植物生理學2-植物的水分生理課件

第一篇水分和礦質營養(yǎng)

第一章植物的水分生理第一篇水分和礦質營養(yǎng)

第一章植物的水分生理植物生理學2_植物的水分生理課件2沒有水就沒有生命!有收無收在于水!沒有水就沒有生命!有收無收在于水!3第一節(jié)植物對水分的需要一、

植物體內的含水量植物種類：一般植物含水量為70%～90%；水生植物的含水量大于90%；旱生植物含水量可低至6%。同一植物生長在不同環(huán)境中含水量也有差異。

陰蔽、潮濕環(huán)境中，含水量高；向陽、干燥環(huán)境中，含水量低。

水生＞陸生；陰生＞陽生。第一節(jié)植物對水分的需要一、植物體內的含水量同一植物生長在4植物組織和器官：幼嫩部分含水量高，為60%～90%；莖桿：40%～50%；休眠芽：40%；風干種子：10%～14%。植物組織和器官：幼嫩部分含水量高，為60%～90%；莖桿：45二、植物體內水分存在的狀態(tài)距離膠體顆粒較遠，可以自由移動的水分?？拷z粒而被膠粒吸附束縛不易自由流動的水分。自由水束縛水BoundWaterFreeWater二、植物體內水分存在的狀態(tài)距離膠體顆粒較遠，可以自由移動的水6自由水和束縛水的劃分是相對的，他們之間并沒有明顯的界限。細胞內水分的狀態(tài)不是固定不變的，隨著代謝的變化，自由水/束縛水比值亦相應改變。自由水/束縛水是衡量植物代謝強弱和抗性的生理指標之一。例如，休眠種子和越冬植物體內的自由水/束縛水比例低。自由水和束縛水的劃分是相對的，他們之間并沒有明顯的界限。例如7三.水分在植物生命活動中的作用1．水分是細胞質的主要成分原生質一般含水量在70%-90%

2．水分是代謝作用過程的反應物質在光合、呼吸、有機物質合成和分解的過程中，都有水分子參與。3．水分是植物對物質吸收和運輸?shù)娜軇┲参镏荒芪蘸瓦\輸溶解在水中的無機物和有機物質。4．水分能保持植物的固有姿態(tài)5．水具有重要的生態(tài)意義三.水分在植物生命活動中的作用1．水分是細胞質的主要成分8植物生理學2_植物的水分生理課件9植物生理學2_植物的水分生理課件10植物生理學2_植物的水分生理課件11植物生理學2_植物的水分生理課件12植物生理學2_植物的水分生理課件13三、水分跨膜運輸?shù)脑砣?、水分跨膜運輸?shù)脑?4植物生理學2_植物的水分生理課件15化學勢是能量概念，單位為J／mol[J=N（牛頓）·m]，偏摩爾體積的單位為m3／mol，ΔμJ/mol

N·m/mol

N

Ψw=

=

=

=

Vwm3/mol

m3/mol

m2兩者相除并化簡，得N／m2，成為壓力單位帕Pa這樣就把以能量為單位的化學勢轉化為以壓力為單位的水勢。水勢的單位：化學勢是能量概念，單位為J／mol[J=N（牛頓）·m]16植物生理學2_植物的水分生理課件17水勢差+半透膜水勢差+半透膜18植物生理學2_植物的水分生理課件19植物生理學2_植物的水分生理課件20植物細胞由于液泡失水而使原生質體和細胞壁分離的現(xiàn)象，稱為質壁分離(plasmolysis)發(fā)生了質壁分離的細胞吸水后使整個原生質體恢復原狀的現(xiàn)象，稱為質壁分離復原或去質壁分離(deplasmolysis)高濃度溶液植物細胞由于液泡失水而使原生質體和細胞壁分離的現(xiàn)象，稱為質壁21（四）植物細胞的水勢構成一個典型植物細胞的水勢(Ψw)組成為：Ψw=Ψs+Ψp+Ψm+ΨgΨs為滲透勢，

Ψp為壓力勢，

Ψm為襯質勢，Ψg為重力勢（四）植物細胞的水勢構成222、壓力勢：由于壓力的存在而使體系水勢改變的數(shù)值，用ψp表示。原生質吸水膨脹，對細胞壁產生壓力，而細胞壁對原生質會產生一個反作用力，這就是細胞的壓力勢。一般情況下，壓力勢為正值2、壓力勢：由于壓力的存在而使體系水勢改變的數(shù)值，用ψp表示23壓力勢與細胞的含水量關系極為密切滲透勢(Ψπ)一般葉組織-1.0～-2.0MPa旱生植物葉片-10.0MPa草本植物壓力勢(Ψp

