第18章 植物的营养

第18章植物的营养有收无收在于水，收多收少在于肥植物需水主要是从土壤中吸取的。植物吸水的器官是根，吸水部位是根毛区。细胞是植物体结构和功能的基本单位，植物吸水首先是细胞吸水。细胞吸水取决于细胞内外的水势差，细胞吸水的主要方式是渗透吸水。1．水分是原生质的主要成分2．水分是代谢过程的反应物质：3．水分是物质吸收和运输的溶剂：4．水分能保持植物的固有姿态：

水分在生命活动中的作用

一、渗透性吸水

osmoticabsortionofwater

二、吸涨作用

imbibition

植物细胞对水分的吸收渗透吸水（细胞间的水分移动）相邻两细胞间的水分移动：水分由高水势细胞流向低水势细胞。多个细胞间的水分移动：由高水势一端流向低水势一端。三、水分进入细胞的途径单个水分子穿过脂双层间隙进入细胞。水分子集流通过细胞膜上的水孔蛋白中的水通道进入细胞。第三节

植物根系对水分的吸收

根系吸水的主要部位－根毛区冬黑麦：生长4个月后根总面积为枝叶总面积的30倍，每天长出的新根为11万5千条，根毛1亿1千9百万条，连接起来88公里。一、根系吸水的途径

1、质外体途径（apoplastpathway):水分通过细胞壁、细胞间隙等没有原生质的部分移动。速度快。

2、共质体途径(symplastpathway)：水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝移动到另一个细胞的细胞质。速度慢。共质体和质外体途径二、根系吸水的动力

1、根压

rootpressure：植物根系的生理活动使液流从根部上升的压力，是一个主动吸水过程。大约0.1-0.2Mpa2、蒸腾拉力transpirationalpull：

叶片蒸腾→叶肉细胞失水而使胞内的水势↓→从周围细胞要水→从导管中要水→导管从根部要水→导致根的被动吸水。蒸腾作用（transpiration）

1．生理意义：

是植物对水分吸收和运输的主要动力。对植物吸收矿物质和有机物，以及两类物质在体内运输有帮助。能降低叶片温度，使植物免受灼伤。

2．植物的蒸腾部位：

皮孔：通过茎、枝上的皮孔进行叶片蒸腾：是最主要的形式二、气孔蒸腾（stomataltranspiration）气孔构造气孔运动：由保卫细胞的膨压控制。

气孔开关机制细胞骨架中的微纤丝在气孔开关中的作用。不同部位细胞壁弹性不同导致细胞吸水和放水时形状变化的不均衡，在微纤丝牵拉下气孔打开。无机离子吸收学说：

(inorganicionuptaketheory)

内容：

保卫细胞膜上具有光活化的H+-泵ATP酶，利用分解ATP产生的能量将H+排放到细胞壁，同时将K+从膜外带入膜内，与之伴随着Cl-也同时进入到胞内，细胞内K+，Cl-浓度升高，使保卫细胞水势↓，吸收水分→气孔开放。证据：溶液中加入钾离子可以明显促进气孔开放程度加大。植物体内水分的运输

一、水分运输的途径：

1、过程

水→根→皮层薄壁细胞→木质部导管→上行进入茎叶木质部→入叶肉细胞→蒸腾

2、水在根部的运输途径

非质体（质外体）、内皮层、共质体

3、水分在茎、叶内的运输途径

A.经过死细胞：距离长、阻力小，适于长距离送水。被子植物：经过导管，

B.经过活细胞：距离短，阻力大，不适于长距离运输。二、水分沿导管或管胞上升的动力根压

蒸腾拉力

是高大植物吸水的主要动力

澳大利亚桉树最高达132.6m，胸径6m；美国海岸红木高达113.1米

内聚力－黏附力学说示意图

合理灌溉的生理基础

一、作物的需水规律：二、合理灌溉的指标：

形态指标：叶色、株形、土壤含水量。生理指标：叶片水势、胞液浓度、气孔开度三、合理灌溉增产原因：四、灌溉方法：

沟灌、喷灌、滴灌、微灌等1.树干环割实验植物体内有机物运输一、运输途径：韧皮部运输方向：自上往下长距离运输的分子：筛管运输的形式：主要是蔗糖运输的速度：一般为50-100cm/h2.有机物运输的途径、形式和速度压力流动学说3.有机物运输的机理作业2.

