导图社区 植物的水分生理思维导图
这是一篇关于植物的水分生理的思维导图，包含了水分在植物生命活动中的作用、化学势，水势、植物细胞对水分的吸收、细胞间水分移动等内容。
这是一篇关于矿质营养的思维导图，从研究植物矿质营养的方法及无土栽、植物必需元素及其生理作用、有益元素和有害元素、植物细胞对矿物质元素的吸收、叶片营养、矿质元素在植物体内的运输和分配合理施肥的生理基础几个方面介绍。
植物生理学（第四版）复习资料，包含了水分再植物生命活动中的作用、植物细胞对水分的吸收、细胞间水分移动等内容。
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植物的水分生理1
水分在植物生命活动中的作用
含水量和存在状态
含水量
一般占组织鲜重的65%~90%
含水量不是固定的
植物种类
外界环境条件
发育时期
不同器官，组织
含水量不同，生命活动状态也不同
例如风干种子为9%~14%，代谢活动弱
萌发时随着干燥种子含水量的增加，生命活动也随之增加
状态
自由水
概念
不被，或者吸引力很小
特点
相反
束缚水
凡事被植物细胞的胶体颗粒或渗透物质亲水基团所吸收，且被紧紧束缚在其周围，不能随意移动的水分。
当温度升高时束缚水不能挥发，当温度降低到冰点以下也不结冰
自由水与束缚水的比例
高，代谢活跃，生长较快，抗逆性较差
低，相反
一般休眠种子，越冬植物以及在干旱或盐渍等逆境下
生理作用
水是细胞原生质的主要组分
原生质含水量一般在80%以上，可以保证原生质保持溶胶状态，以保证生理生化过程的正常进行
含水量减少，变为凝胶状，生命活动微弱
失水过多，原生质胶体破坏，细胞死亡
原生质中蛋白质等生物大分子表面存在大量亲水基团，吸引着大量水分子形成一层水膜，维系着膜系统及生物大分子的正常结构和功能。
水直接参与植物体内代谢过程
光和作用、呼吸作用以及许多有机物质合成、转化分解的过程中均有水直接参与。
水是各种生化反应和物质吸收、运输的良好介质
光合作用中的碳同化、呼吸作用的底物分解代谢、蛋白质和核酸代谢都发生在水中。
植物根系吸收、运输无机物质和有机物质，光合产物的运输分配都是以水作为运输介质的。
水能使植物保持固有的姿态
水能使植物保持固有的姿态足够的水分可使细胞保持一定的紧张度
因而使植物枝叶挺立，便于充分吸收阳光和进行气体交换;同时也可使花朵开放，利于传粉。
细胞的分裂和延伸生长都需要足够的水
植物细胞的分裂和延伸生长都需要充足的水分;生长需要一定的膨压
缺水可使膨压降低甚至消失，植物生长就会受到抑制，植株矮小。
生态作用
水是植物体温调节器
水分子具有很高的汽化热和比热，因此，在环境温度波动的情况下，植物体内大量的水分可维持体温相对稳定。
在烈日曝晒下，通过蒸腾散失水分以降低体温，使植物不易受高温伤害。
水对植物生存微环境的调节作用
水分可以增加大气湿度、改善土壤及土壤表面大气的温度等。在作物栽培中，利用水来调节作物周围小气候是农业生产中行之有效的措施。
例如，早春寒潮降临时给秧田灌水可保温抗寒;盛夏给大田喷雾（水）或给水稻灌“跑马水”可以改变作物周围的湿度，降低大气温度，减少或消除午休现象。
化学势，水势
自由能和化学势
物质的总能量
自由能
自由能是在恒温、恒压条件下能够做最大有用功（非膨胀功)的那部分能量
自由能的变化是判断系统能否自动进行反应的标准。
