第二章植物的水分生理
第二章 植物的水分生理
水是生命的源泉，生命不仅发生于水的环境，而且生命过程必须在 水的环境中进行。 水是原生质的最主要成分，原生质的含水量大约在70-90%。在细胞 中物质的代谢、运输及生物体中细胞间的信号传递、物质运输都是 在水溶液中进行的。 水不仅是细胞内代谢反应的基质，而且直接参加了许多生物化学反 应。 细胞的含水量与其生理活动强弱常常是密切相关的。
植物体在一生中需要不断的吸收和散失水分。 水分吸收是其生命活动的需要，而水分散失也是植物必须的。 如，水分可以维持其适宜的体温，夏季炎热干燥的环境，叶片每小 时散失的水分相当于自身所含的全部水分，通过蒸发，将光照带来 的多余的热量散失掉，避免了温度升高的危害。在典型情况下，叶 片吸收的光能有约一半被这种方式消耗掉； 又如水分散失产生的蒸腾拉力，可将根系吸收的矿质元素带到地上 部。
维持导管水流的连续性。
水的内聚力 水分子间的氢键使水分子间存在很大的引力。
粘附力
液固相间引力，如水分子与导管壁表面分子之间存在粘附力。
4. 良好溶剂
水分子体积小、具有极性，是许多电解质和极性分子的良好溶剂， 是已知的溶解范围最宽的溶剂。 水分子可以在离子或极性大分子表面形成水合层，降低溶质分子间 的作用，促进溶解。
分生组织：通过细胞壁的果胶、纤维素，胞内蛋白质亲水胶体对水的 吸附力吸收水分，ψm是也是细胞水势的主要组分。
3. 降压吸水(negative pressure absorption of water)
指因ψp的降低而引发的细胞吸水。 ψp＜0，细胞水势更低，吸水力更强。
(三)细胞吸水过程中水势组分的变化
是指液体中成群的原子或分子(例如组成水溶液的各种物质的分子)在压 力梯度(要受两端压力势差控制。
植物生理学(王忠)复习思考题与答案
第一章植物细胞的结构与功能复习思考题与答案（一）解释名词原核细胞(prokaryotic cell) 无典型细胞核的细胞，其核质外面无核膜，细胞质中缺少复杂的内膜系统和细胞器。
由原核细胞构成的生物称原核生物（prokaryote）。
细菌、蓝藻等低等生物属原核生物。
真核细胞(eukaryotic cell) 具有真正细胞核的细胞，其核质被两层核膜包裹，细胞内有结构与功能不同的细胞器，多种细胞器之间有内膜系统联络。
由真核细胞构成的生物称为真核生物（eukayote）。
高等动物与植物属真核生物。
原生质体(protoplast) 除细胞壁以外的细胞部分。
包括细胞核、细胞器、细胞质基质以及其外围的细胞质膜。
原生质体失去了细胞的固有形态，通常呈球状。
细胞壁(cell wall) 细胞外围的一层壁，是植物细胞所特有的，具有一定弹性和硬度，界定细胞的形状和大小。
典型的细胞壁由胞间层、初生壁以及次生壁组成。
生物膜(biomembrane) 构成细胞的所有膜的总称。
它由脂类和蛋白质等组成，具有特定的结构和生理功能。
按其所处的位置可分为质膜和内膜。
共质体(symplast) 由胞间连丝把原生质（包含质膜，不含液泡）连成一体的体系。
质外体(apoplast) 由细胞壁及细胞间隙等空间（包含导管与管胞）组成的体系。
内膜系统(endomembrane system) 是那些处在细胞质中，在结构上连续、功能上相关，由膜组成的细胞器的总称。
主要指核膜、内质网、高尔基体以及高尔基体小泡和液泡等。
细胞骨架(cytoskeleton) 指真核细胞中的蛋白质纤维网架体系，包括微管、微丝和中间纤维等，它们都由蛋白质组成，没有膜的结构，互相联结成立体的网络，也称为细胞内的微梁系统(microtrabecular system)。
细胞器(cell organelle) 细胞质中具有一定形态结构和特定生理功能的细微结构。
