植物的水分生理生态
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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
植物水分生理生态学研究植物的水分生理及其与环境的相互作用
植物水分生理生态学研究植物的水分生理及其与环境的相互作用植物的水分生理及其与环境的相互作用是植物生态学中一个重要的研究领域。
植物作为生命体的一种，需要水分来维持其正常的生长发育和生存环境。
在不同的环境条件下，植物的生态适应性也不同，这与其水分生理有着密切的关系。
本文将从植物的水分生理机制、水分对植物生长发育的影响以及植物与环境的相互关系等方面进行讨论。
首先，植物的水分生理机制是植物研究中的关键之一。
植物通过根系吸收土壤中的水分，经过导管系统运输至叶片，然后通过叶片气孔蒸腾作用蒸发出来。
这一过程中，植物能够调节根系吸水量、导管系统的水分运输速率以及气孔开闭程度等来维持其内部水分平衡。
同时，植物的根系还能够与土壤中的水分形成一种特殊的关系，即植物根系的覆盖度越高，土壤的蒸发量就越低，从而减少植物水分的损失。
其次，水分对植物的生长发育有着重要的影响。
水分是植物进行光合作用的重要成分，是维持细胞代谢的必需物质。
如果植物缺水，就会导致光合作用受限，进而影响植物的生长发育。
此外，水分还能够调节植物细胞的形态结构，如细胞膨压通过调节细胞内压力来控制细胞形态，维持植物器官的正常功能。
最后，植物与环境的相互作用是植物生态系统的关键环节。
水分是植物与环境之间进行物质交换的桥梁。
植物透过根系吸收水分，同时通过蒸腾作用释放水分到大气中。
这种水分的释放不仅能够影响大气湿度，还能够影响地面的水分循环。
此外，植物的水分利用效率在一定程度上决定其对环境的适应能力。
例如，干旱地区的荒漠植物通常具有较高的抗旱性和水分利用效率，而湿地植物则通常具有较高的生长速度和水分吸收能力。
综上所述，植物的水分生理以及其与环境的相互作用是植物生态学中的重要研究领域。
通过对植物水分生理机制的研究，可以更好地理解植物的水分调节机制。
同时，水分对植物生长发育的影响也是植物研究中的一个重点。
最后，植物与环境的相互作用是植物生态系统的关键环节，通过水分的循环和利用，植物能够适应不同的环境条件。
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
第一章 植物的水分生理
2. 角质层蒸腾：叶片，5 ％～10％左右
3. 气孔蒸腾：叶片，可占蒸腾总量的 80％～90％。 （三）蒸腾作用的指标（3种） 1．蒸腾速率(transpiration rate) 植物在单位时间内，单位叶面积通过蒸腾作用所散失水 分的量称为蒸腾速率，也可称为蒸腾强度。一般用每小时每平方米叶面积蒸腾水量的克数表 示（g.m-2.h-1或 mg.dm-2.h-1 ）。现在国际上通用 mmol.m-2.s-1来表示蒸腾速率。 2．蒸腾效率(transpiration ratio TR) 指植物在一定生长期内有光合作用所积累的干物质与 蒸腾失水量之比，也就是每蒸腾1kg水所形成干物质的g数。常用 g.kg-1 表示。
ψw=ψS+ψm+ψP+ψg
第二节 植物细胞对水分的吸收
1、纯水的水势（ψ0w） 所谓纯水是指不以任何物理的或者化学的方式与 任何物质结合的水，完全是自由水，纯水的水势为0。
2、溶质势（ψS） 指由于溶质颗粒的存在而引起体系水势降低的数值。 在标准大气压下，溶液的水势就等于其溶质势，溶液的溶质越多，其溶质势 越低，且任何一种溶液的水势均低于纯水的水势而为负值。在渗透体系中， 溶质势表示了溶液中水分子潜在渗透能力的大小，所以，溶质势又可称为渗 透势。
第二节 植物细胞对水分的吸收
二、水的移动 水的移动方式有3种式：扩散、集流和渗透作用。 (一) 扩散 是物质分子（包括气体分子、水分子、溶质分 子）从高浓度（高化学势）区域向低浓度（低化学势）区域 转移，直到均匀分布的现象。 （二）集流 是指液体中成群的原子或者分子（例如组成 水溶液各种物质的分子）在压力梯度（水势梯度）的作用下 共同移动的现象。 （三）渗透作用 是物质依水势梯度移动。指溶液中的溶 剂分子通过半透膜扩散现象。
4_植物生理生态学--植物水分关系
内皮层和外皮层中常有通道细胞。一旦表皮和皮层细 胞死亡，通道细胞是质膜直接面对土壤溶液的唯一细 胞，通道细胞对水分运行的阻力较小
