大學(xué)植物生理學(xué)經(jīng)典課件

1、植物生理學(xué)植物生理學(xué)1. 1.水分代謝水分代謝2.2.礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)3.3.光合作用光合作用4.4.植物激素及調(diào)控植物激素及調(diào)控一一 植物的水分代謝植物的水分代謝目的 了解水分在植物體內(nèi)存在的狀況及其主要生了解水分在植物體內(nèi)存在的狀況及其主要生 理生態(tài)作用理生態(tài)作用 掌握植物細(xì)胞和根系對(duì)水分吸收的主要規(guī)掌握植物細(xì)胞和根系對(duì)水分吸收的主要規(guī) 律；律；了解蒸騰作用的生理意義與影響因子；了解蒸騰作用的生理意義與影響因子；了解植物體內(nèi)水分運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)及機(jī)理；了解植物體內(nèi)水分運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)及機(jī)理； 弄清作物合理灌溉的生理基礎(chǔ)。弄清作物合理灌溉的生理基礎(chǔ)。要點(diǎn)之一1 1 植物對(duì)水分的依賴植物對(duì)水分的依賴 1.

2、1 1.1 植物的含水量的測(cè)定植物的含水量的測(cè)定1.2 1.2 植物體內(nèi)水分存在的狀態(tài)植物體內(nèi)水分存在的狀態(tài) 自由水自由水（free waterfree water） 距離膠粒較遠(yuǎn)而可以自由流動(dòng)的水分。距離膠粒較遠(yuǎn)而可以自由流動(dòng)的水分。 束縛水束縛水（bound waterbound water） 靠近膠粒而被膠粒束縛不易流動(dòng)的水分?？拷z粒而被膠粒束縛不易流動(dòng)的水分。親水物質(zhì)親水物質(zhì)被吸附的水分子被吸附的水分子自由水自由水束束縛縛水水植物體內(nèi)水分狀態(tài)與代謝的關(guān)系植物體內(nèi)水分狀態(tài)與代謝的關(guān)系1)1) 束縛水一般不參與植物的代謝反應(yīng)束縛水一般不參與植物的代謝反應(yīng)。植物細(xì)胞和器植物細(xì)胞和器官主要含

3、束縛水時(shí)，則代謝活動(dòng)非常微弱，如越冬休官主要含束縛水時(shí)，則代謝活動(dòng)非常微弱，如越冬休眠和干燥種子，僅以極弱的代謝維持生命活動(dòng)，但抗眠和干燥種子，僅以極弱的代謝維持生命活動(dòng)，但抗性卻明顯增強(qiáng)，能度過(guò)不良的逆境條件；性卻明顯增強(qiáng)，能度過(guò)不良的逆境條件；2)2) 自由水主要參與植物體內(nèi)的各種代謝反應(yīng)自由水主要參與植物體內(nèi)的各種代謝反應(yīng)。其含量其含量多少還影響代謝強(qiáng)度，含量越高，代謝越旺盛；多少還影響代謝強(qiáng)度，含量越高，代謝越旺盛；3)3) 自由水束縛水的比值可作為衡量植物代謝強(qiáng)弱和自由水束縛水的比值可作為衡量植物代謝強(qiáng)弱和抗性的生理指標(biāo)之一抗性的生理指標(biāo)之一。 1.3 植物體內(nèi)水分的生理生態(tài)作用植物

4、體內(nèi)水分的生理生態(tài)作用 水是細(xì)胞質(zhì)的主要成分（水是細(xì)胞質(zhì)的主要成分（含水量一般達(dá)含水量一般達(dá)70-90）；）；水分是代謝過(guò)程的反應(yīng)物和產(chǎn)物（水分是代謝過(guò)程的反應(yīng)物和產(chǎn)物（光合、呼吸等光合、呼吸等）；）；細(xì)胞細(xì)胞分裂及生長(zhǎng)都需要水分；分裂及生長(zhǎng)都需要水分；水分是植物對(duì)物質(zhì)水分是植物對(duì)物質(zhì)吸收吸收和和運(yùn)輸運(yùn)輸及生化反應(yīng)的及生化反應(yīng)的溶劑溶劑；水分能使植物保持固有的姿態(tài)（水分能使植物保持固有的姿態(tài)（維持細(xì)胞緊張度維持細(xì)胞緊張度）；）；調(diào)節(jié)植物體溫及其大氣濕度、溫度等（調(diào)節(jié)植物體溫及其大氣濕度、溫度等（蒸騰失水蒸騰失水）。）。 要點(diǎn)之二2 2 植物細(xì)胞吸收水分的主要方式植物細(xì)胞吸收水分的主要方式 A)

5、A) 擴(kuò)散：擴(kuò)散：指分子的隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)所造成的物質(zhì)從濃度高指分子的隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)所造成的物質(zhì)從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域移動(dòng)。水分子可以擴(kuò)散方式的區(qū)域向濃度低的區(qū)域移動(dòng)。水分子可以擴(kuò)散方式通過(guò)膜脂雙分子層進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。通過(guò)膜脂雙分子層進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。B)B) 集流：集流：指液體中成群的原子或分子在壓力梯度下共指液體中成群的原子或分子在壓力梯度下共同移動(dòng)。水分從土壤溶液進(jìn)入植物及其在木質(zhì)部的同移動(dòng)。水分從土壤溶液進(jìn)入植物及其在木質(zhì)部的運(yùn)輸就存在集流現(xiàn)象。運(yùn)輸就存在集流現(xiàn)象。C)C) 滲透性吸水：滲透性吸水：借助滲透作用，即水分從水勢(shì)高的系借助滲透作用，即水分從水勢(shì)高的系統(tǒng)通過(guò)半透膜向水勢(shì)低的系統(tǒng)移動(dòng)進(jìn)行吸水