依被膜的多少可把细胞器分为：①双层膜细胞器，如细胞核、线粒体、质体等；②单层膜细胞器，如内质网、液泡、高尔基体、蛋白体等；③无膜细胞器，如核糖体、微管、微丝等。
植物生理学习题
《植物生理学》习题集第二章植物水分生理一、名词解释（写出下列名词的英文并解释）自由水束缚水水势溶质势压力势衬质势扩散作用渗透作用半透膜吸胀作用代谢性吸水质壁分离质壁分离复原主动吸水被动吸水伤流吐水根压水通道蛋白共质体质外体蒸腾拉力蒸腾作用气孔蒸腾小孔定律蒸腾速率蒸腾效率蒸腾系数（需水量）水分临界期二、填空题1 水分在植物细胞内以和状态存在，比值大时，代谢旺盛。
2 细胞中的自由水越多，原生质粘性，代谢，抗性。
3 植物细胞自由水比束缚水比值低时，植物提高，而降低。
4 当植物体内自由水比值增加时，代谢活动，抗逆性。
5 自由水比束缚水比值的大小，常作为衡量植物和强弱的指标。
6 当细胞内自由水比束缚水比值增高时，原生质胶体的粘性，细胞代谢活动。
7 当细胞内束缚水比值上升时，原生质胶体呈态，代谢，抗逆性。
8 植物细胞吸水的三种方式是、和。
9 植物细胞内起半透性膜作用的部位是指、、三个部分。
10 在标准状况下，纯水的水势为。
加入溶质后其水势，溶液愈浓，其水势。
12 当相同质量的溶质加入水中时，溶质的分子量越大，其Ψs；溶质的分子量越小，其Ψs。
13 把成熟的植物生活细胞放在高水势溶液中，细胞通常表现；放在低水势溶液中，细胞常表现；放在与细胞水势相等的溶液中，细胞表现。
14 与纯水相比，含有溶质的水溶液的沸点，冰点，渗透势。
15 植物组织的水势由，和组成。
16 液泡化的植物细胞，其水势主要由和组成，而可以忽略不计。
17 茎叶的水势比根的水势；在同一根部，内侧细胞的水势比外侧细胞的水势。
18 分生组织主要依靠吸水，形成液泡的细胞主要靠吸水。
19 种子萌发时，原生质胶体变状态，这时其代谢，抗逆性。
20 下列吸水过程中水势的组分分别是: 吸胀吸水Ψw=；渗透吸水Ψw=；干燥种子吸水Ψw=；分生组织细胞吸水Ψw=；21 当细胞发生质壁分离时，压力势为，细胞的水势等于，当细胞水势等于零时，细胞的势和势相等，但方向。
22 当细胞处于质壁分离时，Ψp=, Ψw=；当细胞充分吸水完全膨胀时，Ψp= , Ψw=；在细胞初始质壁分离与充分吸水膨胀之间，随着细胞吸水，Ψs=,Ψp=, Ψw=。
第二章植物的水分生理复习思考题与答案
第⼆章植物的⽔分⽣理复习思考题与答案第⼀章植物的⽔分⽣理复习思考题与答案(⼀)名词解释1、束缚⽔(bound water)与细胞组分紧密结合不能⾃由移动、不易蒸发散失的⽔。
2、⾃由⽔(free water)与细胞组分之间吸附⼒较弱,可以⾃由移动的⽔。
3、化学势(chemical potential)偏摩尔⾃由能被称为化学势，以希腊字母µ表⽰,组分j的化学势(µj)为：µj=( G/ nj)t.p. ni.ni≠nj，在⼀个庞⼤的体系中，在等温等压以及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。
4、⽔势（water potential）每偏摩尔体积的⽔的化学势差称为⽔势，⽤ψw表⽰。
Ψw= (µw-µow)/ Vw,m，即⽔势为体系中⽔的化学势与处于等温、等压条件下纯⽔的化学势之差，再除以⽔的偏摩尔体积的商。
⽤两地间的⽔势差可判别它们间⽔流的⽅向和限度，即⽔分总是从⽔势⾼处流向⽔势低处，直到两处⽔势差为O为⽌。
5、溶质势ψs(solute potential，ψs)由于溶质颗粒的存在⽽引起体系⽔势降低的数值。
溶质势表⽰溶液中⽔分潜在的渗透能⼒的⼤⼩,因此，溶质势⼜可称为渗透势(osmotic potential,ψπ)。
溶质势可⽤ψs=RTlnNw/Vw.m公式计算，也可按范特霍夫公式ψπ=-π=-iCRT计算。