水分需通过质膜进入细胞，到达木质部导管。很 长时间内，一般认为水必须通过类脂双分子层 传输。与其它生物一样，植物具有水分通道蛋 白，也称水分蛋白，它插入质膜中使水分单向 传输。夜间,水分通道蛋白的量减少，黎明前又 开始增加，表明水分通道蛋白有一个快速周转 的过程。
沙漠灌木群落不同生长类型在夏季木质部水分的氢同位素比率（δD
根系对水势梯度的反应及趋水生长
Darwin（1880）:根系在土壤中具有从干旱处向湿润处生长的能 力--趋水性。
趋水性发生是由于处于湿润一边的根细胞伸长受到抑制,而处于干 旱一边的根细胞伸长不受影响或略有促进，使根弯曲伸向湿润处
根冠最有可能是水分感受体
相对湿度
弯曲程度
B：盐空白（a）,KCl（b）或K2CO3（c）在离水分刺激物0-50mm处产生不同的水分梯度 C：三种不同的水分梯度（B）刺激10h后的根系弯曲程度
3.细胞的水分关系
3.1渗透调节
随着土壤变干，土壤水势下降，活细胞通过渗透活性 物质的积累，降低渗透势，保持细胞膨压。
渗透物质多为无机离子和有机酸, 这些物质降低细胞质 中的酶活性;这样植物在细胞质中常常合成对细胞代谢 无负面影响的溶质, 包括甜菜碱、山梨糖醇和脯氨酸， 它们的电荷不高，但极性和可溶性强，并具有较厚的 亲水层;
J= Lp·△ψw 白天，叶片水势往往降低，即根系供水少于叶片失 水;而在干旱土壤中，根系向叶片发出信号，使叶片 气孔导度降低，从而减少水分散失。
4.2根系中的水分
湿润土壤上，细胞膜是水分通过根系传输的主要屏障。 外界水分进入根内通过两条途径:质外体或共质体运 输。
水分需通过质膜进入细胞，到达木质部导管。很 长时间内，一般认为水必须通过类脂双分子层 传输。与其它生物一样，植物具有水分通道蛋 白，也称水分蛋白，它插入质膜中使水分单向 传输。夜间,水分通道蛋白的量减少，黎明前又 开始增加，表明水分通道蛋白有一个快速周转 的过程。
沙漠灌木群落不同生长类型在夏季木质部水分的氢同位素比率（δD
根系对水势梯度的反应及趋水生长
Darwin（1880）:根系在土壤中具有从干旱处向湿润处生长的能 力--趋水性。
趋水性发生是由于处于湿润一边的根细胞伸长受到抑制,而处于干 旱一边的根细胞伸长不受影响或略有促进，使根弯曲伸向湿润处
根冠最有可能是水分感受体
相对湿度
弯曲程度
B：盐空白（a）,KCl（b）或K2CO3（c）在离水分刺激物0-50mm处产生不同的水分梯度 C：三种不同的水分梯度（B）刺激10h后的根系弯曲程度
3.细胞的水分关系
3.1渗透调节
随着土壤变干，土壤水势下降，活细胞通过渗透活性 物质的积累，降低渗透势，保持细胞膨压。
渗透物质多为无机离子和有机酸, 这些物质降低细胞质 中的酶活性;这样植物在细胞质中常常合成对细胞代谢 无负面影响的溶质, 包括甜菜碱、山梨糖醇和脯氨酸， 它们的电荷不高，但极性和可溶性强，并具有较厚的 亲水层;
J= Lp·△ψw 白天，叶片水势往往降低，即根系供水少于叶片失 水;而在干旱土壤中，根系向叶片发出信号，使叶片 气孔导度降低，从而减少水分散失。
4.2根系中的水分
湿润土壤上，细胞膜是水分通过根系传输的主要屏障。 外界水分进入根内通过两条途径:质外体或共质体运 输。
植物水分生理
气孔口径 长（μ m） 10～20
15～20 20～30 7～15
气孔数/叶面 积（ mm2） 100～200
40～100 50～100 100～500
宽（μ m） 4～5
5～6 3～4 1～6
气孔面积 占叶面积(%) 0.8～1.0
0.8～1.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 0.5～0.7 0.5～1.2
阳性植物
阴性植物 禾本科植物 冬季落叶树
4.影响根系吸水的土壤因素
1.土壤水分状况
土壤中水分按物理状态可分为束缚水、毛管水和重力水。
2.土壤温度
“午不浇园”是指在中午的烈日下不要用冷水浇灌作物， 骤然降温会使根系吸水减少，引起萎蔫。
适 温 低 温 温度 高 温
3.土壤通气状况 O2 CO2 4.土壤溶液浓度 “烧苗”现象。 盐碱地 可以采用灌水、洗盐等措施来降低土壤 溶液浓度。
(1)水对植物体温的调节
(2)水对植物生存环境的调节 水分可以增加大气湿度、 改善土壤及土壤表面大气的温度、改善田间小气候等。