)白天0.3～0.5MPa晚上1.5Mpa壓力勢與細胞的含水量關系極為密切滲透勢(Ψπ)一般葉組織-124植物生理學2_植物的水分生理課件25

不具液泡的細胞，如分生區(qū)細胞和風干種子，其水勢即由襯質勢構成。即Ψw=ΨmΨw=Ψs+Ψp

不具液泡的細胞，如分生區(qū)細胞和風干種子，其水勢即由襯質勢構26植物生理學2_植物的水分生理課件27因為植物細胞壁的表面蒸發(fā)失水，原生質和液泡中的一部分水分就外移到細胞壁中去。但這時并不發(fā)生質壁分離。在強烈的蒸發(fā)環(huán)境中,細胞壁內已經沒有水分了，原生質體便與細胞壁緊密吸附而不分離。所以在原生質收縮時，就會拉著細胞壁一起向內收縮。由于細胞壁的伸縮性有限，所以就會產生一個向外的反作用力，使原生質和液泡處于受張力的狀態(tài)。這種張力相當于負的壓力勢，它增加了細胞的吸水力量，相當于降低了細胞的水勢。為什么處在強烈蒸發(fā)環(huán)境中的細胞ψP會成負值?因為植物細胞壁的表面蒸發(fā)失水，原生質和液泡中的一部分水分就外28植物生理學2_植物的水分生理課件29兩個相鄰的細胞之間的水分移動方向是由二者的水勢差決定；多個細胞相連時，水分從水勢高的一端流向水勢低的一端。Ψs=-1.4MpaΨp=+0.8MpaΨw=-0.6MpaΨs=-1.2MpaΨp=+0.4MpaΨw=-0.8MpaXY兩個相鄰的細胞之間的水分移動方向是由二者的水勢差決定；多個細30植物生理學2_植物的水分生理課件31植物生理學2_植物的水分生理課件32第三節(jié)根系吸水和水分向上運輸一、土壤中的水分第三節(jié)根系吸水和水分向上運輸一、土壤中的水分33土壤中可利用水分多少與土壤質地有關系。粗砂﹥細砂﹥砂壤﹥壤土﹥黏土土壤中可利用水分多少與土壤質地有關系。34二、根系吸水根系吸水的主要部位：根尖的根毛區(qū)二、根系吸水根系吸水的主要部位：35質外體途徑：水分通過細胞壁、細胞間隙等沒有原生質的部分移動，移動速度快。共質體途徑：是指水分從一個細胞的細胞質經過胞間連絲，移動到另一個細胞的細胞質。移動速度較慢。跨膜途徑：水分從一個細胞移動到另一個細胞，要經兩次膜。細胞途徑內皮層細胞壁上的凱氏帶，水分只能通過共質體途徑或凱氏帶破裂的地方進出。(一）根系吸水的途徑質外體途徑：水分通過細胞壁、細胞間隙等沒有原生質的部分移動，36液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡

木質部表皮皮層內皮層薄壁細胞導管質外體途徑跨膜途徑共質體途徑圖1－7根部從外通過質外體、跨膜和共質體等途徑吸水至木質部的圖解根系吸水的途徑：液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡37植物生理學2_植物的水分生理課件38（二）根系吸水的動力（二）根系吸水的動力39根壓是由于根內皮層內外存在水勢梯度而產生的一種現(xiàn)象，它可作為根部產生水勢差的一個量度，但不是一種動力，因為水流的真正動力是水勢差。

根壓是由于根內皮層內外存在水勢梯度而產生的一種現(xiàn)象，它可作為40植物生理學2_植物的水分生理課件41傷流吐水證實根壓存在的兩種現(xiàn)象：傷流液的成分有水、無機物、有機物、植物激素，可以根據(jù)傷流研究根部的代謝。傷流量的多少可做為根系生理活動的一個指標。沒有受傷的植物如處在土壤水分充足，氣溫適宜，天氣潮濕的環(huán)境中，葉片的尖端或邊緣也有液體外泌的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為吐水。傷流證實根壓存在的兩種現(xiàn)象：傷流液的成分有水、無機物、有機物42松脂一般采自松科植物特別是馬尾松莖干上，生漆是采自漆樹的一種樹脂，耐酸堿，絕緣性好，是一種很好的涂料。橡膠是高分子不飽和碳氫化合物，具有高彈變形的性能。工業(yè)用的橡膠主要采自大戟科的橡膠樹。膠乳的采割與收集松脂一般采自松科植物特別是馬尾松莖干上，膠乳的采割與收集43

吐水吐水44思考題吐水與露水有什么不同？思考題吐水與露水有什么不同？45根壓一般為0.05-0.5MPa，至多能使水分上升20.4m。而蒸騰拉力可高達十幾個Mpa，一般情況下是水分上升的主要動力。根壓一般為0.05-0.5MPa，至多能使水分上升20.4m46植物生理學2_植物的水分生理課件47根系吸水的機理歸納定義生理現(xiàn)象產生機理主動吸水由植物根系生理活動而引起的吸水過程多數(shù)植物根壓0.05～0.5MPa，有些木本植物0.6～0.7MPa。傷流吐水根系主動吸收離子至中柱和導管，土壤中的水分便順著水勢梯度從外部經內皮層滲透進入，內皮層起著選擇透性膜的作用。被動吸水以蒸騰拉力為動力的吸水過程蒸騰拉力可高達十幾個MPa

