植物的水分生理(二)

1、水分代謝（水分代謝（water metabolism）：植物對水）：植物對水分的吸收、運(yùn)輸、利用和散失的過程。分的吸收、運(yùn)輸、利用和散失的過程。有收無收在于水，多收少收在于肥 植物細(xì)胞和根系吸水機(jī)制；植物細(xì)胞和根系吸水機(jī)制； 植物蒸騰作用的調(diào)控、氣孔運(yùn)動機(jī)制及植物蒸騰作用的調(diào)控、氣孔運(yùn)動機(jī)制及其調(diào)控。其調(diào)控。一、植物的含水量(水分占鮮重的百分比。）1. 不同植物含水量不同水生中生旱生水生中生旱生草本植物含水量70-85%第一節(jié)水在植物生命活動中的作用蓮含水量90%苔蘚含水量6%一、植物的含水量2. 同一植物不同器官和組織含水量不同根60%90%種子10%14%新生旺盛衰老成熟新生旺盛衰老成熟3

2、. 同一器官不同生長期，含水量也不同前期后期前期后期二、植物體內(nèi)水分存在的狀態(tài)自由水自由水束縛水束縛水蛋白質(zhì)親水膠粒蛋白質(zhì)親水膠粒與細(xì)胞組分之間吸附力較弱，可以自由移動，起溶劑作用的水分。與細(xì)胞組分緊密結(jié)合而不能自由移動、不易蒸發(fā)散失的水分。 思考： 干旱時，自由水/束縛水高抗旱？ 還是自由水/束縛水低抗旱？二、植物體內(nèi)水分存在的狀態(tài) 1. 是細(xì)胞的重要組成成分。7090% 2. 是代謝過程中的重要反應(yīng)物質(zhì)。如水解、脫氫反應(yīng)，光合作用。 3. 水分是各種生化反應(yīng)和運(yùn)輸物質(zhì)的介質(zhì)（溶劑）。 4. 水分能保持植物的固有姿態(tài)和促進(jìn)生長。（就像吹氣氣球）產(chǎn)生靜水壓，維持細(xì)胞緊張度 5. 水具有重要的生

3、態(tài)意義。蒸騰散熱，以水調(diào)肥三、水分在植物生命活動中的作用生理需水生態(tài)需水第二節(jié)植物細(xì)胞對水分的吸收在植物的生命活在植物的生命活動中，植物不斷的從動中，植物不斷的從環(huán)境中吸收水分，也環(huán)境中吸收水分，也不斷的向環(huán)境中散失不斷的向環(huán)境中散失水分。植物是如何從水分。植物是如何從環(huán)境中吸收水分的呢？環(huán)境中吸收水分的呢？水的移動主要有三種方式 一、擴(kuò)散 二、集流 三、滲透作用一、擴(kuò)散（以濃度為動力）是一種自發(fā)過程，是由于分子的隨機(jī)熱運(yùn)動所造成的，物質(zhì)從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域移動的現(xiàn)象。細(xì)胞間水分的遷移（短距離）水孔蛋白磷脂雙分子層（質(zhì)膜）是指液體中成群的原子或分子在壓力梯度下共同移動。是水分長距離運(yùn)輸

4、的重要方式導(dǎo)管二、集流（以壓力為動力）根壓和蒸騰拉力根壓：由于根系生理活動而促使液流從根部上升的壓力。蒸騰：植物體內(nèi)水分以氣態(tài)散失到大氣中的過程。三、滲透作用（以壓力和濃度兩者為動力）蔗糖溶液水經(jīng)過一段時間壓力（水勢）半透膜液面上升水分從水勢高的系統(tǒng)通過半透膜向水勢低的系統(tǒng)移動的現(xiàn)象。 1. 水勢：溶液中每偏摩爾體積水的化學(xué)化學(xué)勢差勢差。實(shí)質(zhì)是壓力單位。 2. 植物細(xì)胞是一個滲透系統(tǒng)：質(zhì)膜和液泡膜都是半透膜，同細(xì)胞質(zhì)和胞外環(huán)境組成了滲透系統(tǒng)。燒苗 3. 細(xì)胞水勢的組成： w=+p(+m +g)三、滲透作用w=s +p(+m)3.1 規(guī)定純水的水勢為規(guī)定純水的水勢為 0。3.2 s滲透勢滲透勢(