6、（最主統(tǒng)通過(guò)半透膜向水勢(shì)低的系統(tǒng)移動(dòng)進(jìn)行吸水（最主要方式）。要方式）。水分跨過(guò)細(xì)胞膜的途徑 A. 單個(gè)水分子通過(guò)膜脂雙分子層擴(kuò)散 或通過(guò)水通道 B水分集流通過(guò)水孔蛋白形成的水通道 AB細(xì)胞滲透性吸水的原理細(xì)胞滲透性吸水的原理-水勢(shì)水勢(shì) 1. 溶液的水勢(shì)溶液的水勢(shì)A)紅墨水?dāng)U散現(xiàn)象紅墨水?dāng)U散現(xiàn)象自由能自由能（可（可用于作功的能量用于作功的能量）。）?；瘜W(xué)勢(shì)化學(xué)勢(shì)：1摩爾物質(zhì)的摩爾物質(zhì)的自由能自由能。B)水勢(shì)的概念水勢(shì)的概念水勢(shì)水勢(shì)（waterpotential， w） -某一系統(tǒng)中水的化學(xué)勢(shì)與處于相同溫度和壓力的純水的化某一系統(tǒng)中水的化學(xué)勢(shì)與處于相同溫度和壓力的純水的化學(xué)勢(shì)之差，除以水的偏摩爾體

7、積所得的商學(xué)勢(shì)之差，除以水的偏摩爾體積所得的商。它是水分轉(zhuǎn)移。它是水分轉(zhuǎn)移本領(lǐng)大小的指標(biāo)。本領(lǐng)大小的指標(biāo)。 2. 典型植物細(xì)胞的水勢(shì) 對(duì)于一個(gè)典型的植物細(xì)胞，其水勢(shì)由對(duì)于一個(gè)典型的植物細(xì)胞，其水勢(shì)由3部分組成，即部分組成，即水勢(shì)水勢(shì)=滲透勢(shì)滲透勢(shì)+襯質(zhì)勢(shì)襯質(zhì)勢(shì)+壓力勢(shì)壓力勢(shì)滲透勢(shì)滲透勢(shì)（osmoticpotential， ）：）：溶液中溶質(zhì)顆粒的存在而引起溶液中溶質(zhì)顆粒的存在而引起的水勢(shì)降低值。用負(fù)值表示。亦稱溶質(zhì)勢(shì)（的水勢(shì)降低值。用負(fù)值表示。亦稱溶質(zhì)勢(shì)（ s）。）。壓力勢(shì)壓力勢(shì)（pressurepotential， p）：）：由于細(xì)胞壁壓力的存在而增由于細(xì)胞壁壓力的存在而增加的水勢(shì)值。一般為

8、正值。初始質(zhì)壁分離時(shí)，加的水勢(shì)值。一般為正值。初始質(zhì)壁分離時(shí)， p為為0，劇烈蒸騰時(shí)，劇烈蒸騰時(shí)， p會(huì)呈負(fù)值。會(huì)呈負(fù)值。襯質(zhì)勢(shì)襯質(zhì)勢(shì)（matricpotential， m）：）：細(xì)胞膠體物質(zhì)親水性和毛細(xì)管細(xì)胞膠體物質(zhì)親水性和毛細(xì)管對(duì)自由水束縛而引起的水勢(shì)降低值，以負(fù)值表示。對(duì)自由水束縛而引起的水勢(shì)降低值，以負(fù)值表示。 w ws sp p 0.9 0.9 1.01.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.1 1.2 1.3 1.4 1.51.5 相對(duì)體積相對(duì)體積 1.5 1.0 0.5 0-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5 cellcell水勢(shì)、溶質(zhì)勢(shì)、壓力勢(shì)水勢(shì)、溶質(zhì)勢(shì)、壓力勢(shì)/MPa

9、/MPa初始質(zhì)壁分離初始質(zhì)壁分離w=s=-2MPa純水w=細(xì)胞細(xì)胞w吸水最大值吸水最大值p=s絕對(duì)值絕對(duì)值水勢(shì)的應(yīng)用水勢(shì)的應(yīng)用 水分總是由水勢(shì)高的部位向水勢(shì)低的部位運(yùn)轉(zhuǎn)水分總是由水勢(shì)高的部位向水勢(shì)低的部位運(yùn)轉(zhuǎn), ,故水故水勢(shì)可用于勢(shì)可用于判斷水分遷移的方向判斷水分遷移的方向。如：。如：1.1.相鄰細(xì)胞的水分轉(zhuǎn)移相鄰細(xì)胞的水分轉(zhuǎn)移：水分由水勢(shì)高的細(xì)胞沿水勢(shì)梯度：水分由水勢(shì)高的細(xì)胞沿水勢(shì)梯度流向水勢(shì)低的細(xì)胞。流向水勢(shì)低的細(xì)胞。2.2. 植物體內(nèi)的水分轉(zhuǎn)移植物體內(nèi)的水分轉(zhuǎn)移：植株地上部分的水勢(shì)低于根系，：植株地上部分的水勢(shì)低于根系，故根系水分可向地上部分運(yùn)轉(zhuǎn)故根系水分可向地上部分運(yùn)轉(zhuǎn)。3.3.土壤土