(3)水的透光性使水生植物的需光反应正常进行 水的透 光性使水生植物的植物色素和光受体能吸收到可见光和紫外光， 有利于光合作用和光形态建成。
生理需水是指用于植物生命活动和 保持植物体内水分平衡所需要的水分。 生态需水是指利用水的理化特性,调 节植物生态环境所需要的水分。
2012年考研题 简述光促进气孔开放的机制
• 光是气孔运动的主要调节因素。光可以促进保 卫细胞内苹果酸的形成和 K+和 Cl-的积累。一 般情况下，光可以促进气孔张开，暗则气孔关 闭。但景天科酸代谢植物例外， 它们的气孔通 常是白天关闭，晚上张开。
2.二氧化碳
低浓度CO2促进气孔张开,高 浓度CO2促使气孔关闭。
15～20 20～30 7～15
气孔数/叶面 积（ mm2） 100～200
40～100 50～100 100～500
宽（μ m） 4～5
5～6 3～4 1～6
气孔面积 占叶面积(%) 0.8～1.0
0.8～1.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 0.5～0.7 0.5～1.2
阳性植物
阴性植物 禾本科植物 冬季落叶树
4.影响根系吸水的土壤因素
1.土壤水分状况
土壤中水分按物理状态可分为束缚水、毛管水和重力水。
2.土壤温度
“午不浇园”是指在中午的烈日下不要用冷水浇灌作物， 骤然降温会使根系吸水减少，引起萎蔫。
适 温 低 温 温度 高 温
3.土壤通气状况 O2 CO2 4.土壤溶液浓度 “烧苗”现象。 盐碱地 可以采用灌水、洗盐等措施来降低土壤 溶液浓度。
(1)水对植物体温的调节
(2)水对植物生存环境的调节 水分可以增加大气湿度、 改善土壤及土壤表面大气的温度、改善田间小气候等。
(3)水的透光性使水生植物的需光反应正常进行 水的透 光性使水生植物的植物色素和光受体能吸收到可见光和紫外光， 有利于光合作用和光形态建成。
生理需水是指用于植物生命活动和 保持植物体内水分平衡所需要的水分。 生态需水是指利用水的理化特性,调 节植物生态环境所需要的水分。
2012年考研题 简述光促进气孔开放的机制
• 光是气孔运动的主要调节因素。光可以促进保 卫细胞内苹果酸的形成和 K+和 Cl-的积累。一 般情况下，光可以促进气孔张开，暗则气孔关 闭。但景天科酸代谢植物例外， 它们的气孔通 常是白天关闭，晚上张开。
2.二氧化碳
低浓度CO2促进气孔张开,高 浓度CO2促使气孔关闭。
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
植物的水分生理-聂立孝1
2 化学势
3 水溶液的化学势 4 水势
1 、物质系统总能量
束缚能：不能用于做有用功的能量。 自由能：在恒温恒压下能够做有用功的那 部分能量。具有加合性。
凡是满足了恒温、恒压条件的变化过程都可以 用自由能增量（ΔG)来判断变化方向和限度。 ΔG=G2-G1 ΔG<0，自由能减少，自动变化； ΔG>0，自由能增加，需外界能量； ΔG=0，系统处于动态平衡。
细胞水势、溶质势、压力势与细胞体积的关系
细胞水势、溶质势、压力 势
/MPa Ⅳ
1.5 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5
Ⅲ Ψp Ψw Ψs
0.9 1.0 1.1
Ⅰ
Ⅱ
1.2
1.3
1.4
1.5
相对体积
一般：Ψs:-1.0～2.0MPa; ΨP :白天0.3～0.5、晚上1.5MPa. 植物叶片：生长快（-0.2～-0.8）、亏缺（-0.8～-1.5）、伤害（-2.0～-3.0）
2、化学势(chemical potential)
用来描述体系中发生化学反应的本领及转移的 潜在能力。 混合体系中某一组分的化学势：此组分的偏摩 尔自由能，是在等温等压条件下1 mol组分的自由 能。即在等温等压保持其他各组分浓度不变时，加 入1摩尔j物质所引起体系自由能的增量。
3、水溶液的化学势(μ w) :
三、水对植物的生理生态作用 生理作用： 水是原生质的主要组分（80%以上）。 水直接参与植物体内重要的代谢过程。 水是物质吸收、运输的良好介质。 水保持植物的固有姿态：枝叶挺立、萎蔫等 均有水的参与。 细胞的分裂、生长和伸长需要足够的水。
生态作用： 调节植物体温 高比热：稳定植物体温 高汽化热：降低体温，避免高温危害 介电常数高：有利于离子的溶解 水对可见光有良好的通透性 水可调节植物的生存环境
