植物的水分代谢机制(朱晓云执笔)

压力势等于提高了细胞液的水势。 细胞压力势一般为正值。
第二节 植物细胞对水分的吸收
3)衬质势：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。细胞 压力势一般为负值，只有在蒸腾过 旺时为正值。
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、水分运输的途径：
土壤水分
根毛
皮层 内皮层
木质部 薄壁细胞
茎的 导管
叶脉 导管
叶肉 细胞
气孔 下腔
气孔
大气
二、水分运输的动力：
上端原动力
蒸腾拉力
下端原动力
中间原动力 及导管壁附着力。
水分子间的内聚力
内聚力学说认为维持导管中水
柱连续不断的原因是水分子的内聚
力大于水柱的张力。
Evaporation
第四节 植物的蒸腾作用
2.气孔开闭的机理：
1)淀粉-糖转化学说。在光下，光合作用消耗 了CO2，于是保卫细胞细胞质pH增高到7，淀 粉磷酸化酶催化正向反应，使淀粉水解为葡 萄糖-1-磷酸，引起保卫细胞渗透势下降， 水势降低，从周围细胞吸取水分，保卫细胞 膨大，气孔张开。反之，即在黑暗中，气孔 关闭。
2.蒸腾作用促进植物对矿物质的吸收和运输； 3. 4. 蒸腾作用的正常进行，气孔开放，有利于 光合作用中CO2固定。
第四节 植物的蒸腾作用
三、蒸腾的器官：
叶片（主要） 茎及地上部其它器官。
第四节 植物的蒸腾作用
四、蒸腾的方式：
气孔蒸腾（主要） 角质蒸腾 皮孔蒸腾
第四节 植物的蒸腾作用
五、气孔蒸腾
4.细胞吸水过程中水势组分
环境状况 等渗溶液 低渗溶液 纯水中 高渗溶液
体积 细胞状态
V＝1 V>1 V最大 V<1
松弛状态，临界质 壁分离
膨胀状态，细胞吸 水
饱和状态，充分膨 胀
萎蔫状态，失水， 质壁分离
ψp ψp＝0 ψp增大 ψp＝-ψs ψp<0
ψw ψw＝ψs
ψw＝ ψs+ψp ψw＝0 ψw下降
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
1、具有半透膜
2、半透膜两侧具有浓度差
渗 透 装 置
经过一段时间后，由于水分子可以自 由通过半透膜，而蔗糖分子不可以。单位 体积内，清水中水分子数多于蔗糖分子中 的，因此，单位时间内由清水向蔗糖溶液 扩散的水分子数多。故而导致蔗糖溶液的 液面升高。
Vw
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、植物细胞的水势 2.水势的大小和单位： 纯水的水势(ψw0)最大ψw0=0，植物细胞
的水势都为负值。 水势的单位：兆帕（MPa）、帕（Pa）、
巴(bar)、大气压(atm)。 1巴=0.1MPa = 0.987 大气压 = 105
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、 3．植物细胞水势的组分： 1)溶质势：由于溶质颗粒的存在而引起
第六节 合理灌溉的生理基础
五、灌溉的需水量： 可通过蒸腾系数和田间蒸发量估算。
六、灌溉的方式： 漫灌、沟灌、喷灌、滴灌
七、灌溉增产的原因： 生理效应 生态效应
2.土壤温度：适宜的温度范围内土温愈高，
3. 土壤溶液浓度：根细胞水势小于土壤水 势有利于根系吸水
第四节 植物的蒸腾作用
一、概念：
蒸腾作用指水分从植物地上部分 以水蒸汽状态向外散失的过程叫蒸腾 作用。
蒸腾作用与蒸发不同，它是一 个生理过程，受植物体结构和气孔行 为的调节。
第四节 植物的蒸腾作用
二、蒸腾作用的生理意义 1.蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的一个
第四节 植物的蒸腾作用
八、降低蒸腾的途径： 1.减少蒸腾面积； 2.改善植物生态环境； 3.应用抗蒸腾剂。
第五节 植物体内水分的运输
一、水分运输的途径： 土壤水分 → 根毛 → 皮层 →
内皮层 → 木质部薄壁细胞 →茎 的导管 → 叶脉导管 → 叶肉细 胞 → 气孔下腔 → 气孔 → 大 气。
第五节 植物体内水分的运输
１.气孔的形态结构和特点:
①气孔数目多，分布广。气孔数目，大小，分布因植物种类和 生长环境而异。
②气孔的面积小，蒸腾速率遵循小孔律。 ③保卫细胞的体积小，膨压变化迅速。 ④保卫细胞具有多种细胞器，特别是含有叶绿体，对气孔开闭
有重要作用。 ⑤保卫细胞具有不均匀加厚的细胞壁及微纤丝结构。 ⑥保卫细胞与周围细胞联系紧密，便于物质及水分的交流。
当外界溶液浓度小于细胞液浓度时 （低渗溶液），细胞发生质壁分离复原。
第二节 植物细胞对水分的吸收
二、 细胞吸水的方式：
2.吸胀吸水：依赖于低的ψm而引起的吸 水。是无液泡的分生组织和干燥种子细 胞的主要吸水方式。
原理：淀粉、纤维素和蛋白质这些亲