6、衬质势(matrix potential，ψm)由于衬质(表⾯能吸附⽔分的物质，如纤维素、蛋⽩质、淀粉等)的存在⽽使体系⽔势降低的数值。
7、压⼒势(pressure potential，ψp)由于压⼒的存在⽽使体系⽔势改变的数值。
若加正压⼒，使体系⽔势增加，加负压⼒，使体系⽔势下降。
8、重⼒势(gravity potential，ψg)由于重⼒的存在⽽使体系⽔势增加的数值。
集流(mass flow或bulk flow) 指液体中成群的原⼦或分⼦(例如组成⽔溶液的各种物质的分⼦)在压⼒梯度(⽔势梯度)作⽤下共同移动的现象。
植物生理学第二章-植物水分生理-六节-复习题
第二章水分生理第一节水分在植物生命活动中的作用（一）填空1. 植物细胞中自由水与束缚水之间的比率增加时，原生质胶体的粘性，代谢活性，抗逆性。
（二）选择题2．植物的下列器官中，含水量最高的是。
A．根尖和茎尖 B．木质部和韧皮部 C．种子 D．叶片（三）名词解释水分生理束缚水自由水（四）问答题1．简述水分在植物生命活动中的作用。
2．植物体内水分存在的形式与植物的代谢、抗逆性有什么关系？第二节植物细胞对水分的吸收（一）填空1.在标准状况下，纯水的水势为。
加入溶质后其水势，溶液愈浓其水势愈。
2.利用细胞质壁分离现象，可以判断细胞，测定细胞的。
3.由于的存在而引起体系水势降低的数值叫做溶质势。
溶质势表示溶液中水分潜在的渗透能力的大小，因此，溶质势又可称为。
溶质势也可按范特霍夫公式Ψs＝Ψπ＝来计算。
4.具有液泡的细胞的水势Ψw＝。
干种子细胞的水势Ψw＝。
5．干燥种子吸水萌发时靠作用吸水，干木耳吸水靠作用吸水。
形成液泡的细胞主要靠作用吸水。
6．植物细胞处于初始质壁分离时，压力势为，细胞的水势等于其。
当吸水达到饱和时，细胞的水势等于。
7．设甲乙两个相邻细胞，甲细胞的渗透势为-1.6MPa，压力势为0.9MPa，乙细胞的渗透势为-1.3MPa，压力势为0.9MPa，甲细胞的水势是，乙细胞的水势是，水应从细胞流向细胞。
（二）选择题8．当细胞在0.25mol/L蔗糖溶液中吸水达动态平衡时，将该细胞置纯水中会。
A．吸水 B．不吸水也不失水 C．失水9．当植物细胞溶质势与压力势绝对值相等时，这时细胞在纯水中：。
A．吸水加快 B．吸水减慢 C．不再吸水 D．开始失水10．植物分生组织的吸水依靠：。
A．吸胀吸水 B．代谢性吸水 C．渗透性吸水 D．降压吸水11．将Ψp为０的细胞放入等渗溶液中，其体积。
A．不变 B．增大 C．减少12．压力势呈负值时，细胞的Ψw 。
A．大于Ψs B．等于Ψs C．小于Ψs D．等于013．呼吸抑制剂可抑制植物的。
植物生理学02植物的水分关系
第二节 植物对水分的吸收
一、植物细胞的吸水
细胞对水分的吸收主要有渗透性吸水和吸胀吸水两种方式。
（一）细胞的渗透性吸水 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，称之为渗透作用。 渗透系统的条件：半透膜及半透膜两侧有浓度差
（图）。
A
B
糖液 半透膜 纯水
图 半透膜的渗透作用 .漏斗内未加糖时，液面与烧杯中的纯水相平 .漏斗内加糖后，渗透作用使烧杯内水面下降而漏斗内液面上升
. 植物细胞的水势组成 水势（Ψ）溶质势（Ψ）压力势（Ψ） 衬质势（Ψ）
（）溶质势
溶质势也称渗透势（Ψπ），是由于溶质颗粒 与水分子作用而引起细胞水势降低的数值，与溶液 中溶质颗粒的数目成反比，即溶质越多，溶质势越 小，水势越小。所以，溶液的浓度与水势成反比。 溶质势为负值。
（）衬质势
衬质势是指细胞中的亲水物质（如蛋白质、淀 粉粒、纤维素、核酸等大分子）对水分子的束缚而 引起水势下降的数值，因此也为负值。已形成液泡 的细胞，其亲水胶体已被水饱和，衬质势忽略不计。