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植物细胞与外部溶液之间就构成了一个渗透关系
原生质膜、 液泡膜 是半透膜
正在发生质壁分离的洋葱细胞
植物细胞由于液泡失水而使原生质体和细胞壁分离的 现象，称为质壁分离（plasmolysis）。
发生了质壁分离的细胞吸水后使整个原生质体回 复原状的现象，称为质壁分离复原或去质壁分离 （deplasmolysis）。
ψπ=-iCRT
C-溶液的摩尔浓度，T-绝对温度，R-气体常数，i-解离系数
要用植物生理生态学----浙江大学宁波理工学院
第五章 植物的水分生理生态
压力势（pressure potential，ψπ）：由于细胞壁压力 的存在而引起细胞水势增加的值；一般为正值。
衬质势（matrix potential，ψπ）：细胞胶体物质亲水 性和毛细管对自由水的束缚（吸引）而引起的水势降低值； 为负值。
自由水（free water）：不被胶体颗粒或渗透物质吸引或吸引力很小， 可以自由移动的水分
自由水直接参与有代谢，束缚水不参与代谢
要用植物生理生态学----浙江大学宁波理工学院
第五章 植物的水分生理生态
自由水/束缚水比值较高时，植物代谢活跃，但 抗逆性差；反之，代谢活性低，但抗逆性较强。 例如，休眠种子和越冬植物体内的自由水/束缚 水比例低。
第五章 植物的水分生理生态
没有水就没有生命
要用植物生理生态学----浙江大学宁波理工学院
第五章 植物的水分生理生态
5.1 水分在植物生命活动中的作用
水分代谢（water metabolism）：植物对水分的吸 收、运输、利用和散失的过程。
5.1.1植物体内的含水量
植物种类：一般植物含水量为70%-90%；水生植物的 含水量大于90%；旱生植物含水量可低至6%。
要用植物生理生态学----浙江大学宁波理工学院
第五章 植物的水分生理生态
5.1.3 水对植物的生态作用
（1）调节植物体温 水的汽化热高、比热大。 （2）调节生态环境 增加大气湿度、维持土温、气温的相对稳定等。
5.1.4 植物体内水分存在的状态
束缚水（bound water）：被植物细胞的胶体颗粒或渗透物质吸附而 不能自由移动的水分。
要用植物生理生态学----浙江大学宁波理工学院
第五章 植物的水分生理生态
（2）植物细胞的水势构成
一个典型植物细胞的水势（ψw）组成为： ψw = ψπ + ψp + ψm
ψπ为渗透势，ψp为压力势，ψm为衬质势。
渗透势（osmotic potential, ψπ）:由于溶质的存 在而使水势降低的值；或称溶质势 （solutepotential,ψs）,为负值。
植物组织和组织：幼嫩部分含水量亦高，为60%-90%； 茎秆：40%-50%；休眠芽：40%；风干种子：9%-14%。
环境条件：荫蔽、潮湿环境中，含水量高；向阳、 干燥环境中，含水量低。
要用植物生理生态学----浙江大学宁波理工学院
第五章 植物的水分生理生态
水对植物的生理作用
（1）原生质的主要成分 原生质一般含水量就80%以上。 （2）参与植物体内的代谢过程 （3）生化反应和物质吸收、运输介质 （4）使植物保持固有姿态 （5）维持细胞的分裂和伸长
即每摩尔体积某物质的自由能。
要用植物生理生态学----浙江大学宁波理工学院
第五章 植物的水分生理生态
5.2.2 水的化学势与水势
水的化学势（μw）：当温度、压力及物质数量（水分 以外）一定时，体系中1mol水分的自由能。
水势（water potential）：指在相同温度、相同压力下 一个系统中偏摩尔体积水稻化学势与纯水的化学势差。用 ψw表示。
半透膜：只允许水等小分子物质通过，其 他溶质分子或离子则不易透过的膜。如质膜和液泡 膜
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，称为渗透作用（osmosis）。
要用植物生理生态学----浙江大学宁波理工学院
第五章 植物的水分生理生态
要用植物生理生态学----浙江大学宁波理工学院
第五章 植物的水分生理生态
换算关系：1bar=0.1MPa=0.987atm， 或1atm=1.013×105Pa=1.013bar
溶液
ψw/Mpa
纯水
0
海水
-2.50
1mol•L-1蔗糖 -2.69
1mol•L-1KCl -4.50
Hoagland营养液 -0.05
