植物的水分生理

这是一篇关于第二章植物的水分生理的思维导图，主要内容包括：2.6植物根系对水分的吸收，2.7蒸腾作用，2.8植物体内的水分运输，2.9合理灌溉的生理基础，2.5土壤中的水分与土壤水势，2.4水分的跨膜运输，2.3植物对细胞水分的吸收，2.2化学势、水势，2.1水分在植物生命活动中的作用。

第二章植物的水分生理

• 2.1水分在植物生命活动中的作用
  • 2.1.1植物体内的含水量和水分存在的状态
    • • 束缚水（bound water）：凡是被植物细胞的胶体颗粒或渗透物质亲水基团（如—COOH、—OH）所吸引，且紧紧被束缚在其周围、不能自由移动的水分
    • • 自由水（free water）：不被胶体颗粒或渗透物质亲水基团所吸引或吸引力很小，可以自由移动的水分
  • 2.1.2水在植物生命活动中的生理作用
    • ①水是细胞原生质的主要组分
    • ②水直接参与植物体内代谢过程
    • ③水是各种生化反应和物质吸收、运输的良好介质
    • ④水能使植物保持固有的姿态
    • ⑤细胞的分裂和延伸生长都需要足够的水
  • 2.1.3水在植物生命活动中的生态作用
    • ①水是植物体温调节器（水分子具有很高的汽化热和比热，通过蒸腾作用可以降低体温，使植物不易受高温伤害）
    • ②水对植物生存微环境的调节作用（增加大气湿度、改善土壤及土壤表面大气的温度）
• 2.2化学势、水势
  • 水势：水势就是偏摩尔体积的水在一个系统中的化学势与纯水在相同温度、压力下的化学势之间的差
    • 偏摩尔体积：指在恒温、恒压和其他组分浓度不变的情况下，混合体系中1mol该物质所占据的有效体积。
• 2.3植物对细胞水分的吸收
  • 2.3.1植物细胞的渗透性吸水
    • 2.3.1.1质壁分离、质壁分离复原
    • 2.3.2植物细胞的水势构成
      • 溶质势
      • 压力势
      • 重力势（细胞水平可以忽略不计）
      • 衬质势（具有大液泡的细胞一般也忽略不计）
    • 2.3.1.3细胞之间的水分移动（水势梯度）
  • 2.3.2植物细胞的吸胀吸水（未形成液泡）
  • 2.3.3植物细胞的代谢吸水
• 2.4水分的跨膜运输
  • 2.4.1扩散
    • 扩散是物质分子（包括气体分子、水分子、溶质分子）从一点到另一点的运动，即分子从较高化学势区域向较低化学势区域的随机的、累进的运动，通常导致扩散分子的均匀分布。
  • 2.4.2集流
    • 在有压力差存在情况下，液体中大量分子成群的集体运动，称为集流
• 2.5土壤中的水分与土壤水势
  • 永久萎蔫点：对于大多数植物，当土壤含水量达到永久萎蔫系数（植物刚刚发生永久萎蔫时，土壤中存留的水分含量）时，其水势约为-1.5MPa，该水势称为永久萎蔫点。
  • 田间持水量：当土壤中重力水全部排除，保留全部毛细管水和束缚水时的土壤含水量
• 2.9合理灌溉的生理基础
  • 植物的水分平衡：植物吸水、用水、失水三者的和谐动态关系
  • 水分临界期：植物对水分不足最敏感、最易受害的时期
  • 土壤含水量：一般为田间持水量的60%-80%
  • 作物指标
    • 形态指标： 生长速率下降 幼嫩叶的凋萎 茎叶颜色变红
    • 生理指标： 叶水势 细胞汁液浓度或渗透势 气孔状况
  • 植物水分利用效率（用来描述植物产量（生物学产量或经济产量）与水分消耗间的关系，通常是指单位耗水量所生产的生物学产量或经济产量或经济价值）
• 2.8植物体内的水分运输
  • 运输途径：土壤水→根毛→根皮层→根中柱鞘→根导管→茎导管→叶柄导管→叶脉导管→叶肉细胞→叶肉细胞间隙→气孔下腔→气孔→大气中（土壤—植物—大气连续体系SPAC）
  • 内聚力学说：水分在植物体内长距离运输时可以不需要直接消耗植物代谢能量
• 2.7蒸腾作用
  • 2.7.1蒸腾作用：指植物体内的水分以气态方式从植物体的表面向外界散失的过程。|生理意义：
    • ①蒸腾作用失水所造成的水势梯度产生的蒸腾拉力是植物被动吸水和运输水分的主要驱动力
    • ②蒸腾作用借助水的高汽化热特性，能够降低植物体和叶片温度，使其避免高温强光灼伤
    • ③蒸腾作用引起的上升气流，有助于根部从土壤中吸收的无机离子和有机物及根中合成的有机物转运到植物体的各部分，满足生命活动需要
  • 2.7.2蒸腾作用的方式及度量
    • ①蒸腾速率（TR）：植物在单位时间内，单位叶面积通过蒸腾作用所散失的水量称为蒸腾速率，又称蒸腾强度。 ②蒸腾效率：植物每消耗1kg水所生产干物质的质量（g） ③蒸腾系数：植物制造1g干物质所消耗的水量（g），它是蒸腾效率的倒数。
    • 气孔蒸腾（保卫细胞：肾形、哑铃形）（昼开夜关）
      • 小孔扩散率：气体通过多孔表面的扩散速率不与小孔面积成正比，而与小孔的周长成正比
      • 保卫细胞的特点： ①细胞体积很小并有特殊结构，外壁薄内壁厚，有利于膨压迅速而显著地改变； ②细胞外壁上有横向辐射状微纤束与内壁相连，便于对内壁施加作用； ③细胞质中有一套完整的一套细胞器，而且数目较多
      • 五个假说： ①淀粉与糖转化假说 ②钾离子累积假说 ③苹果酸生成假说 ④玉米黄素假说 ⑤蔗糖调节气孔运动假说
      • 气孔运动的调节因素： ①二氧化碳 ②光 ③温度 ④水分 ⑤风 ⑥植物激素
    • 整体蒸腾
  • 影响蒸腾作用的因素
    • 内部因素：气孔的构造特征
    • 环境因素：光照、大气湿度、大气温度、风、土壤条件
• 2.6植物根系对水分的吸收
  • 2.6.1根部吸水的区域（根毛区）
    • ①根毛区有很多根毛，增大了吸收面积
    • ②根毛细胞壁的外部由于果胶物质覆盖，黏性强，亲水性好
    • ③根毛区输导组织发达，对水分的移动阻力小
    • ④根毛细长，可以进入土壤毛细管
  • 2.6.2根系吸水的方式、途径及动力
    • ①被动吸水（蒸腾作用产生的蒸腾拉力为动力）
    • ②主动吸水（依靠根压为动力）
      • 质外体途径
      • 共质体途径
      • 跨膜途径
  • 2.6.3根系吸水阻力
    • 土壤阻力
    • 根—土界面阻力
    • 根的径向和轴向阻力
  • 2.6.4影响根系吸水的因素
    • 2.6.4.1根系自身因素
      • 根系密度：指单位体积土壤内根系长度
    • 2.6.4.2土壤条件
      • 土壤中可利用水
        • 可利用水：只有在超过永久萎蔫系数以上的土壤水分
      • 土壤通气状况
      • 土壤温度
      • 土壤溶液浓度