（一）根系的吸水区域
根尖是吸水的主要区域。在根尖，位于伸长区后的 根毛区表皮细胞突起，形成大量根毛，这是根系吸水的 主要部位。
在未形成液泡之前细胞靠吸胀（涨）作用吸水， 如风干种子的萌发吸水。
（三）代谢性吸水
植物细胞利用呼吸作用产生的能量使水分 经过质膜进入细胞的过程，叫做代谢性吸水。
证据
当通气良好时，细胞呼吸加强，细胞吸水增强； 相反，减小氧气或以呼吸抑制剂处理时，细胞呼吸速率 降低，细胞吸水减少。
二、植物根系的吸水
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） 细胞膜 原 液泡膜 生
质 细胞质 层 细胞液 细胞核
第二章 水分生理
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3．温度
▵ 气孔开度一般随温度的升高而增大。在30℃左右，气孔
开度达最大。
但35℃的温度会引起气孔开度减小。
低温下（如10℃）长时期光照也不能使气孔张开。 ▵ 温度对气孔开度的影响可能是通过影响呼吸作用和光合 作用，改变叶内CO2 浓度而起作用的。
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4．水分
▵ 缺水可导致植物保卫细胞失水而关闭气孔。
第四节 蒸腾作用 一、蒸腾作用的生理意义和蒸腾部位 二、气孔蒸腾 三、影响蒸腾作用的外、内条件 第五节 植物体内水分的运输 一、水分运输的途径 二、水分运输的速度 三、水分沿导管或管胞上升的动力
第三节 植物根系对水分的吸收
一、根系吸水的途径 二、根系吸水的动力 三、影响根系吸水的土壤条件
第六节 合理灌溉的生理基础
2．压力势Ψp 由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增加
的值叫压力势，一般为正值。
3．衬质势Ψm 是细胞胶体物质的亲水性和毛细管对自由水的
束缚作用而引起水势降低的值，以负值表示。 一个具有液泡的成熟细胞的水势主要由渗透势和压力势组成， 即 Ψw＝Ψπ＋Ψp
14
㈣ 细胞间的水分移动
▵ 相邻两细胞的水分移动方向，决定于两细胞间的水 势差异，水势高的细胞中的水分向水势低的细胞流动。
15
二、细胞的吸涨作用
▵吸涨：指亲水胶体吸水膨胀的现象。 ▵吸胀力：干燥种子细胞质、细胞壁、淀粉粒、蛋白质等等生 物大分子都是亲水性的，而且都处于凝胶状态，它们对水分子的 吸引力很强，这种吸引水分子的力称为吸胀力。 ▵吸胀作用：因吸胀力的存在而吸收水分子的作用称为吸胀作 用。 吸胀力实际上就是衬质势，即由吸胀力的存在而降低的水势值。
渗 透：是指溶剂分子通过半透膜而移动的现象。
第二章 植物水分生理
ψw = ψm
ψw = ψs +ψp
第二节 植物细胞对水分的吸收
4.细胞吸水过程中水势组分
环境状况 体积 细胞状态 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 ψw
等渗溶液
低渗溶液 纯水中 高渗溶液
V＝1
V>1 V最大 V<1
ψ p＝0
ψ p增大 ψ p＝-ψ s ψ p<0
根部吸水的途径
第三节 植物根系对水分的吸收
五、影响根系吸水的土壤条件 1.土壤通气状况：通气状况良好，有利于根 吸水； 2.土壤温度：适宜的温度范围内土温愈高， 根系吸水愈多； 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
细胞初始质壁分离时：
ψp =0, ψw = ψs
充分饱和的细胞:
ψw = 0 ψs = -ψp
蒸腾剧烈时： ψp < 0， ψw < ψs
