根系生理

Evaporation
Water molecules are “sticky”
Cohesion
Uptake
蒸腾作用和蒸腾系数
Transpiration and transpiration coefficient
• 蒸腾作用是指水分由植物体的 地上部以水蒸汽的形式扩散的 过程。
• Transpiration is the procedure that the water diffuses as water vapor from shoot into air.
通气性良好的方向延伸
• 9、根系的攀缘功能（攀援根） • 10、根与菌的共生功能 • 11、根系的寄生功能（寄生根）
菟丝子
茎缠绕寄主，并在接触部位 产生吸盘，侵入寄主植物维 管束内吸取水分和养分。
吸盘
菟丝子
Ha: Haustoria （吸器） H: host V: vessel
第四节 根系对水分的吸收
根系分泌物的作用
➢ 有些可以减少根部与基质的摩擦； ➢ 有些可以溶解介质中的难溶性化合物，促进根对物质
的吸收； ➢ 有些可以抑制其他植物和某些细菌的生长； ➢ 还有些可以促进根际微生物的生长； ➢ 根系有不同程度的氧化还原能力：Fe2+--Fe3+
4、根系的输导功能/Transportation
5、根系的贮藏功能
• 根系的贮藏功能：可以贮藏许多养分。有的植物 根膨大后可以形成明显的贮藏器官，如萝卜、胡 萝卜、芜菁的主根膨大肉质根，甘薯等是由侧根 膨大形成养分贮存器官。人参、大黄、甘草、何 首乌、百合的根为药材的重要部分。球根花卉的 根部中贮藏了大量营养，可以为植株生长提供充 足的营养。
• 干旱环境下，较大根冠比具有重要意义。
• 生命活动旺盛，水分含量较高
– 幼叶和根含水量90% – 茎 30-40% – 成熟种子10%
植物吸水的过程 The procedure of water absorption
• 水分从介质 植物 环境的过程：
• 1)由介质迁移到根系皮层组织，再运送到木质部 导管；
• 2)由根系木质部导管向地上部运输并分配到各器 官中；
植物每蒸腾1Kg水时所形成的干物质的克数。
3. 蒸腾系数（transpiration coefficient）
又称需水量。指植物每制造1克干物质所水消耗水分的克 数，它是蒸腾效率的倒数。
大多数植物的蒸腾系数在125~1000之间。蒸腾系数越小， 表明该植物利用水分的效率越高。
% (干重)
% (干பைடு நூலகம்)
• 根系数量与叶面积总量正相关。 • 摘除不同部位的叶片对根系生长和根系活力的影响不同。
– 摘除新叶抑制根系发育及伸长。 – 摘除成熟叶片使根系失去物质基础，导致根系早衰。
• （五）植株管理和环境对根系的影响
• 日照充足、稀植、根际温高、夜温低、肥料浓度低，光合 能力强，促进根系生长。
第二节 植物根系的结构
指因叶片蒸腾作用而产生的使导管中的水分上升 的力量。 蒸腾 叶片水势下降 水分运输 压力梯度
水分在植物体内运输的动力 (水分沿导管上升的机制)
上端原动力 下端原动力 中间原动力 内聚力学说
蒸腾拉力 根压 水分子间的内聚力及导管壁附着力。 认为维持导管中水柱连续不断的原因 是水分子 的内聚力大于水柱的张力。
• 植物根系能够合成许多有机物，包括氨基 酸、维生素、植物激素（CTK）、生物碱 等，对于植物地上部分的发育具有重要作 用。
• 根在生长过程中还能分泌出糖类、有机酸 等近百种物质。
• 根系分泌物包括多糖、有机酸、酚和各种 氨基酸，在微生物作用下会生成CO2和低分 子量的有机物质。
根系分泌物按照作用性质可以分为专一性根系分 泌物（肉桂酸）和普通根系分泌物(麦根酸)。
根系吸水的途径
基质（溶液）中的水分
渗透
根
扩散
根毛
皮层
内皮层的径向迁移
中柱细胞
导管
质共 外质 体体 途途 径径
根中的质外体常常是不连续的，被内皮层的凯氏带 分隔成为两个区域。
凯氏带
壁木栓化，膜与壁 紧贴在一起。水、 溶质不能自由通过。
外部质外体
内皮层外，包括根毛、皮层的胞间层、细胞壁和细胞间隙
内部质外体
第一节 植物根系与地上部分的关系
• 根系
水分、矿质营养 有机营养
地上部分
• 信息交流
一、植物根系的生育与分布特征
须根系的植物多为浅根性，直根系的植物多为深根性。 在进行无土栽培时，要根据植物根系的特点选用适宜的无
土栽培类型，如浅根性的植物可选用液层较浅的水培系统 进行栽培，深根性的植物要求液层较深或基质比较深厚。
• 根系的优劣不仅在于根量有关，还与根系活力有关。
粗根数及S/R值与产量的相关关系
NP K Ca Mg Fe
根系木质部伤流液中无机养分含量与产量的关系
CTK GA IAA ABA
