导图社区 第一章 植物的水分生理
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第一章 植物的水分生理
植物对水分的需要
植物的水分代谢
水分的吸收→运输→利用→散失
植物的含水量
不同植物
不同环境
不同器官、组织
生命活动较旺盛的部分，水分含量较多
植物体内水分存在的状态
自由水
距离胶体颗粒较远，可以自由移动的水分
束缚水
较牢固地被细胞胶体颗粒吸附，不易流动的水分
自由水/束缚水
比值高，代谢旺盛
比值低，代谢缓慢
溶胶与凝胶（细胞内水分含量不同）
溶胶
自由水含量高，原生质胶体呈溶液状态
凝胶
失去流动性，原生质胶体呈近似固体状态
水分在植物生命活动中的作用
细胞质的主要成分
代谢作用过程的反应物质
植物对物质吸收和运输的溶剂
保持植物的固有姿态
植物细胞对水分的吸收
水分跨膜运输的途径
跨磷脂双分子层的扩散
通过磷脂双分子层间隙，速率缓慢
跨水孔蛋白的扩散
通过膜的水通道呈线性扩散，速率快
水分跨膜运输的原理
束缚能
不能用于做有用功的能量
自由能
在恒温、恒压条件下能够做功的那部分能量
化学势：1摩尔物质的自由能。 水势（Ψw）：每偏摩尔体积水的化学势与纯水化学势之差。 偏摩尔体积（Vw）：在一定温度和压力下，1摩尔水中加入1摩尔某溶液后，该1摩尔水所占的有效体积。
渗透作用：水分子（其他溶剂分子）通过半透膜扩散的现象。
渗透装置的条件
具有半透膜
半透膜两侧具有浓度差
植物细胞的水势
压力势（ψp）由于压力的存在而使体系水势改变的数值。 原生质吸水膨胀，对细胞壁产生压力，而细胞壁对原生质会产生一个反作用力，这就是细胞的压力势。 一般情况下，压力势为正值; 质壁分离时，压力势为零; 剧烈蒸腾时，压力势为负值。 溶液:ψw=ψs 因为ψp=0
渗透势（溶质势）：由于溶质颗粒的存在而引起体系水势降低的数值。用ψs表示。 细胞中含有大量溶质，其溶质势为各溶质势的总和。
重力势：水分因重力下移与相反力量相等时的力量。它是增加细胞水分自由能提高水势的值，以正值表示。一般忽略不计。
衬质势(ψm）:由于细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水的束缚而引起的水势降低值。恒为负值。已形成液泡的细胞衬质势忽略不计。
概要
细胞间的水分移动
水分总是从水势高的部位向水势低的部位流动。
根系吸水
吸水部位
根尖根毛区
1.根毛区有许多根毛，吸收面积大
2.根毛区的外部由果胶质覆盖，粘性强，吸水性也强，有利于土壤颗粒粘着与吸水
3.根毛区的输导组织发达，对水分移动的阻力小
根系吸水的途径
1.共质体途径：指水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝，移动到另一个细胞的细胞质。移动速度较慢。 2.质外体途径 3. 跨膜途径
根系吸水的动力
主动吸水——根压：由于植物根系生理活动产生的促使水分从根部上升的压力
伤流
从受伤或折断的植物组织中溢出液体的现象
吐水
被动吸水——蒸腾拉力（主要方式）：由于蒸腾作用，产生一系列水势梯度使导管中水分上升的力量
影响根系吸水的土壤条件
土壤水分状况
土壤通气状况
土壤温度
土壤溶液浓度
合理灌溉的生理基础
植物的需水规律
不同植物的需水量不同
同一作物不同生育期对水的需要量不同
水分临界期
植物一生中对水分亏缺最敏感，最容易受水分亏缺伤害的时期
合理灌溉的指标
适于作物生长发育的根系活动层(0-90cm)的土壤含水量田间持水量的60-80%.
灌溉的形态指标
(1)萎蔫 (2) 茎叶颜色; 叶绿素浓度;形成花青素 (3)植株生长速率
灌溉的生理指标
1.水势 2.细胞汁液的浓度 3.气孔开张的程度 4.叶片相对含水量RWC
灌溉的方法
漫灌
喷灌
滴灌
蒸腾作用
定义
植物体内的水分以气态散失到大气中去的过程
生理意义
1.植物吸水与转喻水分的主要动力 2.促进木质部汁液中物质的运输 3.降低植物体的温度 4.有利于CO2的吸收、同化
蒸腾作用的部位
幼小的植物，暴露在地上部分的全部表面
成年植物，主要靠叶片蒸腾
蒸腾作用的指标
蒸腾速率
植物在单位时间，单位叶面积通过蒸腾作用散失的水量
蒸腾比率
蒸腾水摩尔数/同化二氧化碳摩尔数
水分利用效率
光合作用同化二氧化碳的速率与同时蒸腾丢失的水分的速率的比值
气孔蒸腾
气孔运动实质
保卫细胞得失水分（渗透调节）引起的体积或形状变化
保卫细胞的特点
1)含有叶绿体，能进行光合作用(2) 细胞体积很小，调节灵敏(3) 细胞壁厚薄不均匀:靠着气孔的内壁厚，背着气孔外壁薄,细胞壁中有辐射状微纤束
引起气孔运动的原因
保卫细胞的吸水膨胀和失水收缩引起的
气孔运动的机理
K+泵假说
H+一ATPase做功， 产生跨膜H+液度梯度，保卫细胞膜超极化。 K+内流通道打升，K+进入保卫細胞，进一步进入液泡。
苹果酸代谢学说
淀粉—糖转变学说
影响气孔运动的因素
光
水分
剧烈蒸腾、久雨气孔关闭
温度
温度过高或过低气孔关闭
CO2
高浓度气孔关闭，低浓度气孔张开
植物激素—脱落酸（ABA）
影响气孔蒸腾的内外因素
气孔蒸腾途径：蒸发、扩散
蒸腾速率=水蒸气浓度差/扩散阻力
内部因素
气孔频度、大小、下腔、构造
外界因素
光照
气孔开放，气孔阻力减小；提高温度，增加蒸汽压差
湿度
湿度大，蒸气压减小，蒸腾减弱
风
风能使界面层变薄，增加蒸腾。强风使气孔关闭，降低蒸腾
水分子向上运输
途径
土壤→根毛→根的皮层→内皮层→中柱鞘→根的导管或管胞→茎的导管→叶柄导管→叶脉导管→叶肉细胞→叶细胞间隙→气孔下腔→气孔→大气
学分在植物体内向上运输，主要靠导管和管胞
速度
共质体运输只有几毫米，水分通过时阻力大，运输速度慢。
导管是中空长形死细胞，阻力小，水分运输速度一般3～45cm•h^-1
管胞中由于管胞分子相连的细胞壁未打通,水分要经过纹孔才能移动,阻力较大，运输速度不到0.6m•h^-1。
水分运输的速率白天大于晚上，直射光下大于散射光下。
水分沿导管或管胞上升的动力
蒸腾拉力（主要动力）
狄克逊 内聚力学说