10、壤- -植物體植物體- -大氣連續(xù)體系的水分轉(zhuǎn)移大氣連續(xù)體系的水分轉(zhuǎn)移：水勢(shì)從高到低：水勢(shì)從高到低的順序是：土壤的順序是：土壤- -根系根系- -葉片葉片- -大氣，水分也按此順序遷移大氣，水分也按此順序遷移。 相鄰細(xì)胞間水分移動(dòng)方向相鄰細(xì)胞間水分移動(dòng)方向多個(gè)細(xì)胞,植物器官之間,地上比根部低。上部葉比下部葉低在同一葉子中距離 主脈越遠(yuǎn)則越低；在根部則內(nèi)部低于外部。要點(diǎn)之三3植物根系對(duì)水分的吸收植物根系對(duì)水分的吸收3.1 3.1 根系吸水的途徑根系吸水的途徑 質(zhì)外體質(zhì)外體途徑途徑：水分經(jīng)胞壁和細(xì)胞間隙移動(dòng)，不越膜，移動(dòng)快水分經(jīng)胞壁和細(xì)胞間隙移動(dòng)，不越膜，移動(dòng)快 共質(zhì)體共質(zhì)體途徑途徑：水分依次從一

11、個(gè)細(xì)胞經(jīng)過(guò)胞間連絲進(jìn)入另一細(xì)胞水分依次從一個(gè)細(xì)胞經(jīng)過(guò)胞間連絲進(jìn)入另一細(xì)胞 跨膜途徑跨膜途徑：水分從一個(gè)細(xì)胞移動(dòng)到另一個(gè)細(xì)胞，要經(jīng)兩次膜。水分從一個(gè)細(xì)胞移動(dòng)到另一個(gè)細(xì)胞，要經(jīng)兩次膜。 有研究表明，水分在細(xì)胞膜內(nèi)的移動(dòng)又有兩種方式：一是單個(gè)水有研究表明，水分在細(xì)胞膜內(nèi)的移動(dòng)又有兩種方式：一是單個(gè)水分子分子直接越膜，直接越膜，二是經(jīng)過(guò)一種膜通道蛋白二是經(jīng)過(guò)一種膜通道蛋白水孔蛋白水孔蛋白進(jìn)行進(jìn)行. .水孔蛋白：水孔蛋白：是一類具有選擇性地、高效轉(zhuǎn)運(yùn)水分的膜通道蛋白。是一類具有選擇性地、高效轉(zhuǎn)運(yùn)水分的膜通道蛋白。根部吸水的途徑根部吸水的途徑幾個(gè)相關(guān)的概念質(zhì)外體質(zhì)外體：是一個(gè)開放性的連續(xù)自由空間，是一個(gè)開

12、放性的連續(xù)自由空間，包括細(xì)胞壁、胞間隙及導(dǎo)管等。包括細(xì)胞壁、胞間隙及導(dǎo)管等。共質(zhì)體共質(zhì)體：是通過(guò)胞間連絲把無(wú)數(shù)原生質(zhì)是通過(guò)胞間連絲把無(wú)數(shù)原生質(zhì)體聯(lián)系起來(lái)形成的一個(gè)連續(xù)的整體。體聯(lián)系起來(lái)形成的一個(gè)連續(xù)的整體。胞間連絲胞間連絲：是貫穿胞壁的管狀結(jié)構(gòu)物內(nèi)：是貫穿胞壁的管狀結(jié)構(gòu)物內(nèi)的連絲微管，其兩端與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連接。的連絲微管，其兩端與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連接。 2.2根系吸水的動(dòng)力根系吸水的動(dòng)力根壓（根壓（rootpressure）：植物根部的生理活動(dòng)植物根部的生理活動(dòng)使液流從根部上升的壓力。使液流從根部上升的壓力。傷流傷流和和吐水吐水可證明根可證明根壓的存在壓的存在蒸騰拉力（蒸騰拉力（transpiration

13、alpull）：由于蒸騰作由于蒸騰作用產(chǎn)生的一系列水勢(shì)梯度使導(dǎo)管中水分上升的力用產(chǎn)生的一系列水勢(shì)梯度使導(dǎo)管中水分上升的力量。量。主要?jiǎng)恿χ饕獎(jiǎng)恿Α?2.3根系吸水的影響因素根系吸水的影響因素植物本身因素植物本身因素1)根系發(fā)達(dá)程度根系發(fā)達(dá)程度2)根系活力強(qiáng)弱根系活力強(qiáng)弱3)根系細(xì)胞水勢(shì)根系細(xì)胞水勢(shì)土壤環(huán)境條件土壤環(huán)境條件1)可用水分多少可用水分多少2)通氣狀況通氣狀況3)溫度溫度4)土壤溶液濃度土壤溶液濃度要點(diǎn)之四要點(diǎn)之四4植物的蒸騰作用植物的蒸騰作用4.1蒸騰作用的概念蒸騰作用的概念蒸騰作用蒸騰作用（transpiration）：水分以氣）：水分以氣態(tài)方式從植物體的表面散失的過(guò)程。態(tài)方式從植