要用植物生理生态学----浙江大学宁波理工学院
第五章 植物的水分生理生态
偏摩尔体积（Vw，m）是指在恒温恒压、其他组分浓度 不变情况下，混合体系中1mol物质所占据的有效体积。
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第五章 植物的水分生理生态
纯水的水势最高，并定为零，其他溶液的水势皆为负值。 水势的基本单位：帕（Pascle，Pa）。
过去曾用大气压（atm）或巴（bar）作为水势单位。
5.3 植物细胞对水分的吸收
细胞吸水的方式： （1）吸胀吸水 --未形成液泡的细胞靠细吸胀作用吸水； （2）渗透性吸水 --具中心液泡的成熟细胞以渗透性吸水为主； （3）代谢性吸水 --直接消耗能量而与渗透作用无关。
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第五章 植物的水分生理生态
5.3.1 植物细胞的渗透性吸水 （1）植物细胞构成的渗透系统
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第五章 植物的水分生理生态
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第五章 植物的水分生理生态
质壁分离现象解决如下几个问题：
a.确定细胞的死活 已发生膜破坏的死细胞，膜半透性丧失，不产生质壁分离现 象。 b.测定细胞的渗透势 使细胞处于初始质 壁分离状态的溶液水势值与该细胞的渗透势相等 c.测定原生质层对物质的透性 利用速度来判断物质透过细胞的速率。同时可以比较原生质 粘度大小
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第五章 植物的水分生理生态
5.2 化学势与水势
5.2.1自由能与化学势
热力学原理 总能量 束缚能（bound energy）：不能用于做有用功的能量。 自由能（free energy）：能做有用功的那部分能量。
化学势（chemica potential）则是用来描述体系中组分 发生化学反应的本领及转移的潜在能力。
原生质膜、 液泡膜 是半透膜
正在发生质壁分离的洋葱细胞
植物细胞由于液泡失水而使原生质体和细胞壁分离的 现象，称为质壁分离（plasmolysis）。
发生了质壁分离的细胞吸水后使整个原生质体回 复原状的现象，称为质壁分离复原或去质壁分离 （deplasmolysis）。
ψπ=-iCRT
C-溶液的摩尔浓度，T-绝对温度，R-气体常数，i-解离系数
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第五章 植物的水分生理生态
压力势（pressure potential，ψπ）：由于细胞壁压力 的存在而引起细胞水势增加的值；一般为正值。
衬质势（matrix potential，ψπ）：细胞胶体物质亲水 性和毛细管对自由水的束缚（吸引）而引起的水势降低值； 为负值。
自由水（free water）：不被胶体颗粒或渗透物质吸引或吸引力很小， 可以自由移动的水分
自由水直接参与有代谢，束缚水不参与代谢
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第五章 植物的水分生理生态
自由水/束缚水比值较高时，植物代谢活跃，但 抗逆性差；反之，代谢活性低，但抗逆性较强。 例如，休眠种子和越冬植物体内的自由水/束缚 水比例低。
第五章 植物的水分生理生态
没有水就没有生命
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第五章 植物的水分生理生态
5.1 水分在植物生命活动中的作用
水分代谢（water metabolism）：植物对水分的吸 收、运输、利用和散失的过程。
5.1.1植物体内的含水量
植物种类：一般植物含水量为70%-90%；水生植物的 含水量大于90%；旱生植物含水量可低至6%。
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第五章 植物的水分生理生态
5.1.3 水对植物的生态作用
（1）调节植物体温 水的汽化热高、比热大。 （2）调节生态环境 增加大气湿度、维持土温、气温的相对稳定等。
5.1.4 植物体内水分存在的状态
