第一章植物的水分生理
一、教学时数
计划教学时数为 4 学时。
二、教学大纲基本要求
1. 了解水的物理化学性质和水分在植物生命活动中的作用；
2. 了解水的化学势、水势的基本概念、植物生理学中引入水势的意义；
3. 了解植物细胞的水势的组成、溶质势、衬质势、压力势等的概念及其在植物细胞水势组成中的作用，
4. 了解植物根系对水分吸收的部位、途径、吸水的机理以及影响根系吸水的土壤条件；
5. 了解植物的蒸腾作用的生理意义和气孔蒸腾是蒸腾的主要方式、蒸腾作用的指标、测定方法以及适当降低蒸腾速率的途径；
6. 了解植物体内水分从地下向地上部分运输的途径和速度、水分沿导管上升的机制；
7. 了解作物的需水规律、合理灌溉指标及灌溉方法以及发展节水农业促进水资源持续利用的重要性。
三、教学重点和难点
( 一 ) 重点
1 ．水分在植物生命活动中的作用。
2 ．植物细胞水势的组成，水分移动的方向。
3 ．细胞对水分的吸收。
4 ．植物根系对水分的吸收。
5 ．气孔蒸腾的机理和影响因素。
6 ．植物体内水分运输的途径。
7 ．作物需水规律和合理灌溉。
( 二 ) 难点
1 ．植物细胞的水势的基本概念。
2 ．组成和有关计算。
3 ．气孔开闭的机理。
四、教学内容
第一节植物对水分的需要
水是生命起源的先决条件，没有水就没有生命。人们常说“有收无收在于水”“水利是农业的命脉”。植物一方面从周围环境中吸收水分，以保证生命活动的需要；另一方面又不断地向环境散失水分。植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，被称为植物的水分代谢(water metabolism)。研究植物水分代谢的规律，为作物提供良好的生态环境，这对农作物的高产、稳产、优质、高效有着重要意义。
一、水分在植物生命活动中的作用
植物的含水量:一般植物组织含水量占鲜重的75％～90％
二、植物体内水分的存在状态
细胞中的水可分为二类
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。
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。
自由水束缚水两者比值原生质代谢生长抗逆性高溶胶旺盛快弱
低凝胶活性低迟缓强
三、水分在植物生命活动中的作用
1.水分是细胞质的主要成分
2.水是代谢过程的反应物质
3.水是各种生理生化反应和运输物质的介质
4.水能使植物保持固有的姿态
生理需水—满足植物生理活动所需要的水分
生态需水—利用水的理化特性,调节植物周围的环境所需要的水分
第二节植物细胞对水分的吸收
一、扩散(diffusion)
物质分子从高浓度(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。扩散速度与物质的浓度梯度成正比。扩散适合水分的短距离移动
二、集流(mass flow)
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。
水通道蛋白：生物膜上具有通透水分功能的内在蛋白，亦称水孔蛋白(aquaporin)。包括质膜内在蛋白，液泡膜内在蛋白
三、渗透作用(osmosis)
-溶液中的溶剂分子(水)通过半透膜而移动的现象。
（一）自由能、化学势、水势的基本概念
1．自由能 (free energy，G)
在等温、等压条件下,能够做最大有用功的那部分能量。
2.化学势(chemical potential，μ)
在等温、等压下，1mol的组分（物质）所具有的自由能。
3. 水的化学势和水势
水的化学势（μw）：当温度、压力及物质数量（水以外）一定时，体系中1mol的水的自由能。
水势（water potential):每偏摩尔体积的水在体系中的化学势与纯水在相同温度、压力下的化学势之间的差。
定义式：Ψw=（μw-μow）/ Vw,m = △μw / Vw,m
偏摩尔体积：在恒温、恒压、其他组分浓度不变情况下，混合体系中1mol 该物质所占的有效体积。
单位：水势=水的化学势/水的偏摩尔体积
=J ? mol-1/m3 ? mol-1
=N ?m ? mol-1/m 3? mol-1
=N ? m-2 =Pa
纯水Ψow=零
零值并不是没有水势，就好比定海平面为海拔高度为0一样，作为一个参比值。