14、物體的表面散失的過(guò)程。4.2蒸騰作用的部位與方式蒸騰作用的部位與方式枝、果枝、果皮孔蒸騰皮孔蒸騰葉葉片片角質(zhì)層蒸騰角質(zhì)層蒸騰、氣孔蒸騰氣孔蒸騰（主要方式主要方式）關(guān)于氣孔運(yùn)動(dòng)及其影響因素植物氣孔的開放與關(guān)閉植物氣孔的開放與關(guān)閉淀粉淀粉糖轉(zhuǎn)化學(xué)說(shuō)糖轉(zhuǎn)化學(xué)說(shuō)（Starch-sugarconversiontheory）淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶合成合成活性活性氣孔關(guān)閉氣孔關(guān)閉黑暗黑暗保衛(wèi)細(xì)胞保衛(wèi)細(xì)胞呼吸作用呼吸作用產(chǎn)生產(chǎn)生CO2，細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞內(nèi)pHG-1-P合成為淀粉合成為淀粉水勢(shì)升高水勢(shì)升高保衛(wèi)細(xì)胞失水膨壓保衛(wèi)細(xì)胞失水膨壓氣孔開放氣孔開放光照光照保衛(wèi)細(xì)胞保衛(wèi)細(xì)胞光合作用光合作用消耗消耗CO2，細(xì)胞內(nèi)

15、，細(xì)胞內(nèi)pH淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶水解水解活性活性淀粉水解為淀粉水解為G-1-P水勢(shì)下降水勢(shì)下降保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨壓保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨壓 影響氣孔運(yùn)動(dòng)的因素影響氣孔運(yùn)動(dòng)的因素 影響光合作用、葉子水分狀況的因素等均影響光合作用、葉子水分狀況的因素等均可影響氣孔運(yùn)動(dòng)?？捎绊憵饪走\(yùn)動(dòng)。 內(nèi)生晝夜節(jié)律：內(nèi)生晝夜節(jié)律：隨一天的晝夜交替而開閉。隨一天的晝夜交替而開閉。 光照：光照：光誘導(dǎo)氣孔開放光誘導(dǎo)氣孔開放(有些植物除外有些植物除外)，不，不同波長(zhǎng)的光對(duì)氣孔運(yùn)動(dòng)有著不同的影響，藍(lán)光同波長(zhǎng)的光對(duì)氣孔運(yùn)動(dòng)有著不同的影響，藍(lán)光和紅光最有效和紅光最有效(與光合作用相似與光合作用相似)。 光促進(jìn)光合作用，促進(jìn)蘋果酸的形

16、成，促光促進(jìn)光合作用，促進(jìn)蘋果酸的形成，促進(jìn)進(jìn)K+和和Cl-吸收等吸收等 CO2：葉片內(nèi)部低的葉片內(nèi)部低的CO2分壓可使氣孔張開，高的分壓可使氣孔張開，高的CO2則使氣孔關(guān)閉。溫度和光照很可能是通過(guò)影響葉則使氣孔關(guān)閉。溫度和光照很可能是通過(guò)影響葉內(nèi)內(nèi)CO2濃度而間接影響氣孔開關(guān)的。濃度而間接影響氣孔開關(guān)的。溫度：溫度：在一定溫度范圍內(nèi)氣孔開度一般隨溫在一定溫度范圍內(nèi)氣孔開度一般隨溫度的升高而增大。在度的升高而增大。在25以上時(shí)氣孔開度最大，以上時(shí)氣孔開度最大，30-35時(shí)開度會(huì)減小。低溫下開度減小或關(guān)時(shí)開度會(huì)減小。低溫下開度減小或關(guān)閉。閉。 葉片含水量：葉片含水量：白天劇烈蒸騰時(shí)失水過(guò)多，氣白

17、天劇烈蒸騰時(shí)失水過(guò)多，氣孔關(guān)閉。雨天葉片含水過(guò)多，表面細(xì)胞體積膨孔關(guān)閉。雨天葉片含水過(guò)多，表面細(xì)胞體積膨大，擠壓保衛(wèi)細(xì)胞，使氣孔關(guān)閉。葉片水勢(shì)降大，擠壓保衛(wèi)細(xì)胞，使氣孔關(guān)閉。葉片水勢(shì)降低時(shí)氣孔開度減小或關(guān)閉。低時(shí)氣孔開度減小或關(guān)閉。 風(fēng)：風(fēng)：大風(fēng)可能加快蒸騰作用，使保衛(wèi)細(xì)胞失大風(fēng)可能加快蒸騰作用，使保衛(wèi)細(xì)胞失水過(guò)多而促進(jìn)氣孔關(guān)閉。微風(fēng)有利于氣孔開放和水過(guò)多而促進(jìn)氣孔關(guān)閉。微風(fēng)有利于氣孔開放和蒸騰蒸騰 植物激素：植物激素：細(xì)胞分裂素促進(jìn)氣孔開放，而細(xì)胞分裂素促進(jìn)氣孔開放，而ABA促進(jìn)氣孔關(guān)閉。干旱時(shí)根產(chǎn)生的促進(jìn)氣孔關(guān)閉。干旱時(shí)根產(chǎn)生的ABA向上向上運(yùn)輸?shù)降厣喜?，促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞膜上運(yùn)輸?shù)降厣喜?，促進(jìn)

