《植物生理学》第一章植物的水分生理

这是一篇关于《植物生理学》第一章：植物的水分生理2的思维导图。包含植物对水分的需求：植物的含水量、植物体内水分存在的状态。水分在植物生命活动中作用。

植物的水分生理

• 植物对水分的需要
  • 植物的含水量
    • 不同植物
      • 水生植物>旱生植物
      • 草本植物>木本植物
    • 不同生境
      • 荫蔽潮湿>向阳干燥
    • 不同器官、组织
      • 生命活动较旺盛部分，水分含量比较多
  • 植物体内水分存在的状态
    • 束缚水：靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分
      • 一般不参与植物代谢反应
    • 自由水：距离胶粒较远可以自由流动的水分
      • 主要参与植物体内各种代谢反应
    • 自由水/束缚水：衡量植物代谢强弱和抗性的生理指标之一
  • 水分在植物生命活动中作用
    • 生理作用
      • 1.水是原生质主要组分2.水直接参与植物体内重要代谢过程3.水是物质吸收运输的良好介质4.水保持植物固有姿态5.细胞的分裂和生长需要足够的水
    • 生态作用
      • 1.调节植物体温 ①高比热：稳定植物体温 ②高汽化热：降低体温，避免高温伤害 ③介电常数高：有利于离子的溶解2.水对可见光有良好通透性3.水可调节对植物的生存环境
• 植物细胞对水分的吸收
  • 水分跨膜运输的途径
    • 扩散（跨膜磷脂双分子层）
      • 单个水分子通过速率较慢
    • 集流（跨膜水孔蛋白）
      • 成群水分子通过呈线性扩散速率快
  • 水分跨膜运输的原理
    • 自由能：在温度恒定的条件下可用于做功的能量束缚能：不能用于做功的能量
    • 1.化学势：1mol物质的自由能2.水势：每偏摩尔体积水的化学势差（Pa）3.偏摩尔体积：一定温度和压力，其他组分不变条件下， 加入1mol体积水所引起的体积增量（所占有效体积）
      • 纯水自由能最大，水势最高
      • 浓度增加，水势降低（与溶质颗粒数直接相关，而不是浓度）
      • 水势=水的化学势/水的偏摩尔体积
    • 渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象
    • 细胞的水势
      • 溶质势（渗透势）
        • 由于溶质颗粒存在而引起水势降低值 恒为负值
      • 压力势
        • 由于细胞壁压力的存在一般为正值，质壁分离时为零，剧烈蒸腾时为负值
      • 重力势
        • 水分重力存在正值，一般忽略不计
      • 衬质势
        • 细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起负值已形成液泡的细胞衬质势忽略不计
  • 细胞间的水分移动
    • 相邻细胞：取决于水势差异，水分由水势高细胞流向水势低细胞
    • 多个细胞：形成水势梯度，水分由水势高一端流向水势低一端
• 根系吸水和水分向上运输
  • 土壤中的水分
    • 重力水、毛细管水和束缚水（土壤有机和无机胶体）
  • 根系吸水（径向运输）
    • 主要为根尖根毛区
      • 1.根毛区根毛数量大，增大了吸收面积
      • 2.根毛细胞壁
      • 3.根毛区的输导组织发达，对水分移动的阻力小
    • 根系吸水途径
      • 1.质外体途径2.跨膜途径3.共质体途径
    • 根系吸水的动力
      • 蒸腾拉力（被动吸收）
      • 根压（主动吸收）
        • 伤流、吐水
    • 影响根系吸水的土壤条件
      • 土壤中可用水分
      • 土壤通气状况
      • 土壤温度
      • 土壤溶液浓度
  • 水分向上运输（轴向运输）
    • 水分在木质部运输的速率
    • 水分沿导管或管胞上升的动力
      • 蒸腾-内聚力-张力学说
• 蒸腾作用
  • 生理意义
    • 形成水势梯度：有利于水分的吸收和运输， 有利于矿物质和有机物的吸收和运输
    • 维持植物体温相对稳定
  • 部位
    • 1.植物幼小时：暴露于空气的全表皮2.植物长大时：皮孔蒸腾（木本植物）3.叶片：角质膜蒸腾、气孔蒸腾（最主要）
  • 指标
    • 1.蒸腾速率：植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量2.蒸腾比率（TR）：植物蒸腾散失水分与光合作用同化CO2的物质的量的比值3.水分利用效率（WUE）:TR的倒数
  • 气孔蒸腾
    • 气孔运动原理
      • 钾离子、苹果酸、蔗糖
        • 渗透调节保卫细胞，吸水膨胀，失水收缩
          • 例外：CAM植物，内源节律， 叶片两侧对外界条件反应不一， 施用ABA→气孔关闭
      • 影响气孔运动的因素
        • 光强、光质、气孔关闭、温度、气体、湿度、化学物质
    • 小孔扩散率
      • 经过小孔的扩散速率与孔的周长成正比，不与面积成正比
    • 影响蒸腾作用的因素
      • 外界条件
        • 光照（最主要）、空气相对湿度、温度、风
      • 内部因素
        • 气孔和气孔下腔
        • 叶片内部面积
• 合理灌溉的生理基础
  • 作物的需水规律
    • 不同作物需水不同
    • 同一作物不同生育期需水量不同
  • 合理的灌溉指标
    • 形态指标
      • 生长速率、叶色等
    • 生理指标
      • 叶片水势、细胞汁液浓度或渗透势、气孔开度、含水量
  • 节水灌溉的方法
    • 喷灌
    • 滴灌
    • 调亏灌溉
    • 控制性分根交替灌溉
  • 合理灌溉增产原因
    • 1.可改善各种生理作用，尤其光合作用2.能改变栽培环境的土壤条件和气候条件（满足生态需水）3.防治土壤干旱（满足生理需水）
• 生物1801 王沈平学号：18406136