溶液：
溶液的水势为负值,浓度越大，水势越低
（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
（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。
（四）植物细胞的水势
1.细胞水势的组分
细胞的水势公式：ψw＝ψπ＋ψp ＋ψg
细胞的溶质势（solute potential 渗透势）
植物细胞中含有大量溶质：无机离子、糖类、有机酸、色素、悬浮在细胞液中的蛋白质、核酸等高分子物质也可视为溶质。
一般陆生植物叶片细胞的溶质势是-2～-1MPa，旱生植物叶片细胞的溶质势可以低到-10 MPa。干旱时，细胞液浓度高，溶质势较低。
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)。细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0.3～0.5MPa，晚上则达1.5MPa。
?在特殊情况下，压力势也可为等于零或负值。
例如初始质壁分离时，细胞的压力势为零；
剧烈蒸腾时，细胞壁出现负压，细胞的压力势呈负值。
Ψg ：重力势（gravity otential)
水分因重力下移与相反力量相等时的力量。
重力势依赖参与状态下水的高度、水的密度和重力加速度而定，当水高1m 时重力势是0.01MPa。
细胞的衬质势（matrix petential ψm
是细胞胶体物质的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，称为衬质势。衬质势一般呈负值。对于无液泡的分生组织和干燥种子来说，ψm 是细胞水势的主要组分，其ψw＝ψm
含有液泡成熟细胞的水势：
由于细胞质水势组分较为复杂，各细胞器中水势又难以直接测定，而液泡的水势相对较易测定，因此，细胞水势通常用液泡的水势来代替。由于具有液泡的细胞含水量很高，衬质势趋于0，可忽略不计。
?含有液泡细胞水势公式可用下式表示：
ψw＝ψ液泡＝ψπ＋ψp
细胞的吸水形式
植物细胞的水势主要由ψs、ψm和ψp组成，其中某一组分的变化都会改变细胞水势值及其与周围环境水势的差值，从而影响细胞吸水能力。据此，将植物细胞吸水方式分为以下三种：
? 1.渗透吸水(osmotic absorption of water)
? 2.吸胀吸水(imbibing absorption of water)
? 3.降压吸水(negative pressure absorption of water)
渗透吸水
含有液泡的细胞吸水，如根系吸水、气孔开闭时保卫细胞的吸水主要为渗透吸水。液泡化的植物细胞可以看作一渗透计，为了便于讨论，常把由液泡膜、质膜和其间的细胞质构成的原生质层看作是一半透膜。液泡中含有糖、无机盐等多种物质，具有一定的溶质势，当把植物细胞置于清水或溶液中，细胞就会发生渗透作用。现在讨论植物细胞渗透吸水的三种情况
1）细胞置于纯水或稀溶液中，外液水势高于细胞水势，外侧水分向细胞内渗透，细胞吸水，体积变大，此外液称低渗溶液或高水势溶液；如根系从土壤中吸水。2）外液水势等于细胞水势，水分进出平衡，细胞体积不变，此外液称等渗溶液或等水势溶液；如生理盐水(0.85-0.9%),分离细胞器用的等渗溶液等.
3）将植物置于浓溶液中，外液水势低于细胞水势，水从细胞内向外渗透，细胞失水，体积变小，此外液称高渗溶液或低水势溶液；如腌菜、腌肉等。
植物置于浓溶液中，由于细胞壁的伸缩性有限，而原生质层的伸缩性较大，当细胞继续失水时，原生质层便和细胞壁慢慢分离开来，这种现象被称为质壁分离。把发生了质壁分离的细胞浸在水势较高的稀溶液或清水中，外液中的水分又会进入细胞，液泡变大，原生质层很快会恢复原来的状态，重新与细胞壁相贴,这种现象称为质壁分离复原。
利用细胞质壁分离和质壁分离复原的现象可以判断细胞死活，
利用初始质壁分离可以测定细胞的渗透势：ψw=ψs+ψp 当ψp =
0，ψw=ψs
水通道蛋白
生物膜上具有通透水分功能的内在蛋白，亦称水孔蛋白(aquaporin)。