18、保衛(wèi)細(xì)胞膜上K+外流通道外流通道開啟，向外運(yùn)送的開啟，向外運(yùn)送的K+量增加，使保衛(wèi)細(xì)胞水勢(shì)量增加，使保衛(wèi)細(xì)胞水勢(shì)增大而失水，從而促進(jìn)氣孔關(guān)閉增大而失水，從而促進(jìn)氣孔關(guān)閉4.3 蒸騰作用的表示方法蒸騰作用的表示方法 1. 蒸騰速率蒸騰速率（transpirationalrate）：又稱：又稱蒸騰蒸騰強(qiáng)度強(qiáng)度，指植物在單位時(shí)間內(nèi)，單位面積通過(guò)蒸，指植物在單位時(shí)間內(nèi)，單位面積通過(guò)蒸騰作用而散失的水分量。（克平方分米騰作用而散失的水分量。（克平方分米小時(shí)）小時(shí)）2. 蒸騰比率蒸騰比率（transpirationalratio）：植物每消：植物每消耗耗l公斤水時(shí)所形成的干物質(zhì)重量（克）。公斤水時(shí)所形成的

19、干物質(zhì)重量（克）。3. 蒸騰系數(shù)蒸騰系數(shù)（transpirationalcoefficient）：又：又稱為稱為需水量需水量（waterrequirement），植物制造，植物制造1克干物質(zhì)所需的水分量（克）。它是蒸騰比率克干物質(zhì)所需的水分量（克）。它是蒸騰比率的倒數(shù)。的倒數(shù)。 4.5蒸騰作用的影響因素蒸騰作用的影響因素A)內(nèi)部因素：內(nèi)部因素：氣孔頻度氣孔頻度（氣孔數(shù)（氣孔數(shù)/cm2）、）、氣孔大小氣孔大小、氣氣孔開度孔開度等等B)外部因素：外部因素：光照光照、空氣相對(duì)濕度空氣相對(duì)濕度、溫度溫度、風(fēng)速風(fēng)速等等要點(diǎn)之五5.1水分運(yùn)輸?shù)耐緩剿诌\(yùn)輸?shù)耐緩?.2水分運(yùn)輸?shù)乃俣人诌\(yùn)輸?shù)乃俣?水分在導(dǎo)

20、管的運(yùn)輸速度一般為水分在導(dǎo)管的運(yùn)輸速度一般為3-45m/h。 土壤水 根毛 根皮層 根中柱鞘 根導(dǎo)管 莖導(dǎo)管 葉柄導(dǎo)管 葉脈導(dǎo)管 葉肉細(xì)胞 葉細(xì)胞間隙 氣孔下腔 氣孔 大氣根系吸收的水分根系吸收的水分向上運(yùn)輸?shù)耐緩较蛏线\(yùn)輸?shù)耐緩?5.3 水分沿導(dǎo)管或管胞上升的動(dòng)力水分沿導(dǎo)管或管胞上升的動(dòng)力 水分上升的動(dòng)力：根壓和蒸騰拉力 水分上升的原因：蒸騰內(nèi)聚力張力學(xué)說(shuō) （1）水柱有張力，（0.53MPa） （2）水分子間有較大的內(nèi)聚力（20 MPa）， 內(nèi)聚力張力 （3）水分子對(duì)導(dǎo)管壁有很強(qiáng)的附著力蒸騰蒸騰-內(nèi)聚力內(nèi)聚力-張力學(xué)說(shuō)張力學(xué)說(shuō)（transpiration-cohesion-tensionthe

21、ory），又簡(jiǎn)稱為），又簡(jiǎn)稱為內(nèi)聚力學(xué)說(shuō)：內(nèi)聚力學(xué)說(shuō)： 由由H. H. Dixon H. H. Dixon 提出。提出。 主要論點(diǎn)：主要論點(diǎn)：葉片因蒸騰失水而從導(dǎo)管或葉片因蒸騰失水而從導(dǎo)管或管胞吸水，使導(dǎo)管或管胞的水柱產(chǎn)生張力，管胞吸水，使導(dǎo)管或管胞的水柱產(chǎn)生張力，由于水分子內(nèi)聚力大于張力，保證水柱的由于水分子內(nèi)聚力大于張力，保證水柱的連續(xù)而使水分不斷上升。連續(xù)而使水分不斷上升。要點(diǎn)之六6合理灌溉的生理基礎(chǔ)合理灌溉的生理基礎(chǔ)（1）作物需水規(guī)律：作物需水規(guī)律：不同作物或同一作物不同不同作物或同一作物不同時(shí)期需水量不同時(shí)期需水量不同 如：如：CC3 3植物比植物比CC4 4植物多植物多1 12 2

