為小孔擴散律（small pore diffusion law)。 保衛(wèi)細胞的特點 Commelina表皮氣孔 保衛(wèi)細胞 淀粉蔗糖 光照 淀粉磷酸化酶 （暗下逆轉(zhuǎn)） 蠶豆保衛(wèi)細胞中的離子濃度在氣孔開閉時的變化 該學(xué)說認為光照下保衛(wèi)細胞質(zhì)膜上的H+

4、 -ATPase被激活， 水解ATP釋放能量，將H+從膜內(nèi)泵出膜外，建立H+跨膜電化學(xué) 勢梯度，在H +電化學(xué)勢驅(qū)動下，K+離子經(jīng)鉀通道進入保衛(wèi)細 胞，Cl-也通過共向傳遞體進入保衛(wèi)細胞。這樣保衛(wèi)細胞水勢降 低，水分進入，氣孔張開。 氣孔開張和關(guān)閉狀態(tài)時，氣孔復(fù)合體細 胞中鉀離子和pH的測定結(jié)果 PEPHCO3- PEP羧化酶 草酰乙酸磷酸 草酰乙酸NADPH(NADH) 蘋果酸還原酶 蘋果酸NAPD+(NAD+) 淀粉 光照 暗下此過程逆轉(zhuǎn) A. 光照下保衛(wèi)細胞液泡中的離子積累 B. 氣孔開啟機理圖解 紅光 通過光和作用發(fā)生的 間接效應(yīng) 藍光 通過光受體發(fā)生作用 的直接效應(yīng) 氣孔蒸騰途徑 蒸發(fā) 擴散 影響氣孔蒸騰的內(nèi)外因素 影響氣孔蒸騰的內(nèi)部因素 氣孔頻度 氣孔大小 氣孔下腔 氣孔構(gòu)造 光照 氣孔開放，氣孔阻力減??；提高溫度，增加 蒸汽壓差。 溫度 溫度提高時，葉溫比氣溫高出2-10C,增加蒸 氣壓差。氣溫過高，過度失水，氣孔關(guān)閉， 蒸騰減弱。 濕度 濕度大，蒸汽壓差減小，蒸騰減弱。 風(fēng) 風(fēng)能使界面層變薄，增強蒸騰。 強風(fēng)使氣孔關(guān)閉，降低蒸騰。 外界條件對氣孔蒸騰的影響 6.2 灌溉的指標(biāo)及灌溉方法 灌溉指標(biāo)： 土壤含水量 田間持水量的6