第一章 植物的水分生理
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植物的水分生理
10MPa)，作物吸水困难。
第四节 植物的蒸腾作用
蒸腾作用 (transpiration) -植物体内的水 分以气态散失到 大气中去的过程。
一、蒸腾作用的生理意义和方式
（一）蒸腾作用的生理意义
1.蒸腾拉力是植物吸水与转运水分的主要动 力 2.促进木质部汁液中物质的运输 3.降低植物体的温度 （夏季，绿化地带的气温比非绿化地带的气温 要低3-5 ℃） 4.有利于CO２的吸收、同化
（二）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
由渗透作用引起的 水分运转
a.烧杯中的纯水和 漏斗内液面相平； b.由于渗透作用使 烧杯内水面降低而
漏斗内液面升高
（通过渗透计可测 定渗透势、溶质势）
（三）植物细胞可以构成一个渗透系统
原生质层：包括 质膜、细胞质 和液泡膜看成 一个半透膜 液泡内的细胞 液含许多溶解 在水中的物质， 具有水势。
➢风干种子中，处于凝 胶状态的原生质的衬 质势常低于-10MPa， 甚至-100MPa,所以吸 胀吸水就很容易发生。
➢未形成液泡的幼嫩细 胞能利用细胞壁的果 胶、纤维素以及细胞 中的蛋白质等亲水胶 体对水的吸附力吸收 水分。
降压吸水
-因ψp的降低而引发的细胞吸水 ➢蒸腾旺盛时，导管和叶肉细胞的细胞
蔓陀萝叶气孔 小麦叶气孔
引起气孔运动的主要 原因是：保卫细胞的 吸水膨胀或失水收缩
细胞的压力势 (press potential)
原生质体、液泡 吸水膨胀，对细胞 壁产生的压力称为 膨压(turgor pressure)。 胞壁在受到膨压 作用的同时会产生 一种与膨压大小相 等、方向相反的壁 压，即压力势。
➢压力势一般为正值，它提高了细胞的水势。 ➢草本植物叶肉细胞的压力势，在温暖天气的午后为
第四节 植物的蒸腾作用
蒸腾作用 (transpiration) -植物体内的水 分以气态散失到 大气中去的过程。
一、蒸腾作用的生理意义和方式
（一）蒸腾作用的生理意义
1.蒸腾拉力是植物吸水与转运水分的主要动 力 2.促进木质部汁液中物质的运输 3.降低植物体的温度 （夏季，绿化地带的气温比非绿化地带的气温 要低3-5 ℃） 4.有利于CO２的吸收、同化
（二）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
由渗透作用引起的 水分运转
a.烧杯中的纯水和 漏斗内液面相平； b.由于渗透作用使 烧杯内水面降低而
漏斗内液面升高
（通过渗透计可测 定渗透势、溶质势）
（三）植物细胞可以构成一个渗透系统
原生质层：包括 质膜、细胞质 和液泡膜看成 一个半透膜 液泡内的细胞 液含许多溶解 在水中的物质， 具有水势。
➢风干种子中，处于凝 胶状态的原生质的衬 质势常低于-10MPa， 甚至-100MPa,所以吸 胀吸水就很容易发生。
➢未形成液泡的幼嫩细 胞能利用细胞壁的果 胶、纤维素以及细胞 中的蛋白质等亲水胶 体对水的吸附力吸收 水分。
降压吸水
-因ψp的降低而引发的细胞吸水 ➢蒸腾旺盛时，导管和叶肉细胞的细胞
蔓陀萝叶气孔 小麦叶气孔
引起气孔运动的主要 原因是：保卫细胞的 吸水膨胀或失水收缩
细胞的压力势 (press potential)
原生质体、液泡 吸水膨胀，对细胞 壁产生的压力称为 膨压(turgor pressure)。 胞壁在受到膨压 作用的同时会产生 一种与膨压大小相 等、方向相反的壁 压，即压力势。
➢压力势一般为正值，它提高了细胞的水势。 ➢草本植物叶肉细胞的压力势，在温暖天气的午后为
