教學(xué)課件植物與植物生理

1、情境情境5 5 測(cè)定植物重要生理指標(biāo)測(cè)定植物重要生理指標(biāo)子情境子情境5-1 測(cè)定水稻、大豆植物水分測(cè)定水稻、大豆植物水分一、植物水勢(shì)與根系吸水原理一、植物水勢(shì)與根系吸水原理 物質(zhì)的總能量包括物質(zhì)的總能量包括束縛能和自由能束縛能和自由能。 束縛能束縛能不能用于做有用功的能量。不能用于做有用功的能量。 自由能自由能能夠用于做有用功的能量。能夠用于做有用功的能量。 化學(xué)勢(shì)化學(xué)勢(shì)在等溫等壓條件下，在等溫等壓條件下，1mol1mol某某物質(zhì)所具有的自由能，稱(chēng)為該物質(zhì)的物質(zhì)所具有的自由能，稱(chēng)為該物質(zhì)的化化學(xué)勢(shì)學(xué)勢(shì)。1 1水勢(shì)的概念水勢(shì)的概念在等溫等壓條件下，在等溫等壓條件下，1mol1mol水所具有的自由

2、能，水所具有的自由能，稱(chēng)為水的化學(xué)勢(shì)。（水勢(shì)）稱(chēng)為水的化學(xué)勢(shì)。（水勢(shì)）純水的水勢(shì)最高，并且人為地定零，其它溶純水的水勢(shì)最高，并且人為地定零，其它溶液的水勢(shì)皆小于零，為負(fù)值。液的水勢(shì)皆小于零，為負(fù)值。（一）植物水勢(shì)（一）植物水勢(shì)2水勢(shì)的單位及換算關(guān)系水勢(shì)的單位及換算關(guān)系 水勢(shì)的符號(hào)：水勢(shì)的符號(hào)：ww讀作讀作PSiwPSiw 水勢(shì)的單位：帕斯卡（水勢(shì)的單位：帕斯卡（PaPa或或MPaMPa） 過(guò)去常用壓力單位巴（過(guò)去常用壓力單位巴（barbar）或大氣壓）或大氣壓（atmatm）作為水勢(shì)的單位。）作為水勢(shì)的單位。 換算關(guān)系是：換算關(guān)系是： 1 MPa1 MPa10106 6PaPa10 bar 1

3、0 bar 9.87 atm9.87 atm 1 atm 1 atm1.0131.01310105 5 Pa Pa1.013 bar1.013 bar3 3水勢(shì)的組分水勢(shì)的組分 wwssppmm 溶質(zhì)勢(shì)溶質(zhì)勢(shì)( (滲透勢(shì)滲透勢(shì)ss) ) ： 由于溶質(zhì)的存在而由于溶質(zhì)的存在而使水勢(shì)降低的值。（負(fù)值）使水勢(shì)降低的值。（負(fù)值） 壓力勢(shì)壓力勢(shì)(p(p) ) ：由于壓力的存在而使水勢(shì)：由于壓力的存在而使水勢(shì)改變的值。（一般為正值）改變的值。（一般為正值） 膨壓膨壓：當(dāng)細(xì)胞吸水發(fā)生膨脹時(shí)，對(duì)細(xì)胞壁產(chǎn)：當(dāng)細(xì)胞吸水發(fā)生膨脹時(shí)，對(duì)細(xì)胞壁產(chǎn)生的壓力。生的壓力。壁壓壁壓: :細(xì)胞壁對(duì)原生質(zhì)體產(chǎn)生的反壓細(xì)胞壁對(duì)原生質(zhì)

4、體產(chǎn)生的反壓 力。壁壓可以提高細(xì)胞水的自由能而提高水力。壁壓可以提高細(xì)胞水的自由能而提高水勢(shì)。勢(shì)。襯質(zhì)勢(shì)襯質(zhì)勢(shì)(m(m) ) ： 由于襯質(zhì)的存在而使水勢(shì)由于襯質(zhì)的存在而使水勢(shì)降低的值。（負(fù)值）降低的值。（負(fù)值）襯質(zhì)：襯質(zhì)：不溶入水而能吸附水分子的大分子物不溶入水而能吸附水分子的大分子物質(zhì)。比如：蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素、脂肪等。質(zhì)。比如：蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素、脂肪等。 4 4不同細(xì)胞，其水勢(shì)組分不同不同細(xì)胞，其水勢(shì)組分不同（1 1）有液泡細(xì)胞的水勢(shì)）有液泡細(xì)胞的水勢(shì)，其襯質(zhì)勢(shì)只有，其襯質(zhì)勢(shì)只有-0.01 -0.01 MPaMPa左右，只占整個(gè)水勢(shì)的微小部分，通左右，只占整個(gè)水勢(shì)的微小部分，通常省略