束缚水（bound water）：被植物细胞的胶体颗粒或渗透物质吸附而 不能自由移动的水分。
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第五章 植物的水分生理生态
（2）植物细胞的水势构成
一个典型植物细胞的水势（ψw）组成为： ψw = ψπ + ψp + ψm
ψπ为渗透势，ψp为压力势，ψm为衬质势。
渗透势（osmotic potential, ψπ）:由于溶质的存 在而使水势降低的值；或称溶质势 （solutepotential,ψs）,为负值。
植物组织和组织：幼嫩部分含水量亦高，为60%-90%； 茎秆：40%-50%；休眠芽：40%；风干种子：9%-14%。
环境条件：荫蔽、潮湿环境中，含水量高；向阳、 干燥环境中，含水量低。
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第五章 植物的水分生理生态
水对植物的生理作用
（1）原生质的主要成分 原生质一般含水量就80%以上。 （2）参与植物体内的代谢过程 （3）生化反应和物质吸收、运输介质 （4）使植物保持固有姿态 （5）维持细胞的分裂和伸长
即每摩尔体积某物质的自由能。
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5.2.2 水的化学势与水势
水的化学势（μw）：当温度、压力及物质数量（水分 以外）一定时，体系中1mol水分的自由能。
水势（water potential）：指在相同温度、相同压力下 一个系统中偏摩尔体积水稻化学势与纯水的化学势差。用 ψw表示。
半透膜：只允许水等小分子物质通过，其 他溶质分子或离子则不易透过的膜。如质膜和液泡 膜
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，称为渗透作用（osmosis）。
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第五章 植物的水分生理生态
换算关系：1bar=0.1MPa=0.987atm， 或1atm=1.013×105Pa=1.013bar
溶液
ψw/Mpa
纯水
0
海水
-2.50
1mol•L-1蔗糖 -2.69
1mol•L-1KCl -4.50
Hoagland营养液 -0.05
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第五章 植物的水分生理生态
偏摩尔体积（Vw，m）是指在恒温恒压、其他组分浓度 不变情况下，混合体系中1mol物质所占据的有效体积。
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第五章 植物的水分生理生态
纯水的水势最高，并定为零，其他溶液的水势皆为负值。 水势的基本单位：帕（Pascle，Pa）。
过去曾用大气压（atm）或巴（bar）作为水势单位。
5.3 植物细胞对水分的吸收
细胞吸水的方式： （1）吸胀吸水 --未形成液泡的细胞靠细吸胀作用吸水； （2）渗透性吸水 --具中心液泡的成熟细胞以渗透性吸水为主； （3）代谢性吸水 --直接消耗能量而与渗透作用无关。
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5.3.1 植物细胞的渗透性吸水 （1）植物细胞构成的渗透系统
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质壁分离现象解决如下几个问题：
a.确定细胞的死活 已发生膜破坏的死细胞，膜半透性丧失，不产生质壁分离现 象。 b.测定细胞的渗透势 使细胞处于初始质 壁分离状态的溶液水势值与该细胞的渗透势相等 c.测定原生质层对物质的透性 利用速度来判断物质透过细胞的速率。同时可以比较原生质 粘度大小
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5.2 化学势与水势
5.2.1自由能与化学势
热力学原理 总能量 束缚能（bound energy）：不能用于做有用功的能量。 自由能（free energy）：能做有用功的那部分能量。
化学势（chemica potential）则是用来描述体系中组分 发生化学反应的本领及转移的潜在能力。