葉片蒸騰,氣孔下腔周圍細胞的水分擴散到水勢低的大氣中，從而導致葉片細胞水勢下降，這樣就產生了一系列細胞間的水分運輸，并造成根冠間導管中的壓力梯度，結果造成根部細胞水分虧缺，水勢降低，從而使根部細胞從周圍土壤中吸水。根系吸水的機理歸納定義生理現(xiàn)象產生機理主動吸水由植物根系生理48三、水分向上運輸三、水分向上運輸49合歡，白蠟，刺槐等楊樹，梧桐，櫻花等松、柏合歡，白蠟，刺槐等楊樹，梧桐，櫻花等松、柏50植物生理學2_植物的水分生理課件51植物生理學2_植物的水分生理課件52植物生理學2_植物的水分生理課件53爭論焦點有2個方面：一是水分上升是不是也有活細胞參與？有人認為導管和管胞周圍的活細胞對水分上升也起作用，但有更多的研究指出，莖部局部死亡（如用毒物殺死或湯死）后，水分照樣能運到葉片。二是小氣泡在導管或篩管種形成空穴化，大氣泡會堵塞管道，稱為栓塞，水柱的連續(xù)性就會被破壞。爭論焦點有2個方面：54避免空穴和栓塞的途徑：（1）氣泡會被導管兩端阻擋，而水可以通過側壁的紋孔進入鄰近導管或管胞細胞；（2）夜間蒸騰減弱，木質部的負壓消失，導管和管胞內的氣泡會縮小消失；（3）水分上升不需要全部木質部起作用，只要部門木質部輸導組織疏通即可。避免空穴和栓塞的途徑：55一、概念：

蒸騰作用指水分從植物地上部分以水蒸汽狀態(tài)向外散失的過程叫蒸騰作用。

蒸騰作用與蒸發(fā)不同，它是一個生理過程，受植物體結構和氣孔行為的調節(jié)。

第四節(jié)植物的蒸騰作用一、概念：第四節(jié)植物的蒸騰作用56

(1)水分吸收和運輸?shù)闹饕獎恿?蒸騰拉力是高大樹木吸水的主要動力；

(2)降低植物體和葉片溫度；

(3)促進無機離子的吸收及根中合成的有機物的向上運輸：礦質鹽類和有機物溶于水中才能被吸收；(4)有利于CO2的吸收：蒸騰作用正常進行時，氣孔是開放的。(1)水分吸收和運輸?shù)闹饕獎恿?蒸騰拉力是高大樹木吸水的57氣孔的形態(tài)結構及生理特點：氣孔是植物表皮上一對特化的細胞─保衛(wèi)細胞和由其圍繞形成的開口的總稱。二、氣孔蒸騰氣孔是蒸騰過程中水蒸氣從體內排到體外的主要出口，也是光合作用和呼吸作用與外界氣體交換的大門。氣孔是一個暢通無阻的開口嗎？氣孔的形態(tài)結構及生理特點：氣孔是植物表皮上一對特化的細胞─保58植物生理學2_植物的水分生理課件59氣孔張開的原因：保衛(wèi)細胞吸水氣孔張開的原因：保衛(wèi)細胞吸水60雙子葉植物氣孔的運動(張開、關閉)雙子葉植物氣孔的運動(張開、關閉)611.無機離子泵學說，又稱K+泵假說、鉀離子學說氣孔運動是由保衛(wèi)細胞水勢的變化而引起的。氣孔運動和保衛(wèi)細胞積累K+有著密切的關系。照光時，K+從周圍細胞進入保衛(wèi)細胞，保衛(wèi)細胞中K+濃度增加，滲透勢降低，吸水，氣孔張開；暗中則相反，K+由保衛(wèi)細胞進入表皮細胞，保衛(wèi)細胞水勢升高，失水，氣孔關閉。（二）氣孔運動的機理1.無機離子泵學說，又稱K+泵假說、鉀離子學說氣孔運動是由62保衛(wèi)細胞質膜上具有光活化ATP酶-H+泵水解ATP，泵出H+到細胞壁，造成膜電位差ψw降低，水分進入保衛(wèi)細胞，氣孔張開激活K+

通道，K+

進入保衛(wèi)細胞氣孔張開保衛(wèi)細胞質膜上具有光活化ATP酶-H+泵水解ATP，泵出H+63H+—ATPase做功，產生跨膜H+濃度梯度，保衛(wèi)細胞膜超極化K+內流通道打開，K+進入保衛(wèi)細胞，進一步進入液泡H+—ATPase做功，產生跨膜H+濃度梯度，保衛(wèi)細胞膜超極64植物生理學2_植物的水分生理課件65GC在光下進行光合作用消耗CO2