1988年在人体细胞中首先发现，不久在植物细胞膜及液泡膜上也发现有水通道蛋白的存在。水通道蛋白的作用是通过减小水越膜运动的阻力而使细胞间水分迁移的速率加快。多肽链6次穿越膜并形成孔道，活性被磷酸化调节，在氨基酸殘基上加上或除去磷酸就可控制孔道开闭改变其对水的通透性。
吸胀吸水- 依赖于低的ψm而引起的吸水。
依赖于低的ψm而引起的吸水
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。水通过扩散和毛细管作用迅速经小缝隙进入凝胶内部。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。
蛋白质吸胀力最大，淀粉次之，纤维素较小。豆类种子子叶中含蛋白质多，而种皮中含纤维素多，吸胀过程中，由于子叶的吸胀力较种皮大而将种皮胀破。
种子吸水后，衬质势很快上升。当充分吸足水后，即使放在纯水中，种子也不再吸水。由于吸胀过程与细胞的代谢活动没有直接关系，所以又把吸胀吸水称为非代谢性吸水。
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壁失水收缩，压力势下降，引起水势下降而吸水。失水过多时，还使细胞壁内陷而产生负压，这时ψp<0，细胞水势更低，吸水力更强。水稻开花时颖壳的张开是由着生在颖花内的浆片吸水膨大所致。浆片的吸水膨大是由细胞壁松弛、压力势下降引起的。
细胞吸水过程中水势组分的变化
植物细胞吸水与失水取决于细胞与外界环境之间的水势差（△ψw）。当细胞水势低于外界的水势时，细胞就吸水；当细胞水势高于外界的水势时，细胞就失水；而当细胞水势等于外界水势时，水分交换达动态平衡。植物细胞在吸水和失水的过程中，细胞体积会发生变化，其水势、溶质势和压力势等都会随之改变。（五）细胞间的水分移动
决定与相邻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。
多个细胞连在一起时，如果一端的细胞水势较高，另一端水势较低，顺次下降，就形成一个水势梯度，水分顺水势梯度从一端流向另一端。
当土壤含水量达到田间持水量时，土壤溶液水势仅稍稍低于0，约为-0.01MPa。大气的水势通常低于-100MPa。通常土壤的水势>植物根的水势>茎木质部水势>叶片的水势>大气的水势，使根系吸收的水分可以源源不断地向地上部分输送。
第三节植物根系对水分的吸收
一、根系吸水的部位
主要在根的尖端，从根尖向上约10mm的范围内，包括根冠、根毛区、伸长区和分生区，以根毛区的吸水能力最强，因为：
①根毛多，增大了吸收面积(5～10倍)；
②细胞壁外层由果胶质覆盖，粘性较强，有利于和土壤胶体粘着和吸水；
③输导组织发达，水分转移的速度快。
由于植物吸水主要靠根尖,因此，在移栽时尽量保留细根，就减轻移栽后植株的萎蔫程度。
二、根系吸水的途径
植物根部吸水主要通过根毛皮层、内皮层，再经中柱薄壁细胞进入导管.
水分在根内的径向运转有质外体和共质体两条途径
1.质外体(apoplast)－细胞壁、细胞间隙、胞间层以及导管等连成一个空间体系。质外体途径-水分通过质外体部分的移动过程。
水分在质外体中移动，不越过膜，移动阻力小，移动速度快。
2.共质体(symplast) －由胞间连丝把原生质体连成的一个体系。
共质体途径-水分通过共质体部分的移动过程。因共质体运输要跨膜，因此运输阻力较大。
这种穿越细胞壁、连接相邻细胞原生质(体)的管状通道被称为胞间连丝.
胞间连丝的功能：进行相邻细胞间物质交换和信息传递。
根中的质外体常被内皮层的凯氏带分隔为外部质外体和内部质外体成两个区域。由于凯氏带是高度栓质化的细胞壁，水不能通过，因此，水分由外部质外体进入内部质外体时必须通过内皮层细胞的共质体进入中柱。再通过薄壁细胞而进入导管。
三、根系吸水的机理
植物根系吸水，按其吸水动力不同可分为两类：主动吸水和被动吸水。
（一）主动吸水
由植物根系生理活动而引起的吸水过程。
根的主动吸水具体反映在根压上。?根压，是指由于植物根系生理活动而促使液流从根部上升的压力。大多数植物的根压为0.1～0.2MPa，有些木本植物的根压可达0.6～0.7MPa。
伤流和吐水是证实根压存在的两种生理现象。
1.伤流
从受伤或折断的植物组织伤口处溢出液体的现象。
伤流是由根压引起的。把丝瓜茎在近地面处切断后，伤流现象可持续数日。从伤口流出的汁液叫伤流液。葫芦科植物伤流液较多。伤流液其中除含有大量水分之外，还含有各种无机物、有机物和植物激素等。凡是能影响植物根系生理活动的因素都会影响伤流液的数量和成分。所以，伤流液的数量和成分，可作为根系活动能力强弱的生理指标。
