植物的水分代謝-植物細(xì)胞對水分的吸收

學(xué)習(xí)目標(biāo)了解作物的需水規(guī)律；了解合理灌溉的指標(biāo)。主要內(nèi)容作物的需水規(guī)律；合理灌溉的指標(biāo)。重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)作物的需水規(guī)律；合理灌溉的指標(biāo)。難點(diǎn)合理灌溉的指標(biāo)。作物的需水規(guī)律1.不同作物對水分的需要量不同

根據(jù)蒸騰系數(shù)估計(jì)水分的需要量：生物產(chǎn)量×蒸騰系數(shù)=理論最低需水量

(生物產(chǎn)量指作物一生中形成的全部有機(jī)物的總量)一些作物的蒸騰系數(shù)：作物高粱玉米大麥小麥棉花馬鈴薯水稻菜豆蒸騰系數(shù)

322370520540570640680700

2.同一作物不同生育期對水分的需要量不同早稻苗期由于蒸騰面積較小，水分消耗量不大；分蘗期蒸騰面積擴(kuò)大，氣溫逐漸升高，水分消耗量增大；孕穗開花期蒸騰量達(dá)最大值，耗水量也最多；成熟期葉片逐漸衰老、脫落，水分消耗量又逐漸減少。

3.作物的水分臨界期

植物在生命周期中，對水分缺乏最敏感、最易受害的時(shí)期。大多處于花粉母細(xì)胞四分體形成期，這個(gè)時(shí)期一旦缺水，就使性器官發(fā)育不正常。如小麥一生中有兩個(gè)水分臨界期：孕穗期：缺水，小穗發(fā)育不良，特別是雄性生殖器官發(fā)育受阻或畸形發(fā)展。開始灌漿到乳熟末期：缺水，影響旗葉的光合速率和壽命，減少有機(jī)物的制造和運(yùn)輸，影響灌漿，空癟粒增多，產(chǎn)量下降。由于水分臨界期缺水對產(chǎn)量影響很大，因此，應(yīng)確保農(nóng)作物水分臨界期的水分供應(yīng)。合理灌溉的基本原則：

用最少量的水取得最大的效果。

調(diào)虧灌溉（regulateddeficitirrigation,RDI）-一種新型節(jié)水技術(shù)，在作物營養(yǎng)生長旺期適度虧水，在作物需水臨界期充分供水，促控結(jié)合提高水的利用效率，增加作物產(chǎn)量。合理灌溉的指標(biāo)作物是否需要灌溉可依據(jù)氣候特點(diǎn)、土壤墑情、作物的形態(tài)、生理性狀加以判斷。（一）土壤含水量指標(biāo)根系活動(dòng)層(0～90cm)的土壤含水量為田間持水量的60％～80％為宜，如低于此值，應(yīng)進(jìn)行灌溉。田間持水量-指排除重力水以后的土壤含水量。土壤含水量對灌溉有一定的參考價(jià)值，最好應(yīng)以作物本身的情況作為灌溉的直接依據(jù)。（二）形態(tài)指標(biāo)作物缺水的形態(tài)表現(xiàn)為：

1.萎蔫

細(xì)胞膨壓下降，幼嫩莖葉尤易發(fā)生萎蔫

2.生長速率下降

缺水影響正常代謝，生長緩慢

3.莖葉顏色變化

由于生長緩慢，葉綠素濃度相對增大，葉色變深，呈暗綠色；莖葉有時(shí)變紅，這是因?yàn)楦珊禃r(shí)糖類分解大于合成，細(xì)胞中積累較多的可溶性糖，形成較多的花色素的緣故。(三）生理指標(biāo)1.葉水勢缺水時(shí)葉片水勢下降不同的葉片、不同的時(shí)間測定的水勢值有差異，一般取樣以上午9～10點(diǎn)為宜。2.植物細(xì)胞汁液濃度干旱情況下細(xì)胞含水量下降，汁液濃度升高，當(dāng)汁液濃度超過一定值后，會(huì)阻礙植株生長。4.氣孔開度隨著水分的減少，氣孔開度逐漸縮小，當(dāng)土壤的可利用水耗盡時(shí)，氣孔完全關(guān)閉。灌溉的方法1.漫灌應(yīng)用最廣泛的灌溉方法，操作簡單方便、運(yùn)行費(fèi)用低。2.噴灌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。節(jié)水30％－40％