pH增高(8.0-8.5),活化PEP羧化酶PEP+HCO3-→草酰乙酸→蘋果酸蘋果酸根使細胞里的水勢下降氣孔張開從周圍細胞吸水氣孔張開2、蘋果酸代謝學說GC在光下進行光合作用消耗CO2pH增高(8.0-8.5)66認為氣孔運動是由于保衛(wèi)細胞中蔗糖和淀粉間的相互轉化而引起滲透勢改變而造成的。保衛(wèi)細胞的葉綠體中有淀粉粒，淀粉是不溶性的大分子多聚體,水解為可溶性糖后，保衛(wèi)細胞的滲透勢降低，水進入細胞，膨壓增加，氣孔張開；反之，合成淀粉時蔗糖含量減少，滲透勢上升，水離開保衛(wèi)細胞，膨壓降低，氣孔關閉。3、蔗糖－淀粉假說認為氣孔運動是由于保衛(wèi)細胞中蔗糖和淀粉間的相互轉化而引起滲透67總之，這三個學說均能夠說明和解釋光照、CO2濃度降低以及pH值升高都能夠使氣孔張開的原因。它們的本質都是通過滲透調節(jié)來控制保衛(wèi)細胞的水勢，即通過蔗糖、蘋果酸、K＋、Cl-等進入保衛(wèi)細胞，使保衛(wèi)細胞水勢下降，吸水膨脹，氣孔張開?？傊?，這三個學說均能夠說明和解釋光照、CO2濃度降低以及682、溫度：上升—氣孔開度增大10℃以下小，30℃最大，35℃以上變小1、光照：光照—張開黑暗—關閉景天科植物例外3、CO2：低濃度—促進張開高濃度—迅速關閉4、水分：水分脅迫—氣孔開度減小或關閉5、植物激素（CTK、ABA)（三）影響氣孔運動的因素2、溫度：上升—氣孔開度增大1、光照：光照—張開景天科植69植物生理學2_植物的水分生理課件70小結水勢是指每偏摩爾體積水的化學勢差。植物細胞的水勢由溶質勢、襯質勢和壓力勢組成，ψw=ψs+ψp+ψm。水勢單位采用壓力單位（MPa）。細胞吸水有擴散、集流和滲透作用之分。具有液泡的細胞以滲透作用為主。細胞與細胞之間的水分移動方向，決定于兩處的水勢差,水分總是從水勢高處流向水勢低處，直至兩處水勢差為零。小結水勢是指每偏摩爾體積水的化學勢差。植物細胞的水勢由溶質勢71根系吸水可分為主動吸水（根壓）和被動吸水（蒸騰拉力），通常被動吸水是主要的。水分在導管或管胞上升的動力以蒸騰拉力為主。由于水分子之間的內聚力遠大于水柱張力，因而導管中的水柱連續(xù)不中斷。氣孔蒸騰是蒸騰作用的主要方式。氣孔開閉機理可以主要用無機離子、蘋果酸和蔗糖來解釋。保衛(wèi)細胞中的溶質增加、水勢的下降，向周圍細胞吸水，氣孔就張開，反之則關閉。根系吸水可分為主動吸水（根壓）和被動吸水（蒸騰拉力），通常被721、將植物細胞分別放在純水和1mol/L蔗糖溶液中它們的滲透勢、壓力勢、水勢及細胞體積個會發(fā)生什么變化？4、水分是如何進入根部導管？水分又是如何運輸?shù)饺~片？6、氣孔張開與保衛(wèi)細胞的結構有什么關系作業(yè)名詞解釋：水勢、滲透作用、蒸騰作用思考題：1、將植物細胞分別放在純水和1mol/L蔗糖溶液中它們的滲透73植物生理學2_植物的水分生理課件74植物生理學2_植物的水分生理課件75植物生理學2_植物的水分生理課件76植物生理學2_植物的水分生理課件77植物生理學2_植物的水分生理課件78１.減少蒸騰面積

移栽植物時，去掉一些枝葉，減少蒸騰面積，降低蒸騰失水量，有利其成活。２.降低蒸騰速率

避開促進蒸騰的外界條件,降低植株的蒸騰速率。如傍晚或陰天移栽植物；栽后搭棚遮蔭,設施栽培；田邊種植防風林；地膜覆蓋、秸稈覆蓋（增溫保濕、減少土壤蒸發(fā)）。３.使用抗蒸騰劑

能降低植物蒸騰速率而對光合作用和生長影響不太大的物質。(1)代謝型抗蒸騰劑影響保衛(wèi)細胞膨脹，減小氣孔開度，如脫落酸、CO2

、

阿斯匹林、阿特拉津、敵草隆、

(2)薄膜型抗蒸騰劑能在葉面形成薄層，阻礙水分散失，如硅酮、膠乳、聚乙烯蠟、丁二烯丙烯酸等。

(3)反射型抗蒸騰劑

增加葉面對光的反射，降低葉溫，減少蒸騰量，如高嶺土。

１.減少蒸騰面積移栽植物時，去掉一些枝葉，減少蒸騰面積，降79植物生理學2_植物的水分生理課件80植物生理學2_植物的水分生理課件81植物生理學2_植物的水分生理課件82植物生理學2_植物的水分生理課件83植物生理學2_植物的水分生理課件84植物生理學2_植物的水分生理課件85植物生理學2_植物的水分生理課件86植物生理學2_植物的水分生理課件87植物生理學2_植物的水分生理課件88植物生理學2_植物的水分生理課件89植物生理學2_植物的水分生理課件90植物生理學2_植物的水分生理課件91植物生理學2_植物的水分生理課件92每mm2葉片上有幾十到幾百個氣孔。氣孔所占面積，不到葉面積的1%，但氣孔的蒸騰量卻相當于所在葉面積蒸發(fā)量的10％～50％，甚至100％。這是因為氣體通過多孔表面擴散的速率,不與小孔的面積成正比，而與小孔的周長成正比。這就是所謂的小孔擴散律。保衛(wèi)細胞含有較多的葉綠體和線粒體。