不少伤流液是重要的工业原料，如松脂、生漆、橡胶等。松脂一般采自松科植物特别是马尾松茎干上，生漆是采自漆树的一种树脂，耐酸碱，绝缘性好，是一种很好的涂料。橡胶是高分子不饱和碳氢化合物，具有高弹变形的性能。工业用的橡胶主要采自大戟科的橡胶树。
2.吐水叶片尖端或边缘的水孔向外溢出液滴的现象。
吐水也是由根压所引起的。
作物生长健壮，根系活动较强，吐水量也较多，吐水现象可以作为根系生理活动的指标，能用以判断苗长势的强弱。吐水汁液的化学成分没有伤流那样复杂，因为吐水是经细胞渗出，许多有机物和盐类已被细胞有选择地截留了。
3.产生根压的机制
水势时，土壤中的水分便可渗透进入中柱和导管，内皮层起根系吸收土壤溶液中的溶质，并转运到中柱和导管中，使中柱细胞和导管中的溶质增加，溶质势下降。当导管水势低于土壤着选择透性膜的作用，随着水柱上升，建立起正的静水压，即根压。(导管-长颈漏斗，矿质离子-蔗糖，内皮层－半透膜)
应当指出，以上所说的主动吸水通常不是指根系主动吸收水本身，而是利用代谢能主动吸收外界溶质，从而造成导管溶液的水势低于外界溶液的水势，而水则是被动地(自发地)顺水势梯度从外部进入导管。
根压是由于根内皮层内外存在水势梯度而产生的一种现象，它可作为根部产生水势差的一个量度，但不是一种动力，因为水流的真正动力是水势差。
(二)被动吸水--植物根系以蒸腾拉力为动力的吸水过程。
蒸腾拉力是指因叶片蒸腾作用而产生的使导管中水分上升的力量。
当叶片蒸腾时,气孔下腔细胞的水扩散到大气中，导致叶细胞水势下降，这样就产生了一系列相邻细胞间的水分运输，结果造成根部细胞水分亏缺，水势降低，从周围土壤中吸水。
通常正在蒸腾着的植株，尤其是高大的树木，其吸水的主要方式是被动吸水。只有春季叶片未展开或树木落叶以后以及蒸腾速率很低的夜晚，主动吸水才成为主要的吸水方式。
?根压一般为0.1－0.2MPa，至多能使水分上升20.4m，而蒸腾拉力可高达十几个Mpa，一般情况下是水分上升的主要动力。
四、影响根系吸水的土壤条件
植株根系生长在土壤中，土壤因子必然影响植物的吸水。
(—)土壤水分状况
缺水时，植物细胞失水，膨压下降，叶片、幼茎下垂，这种现象称为萎蔫。
1.暂时萎蔫如果当蒸腾速率降低后，萎蔫植株可恢复正常，这种萎蔫称为暂时萎蔫。常发生在气温高湿度低的夏天中午，土壤中即使有可利用的水，也会因蒸
腾强烈而供不应求，使植株出现萎蔫。傍晚，气温下降，湿度上升，蒸腾速率下降，植株又可恢复原状。
2.永久萎蔫蒸腾降低以后仍不能使萎蔫植物恢复正常，这样的萎蔫就称永久萎蔫。永久萎蔫时，植物根系已无法从土壤中吸到水，只有增加土壤可利用水分，提高土壤水势，才能消除萎蔫。相当于土壤永久萎蔫系数的水的水势约为
-1.5MPa。永久萎蔫如果持续下去就会引起植株死亡
（二）土壤温度
1，土温低使根系吸水下降，原因：
⑴水粘度增加，扩散速率降低；
⑵根系呼吸速率下降，主动吸水减弱；
⑶根系生长缓慢，有碍吸水面积的扩大。
2，土温过高对根系吸水也不利，其原因：
⑴提高根的木质化程度，加速根的老化，
⑵根细胞中各种酶蛋白变性失活。
喜温植物和生长旺盛的根系吸水易受低温影响，特别是骤然降温，如在烈日下用冷水浇灌，对根系吸水不利—“午不浇园”
（三）土壤通气状况
CO2浓度过高或O2不足，则根的呼吸减弱，不但会影响根压的产生和根系吸水，而且还会因无氧呼吸累积较多的酒精而使根系中毒受伤。
中耕耘田，排水晒田可增加根系周围的O2,减少CO2以及消除H2S等的毒害，以增强根系的吸水和吸肥能力。
（四）土壤溶液浓度
通常土壤溶液浓度较低,水势较高，根系易于吸水。但在盐碱地上,水中的盐分浓度高，水势低(有时低于-10MPa)，作物吸水困难。在栽培管理中，如施用肥料过多或过于集中,也可使土壤溶液浓度骤然升高，水势下降，阻碍根系吸水，甚至还会导致根细胞水分外流，而产生“烧苗”。
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。陆生植物在耗水量很大。一株玉米一生需耗水200kg以上。其中只有极少数（约1.5%～2%）用于体内物质代谢，绝大多数都散失到体外。水分散失的方式，除了少量以液态通过吐水的方式外，大多以气态,即以蒸腾作用的方式散失。