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ψ m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。
一、 植物的含水量 不同植物含水量不同 水生植物——鲜重的90％以上 地衣、藓类——仅占6％左右 草本植物——70％～85％ 木本植物——稍低于草本植物。 一种植物，不同环境下有差异 荫蔽、潮湿 > 向阳、干燥环境 同一植株中，不同器官、组织不同 根尖、幼苗和绿叶——60％～90％ 树干——40～50％ 休眠芽——40％ 风干种子为8％～14％ 生命活动较旺盛的部分，水分含量较多。
第二章植物水分生理
水是生命起源的先决条件,没有水就没有生命, 也就没有植物。植物对水分的吸收、运输、
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二、水的移动
集流与扩散，渗透作用是扩散的一种特殊形式。 (一)集流 集流 液体中成群的原子或分子在压力梯度作用下 共同移动的现象。
尼亚加拉瀑布
黄果树瀑布
第二章植物的水分生理
(二)扩散
扩散 物质分子从高化学势区域向低化学势区域转移，直 到均匀分布的现象。水的蒸发、叶片的蒸腾作用。
图2-1 不同生态第二系章统植物的的生水分产生量理和年降雨量之间的函数关系
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。
第二章植物的水分生理
第一节 水在植物生命活动中的作用
一、植物的含水量
一般以所含水分的量占鲜重的百分比来表示: 含水量（%）＝ (鲜重－干重) / 鲜重
第二章植物的水分生理
第二章植物的水分生理
➢ 植物生理学上采用的水势的概念并不就 是水的化学势差，而是“每偏摩尔体积的水的 化学势差”: ➢ ψw ＝ (μw-μwo)/ (Vw,m) . ➢ Ψw0=0 ➢ 1MPa=106Pa=10bar=9.87atm ➢ 海水为-2.5M Pa、 1M NaCl为–4.46MPa
第二章植物的水分生理
(三)渗透作用
渗透作用 是指溶液中的溶剂分子通过半透膜的扩散现象。 半透膜也称选择透性膜
半 透 性 膜
第二章植物的水分生理
三、植物细胞的吸水
(一)植物细胞的水势组分
1.细胞的溶质势 溶质势 由于溶质颗粒的存在而引起体系水势降 低的数值。负值。 又称渗透势。 陆生植物 -2～-1 MPa，旱生植物叶片 -10 MPa。
4.细胞的水势组成 ψ细胞=ψs+ψm+ψp ❖已形成液泡的ψ细胞＝ψ液泡＝ψs+ψp ❖未形成液泡的ψ细胞＝ψm
第二章植物的水分生理
2009年考研题
• 干种子的吸水力取决于种子的（ ） • A重力势；B压力势；C衬质势；D渗透势
2010年考研题
将一植物细胞放入0.1mol.L-1的蔗糖溶液中，水 分交换达到平衡时该细胞的ψw值
第二章植物的水分生理
2.吸胀吸水
依赖于低ψm而引起的吸水。衬质吸引水分子的力量称为吸 胀力，衬质吸水膨胀的现象称为吸胀作用。无液泡的分生组织, 干燥种子
第二章植物的水分生理
3.降压吸水
因ψp的降低而引发的细胞吸水。
第二章植物的水分生理
(三）细胞吸水过程中水势组分的变化
1.5
1
特例
0.5
1、强烈蒸腾下细胞
第二章植物的水分生理
2.细胞的压力势 膨压。 压力势 细胞壁对细胞的压 力而使细胞水势改变的值。 一般为正值。 初始质壁分离为零； 进一步失水时，细胞收缩 出现负值。
Ψp
膨压
第二章植物的水分生理
３.衬质势ห้องสมุดไป่ตู้
表面能够吸附水分的物质称为衬质，纤维素、蛋 白质、染色体
由于衬质的存在引起体系水势降低的数值称为衬 质势。干燥种子的Ψm可达-100MPa；