葉綠體內含有淀粉體。細胞質中含有PEP羧化酶（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）

催化羧化反應：PEP＋HCO3－→草酰乙酸→蘋果酸。每mm2葉片上有幾十到幾百個氣孔。93植物生理學2_植物的水分生理課件94植物生理學2_植物的水分生理課件95植物生理學2_植物的水分生理課件96兆帕（Mpa）1Mpa=106Pa1bar(巴)=0.1Mpa=0.987atm(大氣壓)1標準atm=1.013×105Pa=1.013bar水勢的單位是壓強的單位：帕（Pa）、巴(bar)、大氣壓(atm)。兆帕（Mpa）1Mpa=106Pa水勢的單位是壓強的97植物生理學2_植物的水分生理課件98質壁分離現(xiàn)象解決如下幾個問題：1.確定細胞的死活己發(fā)生膜破壞的死細胞，膜半透性喪失，不產生質壁分離現(xiàn)象。2.測定細胞的滲透勢使細胞處于初始質壁分離狀態(tài)的溶液水勢值與該細胞的滲透勢相等。3.測定原生質層對物質的透性利用質壁分離復原的速度來判斷物質透過細胞的速率。質壁分離現(xiàn)象解決如下幾個問題：99植物生理學2_植物的水分生理課件100楓糖的采割與收集楓糖的采割與收集101作物生產中—中耕、排水曬田，增加土壤透氣性作物生產中—中耕、排水曬田，增加土壤透氣性102植物生理學2_植物的水分生理課件103通常土壤溶液濃度較低,水勢較高，根系易于吸水。但在鹽堿地上,水中的鹽分濃度高，水勢低(有時低于-10MPa)，作物吸水困難。

在栽培管理中，如施用肥料過多或過于集中,也可使土壤溶液濃度驟然升高，水勢下降，阻礙根系吸水，甚至還會導致根細胞水分外流，而產生“燒苗”。通常土壤溶液濃度較低,水勢較高，根系易于吸水。在栽培管理中104植物生理學2_植物的水分生理課件105葉片蒸騰葉片蒸騰106植物生理學2_植物的水分生理課件107ψw下降，吸水ATP酶光活化保衛(wèi)細胞K+H+K+Cl-Cl-質膜ψw下降，吸水ATP酶光活化保衛(wèi)細胞K+H+K+Cl-Cl-108淀粉-糖互變學說淀粉-糖互變學說109光下氣孔開啟的機理光照下保衛(wèi)細胞液泡中的離子積累。由光合作用生成的ATP驅動H+泵，向質膜外泵出H+，建立膜內外的H+梯度，在H+電化學勢的驅動下，K+經K+通道、Cl-經共向傳遞體進入保衛(wèi)細胞。另外，光合作用生成蘋果酸。K+、Cl-和蘋果酸進入液泡，降低保衛(wèi)細胞的水勢。光下氣孔開啟的機理光照下保衛(wèi)細胞液泡中的離子積累。由光合作110植物生理學2_植物的水分生理課件111此課件下載可自行編輯修改，供參考！感謝您的支持，我們努力做得更好！此課件下載可自行編輯修改，供參考！112第一篇水分和礦質營養(yǎng)

第一章植物的水分生理第一篇水分和礦質營養(yǎng)

第一章植物的水分生理植物生理學2_植物的水分生理課件114沒有水就沒有生命!有收無收在于水!沒有水就沒有生命!有收無收在于水!115第一節(jié)植物對水分的需要一、

植物體內的含水量植物種類：一般植物含水量為70%～90%；水生植物的含水量大于90%；旱生植物含水量可低至6%。同一植物生長在不同環(huán)境中含水量也有差異。

陰蔽、潮濕環(huán)境中，含水量高；向陽、干燥環(huán)境中，含水量低。

水生＞陸生；陰生＞陽生。第一節(jié)植物對水分的需要一、植物體內的含水量同一植物生長在116植物組織和器官：幼嫩部分含水量高，為60%～90%；莖桿：40%～50%；休眠芽：40%；風干種子：10%～14%。植物組織和器官：幼嫩部分含水量高，為60%～90%；莖桿：4117二、植物體內水分存在的狀態(tài)距離膠體顆粒較遠，可以自由移動的水分?？拷z粒而被膠粒吸附束縛不易自由流動的水分。自由水束縛水BoundWaterFreeWater二、植物體內水分存在的狀態(tài)距離膠體顆粒較遠，可以自由移動的水118自由水和束縛水的劃分是相對的，他們之間并沒有明顯的界限。細胞內水分的狀態(tài)不是固定不變的，隨著代謝的變化，自由水/束縛水比值亦相應改變。自由水/束縛水是衡量植物代謝強弱和抗性的生理指標之一。例如，休眠種子和越冬植物體內的自由水/束縛水比例低。自由水和束縛水的劃分是相對的，他們之間并沒有明顯的界限。例如119三.水分在植物生命活動中的作用1．水分是細胞質的主要成分原生質一般含水量在70%-90%

2．水分是代謝作用過程的反應物質在光合、呼吸、有機物質合成和分解的過程中，都有水分子參與。3．水分是植物對物質吸收和運輸?shù)娜軇┲参镏荒芪蘸瓦\輸溶解在水中的無機物和有機物質。4．水分能保持植物的固有姿態(tài)5．水具有重要的生態(tài)意義三.水分在植物生命活動中的作用1．水分是細胞質的主要成分120植物生理學2_植物的水分生理課件121植物生理學2_植物的水分生理課件122植物生理學2_植物的水分生理課件123植物生理學2_植物的水分生理課件124植物生理學2_植物的水分生理課件125三、水分跨膜運輸?shù)脑砣?、水分跨膜運輸?shù)脑?26植物生理學2_植物的水分生理課件127化學勢是能量概念，單位為J／mol[J=N（牛頓）·m]，偏摩爾體積的單位為m3／mol，ΔμJ/mol