5、不計(jì)。常省略不計(jì)。 wwsspp（mm忽略不計(jì)）忽略不計(jì)）水勢(shì)與濃度的關(guān)系水勢(shì)與濃度的關(guān)系： 水勢(shì)高水勢(shì)高（2 2）無(wú)液泡細(xì)胞的水勢(shì)）無(wú)液泡細(xì)胞的水勢(shì)具具有一定的襯質(zhì)勢(shì)，有一定的襯質(zhì)勢(shì)，干干燥種子燥種子的的mm可達(dá)可達(dá)-100 MPa-100 MPa wwmm （ss 0 p0 p 0 0）水勢(shì)低水勢(shì)低水分水分反相關(guān)反相關(guān) 吸收方式：吸收方式：滲透滲透作用吸水作用吸水 有液泡細(xì)胞的吸水方式，是植物細(xì)胞主要有液泡細(xì)胞的吸水方式，是植物細(xì)胞主要的吸水方式。的吸水方式。吸脹吸脹作用吸水作用吸水 無(wú)液泡細(xì)胞的吸水方式。如根尖、莖尖和無(wú)液泡細(xì)胞的吸水方式。如根尖、莖尖和形成層細(xì)胞；風(fēng)干種子的細(xì)胞（豆類(lèi)）

6、、形成層細(xì)胞；風(fēng)干種子的細(xì)胞（豆類(lèi)）、干木耳等。干木耳等。（二）根系吸水原理（二）根系吸水原理1 1、滲透作用的概念、滲透作用的概念滲透裝置滲透裝置發(fā)生滲透作用必須具備的兩個(gè)條件：發(fā)生滲透作用必須具備的兩個(gè)條件： (1)(1)具有半透性膜（具有半透性膜（細(xì)胞膜、液泡膜是半透性膜細(xì)胞膜、液泡膜是半透性膜）成熟的植物細(xì)胞是否具備上述兩個(gè)條件呢？成熟的植物細(xì)胞是否具備上述兩個(gè)條件呢？一個(gè)成熟的植物一個(gè)成熟的植物細(xì)胞就是一個(gè)滲細(xì)胞就是一個(gè)滲透系統(tǒng)透系統(tǒng)(2)(2)存在水勢(shì)差存在水勢(shì)差2 2、植物細(xì)胞與外界溶液之間的水分關(guān)系、植物細(xì)胞與外界溶液之間的水分關(guān)系植物細(xì)胞植物細(xì)胞w w 外界溶液外界溶液ww細(xì)

7、胞失水細(xì)胞失水植物細(xì)胞植物細(xì)胞ww 外界溶液外界溶液ww細(xì)胞吸水細(xì)胞吸水植物細(xì)胞植物細(xì)胞ww 外界溶液外界溶液ww細(xì)胞等滲細(xì)胞等滲3 3、質(zhì)壁分離與質(zhì)壁分離復(fù)原的概念、質(zhì)壁分離與質(zhì)壁分離復(fù)原的概念(1)(1)質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離 當(dāng)細(xì)胞嚴(yán)重脫水當(dāng)細(xì)胞嚴(yán)重脫水時(shí)，液泡體積變時(shí)，液泡體積變小，原生質(zhì)收縮，小，原生質(zhì)收縮，慢慢脫離細(xì)胞壁，慢慢脫離細(xì)胞壁，這種現(xiàn)象叫質(zhì)壁這種現(xiàn)象叫質(zhì)壁分離。分離。 (2)(2)質(zhì)壁分離復(fù)原質(zhì)壁分離復(fù)原 把發(fā)生了質(zhì)壁分離的細(xì)胞放在把發(fā)生了質(zhì)壁分離的細(xì)胞放在水勢(shì)高或清水勢(shì)高或清水水中，外面的水分便進(jìn)入細(xì)胞，液泡變大，中，外面的水分便進(jìn)入細(xì)胞，液泡變大，使整個(gè)原生質(zhì)慢慢恢復(fù)原來(lái)的