22、倍倍 水分臨界期：水分臨界期：植物對(duì)水分不足最敏感、最易受植物對(duì)水分不足最敏感、最易受 害的時(shí)期。害的時(shí)期。 小麥小麥 ：孕穗期和開始灌漿至乳熟末期孕穗期和開始灌漿至乳熟末期 豆類、花生：豆類、花生：開花期開花期 果樹：果樹：開花至果實(shí)生長(zhǎng)初期開花至果實(shí)生長(zhǎng)初期（2）合理灌溉的指標(biāo)）合理灌溉的指標(biāo)形態(tài)指標(biāo)形態(tài)指標(biāo)： （A）生長(zhǎng)速率下降（B）幼葉調(diào)萎（C）莖葉變紅生理指標(biāo)：生理指標(biāo)：葉片水勢(shì)、細(xì)胞汁液濃度或滲透勢(shì)、氣孔開度等（3）合理灌溉增產(chǎn)的原因合理灌溉增產(chǎn)的原因 可改善各種生理作用，特別是光合作用；能改變?cè)耘喹h(huán)境的土壤條件和氣候條件（滿足生態(tài)需水）；防止土壤干旱（滿足生理需水）。（4）灌溉的

23、方法）灌溉的方法 A）漫灌(wild flooding irrigation)：是我國(guó)目前應(yīng)用最為廣泛的灌溉方法，其最大缺點(diǎn)是造成水資源的浪費(fèi),還會(huì)造成土壤沖刷,肥力流失,土地鹽堿化等諸多弊端。 B）噴灌(spray irrigation)：就是借助動(dòng)力設(shè)備把水噴到空中成水滴降落到植物和土壤上。這種方法既可解除大氣干旱和土壤干旱，保持土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，防止土壤鹽堿化，又可節(jié)約用水。 C）滴灌(drip irrigation)：是通過(guò)埋入地下或設(shè)置于地面的塑料管網(wǎng)絡(luò)，將水分輸送到作物根系周圍，水分（也可添加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)）從管上的小孔緩慢地滴出，讓作物根系經(jīng)常處于保持在良好的水分、空氣、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)下。礦質(zhì)元

24、素的概念礦質(zhì)元素的概念除除 C、H、O 以外，以外，主要主要由由根系根系從從土壤土壤中吸收的元素。中吸收的元素。植物必需的礦質(zhì)元素種類植物必需的礦質(zhì)元素種類大量元素：大量元素：N、P、S、K、Ca、Mg微量元素微量元素:Cl、Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu、Ni如何來(lái)驗(yàn)證如何來(lái)驗(yàn)證Mg元素是植物所必需的礦質(zhì)元素？元素是植物所必需的礦質(zhì)元素？溶液培養(yǎng)法溶液培養(yǎng)法用含有用含有全部全部或或部分部分礦質(zhì)元素的營(yíng)養(yǎng)液礦質(zhì)元素的營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)植物的方法。培養(yǎng)植物的方法。請(qǐng)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：請(qǐng)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：無(wú)土栽培取材取材選取若干選取若干長(zhǎng)勢(shì)良好、大小相似長(zhǎng)勢(shì)良好、大小相似的玉米幼苗的玉米幼苗等分為兩組等

25、分為兩組配制培養(yǎng)液配制培養(yǎng)液分別配制分別配制完全完全培養(yǎng)液、培養(yǎng)液、缺鎂缺鎂培養(yǎng)液培養(yǎng)液培養(yǎng)培養(yǎng)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象A A組組B B組組完全培養(yǎng)液完全培養(yǎng)液等量等量缺鎂培養(yǎng)液缺鎂培養(yǎng)液+適宜、相同適宜、相同的環(huán)境中的環(huán)境中添加鎂元素添加鎂元素B B組組B B1 1組組B B2 2組組+Mg不做任何處理不做任何處理繼續(xù)培養(yǎng)，繼續(xù)培養(yǎng)， 觀察觀察正常生長(zhǎng)全營(yíng)養(yǎng)液全營(yíng)養(yǎng)液Mg元素元素生長(zhǎng)不正常正常生長(zhǎng)結(jié)論：Mg元素是植物生長(zhǎng)的必需礦質(zhì)元素缺缺Mg完全完全營(yíng)養(yǎng)液營(yíng)養(yǎng)液缺鎂的缺鎂的老葉老葉變黃，新葉仍綠色變黃，新葉仍綠色缺鐵的缺鐵的新葉新葉黃化，老葉仍保持綠色黃化，老葉仍保持綠色思考：思考：根吸收水

26、和吸收礦質(zhì)元素是不是同一過(guò)程？根吸收水和吸收礦質(zhì)元素是不是同一過(guò)程？結(jié)論：結(jié)論：材料二：科學(xué)家曾用菜豆做過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)菜豆的吸水量增加約材料二：科學(xué)家曾用菜豆做過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)菜豆的吸水量增加約1倍時(shí)，倍時(shí)，K+、Ca2+、NO3-和和PO43-等礦質(zhì)元素離子的吸收量同原來(lái)等礦質(zhì)元素離子的吸收量同原來(lái)各自的吸收量相比，只增加各自的吸收量相比，只增加0.1-0.7倍。倍。白天白天 晚上晚上水水P吸收量吸收量材料一：材料一：甘蔗對(duì)甘蔗對(duì)P和水的吸收和水的吸收材料材料: 科學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，通常情況下，根細(xì)胞中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，通常情況下，根細(xì)胞中的K等礦質(zhì)等礦質(zhì)元素離子的濃度元素離子的濃度, 已高于土壤溶液中的