3.滴灌是通過埋入地下或設(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讓作物根系經(jīng)常處于保持在良好的水分、空氣、營養(yǎng)狀態(tài)下。節(jié)水70％－80％

植物及植物生理5.1植物的水分代謝學(xué)習(xí)目標(biāo)了解植物根系吸水的部位和途徑；了解植物根系吸水的動(dòng)力；掌握影響根系吸水的土壤條件。主要內(nèi)容植物根系吸水的部位植物根系吸水的途徑植物根系吸水的動(dòng)力影響植物根系吸水的土壤條件重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)植物根系吸水的途徑和動(dòng)力；影響植物根系吸水的土壤條件。難點(diǎn)植物根系吸水的途徑和動(dòng)力。植物根系吸水的部位

主要在根的尖端，從根尖向上約10mm的范圍內(nèi)，包括根冠、根毛區(qū)、伸長區(qū)和分生區(qū)，以根毛區(qū)的吸水能力最強(qiáng)，因?yàn)椋孩俑啵龃罅宋彰娣e(5～10倍)；②細(xì)胞壁外層由果膠質(zhì)覆蓋，粘性較強(qiáng)，親水性好，有利于和土壤膠體粘著和吸水；③輸導(dǎo)組織發(fā)達(dá)，水分轉(zhuǎn)移的速度快。根系吸水的途徑植物根部吸水主要通過根毛皮層、內(nèi)皮層，再經(jīng)中柱薄壁細(xì)胞進(jìn)入導(dǎo)管。質(zhì)外體途徑跨膜途徑共質(zhì)體途徑共質(zhì)體質(zhì)外體表皮皮層內(nèi)皮層中柱鞘初生韌皮部初生木質(zhì)部蔦尾根成熟凱氏帶根系吸水的動(dòng)力根壓和蒸騰拉力根壓：是指由于植物根系生理活動(dòng)而促使液流從根部上升的壓力。大多數(shù)植物的根壓為0.05～0.5MPa，有些木本植物的根壓可達(dá)0.6～0.7MPa。傷流和吐水是證實(shí)根壓存在的兩種生理現(xiàn)象。傷流：從受傷或折斷的植物組織傷口處溢出液體的現(xiàn)象。傷流是由根壓引起的。從傷口流出的汁液叫傷流液。傷流液其中除含有大量水分之外，還含有各種無機(jī)物、有機(jī)物和植物激素等。植物在不同季節(jié)傷流程度差別很大。傷流和根壓示意圖傷流液從莖部切口處流出；用壓力計(jì)測定根壓。吐水：

葉片尖端或邊緣的水孔向外溢出液滴的現(xiàn)象。

吐水也是由根壓引起的。葉尖水孔示意圖一孔口及其下的通水組織以及木質(zhì)部末端。產(chǎn)生根壓的原因：1.植物根系主動(dòng)吸收土壤溶液中的離子2.離子轉(zhuǎn)運(yùn)到根的內(nèi)皮層內(nèi)使中柱細(xì)胞和導(dǎo)管的溶質(zhì)增加3.內(nèi)皮層的水勢低于土壤溶液的水勢時(shí)，土壤中的水分順?biāo)畡萏荻葟耐獠拷?jīng)內(nèi)皮層滲透進(jìn)入中柱細(xì)胞和導(dǎo)管。蒸騰拉力(transpirationalpull)：由于蒸騰作用產(chǎn)生的一系列水勢梯度使導(dǎo)管中水分上升的力量。蒸騰拉力產(chǎn)生的吸水是由枝葉形成的力量傳導(dǎo)到根而引起的被動(dòng)吸水。