束缚能
束缚能是不能用于做有用功的能量
化学势
常被用来描述体系中组分发生化学反应的“本领”及转移的潜在能力
其热力学含义是指在等温、等压条件下，1 mol的组分j的自由能。
水的化学势和水势
其热力学含义为：当温度、压力及物质数量（水以外）一定时，体系中1 mol水的自由能。
植物细胞对水分的吸收
渗透性吸水
含义
指具中心液泡的成熟细胞，依靠渗透作用，沿着水势梯度进行的吸水过程
质壁分离与复原
①判定细胞是否存活:因为已发生膜破坏的死细胞不产生质壁分离现象。
②测定细胞的渗透势:将植物组织或细胞置于一系列已知水势的溶液中，那种恰好使细胞处于初始质壁分离状态的溶液水势值与该组织或细胞的渗透势相等
③观察物质透过原生质层的难易程度:利用质壁分离复原的速度来测定物质进入细胞的速率。
细胞水势组成
溶质势
由于溶质的存在而使水势降低的值称为溶质势( solute potential）或渗透势osmotic potential )。在标准压力下，溶液的压力势为零，溶液的溶质势等于溶液的水势。溶液的溶质势决定于溶液中溶质颗粒（分子或离子)总数，与溶质的解离系数相关。溶质势值按下式计算:
式中，c为溶液的浓度（mol/L)，T为热力学温度,R为摩尔气体常数，i为解离系数。
压力势
原生质体吸水，对细胞壁的压力， 而细胞壁对其的力就是压力势
重力势
水分因重力向下运动与阻止下移的相反力量保持平衡时的力量，称为重力势
衬质势
表面能吸水的物质为衬质，由于其亲水性和毛吸作用 而引起水势降低就是衬质势
互相的关系
植物细胞的水势变化
一般说来，在同一植株上，地上器官和组织的水势比地下组织的水势低，生殖器官的水势更低;就叶片而言，距叶脉愈远的细胞，其水势愈低。
吸胀吸水
蛋白质类物质吸胀力大，淀粉次之，纤维素较小。因此，大豆及其他富含蛋白质的豆类种子吸胀力很大，禾谷类淀粉种子的吸胀力较小。干燥种子的ym总是很低，如豆类种子中胶体的衬质势可低于-100 MPa，细胞吸水饱和时，ym= 0。
果实和种子形成过程中的吸水、分生区细胞的吸水等
代谢性吸水
细胞利用呼吸作用释放的能量，使水分通过质膜进入细胞的过程
不是主要的吸水方式
细胞间水分移动
细胞间，细胞或组织与环境之间水分移动方向 和速度决定于水势差
环境水势＞组织水势时， 细胞吸水
环境水势＜组织水势时， 细胞失水
一般地：土壤＞根＞ 茎木质部＞叶片＞大气
植物组织水势的测量
方法一：质壁分离法（成熟细胞）
方法二：小液流法
方法三：干湿球温度计法
方法四：压力室法
方法五：冰点下降法
浓度增高，冰点下降
方法六：压力探针法
水分的跨膜运输
水分子运动方式
扩散作用
特点：扩散速度与浓度梯度有关
不适合长距离
扩散速率p32
集流
特点：集流与物质的浓度梯度无关
有压力差存在的情况下
水孔蛋白
微集流
水孔蛋白的种类，结构，功能p32
导管和筛管
跨膜渗透运动
指通过半透膜进行扩散的现象
同时受到扩散和集流的影响
渗透运动是由水势梯度驱动的
水力导度p33
水分跨膜的途径 （2条）
少量水
通过膜脂双分子的层的间隙或 通过水通道蛋白进入
大量水
水集流通过质膜上的水孔蛋白构成 水通道进入细胞
植物根系对水分的吸收
土壤水分与 土壤水势
土壤水分的 性质：
按物理状态分
毛细管水
毛细管上升水
毛细管悬着水
土壤胶体表面吸附的水
重力水