第一章 植物的水分生理-植物生理学(潘瑞炽第7版)
低渗溶液(低 浓度） 纯水中
V>1
ΨP增大 Ψp= -Ψs
Ψw= Ψs +Ψp Ψw = 0
饱和状态，充分膨胀
V=1.5
高渗溶液(高 浓度） 剧烈蒸腾
失水，质壁分离
V<1
Ψp =0 Ψp ＜0
Ψw = Ψs Ψw ＜ Ψs
无质壁分离
V<1
（五）植物细胞间水分的移动
移动方向：高水势处流向低水势,直至两处水势差为零
Ψπ= -iCRT
C-溶液浓度；T-绝对温度；R-气体常数；i-解离系数 注：Ψπ大小决定于溶液中溶质颗粒（分子或离子）总数。
压力势（ΨP ）：由于压力的存在而使体系水势改变的值。 一般情况：正值 质壁分离：零 剧烈蒸腾：负值
重力势（Ψg ）：指水分因重力下移与相反力量相等时的力量。 正值 忽略不计
5. 将洋葱表皮浸泡在7%的尿素溶液中，表皮细胞发生质壁分离，随后又自发地 发生质壁分离复原。出现这种现象的原因可能是（ B） A、细胞液浓度下降 B、尿素分子进入液泡 C、细胞壁受到破坏 D、细胞膜受到破坏 6. 口腔炎发炎，大夫常叫病人用盐水漱口，主要原因（D ）？ A.盐水清洁，可把口腔内细菌冲走 B.盐水温度低，细胞不易成活 C.Na+在盐水中有消炎作用 D.细菌在较高浓度的盐水中体内失水而难以生存
（2）若细胞的Ψp＝－ Ψs，将其放入某一溶液中时，则体积不变。
（3）若细胞的Ψw＝Ψs，将其放入纯水中，则体积不变。
（1）不完全正确
（ 2）不正确
（ 3）不正确
3．下列情况会发生渗透作用吸水的是 （C ）。
A．干种子萌发时的吸水 B．水从气孔进入外界环境 C．萎蔫的青菜放进清水中 D.玫瑰枝条插入盛有清水的花瓶中 4．能发生质壁分离的细胞是（B ）。 A．干种子细胞 C．红细胞 B．根毛细胞 D．腌萝卜干的细胞
植物生理学2_植物的水分生理
(1)代谢型抗蒸腾剂 影响保卫细胞膨胀，减小气孔开度，如脱落酸、 CO2 、 阿斯匹林、阿特拉津、敌草隆、
(2)薄膜型抗蒸腾剂 能在叶面形成薄层，阻碍水分散失，如硅酮、胶 乳、聚乙烯蜡、丁二烯丙烯酸等。
(3)反射型抗蒸腾剂 增加叶面对光的反射，降低叶温，减少蒸腾量， 如高岭土。
Ψw =Ψs + Ψp + Ψm + Ψg
Ψs为渗透势， Ψp为压力势， Ψm为衬质势， Ψg为重力势
2、压力势：由于压力的存在而使体系水势 改变的数值，用ψp表示。
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
渗透势(Ψπ) 一般叶组织 旱生植物叶片 -1.0～ -2.0 MPa -10.0 MPa
Ψs = - 1.4 Mpa
Ψs = - 1.2 Mpa
Ψp = + 0.8 Mpa
Ψw = - 0.6 Mpa X
Ψp = + 0.4 Mpa
Ψw = - 0.8 Mpa Y
两个相邻的细胞之间的水分移动方向是由二者的水势差 决定；多个细胞相连时，水分从水势高的一端流向水势低 的一端。
第三节根系吸水和水分向上运输
（三）影响气孔运动的因素
1、光照：光照—张开 黑暗—关闭
景天科植物例外
2、温度：上升—气孔开度增大
10℃以下小，30℃最大，35℃以上变小
3、CO2
：低浓度—促进张开
高浓度—迅速关闭 4、水分：水分胁迫—气孔开度减小或关闭 5、植物激素（CTK、ABA)
小结
水势是指每偏摩尔体积水的化学势差。植物细胞的水
Free Water
(2)薄膜型抗蒸腾剂 能在叶面形成薄层，阻碍水分散失，如硅酮、胶 乳、聚乙烯蜡、丁二烯丙烯酸等。
(3)反射型抗蒸腾剂 增加叶面对光的反射，降低叶温，减少蒸腾量， 如高岭土。