第二章植物的水分生理
四、细胞间的水分移动
Ψs = -1.2MPa Ψs = -1.0MPa Ψs = -0.8MPa Ψp = 1.0MPa Ψp = 0.9MPa Ψp = 0.4MPa
A
B
C
第二章植物的水分生理
A
B
C
Ψs = -1.2MPa Ψp = 1.0MPa Ψw =-0.2MPa
Ψs = -1.0MPa Ψs = -0.8MPa Ψp = 0.9MPa Ψp = 0.4MPa Ψw =-0.1MPa Ψw =-0.4MPa
生理需水 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 利用水的理化特性,调 节植物生态环境所需要的水分。
第二章植物的水分生理
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、水势的概念
水势(water potential) 是美国水分生理学家克雷默 从物理化学中的化学势引导 出并运用于植物生理学的。
第二章植物的水分生理
2.水在植物的生理活动中有着重要的作用
(1)水是代谢过程的反应物质 (2)水是物质运输吸收及生化反应的介质 (3)水使细胞维持膨压促进生长 (4)水使植物保持固有的姿态
第二章植物的水分生理
3.水对植物生存有着重要的生态意义
(1)水对植物体温的调节 不易受高温伤害。 (2)水对植物生存环境的调节 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
第二篇 代谢生理
第二章 植物的水分生理(1)
第二章植物的水分生理
第二章 植物的水分代谢
第一节 水在植物生命活动中的作用 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 蒸腾作用 第五节 植物体内水分的运输 第六节 合理灌溉的生理基础 小结
第二章植物的水分生理
“有收无收在于水”和“水利是农业的命脉”。
二、植物体内水分存在的状态
束缚水 与细胞组分紧密结合不能自由移动的水。 自由水 与细胞组分之间吸附力较弱,可以自由移动 的水。
自由水/束缚水高, 溶胶状态，代谢旺盛， 生长较快，抗逆性弱；
凝胶状态，代谢 活性低，生长迟缓， 但抗逆性强。
第二章植物的水分生理
三、水分在植物生命活动中的作用
1.水是细胞原生质的主要组分
A.等于0.1MPa B.大于0.1MPa C.等于0 MPa D.小于0 MPa
第二章植物的水分生理
(二)植物细胞吸水的方式
1.渗透吸水
由于ψs的下降而引起的细胞吸水。
含有液泡的细胞吸水，如根系吸水、气孔保卫细胞的吸水 主要为渗透吸水。
第二章植物的水分生理
水分子除了可以通过膜脂双分子层的间隙扩散进入细胞外， 还可以通过水通道蛋白(水孔蛋白,AQP)进入细胞。
Ψw (Mpa)
0
充 Ψp为负值
分
-0.5 -1
吸 水
2、初始质壁分离细胞
Ψp=0, Ψw= Ψs
-1.5
-2
-2.5 0.9
初始质 壁分离
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
Cell volume(times)
第二章植物的水分生理
3、充分吸水细胞 Ψw=0， Ψp= -Ψs
2008年考研题
把一发生质壁分离的植物细胞放入纯水中，细胞的 体积、水势、渗透势、压力势如何变化？（简答题， 8分）
➢ 答案要点： ➢ 初始质壁分离细胞的压力势为0，水势等于其渗透势且小于0，
放在纯水中，细胞吸水。随着细胞吸水的进行，细胞的体积、 水势、渗透势、压力势逐渐增大； ➢ 达到平衡后，细胞水势等于纯水水势，此时压力势和渗透势 绝对值相等，细胞体积、水势、渗透势、压力势都达到最大。