水分饱和的土壤中，在重力作用下通过土壤颗粒的 空隙自上而下渗漏的水分
根据是否能被 根系吸收分
土壤可利用水
可利用水=田间持水量-永久萎焉系数（田间持水量：土壤中毛细管水和束缚水的含量）
土壤不可利用水
指标
永久萎焉系数
植物刚发生永久萎焉时土壤的含水量
根系吸水
吸水部位
根尖约10cm的根毛区吸水能力最强
根系吸水途径
共质体途径：共质体途径指由活细胞通过胞间连丝组成的连续整体， 水在共质体中学要多次跨膜，阻力大
质外体途径：质外体指由细胞壁，细胞间隙，细胞间层，导管腔组 成；水分在质外体移动，阻力小，速度快。
跨膜途径
由于内皮层细胞的存在， 根系是一个渗透系统
根系吸水的的方式 及动力
主动吸水—根压：由根系生理活动引起的吸收，与地上部分无关，其动力是根压 根压：根系生理活动促使液流从根部上升的压力 “伤流”，“吐水”现象可以证明其存在
根压产生的机制
渗透理论
代谢理论
被动吸水蒸腾作用
影响根系吸水的因素
土壤同气状况
土壤溶液浓度
土壤温度
土壤中可利用水
植物体内水分向地上部分运输
水分向上运输的动力
下端原动力：根压
上端原动力：蒸腾拉力
中间原动力：水的内聚力和导管壁的粘附力
内聚力学说
合理灌溉的生理基础
植物的蒸腾作用
生理意义和方式
产生蒸腾拉力
促进木质部汁液中物质循环
降低温度
有利于二氧化碳同化
气孔蒸腾
形态结构及生理特点
保卫细胞（具有不均匀加厚的细胞壁，辐射状排列的纤维丝）、副卫细胞或邻近细胞以及包围细胞中间的小孔合在一起成为气体复合孔。气孔周围细胞壁厚。气孔数量多、分布广、面积小、蒸腾速率高。保卫细胞体积小、膨压变化迅速、具有多种细胞器，与周围联系紧密加快反馈速率。
运动机理：保卫细胞细胞壁厚度不一样， 膨压发发生改变时发生形变
无机离子泵学说
ATP酶水解ATP释放能量将离子泵入，水解得到的氢离子泵到膜外，钾离子进来。就是主动运输，钾离子逆浓度吸收。
淀粉糖转化学说
光照条件下，光合作用产生糖增加溶液浓度。光合作用消耗二氧化碳，保卫细胞细胞质派H上升到7，淀粉磷酸化酶催化反应正向进行，淀粉水解为糖，保卫细胞渗透势下降，细胞戏水，保卫细胞膨大，气孔张开。黑暗时不消耗二氧化碳，pH下降到5，反应反相进行，细胞失水，气孔关闭。
苹果酸代谢学说
苹果酸代谢使钾离子浓度上升。
运动的影响因素
光
二氧化碳
植物激素（脱落酸）
水分
温度
影响蒸腾的内外因素
内
频度、大小、下腔、开度、构造
光照、湿度、温度、风速、昼夜
指标和测定方法
蒸腾速率
也称蒸腾强度，指一定时间内，再单位叶面积上所蒸腾的水量。通常用每平方米叶片一小时 内所蒸腾水克数来表示。
蒸腾系数
也称需水量。指植物制造一克干物质所消耗水分的克数。系数越大，水分利用效率越低，蒸腾系数为蒸腾效率的倒数。
蒸腾效率
每消耗一千克水形成干物质的克数。
测定
1.植物离体部分的快速称重法 2.测量重量法 3.气压计测量法 4.红外线分析仪测定法
降低途径
减少面积
降低蒸腾速率
使用抗蒸腾剂
补充：水的结构和特性
水分子的结构
水是极性分子（O的电负性＞H） 分子非对称 分子间形成氢键（本质：分子间微弱的静电引力）
水的物理化学特性
具有高汽化热，高比热容 具有很大的内聚力，粘附力和表面张力 具有极高的介电常数 能够在带电分子的表面形成水合层，增加这些分子的溶解度和稳定性 能够吸收红光，有利于光合作用 具有不可压缩性