Ψw =Ψs + Ψp + Ψm + Ψg
Ψs为渗透势， Ψp为压力势， Ψm为衬质势， Ψg为重力势
2、压力势：由于压力的存在而使体系水势 改变的数值，用ψp表示。
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
渗透势(Ψπ) 一般叶组织 旱生植物叶片 -1.0～ -2.0 MPa -10.0 MPa
Ψs = - 1.4 Mpa
Ψs = - 1.2 Mpa
Ψp = + 0.8 Mpa
Ψw = - 0.6 Mpa X
Ψp = + 0.4 Mpa
Ψw = - 0.8 Mpa Y
两个相邻的细胞之间的水分移动方向是由二者的水势差 决定；多个细胞相连时，水分从水势高的一端流向水势低 的一端。
第三节根系吸水和水分向上运输
（三）影响气孔运动的因素
1、光照：光照—张开 黑暗—关闭
景天科植物例外
2、温度：上升—气孔开度增大
10℃以下小，30℃最大，35℃以上变小
3、CO2
：低浓度—促进张开
高浓度—迅速关闭 4、水分：水分胁迫—气孔开度减小或关闭 5、植物激素（CTK、ABA)
小结
水势是指每偏摩尔体积水的化学势差。植物细胞的水
Free Water
第一章植物的水分生理(共54张PPT)
•
水分通过胞间连丝的吸收。移动速度较慢。
•
由于水势梯度引起水分进入中柱后产生 的压力。
和 现象可以证明根压的存在。
伤流（bleeding）
吐水（guttation）
从受伤或折断的植物组织溢 从未受伤叶片尖端或边缘向
出液体的现象
外溢出液滴的现象
水、无机盐、有机物、植物激素（细胞 分裂素）。
伤流液的数量和成分，可以作为根系活 力强弱的指标。
lower epidermis more than in the upper epidermis.
• In grain plants, those distribution is nearly equal in the lower epidermis to in
the upper epidermis.
• T—absolute temperature
• 植物细胞膜的特点—生物膜（质膜、液泡
膜），半透膜，选择透性，水分子易于通 过，而对溶质则有选择性；而且细胞液与 外界溶液具有Ψw 差。
• 质壁分离（Plasmolysis）和质壁分离复原
（ Deplasmolysis）现象可以验证之。
高浓度溶液中， 细胞失水，质壁 分离。
扩散 依浓度梯度进行，短距离运输 集流 依压力梯度进行，长距离运输
A. 单个水分子通过膜 脂双分子层进入细胞
B．多个水分子通过水孔蛋白形成的水
通道进入细胞
水分移动需要能量做功，该动力来自于 渗透作用。
渗透作用：
通过半透膜移动的现象。
发生条件：半透膜，膜两边有浓度差。
1 mol物质的自由能。
每偏摩尔体积水的化学势，用Ψ表示，
0.5
0
-0.5
水分通过胞间连丝的吸收。移动速度较慢。
•
由于水势梯度引起水分进入中柱后产生 的压力。
和 现象可以证明根压的存在。
伤流（bleeding）
吐水（guttation）
从受伤或折断的植物组织溢 从未受伤叶片尖端或边缘向
出液体的现象
外溢出液滴的现象
水、无机盐、有机物、植物激素（细胞 分裂素）。
伤流液的数量和成分，可以作为根系活 力强弱的指标。
lower epidermis more than in the upper epidermis.
• In grain plants, those distribution is nearly equal in the lower epidermis to in
the upper epidermis.