与一般的蒸发不同，蒸腾作用是一个生理过程，受到植物体结构和气孔行为的调节。
二、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）蒸腾作用的方式
幼小的植物,暴露在地上部分的全部表面都能蒸腾。
植物长大后,茎枝可进行皮孔蒸腾，占全部蒸腾量的0.1%，主要靠叶片蒸腾，
叶片蒸腾：
1，角质蒸腾–嫩叶占总蒸腾量的1/3到1/2；
成叶占总蒸腾量的3%～5%；
2，气孔蒸腾——蒸腾作用的主要方式。
二、气孔蒸腾 stomatal transpiration
(一)气孔的形态结构及生理特点
气孔是植物表皮上一对特化的细胞─保卫细胞和由其围绕形成的开口的总称，是植物进行体内外气体交换的门户。每mm2叶片上有几十到几百个气孔。气孔所占面积，不到叶面积的1%，但气孔的蒸腾量却相当于所在叶面积蒸发量的10％～50％，甚至100％。这是因为气体通过多孔表面扩散的速率,不与小孔的面积成正比，而与小孔的周长成正比。这就是所谓的小孔扩散律。
保卫细胞含有较多的叶绿体和线粒体。叶绿体内含有淀粉体。禾本科植物的保卫细胞呈哑铃形，中间部分细胞壁厚，两端薄，吸水膨胀时，两端薄壁部分膨大，使气孔张开；双子叶植物和大多数单子叶植物的保卫细胞呈肾形,靠气孔口一侧的腹壁厚,背气孔口一侧的背壁薄。当保卫细胞吸水，膨压加大时，外壁向外扩展，并通过微纤丝将拉力传递到内壁，将内壁拉离开来，气孔就张开
（二）气孔运动的机理
气孔运动是由保卫细胞水势的变化而引起的。
⒈蔗糖－淀粉假说
由植物生理学家F.E.Lloyd在1908年提出认为气孔运动是由于保卫细胞中蔗糖和淀粉间的相互转化而引起渗透势改变而造成的。
保卫细胞的叶绿体中有淀粉粒，淀粉是不溶性的大分子多聚体,水解为可溶性糖后，保卫细胞的渗透势降低，水进入细胞，膨压增加，气孔张开；反之，合成淀粉时蔗糖含量减少，渗透势上升，水离开保卫细胞，膨压降低，气孔关闭。
蔗糖－淀粉假说曾被广泛接受，但后来由于钾离子作用的发现使得这一假说被忽视。最近的研究表明蔗糖和淀粉间的相互转化在调节气孔运动中的某些阶段起着一定的作用
⒉无机离子泵学说，又称 K+泵假说、钾离子学说
日本学者于1967年发现，照光时，K+从周围细胞进入保卫细胞，保卫细胞中K+浓度增加，溶质势降低，吸水，气孔张开；暗中则相反，K+由保卫细胞进入表皮细胞，保卫细胞水势升高，失水，气孔关闭。
光下保卫细胞逆着浓度梯度积累K+，使K+达到0.5mol·L-1，溶质势可降低2MPa 左右。
保卫细胞质膜上存在着H+ - ATP酶，它可被光激活，能水解细胞中的ATP，产生的能量将H+从保卫细胞分泌到周围细胞中,建立起H+电化学势梯度。它驱动
K+从周围细胞经过位于保卫细胞质膜上的内向K+通道进入保卫细胞（在H+／K+泵的驱使下），H+与K+交换K+浓度增加，水势降低，水分进入,气孔张开。
3.苹果酸代谢学说(malate metabolism theory)
20世纪70年代初以来发现苹果酸在气孔开闭运动中起着某种作用。
光照下, 保卫细胞内的部分CO2被利用时,pH上升至8.0～8.5，从而活化了PEP （磷酸烯醇式丙酮酸）羧化酶,它可催化由淀粉降解产生的PEP与HCO3-结合成草酰乙酸,并进一步被NADPH还原为苹果酸。
PEP＋HCO3- PEP羧化酶草酰乙酸＋磷酸
草酰乙酸＋NADPH(NADH) 苹果酸还原酶苹果酸＋NAPD+(NAD+)
苹果酸的存在可降低水势，促使保卫细胞吸水，气孔张开。同时，苹果酸被解离为2H+和苹果酸根；苹果酸根进入液泡和Cl-共同与K+在电学上保持平衡。当叶片由光下转入暗处时，该过程逆转。
总之，气孔运动是由保卫细胞水势的变化而引起的。
（三）影响气孔运动的因素
1.光通常气孔在光下张开,暗中关闭。光促进气孔开启：
红光-间接效应：叶绿体-光合作用-提供能量，产生苹果酸；
蓝光-直接效应：隐花色素-活化质膜H+-ATP酶，泵出H+，驱动K+进入保卫细胞内。水势降低，气孔张开。
2.二氧化碳低浓度促进张开,高浓度下关闭
低浓度CO2可活化PEP羧化酶；高浓度CO2使质膜透性增加， K+泄漏。
3.温度随温度的上升气孔开度增大，30℃左右开度最大。
4.水分水分胁迫条件下气孔开度减小，如蒸腾过于强烈，即使在光下，气孔也会关闭.