N·m/mol

N

Ψw=

=

=

=

Vwm3/mol

m3/mol

m2兩者相除并化簡，得N／m2，成為壓力單位帕Pa這樣就把以能量為單位的化學勢轉化為以壓力為單位的水勢。水勢的單位：化學勢是能量概念，單位為J／mol[J=N（牛頓）·m]128植物生理學2_植物的水分生理課件129水勢差+半透膜水勢差+半透膜130植物生理學2_植物的水分生理課件131植物生理學2_植物的水分生理課件132植物細胞由于液泡失水而使原生質體和細胞壁分離的現(xiàn)象，稱為質壁分離(plasmolysis)發(fā)生了質壁分離的細胞吸水后使整個原生質體恢復原狀的現(xiàn)象，稱為質壁分離復原或去質壁分離(deplasmolysis)高濃度溶液植物細胞由于液泡失水而使原生質體和細胞壁分離的現(xiàn)象，稱為質壁133（四）植物細胞的水勢構成一個典型植物細胞的水勢(Ψw)組成為：Ψw=Ψs+Ψp+Ψm+ΨgΨs為滲透勢，

Ψp為壓力勢，

Ψm為襯質勢，Ψg為重力勢（四）植物細胞的水勢構成1342、壓力勢：由于壓力的存在而使體系水勢改變的數(shù)值，用ψp表示。原生質吸水膨脹，對細胞壁產生壓力，而細胞壁對原生質會產生一個反作用力，這就是細胞的壓力勢。一般情況下，壓力勢為正值2、壓力勢：由于壓力的存在而使體系水勢改變的數(shù)值，用ψp表示135壓力勢與細胞的含水量關系極為密切滲透勢(Ψπ)一般葉組織-1.0～-2.0MPa旱生植物葉片-10.0MPa草本植物壓力勢(Ψp

)白天0.3～0.5MPa晚上1.5Mpa壓力勢與細胞的含水量關系極為密切滲透勢(Ψπ)一般葉組織-1136植物生理學2_植物的水分生理課件137

不具液泡的細胞，如分生區(qū)細胞和風干種子，其水勢即由襯質勢構成。即Ψw=ΨmΨw=Ψs+Ψp

不具液泡的細胞，如分生區(qū)細胞和風干種子，其水勢即由襯質勢構138植物生理學2_植物的水分生理課件139因為植物細胞壁的表面蒸發(fā)失水，原生質和液泡中的一部分水分就外移到細胞壁中去。但這時并不發(fā)生質壁分離。在強烈的蒸發(fā)環(huán)境中,細胞壁內已經沒有水分了，原生質體便與細胞壁緊密吸附而不分離。所以在原生質收縮時，就會拉著細胞壁一起向內收縮。由于細胞壁的伸縮性有限，所以就會產生一個向外的反作用力，使原生質和液泡處于受張力的狀態(tài)。這種張力相當于負的壓力勢，它增加了細胞的吸水力量，相當于降低了細胞的水勢。為什么處在強烈蒸發(fā)環(huán)境中的細胞ψP會成負值?因為植物細胞壁的表面蒸發(fā)失水，原生質和液泡中的一部分水分就外140植物生理學2_植物的水分生理課件141兩個相鄰的細胞之間的水分移動方向是由二者的水勢差決定；多個細胞相連時，水分從水勢高的一端流向水勢低的一端。Ψs=-1.4MpaΨp=+0.8MpaΨw=-0.6MpaΨs=-1.2MpaΨp=+0.4MpaΨw=-0.8MpaXY兩個相鄰的細胞之間的水分移動方向是由二者的水勢差決定；多個細142植物生理學2_植物的水分生理課件143植物生理學2_植物的水分生理課件144第三節(jié)根系吸水和水分向上運輸一、土壤中的水分第三節(jié)根系吸水和水分向上運輸一、土壤中的水分145土壤中可利用水分多少與土壤質地有關系。粗砂﹥細砂﹥砂壤﹥壤土﹥黏土土壤中可利用水分多少與土壤質地有關系。146二、根系吸水根系吸水的主要部位：根尖的根毛區(qū)二、根系吸水根系吸水的主要部位：147質外體途徑：水分通過細胞壁、細胞間隙等沒有原生質的部分移動，移動速度快。共質體途徑：是指水分從一個細胞的細胞質經過胞間連絲，移動到另一個細胞的細胞質。移動速度較慢?？缒ね緩剑核謴囊粋€細胞移動到另一個細胞，要經兩次膜。細胞途徑內皮層細胞壁上的凱氏帶，水分只能通過共質體途徑或凱氏帶破裂的地方進出。(一）根系吸水的途徑質外體途徑：水分通過細胞壁、細胞間隙等沒有原生質的部分移動，148液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡

木質部表皮皮層內皮層薄壁細胞導管質外體途徑跨膜途徑共質體途徑圖1－7根部從外通過質外體、跨膜和共質體等途徑吸水至木質部的圖解根系吸水的途徑：液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡液泡149植物生理學2_植物的水分生理課件150（二）根系吸水的動力（二）根系吸水的動力151根壓是由于根內皮層內外存在水勢梯度而產生的一種現(xiàn)象，它可作為根部產生水勢差的一個量度，但不是一種動力，因為水流的真正動力是水勢差。