5、)或溶質(zhì)勢或溶質(zhì)勢(s):由于溶質(zhì)的作用使細(xì)胞水勢降低的值。由于溶質(zhì)的作用使細(xì)胞水勢降低的值。 (0）。比較同一大氣壓下兩個開放系統(tǒng)間水勢差時，壓力勢可忽略不計(jì)。 3.4m 襯質(zhì)勢：由于原生質(zhì)中的親水物質(zhì)（襯質(zhì)）的存在使細(xì)胞水勢降低的值。(0)三、滲透作用 3.5 不同類型細(xì)胞的水勢組成 A. 分生組織：w=s +p+m B. 成熟細(xì)胞：w=s +p 成熟細(xì)胞指已形成中央大液泡的細(xì)胞，液泡的含水量較大，因此，襯質(zhì)勢（m）很小忽略。 C.風(fēng)干種子細(xì)胞的水勢：w=m 風(fēng)干種子細(xì)胞原生質(zhì)處于凝膠狀態(tài)，沒有溶液，即沒有滲透勢；膜失去彈性，也沒有壓力勢，只有襯質(zhì)勢。三、滲透作用 4. 水分的移動 流動方

6、向與從水勢高到水勢低，從濃度低到濃度高。 例題1： C液C細(xì)，水的流向？ C液C細(xì)，水的流向？ C液C細(xì)，水的流向？三、滲透作用細(xì)胞溶液細(xì)胞溶液溶液細(xì)胞溶液細(xì)胞流動平衡流動平衡 例題2：判斷甲、乙兩細(xì)胞水分的移動方向三、滲透作用 -1.4MPap=+0.8MPa -1.2MPap=+0.4MPa甲乙？w=-0.6MPaw=-0.8MPa一、根系吸水區(qū)域 根毛區(qū)吸水能力最強(qiáng)第三節(jié)植物根系對水分的吸收根毛區(qū)伸長區(qū)分生區(qū)二、根系吸水的途徑細(xì)胞途徑質(zhì)外體途徑 1. 共質(zhì)體途徑：水分從一個細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)經(jīng)過胞間連絲，移動到另一個細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)，形成一個細(xì)胞質(zhì)的連續(xù)體的途徑。 2. 跨膜途徑：水分從一個細(xì)胞到

7、另一個細(xì)胞，要兩次通過質(zhì)膜，故稱跨膜途徑?？缒ね緩胶凸操|(zhì)體途徑統(tǒng)稱為細(xì)胞途徑細(xì)胞途徑。 3. 質(zhì)外體途徑：水分通過細(xì)胞壁、細(xì)胞間隙等沒有細(xì)胞質(zhì)的移動途徑。二、根系吸水的途徑1. 根壓（葉片未展開時，是主要動力。主動吸水）三、根系吸水的動力傷流吐水證明根壓存在的兩種現(xiàn)象：證明根壓存在的兩種現(xiàn)象： 2. 蒸騰拉力(主要動力，被動吸水) 蒸騰拉力：由于葉片的蒸騰作用而產(chǎn)生的水勢梯度使植物體內(nèi)水分上升的力量。三、根系吸水的動力四、影響根系吸水的土壤條件土壤水分狀況:毛細(xì)管水（-0.01 -3.1MPa） 束縛水（-3.1MPa） 重力水（ -0.01MPa）土壤通氣狀況：根系呼吸土壤溫度：過低，過高（

8、“午不澆園”）土壤溶液濃度：過高，燒苗1. 生理意義a.水分吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的主要動力b.是礦質(zhì)元素和有機(jī)物運(yùn)輸?shù)膭恿.降低植物體的溫度d.有利于CO2的同化第四節(jié)植物的蒸騰作用一、蒸騰作用的生理意義、方式和指標(biāo)2. 方式（蒸騰部位）皮孔角質(zhì)層氣孔一、蒸騰作用的生理意義、方式和指標(biāo)葉片莖一、蒸騰作用的生理意義、方式和指標(biāo) 3. 蒸騰作用的指標(biāo) 蒸騰速率（蒸騰強(qiáng)度，transpiration rate）：植物在單位時間內(nèi)、單位面積上蒸騰散失的水量(gm-2h-1)。 蒸騰效率（蒸騰生產(chǎn)率，t r a n s p i r a t i o n efficiency）：植物每蒸騰1kg水所形成的干物質(zhì)的克

9、數(shù)(gkg-1)。 蒸騰系數(shù)（需水量，transpiration coefficient）：植物每制造1g干物質(zhì)所蒸騰水的克數(shù)(gg-1)。 蒸騰比率（transpiration ratio）：植物光合作用每固定1mol CO2所需蒸騰散失的水量（mol）。二、氣孔蒸騰 1. 氣孔的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) A.結(jié)構(gòu)： B.特點(diǎn)：下表面數(shù)目上表面 孔口側(cè)厚，背口側(cè)薄 輻射狀微絲雙子葉半月形單子葉啞鈴形 2. 氣孔的運(yùn)動及機(jī)制 1）氣孔的運(yùn)動二、氣孔蒸騰吸吸水水失失水水單子葉植物吸吸水水失失水水雙子葉植物2）氣孔運(yùn)動機(jī)制A.淀粉糖轉(zhuǎn)化學(xué)說二、氣孔蒸騰光合光合CO2減少減少pH升高升高淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶淀

10、粉淀粉葡萄糖葡萄糖水勢降低水勢降低白白天天吸水吸水氣孔開放氣孔開放OH-？2）氣孔運(yùn)動機(jī)制A.淀粉糖轉(zhuǎn)化學(xué)說二、氣孔蒸騰光合停止光合停止CO2增加增加pH降低降低淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶葡萄糖葡萄糖水勢升高水勢升高黒黒夜夜淀粉淀粉H+失水失水氣孔關(guān)閉氣孔關(guān)閉？2）氣孔運(yùn)動機(jī)制B.無機(jī)離子泵學(xué)說二、氣孔蒸騰質(zhì)子泵開放質(zhì)子泵開放細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)K增多增多水勢降低水勢降低氣孔開放氣孔開放光合光合ATP增加增加白白天天胞外胞外H+增加增加 K內(nèi)流通道開放內(nèi)流通道開放H+泵出 ？二、氣孔蒸騰2）氣孔運(yùn)動機(jī)制B.無機(jī)離子泵學(xué)說黑黑夜夜光合停止光合停止ATP減少減少質(zhì)子泵關(guān)閉質(zhì)子泵關(guān)閉細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)K減少減少水勢

11、增加水勢增加氣孔關(guān)閉氣孔關(guān)閉胞內(nèi)胞內(nèi)H+增加增加 K外流通道開放外流通道開放二、氣孔蒸騰2）氣孔運(yùn)動機(jī)制C.蘋果酸代謝學(xué)說葡萄糖葡萄糖PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）（磷酸烯醇式丙酮酸）OAA（草酰乙酸）（草酰乙酸）蘋果酸蘋果酸蘋果酸蘋果酸2-+2H+ATP質(zhì)子泵開放質(zhì)子泵開放細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)K增多增多水勢降低水勢降低氣孔開放氣孔開放離子泵離子泵淀粉糖淀粉糖白白天天糖酵解作用三、影響蒸騰的內(nèi)外因素1. 外界因素1）光照）光照葉溫升高葉溫升高內(nèi)外蒸汽內(nèi)外蒸汽壓增大壓增大蒸騰加快蒸騰加快氣孔開放氣孔開放氣孔阻力氣孔阻力變小變小蒸騰加快蒸騰加快2）空氣濕度）空氣濕度增強(qiáng)增強(qiáng)增大增大內(nèi)外蒸汽壓變小內(nèi)外蒸汽壓變小

12、蒸騰變慢蒸騰變慢3）溫度）溫度增大增大內(nèi)外蒸汽壓增大內(nèi)外蒸汽壓增大蒸騰加快蒸騰加快4）風(fēng)）風(fēng)微風(fēng)微風(fēng)內(nèi)外蒸汽壓增大內(nèi)外蒸汽壓增大蒸騰加快蒸騰加快強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)風(fēng)氣孔關(guān)閉氣孔關(guān)閉蒸騰變慢蒸騰變慢三、影響蒸騰的內(nèi)外因素2. 內(nèi)部因素氣孔葉面積氣孔頻度（多少）氣孔大小多多大大大大蒸騰加快第五節(jié)植物體內(nèi)的水分運(yùn)輸一、水分運(yùn)輸?shù)耐緩剑ㄇo、葉）1. 經(jīng)過死細(xì)胞：導(dǎo)管和管胞2. 經(jīng)過活細(xì)胞：葉脈氣孔下腔二、水分沿導(dǎo)管或管胞上升的機(jī)制1. 動力是根壓和蒸騰拉力，以蒸騰拉力更為重要。2. 水柱的連續(xù)性（1）內(nèi)聚力學(xué)說：A. 張力重力蒸騰拉力（斷裂力）B. 內(nèi)聚力：水分子之間的吸收力C. 附著力：水分子與細(xì)胞壁之間的力BCA水柱連續(xù)不中斷（2）氣穴現(xiàn)象，導(dǎo)管存在支路，氣泡的影響不大。第六節(jié)合理灌溉的生理基礎(chǔ)一、作物的需水規(guī)律1. 不同作物對水分的需要量不同：C4C32. 同一作物不同時期需水不同： 禾本科：苗期抽