5.植物激素细胞分裂素和生长素促进气孔张开，
脱落酸促进气孔关闭，失水多时，保卫细胞中脱落酸增加，促进膜上外向K+通道开放，使K+排出，导致气孔关闭。
外界较高的光强和温度、较低的湿度、较大的风速有于气孔的蒸腾。
三、蒸腾作用的指标
（一）蒸腾作用的指标
1.蒸腾速率又称蒸腾强度
单位时间内、单位叶面积上通过蒸腾作用散失的水量。
蒸腾速率＝蒸腾失水量/单位叶面积×时间
多数植物白天15～250g·m-2h-1 ，夜晚1～20g·m-2·h-1
2.蒸腾效率植物每蒸腾1kg水时所形成的干物质的g数。
蒸腾效率=形成干物质g/蒸腾失水kg(一般植物1～8g·kg- )
3.蒸腾系数又称需水量 (蒸腾效率的倒数)
植物每制造1g干物质所消耗水分的g数
蒸腾系数＝蒸腾失水g/形成干物质g
多数植物在125～1000之间。(越小, 利用水分效率越高)。
草本植物>木本植物,小麦约为540,松树约为40;
C3植物> C4植物，水稻约为680,玉米约为370
四、适当降低蒸腾的途径
１.减少蒸腾面积移栽植物时，去掉一些枝叶，减少蒸腾面积，降低蒸腾失水量，有利其成活。
２.降低蒸腾速率避开促进蒸腾的外界条件,降低植株的蒸腾速率。如傍晚或阴天移栽植物；栽后搭棚遮荫, 设施栽培；田边种植防风林；地膜覆盖、秸秆覆盖（增温保湿、减少土壤蒸发）。
３.使用抗蒸腾剂能降低植物蒸腾速率而对光合作用和生长影响不太大的物质。
第五节植物体内水分向地上部分的运输
一、水分运输的途径和速度
1.途径：
土壤→根毛→根的皮层→内皮层→中柱鞘→根的导管或管胞→茎的导管→叶柄导管→叶脉导管→叶肉细胞→叶细胞间隙→气孔下腔→气孔→大气
2.速度：
共质体运输只有几毫米，水分通过时阻力大，运输速度慢，一般只有
10-3cm·h-1；导管是中空长形死细胞，阻力小，水分运输速度一般
3～45m·h-1；管胞中由于管胞分子相连的细胞壁未打通，水分要经过纹孔才能移动,阻力较大,运输速度不到0.6m·h-1。
水分运输的速率白天大于晚上，直射光下大于散射光下。
二、水分沿导管上升的机制
高大的乔木可达100m以上，水分上升的动力是根压和蒸腾拉力，而保持导管中的水柱的连续性通常用狄克逊(H.H. Dixon)的内聚力学说 (cohesion theory) 来解释：水分子的内聚力大于张力，从而能保证水分在植物体内的向上运输。植物叶片蒸腾失水后，便向导管吸水,而水本身又有重量，会受到向下的重力影响，这样，一个上拉的力量和一个下拖的力量共同作用于导管水柱上就会产生张力。
张力-垂直于两相邻部分接触面上的相互作用力。导管水柱中的张力可达
0.5-3.0MPa
但由于水分子内聚力远大于水柱张力，水分子的内聚力可达几十MPa。同时，水分子与导管（或管胞）壁的纤维素分子间还有强大的附着力，因而维持了输导组织中水柱的连续性,使得水分不断上升。
第六节合理灌溉的生理基础
合理灌溉的基本原则是用最少量的水取得最大的效果。
我国是水资源非常短缺的国家，是世界上13个贫水国之一，人均水资源量仅是世界平均数的26%，而灌溉用水量偏多又是存在多年的一个突出问题。因此节约用水，合理灌溉，发展节水农业，是一个带有战略性的问题。
(节水农业（economize water agriculture）是指充分利用水资源，采取水利和农业措施，提高水的利用率和生产效率，并创造出有利于农业持续发展的生态环境的农业。)?要做到这些，深入了解作物需水规律，掌握合理灌溉的时期、指标和方法，实行科学供水，推广农业节水新技术是非常重要的。
一、作物的需水规律
(一)不同作物对水分的需要量不同
根据蒸腾系数估计水分的需要量：
生物产量×蒸腾系数 = 理论最低需水量
(生物产量-指作物一生中形成的全部有机物的总量)
例如某作物的生物产量为15000kg·hm-2，其蒸腾系数为500，则每hm２该作物的总需水量为7500000kg。实际应用时，还应考虑土壤保水能力的大小、降雨量的多少以及生态需水等。因此，实际需要的灌水量要比理论最低需水量大得多。