• T—absolute temperature
• 植物细胞膜的特点—生物膜（质膜、液泡
膜），半透膜，选择透性，水分子易于通 过，而对溶质则有选择性；而且细胞液与 外界溶液具有Ψw 差。
• 质壁分离（Plasmolysis）和质壁分离复原
（ Deplasmolysis）现象可以验证之。
高浓度溶液中， 细胞失水，质壁 分离。
扩散 依浓度梯度进行，短距离运输 集流 依压力梯度进行，长距离运输
A. 单个水分子通过膜 脂双分子层进入细胞
B．多个水分子通过水孔蛋白形成的水
通道进入细胞
水分移动需要能量做功，该动力来自于 渗透作用。
渗透作用：
通过半透膜移动的现象。
发生条件：半透膜，膜两边有浓度差。
1 mol物质的自由能。
每偏摩尔体积水的化学势，用Ψ表示，
0.5
0
-0.5
第1章 植物水分生理
水的化学势差。
2、水势
水势（water potential）：是指在等温等压下，体系
中每偏摩尔体积的水与纯水的化学势差。
ψw=(μw-μwO)/ Vw,m μwO ：纯水的化学势。 μw-μwO ：表示水的化学势差,单位为J/mol。 Vw,m ：表示水的偏摩尔体积，单位为m3/mol。是指在恒温
第一章 植物的水分生理
水是植物的一个重要环境条件。植物一切正常生 命活动只有在细胞含有一定的水分状况下才能进行； 否则，植物的正常生命活动就会受阻，甚至死亡。所 以，在农业生产中，水是决定收成有无的重要因素之 一。农谚说：“有收无收在于水，收多收少在于肥”， 就是这个道理。
植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程， 称为植物的水分代谢（water metabolism）。
植物细胞高含水量及水的不可压缩性，使细胞产生 静水压，维持一定的紧张度，使植物保持固有姿态。 5、水调节植物体温和环境气候
水份可维持体温相对稳定。蒸腾散热，调节体温； 低温时灌水护苗；高温干旱时灌水调节温度和湿度。
早春寒潮降临时，秧田灌水可保温抗寒
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、植物细胞的水势
1、自由能与化学势 系统中物质总能量=束缚能+自由能
主要内容
第一节 水分在生命活动中的作用 第二节 植物细胞对水分的吸收 第三节 植物根系对水分的吸收 第四节 植物的蒸腾作用 第五节 植物体内水分向地上部分的运输 第六节 合理灌溉的生理基础
第一节 水分在生命活动中的作用
一、水分子的结构
二、水的物理化学性质 1、高比热容 2、高气化热 3、高溶解热 4、水的密度 5、水的蒸汽压 6、水的内聚力、粘附力和表面张力 7、水的高抗张（拉）力及不可压缩性 8、水的介电常数及溶解性
2、水势
水势（water potential）：是指在等温等压下，体系
中每偏摩尔体积的水与纯水的化学势差。
ψw=(μw-μwO)/ Vw,m μwO ：纯水的化学势。 μw-μwO ：表示水的化学势差,单位为J/mol。 Vw,m ：表示水的偏摩尔体积，单位为m3/mol。是指在恒温
第一章 植物的水分生理
水是植物的一个重要环境条件。植物一切正常生 命活动只有在细胞含有一定的水分状况下才能进行； 否则，植物的正常生命活动就会受阻，甚至死亡。所 以，在农业生产中，水是决定收成有无的重要因素之 一。农谚说：“有收无收在于水，收多收少在于肥”， 就是这个道理。
植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程， 称为植物的水分代谢（water metabolism）。
植物细胞高含水量及水的不可压缩性，使细胞产生 静水压，维持一定的紧张度，使植物保持固有姿态。 5、水调节植物体温和环境气候
水份可维持体温相对稳定。蒸腾散热，调节体温； 低温时灌水护苗；高温干旱时灌水调节温度和湿度。
早春寒潮降临时，秧田灌水可保温抗寒
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、植物细胞的水势
1、自由能与化学势 系统中物质总能量=束缚能+自由能
主要内容
第一节 水分在生命活动中的作用 第二节 植物细胞对水分的吸收 第三节 植物根系对水分的吸收 第四节 植物的蒸腾作用 第五节 植物体内水分向地上部分的运输 第六节 合理灌溉的生理基础
第一节 水分在生命活动中的作用
一、水分子的结构
二、水的物理化学性质 1、高比热容 2、高气化热 3、高溶解热 4、水的密度 5、水的蒸汽压 6、水的内聚力、粘附力和表面张力 7、水的高抗张（拉）力及不可压缩性 8、水的介电常数及溶解性
植物的水分生理
第一章植物的水分生理第一节植物对水分的需要一、植物的含水量（几-90以上%）主要影响因素：植物种类：水生植物、肉质植物>90%以上,草本植物为70-85%,在干旱环境中生长的低等植物（地衣、藓类）为6%。
生长环境：生长于阴蔽、潮湿环境中的植物较向阳、干燥环境中的高。
器官、组织种类：幼嫩>衰老。
根尖、茎尖、嫩幼苗、绿叶为60-90%，树干为40%，休眠芽为40%，风干种子为10-14%。