水性物质吸水而膨胀。
第二节 植物细胞对水分的吸收
二、 细胞吸水的方式： 3. 降 压 吸 水 ： 由 ψp 的 降 低 而 引 发的细胞吸水。蒸腾过旺盛时， 可能导致的细胞吸水方式。
第四节 植物的蒸腾作用
2.气孔开闭的机理： 2)离子泵学说。
第四节 植物的蒸腾作用
2.气孔开闭的机理： 3)苹果酸代谢学说。
第四节 植物的蒸腾作用
六、
1.光：光促进气孔的开启，蒸腾增加。 2.水分状况：足够的水分有利于气孔开放，过 多的水分反而使气孔关闭。 3.温度：气孔开度一般随温度的升高而增大， 但温度过高失水增大也可使气孔关闭。 4.风：微风有利于蒸腾，强风蒸腾降低。 5强.C。O2浓度：CO2浓度低促使气孔张开，蒸腾增
蔗糖分子 半透膜
水分子
一个成熟的植物细胞就是一个完整的渗透装置
细胞壁（全透性）Leabharlann 细胞膜 原液泡膜 生
细胞质
质 层
细胞液
细胞核
原生质层具有选择透过性，近似于半透膜
当外界溶液浓度大于细胞液浓度时(高渗溶 液），细胞发生质壁分离。
细胞壁 细胞膜 液泡膜 原生质层 细胞质
细胞液 细胞空腔
原生质层和细胞壁分离的现象。
； 自由水/束缚水比值低时，代谢缓慢，但抗逆性较强。
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、植物细胞的水势
1.概念 水势指每偏摩尔体积水的化学势（差）。即水溶液
的化学势（ μw ）与同温同压同一系统中纯水的化学势
（μw0 ）之差除以水的偏摩尔体积（ Vw ）所得的商，用
ψw表示。
μw-
Δμw
ψw＝
μVww0 ＝
水水 水 水 分分 分 分 的的 的 的 吸运 利 散 收输 用 失
第一节 水分在植物生命活动中的重要性
一、植物的含水量 植物的含水量一般占组织鲜重的70%~90%。它
随植物种类、植物组织以及外界环境条件而变化。 1、 不同植物：
水生植物：在90%以上； 中生植物：70% ~ 90%； 旱生植物：低于中生植物； 地衣：6%。 2、同一植物生长在不同环境中,含水量有差异。 3、不同发育时期、不同器官和组织中，含水量不同。
第三节 植物根系对水分的吸收
三.根系吸水的机理： １.
第三节 植物根系对水分的吸收
三.根系吸水的机理： １.主动吸水的机理：
第三节 植物根系对水分的吸收
三.根系吸水的机理： ２.被动吸水的机理
第三节 植物根系对水分的吸收
三.根系吸水的机理：
第三节 植物根系对水分的吸收
四、
1.土壤通气状况：通气状况良好，有利于
第三节 植物根系对水分的吸收
三.根系吸水的机理： １.主动吸水的机理： 主动吸水的动力 根压：指植物根系的生理活动使液流从根部 上升的压力。 伤流和吐水是证实根压存在的两种生理现象。 吐水：未受伤的叶片尖端或边缘向外溢出液滴 的现象，是由根压引起的。 伤流：是指从受伤或折断的植物组织溢出液体 的现象。伤流是根压引起的。
体系水势降低的数值,又称渗透势。用 ψs表示。
ψs =ψπ=-P(渗透压)=-iCRT 细胞中含有大量溶质，其溶质势为各 溶质势的总和。
第二节 植物细胞对水分的吸收
2)压力势：是指由于细胞壁压力的存在 而引起的细胞水势增加的数值，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。
第一章
植物的水分代谢
目的要求：
通过本章学习，主要了解植物对水分的 吸收、运输及蒸腾的基本原理，认识维持植 物水分平衡的重要性，为作物合理灌溉提供 理论基础。
本章重点： 1.植物细胞和根系对水分吸收机制。 2.植物蒸腾作用的调控、气孔运动机
制及其调控。
水是植物的一个重要的先天环境 条件,没有水就没有生命,也就没有植 物。植物的水分代谢包括：
二、灌溉的原则：
适时、适量、高质、高效
三、灌溉的最适时期：
水分临界期，最大需水期。
第六节 合理灌溉的生理基础
四、灌溉的指标 1.土壤指标：田间持水量低于60%-80%时需
灌溉。 2.形态指标：幼嫩茎叶凋萎；茎叶转深或
变红；植株生长速度下降。 3.生理指标：细胞汁液浓度，叶片渗透压，
叶片水势，气孔开度，气孔阻力。作物的需 水规律。
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、 5.相邻细胞水分移动的规律： 水分总是从水势高的部位向
水势低的部位流动。
第二节 植物细胞对水分的吸收
二、 细胞吸水的方式：
方式
渗透吸水 吸胀吸水
代谢吸水
第二节 植物细胞对水分的吸收
二、 细胞吸水的方式：
1.渗透吸水：由于ψw的下降而引起 细胞吸水。是含有液泡的细胞吸水 的主要方式。
第一节 水分在植物生命活动中的重要性
二、 水在植物生命活动中的重要性
1. 2. 水直接参与植物体内重要的代谢过程； 3. 水是各种生理生化反应和运输物质的良