8、狀態(tài)，這種使整個(gè)原生質(zhì)慢慢恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)，這種現(xiàn)象叫現(xiàn)象叫質(zhì)壁分離復(fù)原質(zhì)壁分離復(fù)原。4 4、細(xì)胞間水分的運(yùn)轉(zhuǎn)、細(xì)胞間水分的運(yùn)轉(zhuǎn) (1)(1)植物植物相鄰細(xì)胞相鄰細(xì)胞間水流方向間水流方向 取決于細(xì)胞之間的水勢(shì)差，水總是從取決于細(xì)胞之間的水勢(shì)差，水總是從水勢(shì)水勢(shì)高高的細(xì)胞流向的細(xì)胞流向水勢(shì)低水勢(shì)低的細(xì)胞。的細(xì)胞。(2)(2)多個(gè)細(xì)胞相連時(shí)多個(gè)細(xì)胞相連時(shí)水總是從水勢(shì)高水總是從水勢(shì)高的一端流向水勢(shì)的一端流向水勢(shì)低的一端。低的一端。多個(gè)細(xì)胞多個(gè)細(xì)胞, ,植物器官之植物器官之間間, ,地上比根部低地上比根部低; ;上部葉比下部葉低上部葉比下部葉低, ,在在同一葉子中距離主脈同一葉子中距離主脈越遠(yuǎn)則越低越遠(yuǎn)

9、則越低; ;在根部則內(nèi)部低于外在根部則內(nèi)部低于外部。部。 5 5、吸脹作用、吸脹作用親水膠體吸水膨脹的現(xiàn)象。親水膠體吸水膨脹的現(xiàn)象。吸脹作用是無(wú)液泡細(xì)胞的吸水方式。吸脹作用是無(wú)液泡細(xì)胞的吸水方式。如根尖、莖尖和如根尖、莖尖和形成層細(xì)胞；風(fēng)形成層細(xì)胞；風(fēng)干種子的細(xì)胞干種子的細(xì)胞（豆類(lèi)）；干木（豆類(lèi)）；干木耳細(xì)胞等。耳細(xì)胞等。（一）植物吸水的部位（一）植物吸水的部位 根系是吸收水分的主要器官。根系是吸收水分的主要器官。 水分還可以通過(guò)皮孔、裂口或傷口處進(jìn)水分還可以通過(guò)皮孔、裂口或傷口處進(jìn)入植物體。入植物體。二、影響植物根系吸水的土壤條件二、影響植物根系吸水的土壤條件主要在主要在根尖根尖10cm10

10、cm。包括。包括根冠、根毛區(qū)、伸長(zhǎng)根冠、根毛區(qū)、伸長(zhǎng)區(qū)和分生區(qū)區(qū)和分生區(qū), , 根毛區(qū)根毛區(qū)的吸水能力最大。的吸水能力最大。根毛區(qū)的輸導(dǎo)組織發(fā)達(dá)，對(duì)水分根毛區(qū)的輸導(dǎo)組織發(fā)達(dá)，對(duì)水分移動(dòng)的阻力小。移動(dòng)的阻力小。根毛區(qū)有許多根毛，增大了吸收根毛區(qū)有許多根毛，增大了吸收面積；面積；根毛細(xì)胞壁的外部由果膠質(zhì)組成，根毛細(xì)胞壁的外部由果膠質(zhì)組成，粘性強(qiáng)，親水性也強(qiáng)，有利于與土粘性強(qiáng)，親水性也強(qiáng)，有利于與土壤顆粒粘著和吸水；壤顆粒粘著和吸水；根部吸水的區(qū)域根部吸水的區(qū)域：由根系的生理活動(dòng)由根系的生理活動(dòng)而引起根系引起根系吸水的過(guò)程。吸水的過(guò)程。動(dòng)力是動(dòng)力是現(xiàn)象：吐水、傷流現(xiàn)象：吐水、傷流植物根系吸水主要依靠

11、植物根系吸水主要依靠 2 2 種方式種方式 :由蒸騰作用所引起根系吸水的過(guò)由蒸騰作用所引起根系吸水的過(guò)程。程。動(dòng)力是動(dòng)力是 （二）植物吸水的動(dòng)力（二）植物吸水的動(dòng)力傷流和根壓示意圖傷流和根壓示意圖A.A.傷流液從莖部切口處流出；傷流液從莖部切口處流出； B.B.用壓力計(jì)測(cè)定根壓用壓力計(jì)測(cè)定根壓 蒸騰作用蒸騰作用 植物體通過(guò)氣孔向外植物體通過(guò)氣孔向外蒸發(fā)水分的作用蒸發(fā)水分的作用質(zhì)外體途徑：質(zhì)外體途徑：水分通過(guò)水分通過(guò)細(xì)細(xì)胞壁、細(xì)胞間隙胞壁、細(xì)胞間隙移動(dòng)。移移動(dòng)。移動(dòng)速度動(dòng)速度快快。共質(zhì)體途徑：共質(zhì)體途徑：是指水分從是指水分從一個(gè)細(xì)胞的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)胞胞間連絲間連絲，移動(dòng)到另一個(gè)細(xì)