二、植物体内水分的存在状态1、束缚水—植物体内距离亲水物质（蛋白质、核酸等）较近而被之吸咐束缚不易自由移动的水分子。
2、自由水—植物体内距离亲水物质（蛋白质、核酸等）较远而不被吸咐束缚易自由移动的水分子。
自由水/束缚水：高，植物代谢旺，抗逆能力弱；低，植物代谢弱，抗逆能力强。
如：越冬植物和休眠的干燥种子，自由水/束缚水低，仅以极弱的代谢维持生命活动，但抗性却明显增强，能度过不良的逆境条件。
松、竹、梅，被称作“岁寒三友”，抗寒能力极强，也与体内束缚水多有关。
三、水分在植物生命活动中的作用1、水分是细胞质的主要成分2、水分是代谢过程的反应物质3、水分是植物对物质吸收和运输的溶剂4、水分能保持植物的固有姿态第二节植物细胞对水分的吸收吸水方式：扩散集流渗透性吸水（主要方式）三、渗透性吸水（一）概念1、渗透性吸水：细胞通过渗透作用吸水。
2、渗透作用：（广义）—物质由浓度高处向浓度低处扩散移动的现象。
（狭义）—水分子通过半透膜由水势高处向水势低处移动的现象。
3、半透膜：只能让水分子、葡萄糖分子等小分子物质自由通过，而不能让大分子物质自由通过的膜。
种子的种皮、细胞膜、猪膀胱等。
反之称为透性膜，如细胞壁。
4、水势—每偏摩尔体积水的化学势或水的偏摩尔自由能。
符号：ψ国际单位：兆帕（Mpa=106pa），1atm=1.013×103pa重要用途：衡量一个系统中水分子自由扩散能力的强弱，水势高，水分子自由扩散力强，反之则弱。
植物的水分生理
细胞液
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15
洋葱上表皮细胞的质壁分离
刚开始发生质壁分离
明显发生质壁分离
上一页
2.发生质壁分离的条件
（1）外界环境水势低于细胞水势；
（2）原生质层具有选择性； （3）细胞壁与细胞质的收缩能力不同。
3.质壁分离说明以下问题
（1）原生质层具有半透膜的性质； （2）判断细胞的死活； （3）能测定细胞的渗透势（？）,进行农作物品种抗旱性鉴定。 (4) 测定物质进入原生质体的速度和难易程度。
17
(二)植物细胞的水势
细胞的水势公式： ψw＝ψs＋ ψp ＋ψg ＋ ψm 1 .渗透势(溶质势)：由于溶质颗粒的存在而使水势降低
的部分（水的自由能降低），一般为负值。
2 .压力势：由于细胞壁压力的存在而增加的水势，一般 为正值，但质壁分离时为0，剧烈蒸腾时为负。 3 .重力势：水分因重力下移与相反力量相等时的力量。 有液泡的细胞或细胞群 ：ψw＝ψs＋ ψp
水通道蛋白
生物膜上具有通透水分
功能的内在蛋白，亦称水 孔蛋白(aquaporin)。
质膜内在蛋白
液泡膜内在蛋白
6个跨膜螺旋与两个保留的NPA（AsnPro-Ala）残基的水孔蛋白的结构
三、渗透作用
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。
水势：衡量水分反应或作功能量的高低。指每偏摩尔体积 水的化学势差。 纯水 Ψ o w =零 溶液：溶液的水势为负值,浓度越大，水势越低。
（二）根系吸水的方式及动力
1、主动吸水和根压 （1）根压的产生 由于离子的主动吸收，使皮层内外产生水势差，水分向 中柱扩散而产生静水压力（根压）——由于水势梯度引起水 分进入中柱后产生的压力。 （2）伤流 （3）吐水
植物生理学
植物生理学第一章水分生理（一）名词解释自由水：远离植物细胞原生质胶体颗粒而可以自由移动的水分。
束缚水：又叫结合水，由于植物细胞原生质胶体颗粒紧密吸附而不易流动和流失的水分。
水势：溶液中每偏摩尔体积水的化学势差。
蒸腾速率：又称蒸腾强度或蒸腾率，是指植物在单位时间、单位叶面积上通过蒸腾作用散失的水量。
蒸腾效率：也称蒸腾比率，是指植物每蒸腾1kg水所形成干物质的克数。
水分临界期：指植物在生命周期中对水分缺乏最敏感，最易受害的时期。
（二）问答题1、植物细胞的水势由哪几部分组成？说明成熟植物细胞从萎蔫到充分膨胀的过程中，各个组分的变化情况。
含水体系的水势主要由四部分组成，即水势(ψw)= 溶质势(ψs)+衬质势(ψm)+压力势(ψp) +重力势(ψg)。
对于一个已形成液泡的成熟细胞来说，其ψw=ψs+ψp。
植物细胞吸水或失水，细胞体积会发生变化，渗透势和压力势因之也会发生改变。
在细胞初始质壁分离时（相对体积＝1.0），压力势为零，细胞的水势等于渗透势，两者都呈最小值（约-2.0MPa）。
当细胞吸水，体积增大时，细胞液稀释，渗透势増大，压力势増大，水势也増大。
当细胞吸水达到饱和时（相对体积＝1.5），渗透势与压力势的绝对值相等（约1.5MPa），但符号相反，水势为零，不吸水。
蒸腾剧烈时，细胞虽然失水，体积缩小，但并不发生质壁分离，压力势就变为负值，水势低于渗透势。
2、简述气孔运动机理的无机离子泵学说。
无机离子泵学说又称K+泵假说。
在光下，K+由表皮细胞和副卫细胞进入保卫细胞，保卫细胞中K+浓度显著增加，溶质势降低，引起水分进入保卫细胞，气孔就张开；暗中，K+由保卫细胞进入副卫细胞和表皮细胞，使保卫细胞水势升高而失水，造成气孔关闭。