分5个组，在学校及附近寻找植物因营养缺乏而表现的不良特征，总结，观察，拍照，补充营养后的特征，补充的浓度和量、拍照，对比。氮组磷组钾组钙组镁组2.影响植物吸水的条件影响条件：土壤温度（正相关）土壤通气状况（正相关）土壤水分状态。生理干旱：土壤不缺水，由于温度过低可土壤溶液浓度过高，土壤水低于细胞水势，造成根系吸水困难而引起的干旱。吸水动力影响因素植物正常的生命活动，通过根系不断地从土壤中吸收水分。吸收的水分除少数直接参与细胞的代谢作用之外，大量的水分通过植物的地上部分散失到空中，从而牵动植物体内水的流动，完成物质运输和营养分配的过程。水分从植物地上部分以水蒸气状态向外界散失的过程称蒸腾作用，蒸腾作用的主要部位是气孔、角质层和皮孔，据此将蒸腾作用分为气孔蒸腾、角质蒸腾和皮孔蒸腾三种类型，以气孔蒸腾为主。气孔很小，由于边缘效应和明开夜合运动保证了气孔的高效蒸腾。光照、大气湿度、温度和风直接影响蒸作用的效率。蒸腾作用水势（溶质）及其作用光合作用吸收CO2，呼吸作用释放CO2CO2+H2O--→H2CO3--→H＋+HCO3－PH值：H＋愈多，PH值愈低，OH－愈多，PH值愈高。淀粉磷酸化酶

pH值升高淀粉＋磷酸←-----------→葡萄糖-1-磷酸

pH值降低淀粉不溶于水，葡萄糖溶于水气孔保卫细胞含有叶绿体，能光合作用1.气孔开闭机理——淀粉－糖学说退出概述小孔扩散蒸腾作用气孔运动影响因素气孔开闭（明开夜合）机理

白天光照，保卫细胞光合作用吸收CO2，CO2浓度降低，pH值升高，淀粉磷酸化酶催化淀粉转化为葡萄糖溶于细胞液中，保卫细胞水势降低，吸水膨胀，气孔张开。退出概述小孔扩散蒸腾作用气孔运动影响因素1.气孔开闭机理——淀粉－糖学说退出

夜间黑暗，光合停止，保卫细胞呼吸作用释放CO2，CO2

浓度升高，pH值降低，淀粉磷酸化酶催化葡萄糖转化为淀粉析出细胞液，保卫细胞水势升高，失水收缩，气孔关闭。概述小孔扩散蒸腾作用气孔运动影响因素1.气孔开闭机理——淀粉－糖学说退出2.气孔开闭机理——钾离子学说

通过研究，人们发现：保卫细胞内K＋的积累量与气孔开度呈正相关。照光时，K＋浓度增高，气孔张开；黑暗时，K＋浓度降低，气孔关闭。概述小孔扩散蒸腾作用气孔运动影响因素环境影响：光照（正相关）空气湿度（负相关）大气温度（正相关）

CO2（负相关）风（正相关）退出四、蒸腾作用的影响因素概述小孔扩散蒸腾作用气孔运动影响因素植物生长与环境新世纪高职高专教改项目成果教材农业谚语：有收无收在于水，收多收少在于肥。风调雨顺，五谷丰登。植物的需水量：玉米（株）----2000kg

小麦（1千克干物质）----400~500kg蒸腾系数：植物每合成1克干物质所需要蒸腾水分的克数。1.植物需水量退出植物需水量植物需水规律1.树干环割实验植物体内有机物运输一、运输途径：韧皮部运输方向：自上往下长距离运输的分子：筛管运输的形式：主要是蔗糖运输的速度：一般为50-100cm/h2.有机物运输的途径、形式和速度压力流动学说3.有机物运输的机理植物体内水分存在的状态束缚水（boundwater）：靠近蛋白质胶粒而被胶粒吸附不易自由移动的水。

自由水（freewater）：距离蛋白质胶粒远而容易自由移动的水。水的存在状态与代谢强度：自由水：参与代谢（光合、呼吸、物质运输），自由水含量越大，代谢越旺盛。束缚水：不参与代谢，可降低代谢强度，增强植物抵抗不良外界环境的能力。气孔运动机理：

淀粉—糖转化学说starch-sugarconversiontheory

无机离子吸收学说inorganicionuptaketheory

苹果酸生成学说malateproductiontheory

光

暗

保卫细胞光合作用↑

光合↓，呼吸↑

CO2↓，细胞内PH↑CO2↑，PH↓淀粉磷酸化酶活性适于分解

淀粉磷酸化酶活性适合于合成水解淀粉，胞内葡萄糖浓度↑

将葡萄糖合成为淀粉保卫细胞水势↓，吸水膨胀

失水缩小

气孔开放

气孔关闭

淀粉—糖变化学说：(starch-sugarconversiontheory)苹果酸生成学说

(malateproductiontheory)

光合作用产生部分碳酸根离子，与PEP结合生成草酰乙酸，再还原成为苹果酸（MA），由MA