27、濃度，但植物的根已高于土壤溶液中的濃度，但植物的根仍然吸收這些必需的礦質(zhì)離子。仍然吸收這些必需的礦質(zhì)離子。低濃度低濃度高濃度高濃度能量能量討論：討論：礦質(zhì)元素是以哪種方式進(jìn)入根細(xì)胞的？礦質(zhì)元素是以哪種方式進(jìn)入根細(xì)胞的？問(wèn)：如果用化學(xué)藥品抑制根的呼吸作用，根對(duì)礦質(zhì)元素的吸問(wèn)：如果用化學(xué)藥品抑制根的呼吸作用，根對(duì)礦質(zhì)元素的吸收就會(huì)中斷。為什么？收就會(huì)中斷。為什么？ 將等量的將等量的NH4+、 Po43-、 K+、Ca2+共同置于共同置于5000ml水中，水中，再放入新鮮水稻根，幾小時(shí)后測(cè)定混合液中上述四種離子和水再放入新鮮水稻根，幾小時(shí)后測(cè)定混合液中上述四種離子和水的含量變化如下表：的含量變化如下

28、表：項(xiàng)目項(xiàng)目 水水NH4+K+Ca2+Po43-減少減少0%83%72%97%84%問(wèn)問(wèn):Ca2+比比K+減少量明顯大的原因：減少量明顯大的原因：根對(duì)不同礦質(zhì)元素的吸收量不同，與細(xì)胞膜上的載體有關(guān)根對(duì)不同礦質(zhì)元素的吸收量不同，與細(xì)胞膜上的載體有關(guān)水分的吸收水分的吸收礦質(zhì)元素的吸收礦質(zhì)元素的吸收區(qū)區(qū)別別吸收方式吸收方式吸收的動(dòng)力吸收的動(dòng)力來(lái)源來(lái)源運(yùn)載工具運(yùn)載工具聯(lián)聯(lián)系系滲透作用（自由擴(kuò)散）滲透作用（自由擴(kuò)散） 主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸呼吸作用（呼吸作用（ATP）細(xì)胞膜上的載體細(xì)胞膜上的載體蒸騰作用蒸騰作用細(xì)胞內(nèi)、外溶液的濃細(xì)胞內(nèi)、外溶液的濃度差度差不需要不需要礦質(zhì)元素一定要溶解于水中，才能被根部吸收礦質(zhì)

29、元素一定要溶解于水中，才能被根部吸收礦質(zhì)元素被根細(xì)胞吸收后，又會(huì)影響細(xì)胞內(nèi)、外溶礦質(zhì)元素被根細(xì)胞吸收后，又會(huì)影響細(xì)胞內(nèi)、外溶液的濃度，從而影響根對(duì)水分的滲透吸收液的濃度，從而影響根對(duì)水分的滲透吸收礦質(zhì)元素隨水分的運(yùn)輸而運(yùn)輸?shù)牡V質(zhì)元素隨水分的運(yùn)輸而運(yùn)輸?shù)南嘞鄬?duì)對(duì)獨(dú)獨(dú)立立礦礦質(zhì)質(zhì)元元素素的的存存在在形形式式呈離子狀態(tài)呈離子狀態(tài) 如：如：K、Na形成不穩(wěn)定化合物形成不穩(wěn)定化合物 如：如：N、P、Mg形成穩(wěn)定化合物形成穩(wěn)定化合物 如：如：Fe、Ca可再度利用可再度利用不再度利用不再度利用（ ）部位先缺乏）部位先缺乏（ ）部位先缺乏）部位先缺乏老葉老葉新葉新葉1 1、不同的植物對(duì)各種必需的礦質(zhì)元素的需要

30、不同。、不同的植物對(duì)各種必需的礦質(zhì)元素的需要不同。2 2、同一種植物在不同的生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期，對(duì)、同一種植物在不同的生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期，對(duì)K K、P P等等各種必需的礦質(zhì)元素的需要量也不同。各種必需的礦質(zhì)元素的需要量也不同。小麥不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期對(duì)小麥不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期對(duì)P的需要量的需要量小麥不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期對(duì)小麥不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期對(duì)K的需要量的需要量 合理施肥合理施肥 根據(jù)植物的需肥規(guī)律，根據(jù)植物的需肥規(guī)律，適時(shí)地、適時(shí)地、適量地適量地施肥，以便使植物體茁壯施肥，以便使植物體茁壯生長(zhǎng)，并且獲得生長(zhǎng)，并且獲得少肥高效少肥高效的結(jié)果。的結(jié)果。光合作用光合作用 (photosynthesis) 綠色植物通過(guò)葉綠體

31、,利用光能,把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物,并且釋放出氧氣的過(guò)程。 光合作用 （photosynthesis）一、光合作用的探究歷程一、光合作用的探究歷程 光合作用被稱為光合作用被稱為“地球上最重要的地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)”。人類對(duì)光合作用的科學(xué)研。人類對(duì)光合作用的科學(xué)研究至少已經(jīng)進(jìn)行了究至少已經(jīng)進(jìn)行了300300多年多年赫爾蒙特赫爾蒙特揭開了揭開了光合作用研究的序幕光合作用研究的序幕你同意赫爾蒙特的觀點(diǎn)嗎？1771年，英國(guó)科學(xué)家普里斯特利年，英國(guó)科學(xué)家普里斯特利的實(shí)驗(yàn)1 23普里斯特利指出：普里斯特利指出：荷蘭科學(xué)家英格豪斯荷蘭科學(xué)家英格豪斯的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn) 黑暗黑暗光下光下 1