吸水的主要?jiǎng)恿?.土壤中的可用水分土壤中的水分和土壤水勢水分存在形式水勢(Mpa)植物能否利用束縛水土壤顆粒所吸附的水分<-3.1否毛管水保持在土壤顆粒間毛管內(nèi)的水分-3.1-0.01能，植物吸水的主要來源重力水水分飽和的土壤中，由于重力的作用，能自上而下滲漏出來的水分

>-0.01影響土壤通氣性，旱田應(yīng)排除，水田可作為生態(tài)需水影響根系吸水的土壤條件缺水時(shí)，植物細(xì)胞失水，膨壓下降，葉片、幼莖下垂，這種現(xiàn)象稱為萎蔫。1.暫時(shí)萎蔫如果當(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(shí)萎蔫。2.永久萎蔫蒸騰降低以后仍不能使萎蔫植物恢復(fù)正常，這樣的萎蔫就稱永久萎蔫。2.土壤通氣狀況

CO2濃度過高或O2,不足，則根的呼吸減弱，不但會(huì)影響根壓的產(chǎn)生和根系吸水，而且還會(huì)因無氧呼吸累積較多的酒精而使根系中毒受傷。中耕耘田，排水曬田可增加根系周圍的O2,減少CO2以及消除H2S等的毒害，以增強(qiáng)根系的吸水和吸肥能力。3.土壤溫度1、土溫低使根系吸水下降，原因：⑴水粘度增加，擴(kuò)散速率降低；⑵根系呼吸速率下降，主動(dòng)吸水減弱；⑶根系生長緩慢，有礙吸水面積的擴(kuò)大。2、土溫過高對根系吸水不利，原因：⑴提高根的木質(zhì)化程度，加速根的老化，⑵根細(xì)胞中各種酶蛋白變性失活。4.土壤溶液濃度通常土壤溶液濃度較低,水勢較高，根系易于吸水。在鹽堿地上,水中的鹽分濃度高，水勢低(有時(shí)低于-10MPa)，作物吸水困難。學(xué)習(xí)目標(biāo)初步了解植物水分代謝知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容；了解植物體內(nèi)水分存在狀態(tài)；了解水分對植物的作用。主要內(nèi)容植物對水分的需要植物的含水量植物體內(nèi)水分存在狀態(tài)水分在植物生命活動(dòng)中的作用植物細(xì)胞對水分的吸收植物根系對水分的吸收植物的蒸騰作用植物體內(nèi)的水分運(yùn)輸重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)水分在植物生命活動(dòng)中的作用；難點(diǎn)無一、植物對水分的需要植物的含水量植物體內(nèi)水分存在狀態(tài)水分在植物生命活動(dòng)中的作用植物的含水量一般植物組織含水量占鮮重的75％～90％。不同植物的含水量不同：水生植物含水量高于中生和旱生植物含水量。

在不同的環(huán)境中含水量也有差異：生長在蔭蔽、潮濕環(huán)境中的植物含水量高于向陽、干燥環(huán)境的植物含水量。

不同器官和不同組織的含水量不同：植物體內(nèi)的含水量與植物生命活動(dòng)有密切關(guān)系，生命活動(dòng)旺盛的部位，含水量就高。根尖幼苗含水量高，莖桿、樹皮、干燥種子含水量低。不同種類植物的含水量圖示植物體內(nèi)水分的存在狀態(tài)細(xì)胞中的水可分為二類：