这是因为保卫细胞质膜上存在着H+-ATP 酶，它被光激活后能水解保卫细胞中由氧化磷酸化或光合磷酸化生成的ATP ，并将H+从保卫细胞分泌到周围细胞中，使得保卫细胞的pH 升高，质膜内侧的电势变低，周围细胞的pH 降低，质膜外侧电势升高，膜内外的质子动力势驱动K+从周围细胞经过位于保卫细胞质膜上的内向K+通道进入保卫细胞，引发气孔开张。
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膨胀的力量，是增加水势的值。
•Ψg（重力势）：水分因重力下移而增加水
势的值。
•Ψm（衬质势）：细胞内胶体物质的亲水
性而引起水势降低---的--精品值文档。------
Ψp
膨压
-----精品文档------
• Ψπ为负值 • Ψp 一般为正值。质壁分离时为零，剧烈蒸
腾时为负值。 • Ψg一般为正值，但较小，可忽略不计。 • 形成液泡的细胞Ψm很小，可以忽略不计。
• 根据含水量的不同，细胞质可呈溶胶和凝胶 两种状态。
• 束缚水/自由水 比值大，原生质呈凝胶态， 生命活动微弱，但抗性强。反则反之。
-----精品文档------
水分在植物生命活动中的作用
• 水分是细胞质的主要成分 • 水分是代谢作用过程的反应物质 • 水分是植物对物质吸收和运输的溶剂 • 水分能保持植物的固有姿态 • 水分能维持植物体正常的温度
第一章 植物的水分生理
一、植物对水分的需要 二、植物细胞对水分的吸收 三、植物根系对水分的吸收 四、植物体内水分的运输 五、蒸腾作用 六、合理灌溉的生理基础
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植物的水分生理
水孕育生命。一切生命活动离不开水。 陆生植物由水生植物进化而来。 “收多收少在于肥，有收无收在于水”。
植物细胞是一个渗透系统
• 植物细胞膜的特点—生物膜（质膜、液泡
膜），半透膜，选择透性，水分子易于通 过，而对溶质则有选择性；而且细胞液与 外界溶液具有Ψw 差。
• 质壁分离（Plasmolysis）和质壁分离复原
（ Deplasmolysis）现象可以验证之。
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高浓度溶液中， 细胞失水，质壁 分离。
水分吸收 水分代谢 水分运输和分配
水分的排出
-----精品文档------
一、植物对水分的需要
水的结构和理化性质： • 结构： • 理化性质：
①高比热 ②高汽化热 ③表面张力大 ④高介电常数
-----精品文档------
δ-
δ+
OH
H
104.9o
O
H
hydrogen bond H δ+
OH
H
Water is a polar molecule with hydrogen bond between them
Ψπ
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
Cell volume (times)
-----精品文档------
Ψp=0, Ψw= Ψπ
3、吸水饱和时 Ψw=0，Ψp= -Ψπ
细胞间的水分移动
• 方向：取决于Ψw 的高低 • 速度：取决于Ψw 差的大小 • 当有多个细胞连在一起时，如果一端的细
胞水势较高，另一端水势较低，顺次下降， 就形成了一个水势梯度（Water potential gradient)，水分便从水势高的一端流向水 势低的一端。
三、植物根系对水分的吸收
根系吸水主要在根尖进行，尤其是根毛区。
• 根毛多，增大了吸收面积 • 根毛细胞壁外部的果胶质亲水性强； • 输导组织发达。 • 根毛能不断更新，改变吸水位置。
移植时要带土，尽量减少根毛损伤，以 利成活。
-----精品文档------
-----精品文档------
植物的含水量 不同植物种类 木本＜草本 同一植物不同环境 水生＞陆生；阳生＜
阴生 同一植物不同器官 生命活动旺盛处含量
高，如生长点
-----精品文档------
木本植物
草本植物
-----精品文档------
植物体内水分存在状态
• 自由水（free water ）和束缚水（bound water）。
未形成液泡的细胞具有明显的衬质势。 • 因此，一般植物细胞水势: Ψw=Ψπ+ Ψp
（此式适用于有液泡的细胞或细胞群）
--(Mpa)
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-2
-2.5 0.9
初始质 壁分离
Ψp
特例：
充 1、强烈蒸腾时
Ψw
分 吸
Ψp为负值
水 2、初始质壁分离时
2、水分跨膜运输的原理
水分移动需要能量做功，该动力来自 于渗透作用。
渗透作用：溶剂分子通过半透膜移动的现象。 发生条件：半透膜，膜两边有浓度差。
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自由能和水势
• 自由能（free energy） • 化学势（chemical energy）
1 mol物质的自由能。 • 水势（water potential）