32、779年,英格豪斯經(jīng)過(guò)500多次實(shí)驗(yàn),證明了光照光照是這一實(shí)驗(yàn)成功的必要條件是這一實(shí)驗(yàn)成功的必要條件。直到1785年發(fā)現(xiàn)空氣組成后,人們才明白植物在光下釋放了氧氣。植物在光下釋放了氧氣。 1845年，德國(guó)科學(xué)家梅耶年，德國(guó)科學(xué)家梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)換和守恒定律指出，植物在光合作用時(shí)把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。 光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，貯存于什么物質(zhì)中呢？思考與討論：思考與討論：1、實(shí)驗(yàn)前為什么要對(duì)天竺葵先進(jìn)行暗處理？、實(shí)驗(yàn)前為什么要對(duì)天竺葵先進(jìn)行暗處理？2、為什么讓葉片一半曝光，另一半遮光？、為什么讓葉片一半曝光，另一半遮光？3、用碘液檢驗(yàn)光合作用的何種產(chǎn)物？、用碘液檢驗(yàn)光合作用的何種產(chǎn)物？4、這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)

33、明了什么？、這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？1864年，德國(guó)科學(xué)家薩克斯年，德國(guó)科學(xué)家薩克斯的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟黑暗處理一半照光、一半遮光酒精脫色碘液顯色 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康娜~片原有的淀粉消耗掉葉片原有的淀粉消耗掉自身對(duì)照自身對(duì)照除去綠色色素的干擾除去綠色色素的干擾證明被檢測(cè)葉片含淀粉證明被檢測(cè)葉片含淀粉結(jié)論：植物在光下制造了淀粉。結(jié)論：植物在光下制造了淀粉。（1 1）先選用黑暗并且沒(méi)有空氣的環(huán)境，是為）先選用黑暗并且沒(méi)有空氣的環(huán)境，是為了排除實(shí)驗(yàn)前環(huán)境中光線和氧的影響，確保了排除實(shí)驗(yàn)前環(huán)境中光線和氧的影響，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。（2 2）先選極細(xì)光束，用好氧性細(xì)菌檢測(cè)，能）先選極細(xì)光束，

34、用好氧性細(xì)菌檢測(cè)，能準(zhǔn)確判斷水綿細(xì)胞中釋放氧的部位；而后用準(zhǔn)確判斷水綿細(xì)胞中釋放氧的部位；而后用完全爆光的水綿與之對(duì)照，從而證明了實(shí)驗(yàn)完全爆光的水綿與之對(duì)照，從而證明了實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是光照引起的，氧是葉綠體釋放出結(jié)果完全是光照引起的，氧是葉綠體釋放出來(lái)的。來(lái)的。（3 3）結(jié)論：葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。結(jié)論：葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。 請(qǐng)利用所學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)方法，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)請(qǐng)利用所學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)方法，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明植物光合作用需要：證明植物光合作用需要：1 1、水、水2 2、二氧化碳、二氧化碳自主探究:證明光合作用需要水證明光合作用需要水思考與討論：思考與討論：實(shí)驗(yàn)中為什么要切斷葉脈？實(shí)驗(yàn)中為什么要

35、切斷葉脈？暗處光下脫色碘液思考與討論：思考與討論：1、此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的是什么？、此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的是什么？2、這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？、這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？1212暗處NaHCO3溶液溶液21濃濃KOH溶液溶液光下光下12脫色碘液 據(jù)此，你能用一個(gè)反應(yīng)式來(lái)表達(dá)光合作據(jù)此，你能用一個(gè)反應(yīng)式來(lái)表達(dá)光合作用的過(guò)程嗎？用的過(guò)程嗎？(CH2O)光合作用光合作用O2來(lái)自來(lái)自CO2，還是還是H2OH2OCO2O2（CH2O）進(jìn)一步探究：1839年，美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門年，美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)： 當(dāng)實(shí)驗(yàn)中標(biāo)記的是H218O時(shí)，,收集到的O2放射性有無(wú)，可能有幾種情況? 相應(yīng)的結(jié)論是什

36、么?CO2H218O(1)(1)全部具有放射性全部具有放射性(2)(2)全部沒(méi)有放射性全部沒(méi)有放射性(3)(3)一部分有放射性一部分有放射性, ,一部分沒(méi)有一部分沒(méi)有 放射性放射性CO2+H218O光光（CH2O）+18O218O2 同位素標(biāo)記法同位素標(biāo)記法 放射性同位素可用于追蹤物質(zhì)的運(yùn)行和變化規(guī)律。用放射性同位素標(biāo)記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不會(huì)改變?？茖W(xué)家通過(guò)追蹤放射性同位素標(biāo)記的化合物，可以弄清化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)過(guò)程。這種方法叫做同位素標(biāo)記法。 進(jìn)入20世紀(jì)40年代，科學(xué)家開始用放射性同位素14C研究光合作用中有機(jī)物的合成過(guò)程。 美國(guó)科學(xué)家卡爾文等用小球藻做實(shí)驗(yàn)：用14C標(biāo)記的14CO2，供小球藻