束縛水(boundwater)－－與細(xì)胞組分緊密結(jié)合不能自由移動(dòng)、不易蒸發(fā)散失的水。

自由水(freewater)－－與細(xì)胞組分之間吸附力較弱，可以自由移動(dòng)的水。自由水束縛水兩者比值原生質(zhì)代謝生長抗逆性高溶膠旺盛快弱低凝膠活性低遲緩強(qiáng)水分在植物生命活動(dòng)中的作用水分是原生質(zhì)的主要成分水分是代謝過程的反應(yīng)物質(zhì)水分是各種生理生化反應(yīng)和運(yùn)輸物質(zhì)的介質(zhì)水分能使植物保持固有的姿態(tài)水具有重要的生態(tài)意義水對植物的生態(tài)作用水可調(diào)節(jié)植物體的溫度

水分子具有恒高的汽化熱和比熱水對可見光的通透性

水對紅光有微弱的吸收作用，短波藍(lán)光、綠光可透過水層水對植物生存環(huán)境的調(diào)節(jié)

水分可增加大氣濕度、改善土壤及土壤表面大氣的溫度生理需水--滿足植物生理活動(dòng)所需要的水分。

生態(tài)需水--利用水的理化特性,調(diào)節(jié)植物周圍的環(huán)境所需要的水分。植物細(xì)胞吸水的方式植物細(xì)胞吸水有三種方式：滲透吸水(osmoticabsorptionofwater)主要方式吸脹吸水(imbibingabsorptionofwater)代謝性吸水(metabolicabsorptionofwater)原生質(zhì)層：包括質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)和液泡膜看成一個(gè)半透膜。液泡內(nèi)的細(xì)胞液含許多溶解在水中的物質(zhì)，具有水勢。植物細(xì)胞構(gòu)成滲透系統(tǒng)。植物根系吸水的部位主要在根的尖端，從根尖向上約10mm的范圍內(nèi)，包括根冠、根毛區(qū)、伸長區(qū)和分生區(qū)，以根毛區(qū)的吸水能力最強(qiáng)，因?yàn)椋孩俑?，增大了吸收面積(5～10倍)；②細(xì)胞壁外層由果膠質(zhì)覆蓋，粘性較強(qiáng)，親水性好，有利于和土壤膠體粘著和吸水；③輸導(dǎo)組織發(fā)達(dá)，水分轉(zhuǎn)移的速度快。蒸騰作用蒸騰作用(transpiration)：植物體內(nèi)的水分以氣態(tài)散失到大氣中去的過程。

經(jīng)過死細(xì)胞的長距離運(yùn)輸經(jīng)過活細(xì)胞的短距離運(yùn)輸植物體內(nèi)的水分運(yùn)輸學(xué)習(xí)目標(biāo)了解植物體內(nèi)水分的運(yùn)輸途徑；了解植物體內(nèi)水分運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力。主要內(nèi)容植物體內(nèi)水分的運(yùn)輸途徑和速度；植物體內(nèi)水分運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力。重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)植物體內(nèi)水分的運(yùn)輸途徑。難點(diǎn)植物體內(nèi)水分運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力。一、水分運(yùn)輸?shù)耐緩胶退俣人诌\(yùn)輸?shù)耐緩酵寥浪帧钠印闹兄省?、莖、葉的導(dǎo)管和管胞→葉肉細(xì)胞間隙→氣孔下腔→氣孔→空氣中經(jīng)過死細(xì)胞的長距離運(yùn)輸經(jīng)過活細(xì)胞的短距離運(yùn)輸水分運(yùn)輸?shù)乃俣仍谀举|(zhì)部運(yùn)輸速度比在薄壁細(xì)胞中快得多，水分通過維管束的死細(xì)胞（導(dǎo)管或管胞）和細(xì)胞間隙進(jìn)行長距離運(yùn)輸，阻力小，運(yùn)輸速度3-45cm/h?；罴?xì)胞中原生質(zhì)對水流阻力很大（親水膠體把水吸住，保持在水合膜上，水流便遇到阻力），水分通過活細(xì)胞的運(yùn)輸主要靠滲透傳導(dǎo)