根系木质部伤流液中激素与产量的关系
根系活力
• 根系活力是指根系新陈代谢活动的强弱，是反映根系吸收
功能的一项综合指标。根系作为植物重要的吸收器官和代
• 6、根的繁殖功能：许多植物的根可以产生不定芽，而这 些不定芽可以产生新的植株，如甘薯、大丽花、芍药等。
• 7、根的呼吸功能：根系在生长过程中，要不断呼吸，与 环境进行气体交换。多数情况下植物进行有氧呼吸。榕树、 龟背竹、石斛的气生根较发达，可以弥补基质中氧气的不 足。
• 8、根系的感应功能 • 根系在生长介质中会向营养丰富、水分和
谢器官，它的生长发育直接影响到地上部茎叶的生长和作
物产量的高低。
– 伤流液测定
– TTC还原染色法（氯化三苯基四氮唑） – 根系吸收面积（甲稀兰作吸附物质）
呼吸代谢途径中 由脱氢酶催化所 脱下来的氢可以 将无色的 TTC还 原为红色、 不溶 性 的甲月替
吸收面积（m2）= (C－Cˊ)×V×1.1
1 mg甲烯蓝成单分子层时所占面积为1.1 m2
• 第三，有利于植物根系对养分的吸收。 • 第四，利于植物生物合成的物质在体内的进一步分
配。
蒸腾作用的指标
1. 蒸腾速率 （transpiration rate） g.m-2.h-1
又称蒸腾强度或蒸腾率。指植物在单位时间内、单位叶 面积上通过蒸腾作用散失的水量。
2. 蒸腾效率（transpiration ratio） g.kg-1
✓矿质营养的吸收必须依靠呼吸作用所释放 的能量，属于主动吸收过程。
2、根系的固定支持功能
• 在无土栽培中，由于栽培方式的改变，这种功能表现不完 全一样，如水培系统中根的支持作用不大，对植株的固定 和支撑要靠人工措施来实现，而在基质栽培中，根的固定 与在土壤栽培中同样重要。
露兜树
3、根的合成与分泌功能
• 植物根系无论是直根系还是须 根系，从结构上看都分为几个 部分：根冠、分生区、伸长区、 根毛区（成熟区），4个部分 共同构成植物的根尖。
scanning electron micrograph of soybean root hairs.
根毛的长度为0.1～1.5 mm，直径为5～25 µm
根的初生结构
• 是指根系将其吸收的水分、无机盐类和其它物质 以及根系代谢形成的物质输送到地上部供其生长 所需，同时也可将地上部生产的有机物质运送到 根部。 (双向运输)
• Roots can transport water, inorganic salts and metabolites generated in roots from roots to shoot, at the same time, the organic matters can also transported from shoot to roots.
– 地上部分较高的品种根系分布深，地上部分较矮的品 种根系趋向横向分布
• 根系生长深度与作物根系生长方法、栽培方式有 关
二、植物根系与地上部分的关系
• 植物根系生长数量与根系活力直接影响到地上部分的生长 状况。
– 植物根系的发育状况是影响产量的主要因素，同种作物的产量随 着根量的增加而增加。
– 根系矿质营养吸收量和细胞分裂素产生量与产量密切相关。 – 根系的生长状况直接影响叶片的功能和寿命。
吐水
（2）产生根压的机制
根压的产生与根系生理活动和内皮层内外的水 势差有关。
根系 呼吸作用
释放的能量
主动吸收营养液中的离子
内皮层内溶质势下降
水进入中柱和导管
2.被动吸水 （passive absorption of water）
由蒸腾拉力引起的根系吸水
蒸腾拉力（transpirational pull）
• 根的初生结构包括以下几个部分：
表皮(epidermis)：根最外面的一层细胞构成。 皮层(cortex )：位于表皮内，由薄壁组织构成，具有贮藏有机养分的
功能，可分为外皮层(exodermis)与内皮层(endodermis)。 中柱(stele)：皮层以内的部分称为中柱，一般由中柱鞘、木质部和韧皮
1、根系的吸收功能
• 根系的吸收功能： • 根系吸收的物质包括水分、无机盐类的分
子或离子、简单的小分子有机化合物以及 气体等。 • 根系各个部位的吸收能力有较大差异，根 毛区吸收能力最强。 根系对水分的吸收动力是蒸腾拉力和根压。
✓根系吸收的肥料，都是以无机盐的形态被 植物吸收。
✓水分吸收传导的主要动力是蒸腾拉力，属 于被动吸收过程。
蒸腾作用的生理意义
The physiological significances of Transpiration
• 首先是提供了一个水分从地下部到地上部上升的垂 直拉力，保证了水分在植株中的运输，为各种生理 代谢的正常进行提供了充足的水分。