根壓是由于根內皮層內外存在水勢梯度而產生的一種現(xiàn)象，它可作為152植物生理學2_植物的水分生理課件153傷流吐水證實根壓存在的兩種現(xiàn)象：傷流液的成分有水、無機物、有機物、植物激素，可以根據(jù)傷流研究根部的代謝。傷流量的多少可做為根系生理活動的一個指標。沒有受傷的植物如處在土壤水分充足，氣溫適宜，天氣潮濕的環(huán)境中，葉片的尖端或邊緣也有液體外泌的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為吐水。傷流證實根壓存在的兩種現(xiàn)象：傷流液的成分有水、無機物、有機物154松脂一般采自松科植物特別是馬尾松莖干上，生漆是采自漆樹的一種樹脂，耐酸堿，絕緣性好，是一種很好的涂料。橡膠是高分子不飽和碳氫化合物，具有高彈變形的性能。工業(yè)用的橡膠主要采自大戟科的橡膠樹。膠乳的采割與收集松脂一般采自松科植物特別是馬尾松莖干上，膠乳的采割與收集155

吐水吐水156思考題吐水與露水有什么不同？思考題吐水與露水有什么不同？157根壓一般為0.05-0.5MPa，至多能使水分上升20.4m。而蒸騰拉力可高達十幾個Mpa，一般情況下是水分上升的主要動力。根壓一般為0.05-0.5MPa，至多能使水分上升20.4m158植物生理學2_植物的水分生理課件159根系吸水的機理歸納定義生理現(xiàn)象產生機理主動吸水由植物根系生理活動而引起的吸水過程多數(shù)植物根壓0.05～0.5MPa，有些木本植物0.6～0.7MPa。傷流吐水根系主動吸收離子至中柱和導管，土壤中的水分便順著水勢梯度從外部經內皮層滲透進入，內皮層起著選擇透性膜的作用。被動吸水以蒸騰拉力為動力的吸水過程蒸騰拉力可高達十幾個MPa

葉片蒸騰,氣孔下腔周圍細胞的水分擴散到水勢低的大氣中，從而導致葉片細胞水勢下降，這樣就產生了一系列細胞間的水分運輸，并造成根冠間導管中的壓力梯度，結果造成根部細胞水分虧缺，水勢降低，從而使根部細胞從周圍土壤中吸水。根系吸水的機理歸納定義生理現(xiàn)象產生機理主動吸水由植物根系生理160三、水分向上運輸三、水分向上運輸161合歡，白蠟，刺槐等楊樹，梧桐，櫻花等松、柏合歡，白蠟，刺槐等楊樹，梧桐，櫻花等松、柏162植物生理學2_植物的水分生理課件163植物生理學2_植物的水分生理課件164植物生理學2_植物的水分生理課件165爭論焦點有2個方面：一是水分上升是不是也有活細胞參與？有人認為導管和管胞周圍的活細胞對水分上升也起作用，但有更多的研究指出，莖部局部死亡（如用毒物殺死或湯死）后，水分照樣能運到葉片。二是小氣泡在導管或篩管種形成空穴化，大氣泡會堵塞管道，稱為栓塞，水柱的連續(xù)性就會被破壞。爭論焦點有2個方面：166避免空穴和栓塞的途徑：（1）氣泡會被導管兩端阻擋，而水可以通過側壁的紋孔進入鄰近導管或管胞細胞；（2）夜間蒸騰減弱，木質部的負壓消失，導管和管胞內的氣泡會縮小消失；（3）水分上升不需要全部木質部起作用，只要部門木質部輸導組織疏通即可。避免空穴和栓塞的途徑：167一、概念：

蒸騰作用指水分從植物地上部分以水蒸汽狀態(tài)向外散失的過程叫蒸騰作用。

蒸騰作用與蒸發(fā)不同，它是一個生理過程，受植物體結構和氣孔行為的調節(jié)。

第四節(jié)植物的蒸騰作用一、概念：第四節(jié)植物的蒸騰作用168

(1)水分吸收和運輸?shù)闹饕獎恿?蒸騰拉力是高大樹木吸水的主要動力；

(2)降低植物體和葉片溫度；

(3)促進無機離子的吸收及根中合成的有機物的向上運輸：礦質鹽類和有機物溶于水中才能被吸收；(4)有利于CO2的吸收：蒸騰作用正常進行時，氣孔是開放的。(1)水分吸收和運輸?shù)闹饕獎恿?蒸騰拉力是高大樹木吸水的169氣孔的形態(tài)結構及生理特點：氣孔是植物表皮上一對特化的細胞─保衛(wèi)細胞和由其圍繞形成的開口的總稱。二、氣孔蒸騰氣孔是蒸騰過程中水蒸氣從體內排到體外的主要出口，也是光合作用和呼吸作用與外界氣體交換的大門。氣孔是一個暢通無阻的開口嗎？氣孔的形態(tài)結構及生理特點：氣孔是植物表皮上一對特化的細胞─保170植物生理學2_植物的水分生理課件171氣孔張開的原因：保衛(wèi)細胞吸水氣孔張開的原因：保衛(wèi)細胞吸水172雙子葉植物氣孔的運動(張開、關閉)雙子葉植物氣孔的運動(張開、關閉)1731.無機離子泵學說，又稱K+泵假說、鉀離子學說氣孔運動是由保衛(wèi)細胞水勢的變化而引起的。氣孔運動和保衛(wèi)細胞積累K+有著密切的關系。照光時，K+從周圍細胞進入保衛(wèi)細胞，保衛(wèi)細胞中K+濃度增加，滲透勢降低，吸水，氣孔張開；暗中則相反，K+由保衛(wèi)細胞進入表皮細胞，保衛(wèi)細胞水勢升高，失水，氣孔關閉。（二）氣孔運動的機理1.無機離子泵學說，又稱K+泵假說、鉀離子學說氣孔運動是由174保衛(wèi)細胞質膜上具有光活化ATP酶-H+泵水解ATP，泵出H+到細胞壁，造成膜電位差ψw降低，水分進入保衛(wèi)細胞，氣孔張開激活K+