(二)同一作物不同生育期对水分的需要量不同
早稻苗期由于蒸腾面积较小，水分消耗量不大；
分蘖期蒸腾面积扩大，气温逐渐升高，水分消耗量增大；
孕穗开花期蒸腾量达最大值，耗水量也最多；
成熟期叶片逐渐衰老、脱落，水分消耗量又逐渐减少。
小麦一生中对水分的需要大致可分为四个时期：
①种子萌发到分蘖前期，消耗水不多；
②分蘖末期到抽穗期，消耗水最多；
③抽穗到乳熟末期，消耗水较多，缺水会严重减产；④乳熟末期到完熟期，消耗水较少。如此时供水过多，反而会使小麦贪青迟熟，籽粒含水量增高，影响品质。一般规律：少－－－多－－－少
(三)作物的水分临界期
植物在生命周期中，对水分缺乏最敏感、最易受害的时期。大多处于花粉母细胞四分体形成期，这个时期一旦缺水，就使性器官发育不正常。
如小麦一生中有两个水分临界期：
第一是孕穗期，如缺水，小穗发育不良，特别是雄性生殖器官发育受阻或畸形发展。
第二是从开始灌浆到乳熟末期，如缺水，影响旗叶的光合速率和寿命，减少有机物的制造和运输，影响灌浆，空瘪粒增多，产量下降。
其他作物的水分临界期：玉米在开花至乳熟期，高粱、黍在抽花序到灌浆期，豆类、荞麦、花生、油菜在开花期，向日葵在花盘形成至灌浆期，马铃薯在块茎形成期，棉花在开花结铃期，果树在开花期和果实形成期。
二、合理灌溉指标及灌溉方法
作物是否需要灌溉可依据气候特点、土壤墒情、作物的形态、生理性状加以判断。（一）土壤指标
根系活动层(0～90cm)的土壤含水量为田间持水量的60％～80％为宜，如低于此值，应灌溉。田间持水量-指排除重力水以后的土壤含水量。土壤含水量对灌溉有一定的参考价值，最好应以作物本身的情况作为灌溉的直接依据。
（二）形态指标
根据作物外部形态发生的变化来确定是否进行灌溉。
作物缺水的形态表现为：
1.萎蔫细胞膨压下降，幼嫩茎叶尤易发生萎蔫
2.生长速率下降缺水影响正常代谢，生长缓慢
3.茎叶颜色变化由于生长缓慢，叶绿素浓度相对增大，叶色变深，呈暗绿色；茎叶有时变红，这是因为干旱时糖类分解大于合成，细胞中积累较多的可溶性糖，形成较多的花色素的缘故。如棉花开花结铃时，叶片呈暗绿色，中午萎蔫，叶柄不易折断，嫩茎逐渐变红，当上部3～4节间开始变红时，就应灌水。
从缺水到引起作物形态变化有一个滞后期，当形态上出现上述缺水症状时，生理上已经受到一定程度的伤害了。
(三)生理指标
比形态指标更灵敏地反映植物体的水分状况。叶片是反映植株生理变化最敏感的部位，叶片的水势、渗透势、细胞汁液浓度和气孔开度等均可作为灌溉的生理指标。
1.叶水势
缺水时叶片水势下降，如棉花的花前期、花铃期、成熟期，倒数第4片叶的水势值分别达到–1.2、-1.4、-1.6 MPa时就应灌溉。不同的叶片、不同的时间测定的水势值有差异，一般取样以上午9～10点为宜。
2. 渗透势
缺水时叶片细胞溶质势下降，如冬小麦在分蘖-孕穗期、孕穗期-抽穗期、灌浆期、成熟期，功能叶的溶质势分别下降到－1.1、－1.2、－1.5、－1.6MPa就因及时灌溉。
3.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。冬小麦在分蘖-孕穗期、孕穗期-抽穗期、灌浆期、成熟期如果功能叶的汁液浓度分别达到6.5%、7.5%、9.0%和12.0%，就因及时灌溉。
4.气孔开度
随着水分的减少，气孔开度逐渐缩小，当土壤的可利用水耗尽时，气孔完全关闭。如小麦气孔开度约6.0μm、甜菜气孔开度约7.0μm时就应该灌溉。
灌溉的生理指标因地区、时间、作物种类、生育期、部位不同而异，应结合当地情况，测定出临界值，以指导灌溉的实施。
（四）灌溉的方法
1.漫灌应用最广泛的灌溉方法，操作简单方便、运行费用低。
最大缺点是水资源的浪费,还会造成土壤冲刷,肥力流失,土地盐碱化等诸多弊端。改进地面灌溉的关键是提高土地平整度和改善田间配水状况，土质渠道沿途渗漏水损失占输水量的50%—70%。