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两个相邻细胞之间水分移动
Ψπ= - 1.4 MPa Ψp= + 0.8 MPa Ψw= - 0.6 MPa
Ψπ= - 1.2 MPa Ψp= + 0.4 MPa Ψw= - 0.8 MPa
x
y
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土壤—植物—大气连续体系中的水势
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低浓度溶液中， 细胞吸水，质 壁分离复原。
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Ψp
膨压
Ψw = Ψπ= - iCRT
Ψw =Ψπ+ ?
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植物细胞的水势
Ψw= Ψπ + Ψp + Ψg + Ψm
•Ψπ（渗透势/溶质势）：由于溶质颗粒的
存在而使水势降低的值。
•Ψp（压力势）：细胞壁阻止原生质体吸水
每偏摩尔体积水的化学势，用Ψ表示， 单位Pa。即水溶液的化学势与纯水的化学
势之差，除以水的偏摩尔体积所得的商。
Ψ=
μw-μ0w △μw =
V V -----w精品文档------
w
渗透作用
• 渗透压π= iCRT • 渗透势Ψπ= - iCRT
• i—osmotic coefficient，NaCl: i=1.80，CaCl2: i=2.60，Sucrose: i=1. • C—solute concentration • R—gas constant • T—absolute temperature -----精品文档------
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二、植物细胞对水分的吸收
1、水分跨膜运输的两种途径： 扩散 依浓度梯度进行，短距离运输 集流 依压力梯度进行，长距离运输
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A.扩散（diffusion） B.集流（mass flow）
A. 单个水分子通过膜 B．多个水分子通过水孔蛋白形 脂双分子层进入细胞 -----精成品的文档水----通-- 道进入细胞
•Ψg（重力势）：水分因重力下移而增加水
势的值。
•Ψm（衬质势）：细胞内胶体物质的亲水
性而引起水势降低---的--精品值文档。------
Ψp
膨压
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• Ψπ为负值 • Ψp 一般为正值。质壁分离时为零，剧烈蒸
腾时为负值。 • Ψg一般为正值，但较小，可忽略不计。 • 形成液泡的细胞Ψm很小，可以忽略不计。
• 根据含水量的不同，细胞质可呈溶胶和凝胶 两种状态。
• 束缚水/自由水 比值大，原生质呈凝胶态， 生命活动微弱，但抗性强。反则反之。
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水分在植物生命活动中的作用
• 水分是细胞质的主要成分 • 水分是代谢作用过程的反应物质 • 水分是植物对物质吸收和运输的溶剂 • 水分能保持植物的固有姿态 • 水分能维持植物体正常的温度
第一章 植物的水分生理
一、植物对水分的需要 二、植物细胞对水分的吸收 三、植物根系对水分的吸收 四、植物体内水分的运输 五、蒸腾作用 六、合理灌溉的生理基础
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植物的水分生理
水孕育生命。一切生命活动离不开水。 陆生植物由水生植物进化而来。 “收多收少在于肥，有收无收在于水”。
植物细胞是一个渗透系统
• 植物细胞膜的特点—生物膜（质膜、液泡
膜），半透膜，选择透性，水分子易于通 过，而对溶质则有选择性；而且细胞液与 外界溶液具有Ψw 差。
• 质壁分离（Plasmolysis）和质壁分离复原
（ Deplasmolysis）现象可以验证之。
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高浓度溶液中， 细胞失水，质壁 分离。
水分吸收 水分代谢 水分运输和分配
水分的排出
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一、植物对水分的需要
水的结构和理化性质： • 结构： • 理化性质：
①高比热 ②高汽化热 ③表面张力大 ④高介电常数
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δ-
δ+
OH
H
104.9o
O
H
hydrogen bond H δ+
OH
H
Water is a polar molecule with hydrogen bond between them