12、，移動(dòng)到另一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)。移動(dòng)速度胞的細(xì)胞質(zhì)。移動(dòng)速度較較慢慢。（三）植物吸水的途徑（三）植物吸水的途徑（四）影響根系吸水的土壤條件（四）影響根系吸水的土壤條件 根部吸水能力根部吸水能力 土壤保水能力，吸水土壤保水能力，吸水根部吸水能力根部吸水能力 土壤保水能力，不吸水土壤保水能力，不吸水植物只能利用土壤中可用水分。植物只能利用土壤中可用水分。1 1、土壤中可用水分、土壤中可用水分2、土壤通氣狀況、土壤通氣狀況時(shí)間較長(zhǎng)，就形成時(shí)間較長(zhǎng)，就形成無(wú)無(wú)氧呼吸氧呼吸，產(chǎn)生和累積產(chǎn)生和累積較多較多酒精酒精，根系中毒，根系中毒受傷，吸水更少。受傷，吸水更少。短期內(nèi)可使細(xì)胞短期內(nèi)可使細(xì)胞呼吸呼吸減弱減弱，

13、影響影響根壓根壓，繼，繼而阻礙吸水；而阻礙吸水；土壤缺氧土壤缺氧和和CO2濃濃度過(guò)高度過(guò)高原因原因：土壤土壤使根系使根系能降低根系的吸水速率；能降低根系的吸水速率；土壤土壤對(duì)根系吸水也不利。對(duì)根系吸水也不利。3 3、土壤溫度、土壤溫度4 4、土壤溶液濃度、土壤溶液濃度根系從土壤中吸水，根根系從土壤中吸水，根部細(xì)胞水勢(shì)必須部細(xì)胞水勢(shì)必須 ？土土壤溶液水勢(shì)。壤溶液水勢(shì)。（一）蒸騰作用的生理意義和方式（一）蒸騰作用的生理意義和方式1. 1. 概念概念 蒸騰作用蒸騰作用：是指：是指水水分以分以氣體氣體狀態(tài)，通過(guò)植狀態(tài)，通過(guò)植物體的表面物體的表面( (主要是葉子主要是葉子) )，從體內(nèi)，從體內(nèi)散失散失到

14、體到體外的現(xiàn)象。外的現(xiàn)象。三、蒸騰作用與影響其的環(huán)境因素三、蒸騰作用與影響其的環(huán)境因素 2. 2. 生理意義生理意義（1 1）是植物水分吸收和運(yùn)輸?shù)模┦侵参锼治蘸瓦\(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿χ饕獎(jiǎng)恿Γ? 3）能夠）能夠降低葉片的溫度降低葉片的溫度（2 2）促進(jìn)木質(zhì)部汁液中物質(zhì)的）促進(jìn)木質(zhì)部汁液中物質(zhì)的運(yùn)輸運(yùn)輸幼小幼小全部表面全部表面都能蒸騰都能蒸騰木本植物長(zhǎng)大后木本植物長(zhǎng)大后皮孔皮孔蒸騰蒸騰( (約占約占0.10.1) )植物的蒸騰作用絕大部分是在植物的蒸騰作用絕大部分是在上進(jìn)行。上進(jìn)行。3.蒸騰的部位和方式蒸騰的部位和方式氣孔蒸騰氣孔蒸騰 葉片蒸騰葉片蒸騰兩種方式兩種方式角質(zhì)蒸騰角質(zhì)蒸騰( (僅占僅占5 51010) )最主要最主要形式形式蒸騰速率蒸騰速率 植物在單位時(shí)間內(nèi)，單位葉面積通過(guò)蒸植物在單位時(shí)間內(nèi)，單位葉面積通過(guò)蒸騰作用散失的水量。騰作用散失的水量。( (g m-2 h-1) )概念概念（二）蒸騰作用的指標(biāo)（二）蒸騰作用的指標(biāo)蒸騰效率蒸騰效率 植物每消耗植物每消耗1kg1kg水所形成的干物質(zhì)克數(shù)。水所形成的