植物生理-植物的水分代谢

合理灌溉维持植物体内水分平衡的途径包括有增加吸水和减少失水。在农业生产中，主要通过合理灌溉的方式保持植物体内的水分平衡。合理灌溉：依据作物的生理特点和土壤的水分状况，及时、适量供给作物正常生长发育所需的水分，以获得最大的经济效益。其生理基础是植物的需水的规律。一、植物的需水规律1.不同植物对水分的需求量不同

植物种类不同，需水量有很大差异。如小麦和大豆的需水量较大，高粱和玉米的需水量较小。生产上，常以植物的生物产量乘蒸腾系数作为理论最低需水量，但实际灌溉量比理论值要大很多。一、植物的需水规律2.同一植物不同生育期对水分的需求量不同

一般在苗期需水较少，在开花前的旺盛生长期需水量大，开花结果后需水量逐渐减少。一、植物的需水规律3.满足植物需水临界期对水分的需求

水分临界期是指植物一生中对水分缺乏最敏感、最易受害的时期。——以种子为收获对象的植物，需水临界期在生殖器官形成和发育时期。

——以营养器官为收获对象的植物，需水临界期在营养生长最旺盛时期。二、合理灌溉的生理指标1.土壤指标：主要是土壤含水量，一般土壤含水量应为田间持水量的60%-80%，若低于此含水量，应及时灌溉。2.形态指标：是根据植物的形态表现来决定是否需要灌溉。植物缺水时其形态表现为幼嫩茎叶在中午前后发生暂时萎蔫、茎叶变暗发红、生长速度下降等。二、合理灌溉的生理指标3.生理指标：（1）叶片水势：当植物缺水时，水势下降，当下降到一定程度时，就应及时灌溉。（2）细胞汁液浓度：干旱情况下，细胞含水量下降，汁液浓度升高，当汁液浓度超过一定值后，会阻碍植株生长。（3）气孔开度：水分充足时，气孔开度较大，随着水分的减少，气孔开度逐渐缩小；当土壤可利用水耗尽时，气孔完全关闭。因此，气孔开度缩小到一定程度时就要灌溉。（4）叶温-气温差：缺水时叶温-气温差加大，生产上可利用红外测温仪测定作物群体温度，计算叶温-气温差确定灌溉指标。思考题：合理灌溉的生理指标有哪些？蒸腾作用一、蒸腾作用蒸腾作用：水分以气体状态通过植物体表面（叶子），从体内散失到大气中的过程。通过蒸腾作用可以将植物吸收的大部分水分排出体外。一、蒸腾作用蒸腾作用的生理意义是植物吸收和运输水分的主要动力是植物吸收与运输矿物质和有机物的主要动力能降低叶片的温度，维持植物体温的相对恒定能使气孔张开，有利于气体交换二、蒸腾作用的部位和方式幼年植物：植物体地上部分