Ψπ
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
Cell volume (times)
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Ψp=0, Ψw= Ψπ
3、吸水饱和时 Ψw=0，Ψp= -Ψπ
细胞间的水分移动
• 方向：取决于Ψw 的高低 • 速度：取决于Ψw 差的大小 • 当有多个细胞连在一起时，如果一端的细
胞水势较高，另一端水势较低，顺次下降， 就形成了一个水势梯度（Water potential gradient)，水分便从水势高的一端流向水 势低的一端。
三、植物根系对水分的吸收
根系吸水主要在根尖进行，尤其是根毛区。
• 根毛多，增大了吸收面积 • 根毛细胞壁外部的果胶质亲水性强； • 输导组织发达。 • 根毛能不断更新，改变吸水位置。
移植时要带土，尽量减少根毛损伤，以 利成活。
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植物的含水量 不同植物种类 木本＜草本 同一植物不同环境 水生＞陆生；阳生＜
阴生 同一植物不同器官 生命活动旺盛处含量
高，如生长点
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木本植物
草本植物
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植物体内水分存在状态
• 自由水（free water ）和束缚水（bound water）。
未形成液泡的细胞具有明显的衬质势。 • 因此，一般植物细胞水势: Ψw=Ψπ+ Ψp
（此式适用于有液泡的细胞或细胞群）
--(Mpa)
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-2
-2.5 0.9
初始质 壁分离
Ψp
特例：
充 1、强烈蒸腾时
Ψw
分 吸
Ψp为负值
水 2、初始质壁分离时
2、水分跨膜运输的原理
水分移动需要能量做功，该动力来自 于渗透作用。
渗透作用：溶剂分子通过半透膜移动的现象。 发生条件：半透膜，膜两边有浓度差。
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自由能和水势
• 自由能（free energy） • 化学势（chemical energy）
1 mol物质的自由能。 • 水势（water potential）
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两个相邻细胞之间水分移动
Ψπ= - 1.4 MPa Ψp= + 0.8 MPa Ψw= - 0.6 MPa
Ψπ= - 1.2 MPa Ψp= + 0.4 MPa Ψw= - 0.8 MPa
x
y
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土壤—植物—大气连续体系中的水势
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低浓度溶液中， 细胞吸水，质 壁分离复原。
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Ψp
膨压
Ψw = Ψπ= - iCRT
Ψw =Ψπ+ ?
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植物细胞的水势
Ψw= Ψπ + Ψp + Ψg + Ψm
•Ψπ（渗透势/溶质势）：由于溶质颗粒的
存在而使水势降低的值。
•Ψp（压力势）：细胞壁阻止原生质体吸水
每偏摩尔体积水的化学势，用Ψ表示， 单位Pa。即水溶液的化学势与纯水的化学
势之差，除以水的偏摩尔体积所得的商。
Ψ=
μw-μ0w △μw =
V V -----w精品文档------
w
渗透作用
• 渗透压π= iCRT • 渗透势Ψπ= - iCRT
• i—osmotic coefficient，NaCl: i=1.80，CaCl2: i=2.60，Sucrose: i=1. • C—solute concentration • R—gas constant • T—absolute temperature -----精品文档------
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二、植物细胞对水分的吸收
1、水分跨膜运输的两种途径： 扩散 依浓度梯度进行，短距离运输 集流 依压力梯度进行，长距离运输
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A.扩散（diffusion） B.集流（mass flow）
A. 单个水分子通过膜 B．多个水分子通过水孔蛋白形 脂双分子层进入细胞 -----精成品的文档水----通-- 道进入细胞