植物的水分代谢.ppt

第一章 植物的水分代谢,教学目标 了解水分在植物体内存在的状况及其主要生理生态作用； 掌握植物细胞和根系对水分吸收的主要规律； 了解蒸腾作用的生理意义与影响因子； 了解植物体内水分运输的特点及机理； 弄清作物合理灌溉的生理基础。,1 植物对水分的需要,1 植物的含水量1.exe 2 植物体内水分存在的状态 2.1 自由水和束缚水的概念 1）自由水（free water）：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。 2）束缚水（bound water）：靠近胶粒而被胶粒束缚不易流动的水分。,2.2 植物体内水分状态与代谢的关系,1) 束缚水一般不参与植物的代谢反应。植物某些细胞和器官主要含束缚水时，则代谢活动非常微弱，如越冬植物的休眠和干燥种子，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； 2) 自由水主要参与植物体内的各种代谢反应。其含量多少还影响代谢强度，含量越高，代谢越旺盛； 3) 自由水束缚水的比值可作为衡量植物代谢强弱和抗性的生理指标之一。,3 植物体内水分的生理生态作用,1）水是细胞质的主要成分（含水量一般达70-90）； 2）水分是代谢过程的反应物质和产物（光合、呼吸等）； 3）细胞分裂及生长都需要水分； 4）水分是植物对物质吸收和运输及生化反应的溶剂； 5）水分能使植物保持固有的姿态（维持细胞紧张度）； 6）调节植物体温及其大气湿度、温度等（蒸腾失水）。,第二节 植物细胞吸收水分,1 植物细胞吸收水分的主要方式 渗透性吸水：借助渗透作用，即水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动进行吸水（最主要方式）半透膜演示.swf 。 代谢性吸水：利用细胞呼吸释放出的能量，使水分经过质膜进入细胞的过程。 吸涨性吸水：亲水性胶体物质吸水膨胀的现象。,2 吸涨性吸水的特点,1) 吸涨性吸水主要发生在细胞形成液胞之前（如干种子和分生细胞等）； 2) 由于蛋白质、淀粉和纤维素三者的亲水性依次递减，故含蛋白质较多的豆类种子吸涨现象最为显著。,细胞的渗透性吸水,3 渗透性吸水的原理-水势,3.1 溶液的水势 A) 红墨水扩散现象 自由能（可用于作功的能量）。 化学势：1摩尔物质的自由能。 B) 水势的概念 水势（water potential，w） -某一系统中水的化学势与处于相同温度和压力的纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得的商。它是水分转移本领大小的指标。,3.2 典型植物细胞的水势,对于一个典型的植物细胞，其水势由3部分组成，即： 水势=渗透势+衬质势+压力势 渗透势（osmotic potential，）：溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值。用负值表示。亦称溶质势（s）。 压力势（pressure potential，p）：由于细胞壁压力的存在而增加的水势值。一般为正值。初始质壁分离时，p为0，剧烈蒸腾时，p会呈负值。 衬质势（matric potential，m）：细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起的水势降低值，以负值表示。,3.3 水势的应用,水分总是由水势高的部位向水势低的部位运转，故水势可用于判断水分迁移的方向。如： 1）相邻细胞的水分转移：水分由水势高的细胞沿水势梯度流向水势低的细胞1.exe 2）植物体内的水分转移：植株地上部分的水势低于根系，故根系水分可向地上部分运转。 3）土壤-植物体-大气连续体系的水分转移：水势从高到低的顺序是：土壤-根系-叶片-大气，水分也按此顺序迁移水分.swf。,第三节 植物根系对水分的吸收,1 根系吸水的途径1.exe 1）质外体途径：水分经胞壁和细胞间隙移动，不越膜，移动快 2）共质体途径：水分依次从一个细胞经过胞间连丝进入另一细胞 3）跨膜途径： 水分从一个细胞移动到另一个细胞，要经两次膜。 有研究表明，水分在细胞膜内的移动又有两种方式：一是单个水分子直接越膜，二是经过一种膜通道蛋白水孔蛋白进行 1.exe,几个相关的概念,质外体：是一个开放性的连续自由空间，包括细胞壁、胞间隙及导管等。 共质体：是通过胞间连丝把无数原生质体联系起来形成的一个连续的整体。 胞间连丝：是贯穿胞壁的管状结构物内的连丝微管，其两端与内质网相连接。,2 根系吸水的动力 根压（root pressure）：植物根部的生理活动使液流从根部上升的压力。伤流和吐水可证明根压的存在1.exe 蒸腾拉力（transpirational pull）：由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。主要动力。,3 根系吸水的影响因素 A) 植物本身因素 1) 根系发达程度 2) 根系活力强弱 3) 根系细胞水势 B) 土壤条件 1) 可用水分多少 2) 通气状况 3) 温度 4) 土壤溶液浓度,第四节 植物的蒸腾作用,1 蒸腾作用的概念 蒸腾作用（transpiration）：水分以气态方式从植物体的表面散失的过程。 2 蒸腾作用的部位与方式 枝、果皮孔蒸腾 叶片角质层蒸腾 气孔蒸腾气孔.swf （主要方式）,3 关于气孔蒸腾的试验,试验当天：,试验三天后：,4 蒸腾作用的表示方法,1）蒸腾速率（transpirational rate）：又称蒸腾强度，指植物在单位时间内，单位面积通过蒸腾作用而散失的水分量。（克平方分米小时） 2）蒸腾比率（transpirational ratio）：植物每消耗l公斤水时所形成的干物质重量（克）。 3）蒸腾系数（transpirational coefficient）：又称为需水量（water requirement），植物制造1克干物质所需的水分量（克）。它是蒸腾比率的倒数。,5 蒸腾作用的影响因素 5.1 内部因素 1）气孔频度（气孔数/cm2） 2）气孔大小 3）气孔开度 5.2 外部因素 1）光照 2）空气相对湿度 3）温度 4）风速,第五节 植物体内水分的运输,1 水分运输的途径 2 水分运输的速度 水分在导管的运输 速度一般为3-45 m/h。,3 水分沿导管或管胞上升的动力 蒸腾-内聚力-张力学说（transpiration-cohesion-tension theory），又简称为内聚力学说： 由H. H. Dixon提出。主要论点：叶片因蒸腾失水而从导管或管胞吸水，使导管或管胞的水柱产生张力，由于水分子内聚力大于张力，保证