茎干、枝条：

皮孔蒸腾：占总蒸腾的0.1%

成年植物：

角质蒸腾：占总蒸腾的5%-10%

叶片

气孔蒸腾：主要方式三、气孔蒸腾

气孔是植物叶表皮上由保卫细胞围成的小孔，是植物叶片与外界进行气体交换的通道，直接影响着光合、呼吸、蒸腾作用的生理过程。三、气孔蒸腾

不同植物气孔的大小、数目和分布有明显差异。三、气孔蒸腾气孔蒸腾的特点：效率高，叶片上气孔的面积只占叶面积的1%-2%，但蒸腾量比同面积的自由水面高出50倍。

原因：小孔扩散原理，即水分子通过小孔的扩散速度不与小孔的面积成正比，而与孔的周长成正比。四、蒸腾作用的指标蒸腾速率

蒸腾效率

蒸腾系数四、蒸腾作用的指标1.蒸腾速率：又称蒸腾强度，指植物在单位时间、单位叶面积通过蒸腾作用散失的水量，常用g/m2/h来表示。2.蒸腾效率：指植物每蒸腾1kg水所形成的干物质的克数。通常用g/kg来表示。3.蒸腾系数：又称需水量，指植物每制造1g干物质所消耗水分的克数。大多数植物的蒸腾系数在125-700g之间。五、影响蒸腾作用的因素1.温度：在一定温度范围内，温度升高，蒸腾加快。因为在较温暖的环境中，水分子汽化及扩散加快。但是在炎热夏季的中午，由于气温升高而使植物气孔关闭，蒸腾作用减弱或停止。2.大气湿度：大气湿度越小，叶内、外蒸汽压差越大，蒸腾加快。五、影响蒸腾作用的因素3.光照：光照加强，蒸腾加快，因为光可促进气孔的开放，提高大气与叶面的温度，加速水分的扩散。4.风：微风可以加快叶内水分子向外扩散，强风会使气孔关闭和降低叶温，减少蒸腾。5.土壤条件：植物地上部分的蒸腾与根系吸水有密切关系，因此，影响根系吸水的土壤条件如土壤温度、土壤通气、土壤溶液的浓度等都会间接影响蒸腾作用。思考题：蒸腾作用的方式有哪些？影响蒸腾作用的因素有哪些？植物根系吸水一、根系吸水的区域植物根系吸水主要在根尖进行，根尖的根毛区是吸水能力最强的区域。原因：有密集的根毛，增加了根系的吸收面积；根毛区已分化形成发达的输导组织，能及时运走根系吸收的水和无机盐，有利于对水分的吸收。在生产实践中，移栽植物时要注意保护好细根，避免过度损伤根尖，导致植物吸水困难。二、根系吸水的方式和动力被动吸水由于植物的蒸腾作用而引起的吸水过程，吸水动力是蒸腾拉力，是植物在蒸腾旺盛时吸水的主要方式。主动吸水由于根系的生理代谢活动而引起的吸水过程，吸水动力是根压，是树木在早春叶子未展开时、落叶后或蒸腾速率很低的夜晚吸水的主要方式。二、根系吸水的方式和动力证明根压的两种现象：吐水在自然界中，我们经常能观察到在土壤水分充足，土壤温度较高，空气湿度较大的早晨，从植物的叶尖或叶缘水孔溢出水珠，这种从未受伤的叶片尖端或边缘向外溢出液滴的现象就是吐水。伤流二、根系吸水的方式和动力证明根压的两种现象：吐水二、根系吸水的方式和动力证明根压的两种现象：吐水从植物受伤或剪断的茎基部伤口溢出液体的现象，称为伤流。流出的汁液称为伤流液。根系的伤流量是反应植物根系生理活性强弱的生理指标。伤流三、影响根系吸水的因素内在因素

土壤水分状况

土壤因素

土壤通气状况

土壤温度

土壤溶液浓度

大气因素三、影响根系吸水的因素土壤水分状况：直接影响根系吸水，当土壤含水量高时，土壤溶液的水势较高，当高于根部细胞水势时，植物从土壤中吸水，且二者的水势差越大，越有利于植物吸水。土壤通气状况：土壤通气良好时，氧气充足，根系有氧呼吸旺盛，根系吸水性很强；若土壤透气性差，根系呼吸减弱，影响根压，阻碍根系吸水。若长时间通气不良，植物根系进行无氧呼吸，产生乙醇，导致根系中毒受伤。三、影响根系吸水的因素土壤温度：在适宜温度范围内，土壤温度升高，植物根系吸水增加；土壤温度降低，根系吸水受阻。土壤温度过高或过低，对根系吸水均不利。土壤溶液浓度：一般情况下，土壤溶液浓度较低，水势较高，植物根系可以顺利吸水。在盐碱地，土壤溶液浓度过高，水势较低，造成植物吸水困难，导致生理干旱。在生产实践中，施用化肥时，不宜过量或过于集中，以免根系吸水困难，产生“烧苗”现象。思考题：植物根系吸水的方式有哪些？影响根系吸水的因素有哪些？植物细胞吸水植物细胞吸水的方式：渗透吸水：细胞通过渗透作用来吸收水分，是有液泡的活细胞进行吸水的主要方式，也是植物吸水的主要方式。吸胀吸水：细胞通过吸胀作用来吸收水分，是干燥的种子在形成液泡之前进行吸水的方式。一、水势水势（Ψw）：指在体系中水溶液的化学势与同温、同压下纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得的商，即每偏摩尔体积水的化学势。化学势：是恒温恒压条件下每摩尔物质所具有的自由能。水势的单位是帕（Pa），一般用兆帕表示，1MPa=106Pa。一、水势人为规定：在标准状态下，纯水的水势值为0，其他溶液的水势均小于0，为负值。而且溶液的浓度越高，其水势越低。二、渗透作用渗透装置水分通过半透膜从膜外移动到了膜内的蔗糖溶液中，蔗糖溶液的液面升高。二、渗透作用渗透作用：系统中，水分从水势高的一方通过半透膜向水势低的一方移动的现象，称为渗透作用。水移动的方向取决于半透膜两侧溶液的水势高低。水是从水势高的一侧流向水势低的一侧。二、渗透作用植物的质膜和液泡膜都接近于半透膜，成熟的植物细胞与周围的溶液一起构成了一个渗透系统。质壁分离：当细胞处于浓度较高的外界溶液时，细胞的水势大于外界溶液的水势，细胞失水，液泡体积变小，导致原生质慢慢脱离细胞壁。二、渗透作用质壁分离复原：把发生质壁分离的细胞放入水势较高的清水中，外面的水分进入细胞，液泡变大，整个原生质慢慢恢复原来的状态。三、细胞间水分的移动植物间相邻细胞水分移动的方向取决于细胞之间的水势差，水总是从水势高的细胞流向水势低的细胞。