通道，K+

進入保衛(wèi)細胞氣孔張開保衛(wèi)細胞質膜上具有光活化ATP酶-H+泵水解ATP，泵出H+175H+—ATPase做功，產生跨膜H+濃度梯度，保衛(wèi)細胞膜超極化K+內流通道打開，K+進入保衛(wèi)細胞，進一步進入液泡H+—ATPase做功，產生跨膜H+濃度梯度，保衛(wèi)細胞膜超極176植物生理學2_植物的水分生理課件177GC在光下進行光合作用消耗CO2

pH增高(8.0-8.5),活化PEP羧化酶PEP+HCO3-→草酰乙酸→蘋果酸蘋果酸根使細胞里的水勢下降氣孔張開從周圍細胞吸水氣孔張開2、蘋果酸代謝學說GC在光下進行光合作用消耗CO2pH增高(8.0-8.5)178認為氣孔運動是由于保衛(wèi)細胞中蔗糖和淀粉間的相互轉化而引起滲透勢改變而造成的。保衛(wèi)細胞的葉綠體中有淀粉粒，淀粉是不溶性的大分子多聚體,水解為可溶性糖后，保衛(wèi)細胞的滲透勢降低，水進入細胞，膨壓增加，氣孔張開；反之，合成淀粉時蔗糖含量減少，滲透勢上升，水離開保衛(wèi)細胞，膨壓降低，氣孔關閉。3、蔗糖－淀粉假說認為氣孔運動是由于保衛(wèi)細胞中蔗糖和淀粉間的相互轉化而引起滲透179總之，這三個學說均能夠說明和解釋光照、CO2濃度降低以及pH值升高都能夠使氣孔張開的原因。它們的本質都是通過滲透調節(jié)來控制保衛(wèi)細胞的水勢，即通過蔗糖、蘋果酸、K＋、Cl-等進入保衛(wèi)細胞，使保衛(wèi)細胞水勢下降，吸水膨脹，氣孔張開?？傊?，這三個學說均能夠說明和解釋光照、CO2濃度降低以及1802、溫度：上升—氣孔開度增大10℃以下小，30℃最大，35℃以上變小1、光照：光照—張開黑暗—關閉景天科植物例外3、CO2：低濃度—促進張開高濃度—迅速關閉4、水分：水分脅迫—氣孔開度減小或關閉5、植物激素（CTK、ABA)（三）影響氣孔運動的因素2、溫度：上升—氣孔開度增大1、光照：光照—張開景天科植181植物生理學2_植物的水分生理課件182小結水勢是指每偏摩爾體積水的化學勢差。植物細胞的水勢由溶質勢、襯質勢和壓力勢組成，ψw=ψs+ψp+ψm。水勢單位采用壓力單位（MPa）。細胞吸水有擴散、集流和滲透作用之分。具有液泡的細胞以滲透作用為主。細胞與細胞之間的水分移動方向，決定于兩處的水勢差,水分總是從水勢高處流向水勢低處，直至兩處水勢差為零。小結水勢是指每偏摩爾體積水的化學勢差。植物細胞的水勢由溶質勢183根系吸水可分為主動吸水（根壓）和被動吸水（蒸騰拉力），通常被動吸水是主要的。水分在導管或管胞上升的動力以蒸騰拉力為主。由于水分子之間的內聚力遠大于水柱張力，因而導管中的水柱連續(xù)不中斷。氣孔蒸騰是蒸騰作用的主要方式。氣孔開閉機理可以主要用無機離子、蘋果酸和蔗糖來解釋。保衛(wèi)細胞中的溶質增加、水勢的下降，向周圍細胞吸水，氣孔就張開，反之則關閉。根系吸水可分為主動吸水（根壓）和被動吸水（蒸騰拉力），通常被1841、將植物細胞分別放在純水和1mol/L蔗糖溶液中它們的滲透勢、壓力勢、水勢及細胞體積個會發(fā)生什么變化？4、水分是如何進入根部導管？水分又是如何運輸?shù)饺~片？6、氣孔張開與保衛(wèi)細胞的結構有什么關系作業(yè)名詞解釋：水勢、滲透作用、蒸騰作用思考題：1、將植物細胞分別放在純水和1mol/L蔗糖溶液中它們的滲透185植物生理學2_植物的水分生理課件186植物生理學2_植物的水分生理課件187植物生理學2_植物的水分生理課件188植物生理學2_植物的水分生理課件189植物生理學2_植物的水分生理課件190１.減少蒸騰面積

移栽植物時，去掉一些枝葉，減少蒸騰面積，降低蒸騰失水量，有利其成活。２.降低蒸騰速率

避開促進蒸騰的外界條件,降低植株的蒸騰速率。如傍晚或陰天移栽植物；栽后搭棚遮蔭,設施栽培；田邊種植防風林；地膜覆蓋、秸稈覆蓋（增溫保濕、減少土壤蒸發(fā)）。３.使用抗蒸騰劑

能降低植物蒸騰速率而對光合作用和生長影響不太大的物質。(1)代謝型抗