2.喷灌就是借助动力设备把水喷到空中成水滴降落到植物和土壤上。
这种方法既可解除大气干旱和土壤干旱，保持土壤团粒结构，防止土壤盐碱化，又可节约用水。喷灌比传统灌溉方式节水30％－40％
例如黑龙江垦区的大型喷灌机组，北京郊区的半固定喷灌系统，南方丘陵山区的固定式柑橘喷灌系统和上海市郊区的蔬菜喷灌群，都在大面积上发挥了显著的经济效益和社会效益。
滴灌是通过埋入地下或设置于地面的塑料管网络，将水分输送到作物根系周围，水分（也可添加营养物质）从管上的小孔缓慢地滴出，让作物根系经常处于保持在良好的水分、空气、营养状态下。滴灌比传统灌溉方式节水70％－80％
第一章植物的水分生理 ●水势：水溶液的化学势与纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得商。 ●渗透势：亦称溶质势，是由于溶质颗粒的存在，降低了水的自由能，因而其水势低于纯水水势的水势下降值。 ●压力势：指细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一种作用力相互作用的结果，与引起富有弹性的细胞壁 产生一种限制原生质体膨胀的反作用力。 ●质外体途径：指水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻力小，移动速度快。 ●共质体途径：指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，形成一个细胞质的连 续体，移动速度较慢。 ●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。 ●根压：由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力。 ●蒸腾作用：指水分以气体状态，通过植物体的表面（主要是叶子），从体内散失到体外的现象。 ●蒸腾速率：植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。 ●蒸腾比率：光合作用同化每摩尔CO2所需蒸腾散失的水的摩尔数。 ●水分利用率：指光合作用同化CO2的速率与同时蒸腾丢失水分的速率的比值。 ●内聚力学说：以水分具有较大的内聚力足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断来解释水分上升原因的学说。 ●水分临界期：植物对水分不足特别敏感的时期。 1.将植物细胞分别放在纯水和1mol/L 蔗糖溶液中，细胞的渗透势、压力势、水势及细胞体积各会发生什么变化？答：在纯水中，各项指标都增大；在蔗糖中，各项指标都降低。 2.从植物生理学角度，分析农谚“有收无收在于水”的道理。答：水，孕育了生命。陆生植物是由水生植物进化而来的，水是植物的一个重要的“先天”环境条件。植物的一切正常生命活动，只有在一定的细胞水分含量的状况下才能进行，否则，植物的正常生命活动就会受阻，甚至停止。可以说，没有水就没有生命。在农业生产上，水是决定收成有无的重要因素之一。水分在植物生命活动中的作用很大，主要表现在4个方面：水分是细胞质的主要成分。细胞质的含水量一般在70~90%使细胞质呈溶胶状态，保证了旺盛的代谢作用正常进行，如根尖、茎尖。如果含水量减少，细胞质便变成凝胶状态，生命活动就大大减弱，如休眠种子。水分是代谢作用过程的反应物质。在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中，都有水分子参与。水分是植物对物质吸收和运输的溶剂。一般来说，植物不能直接吸收固态的无机物质和有机物质，这些物质只有在溶解在水中才能被植物吸收。同样，各种物质在植物体内的运输，也要溶解在水中才能进行。水分能保持植物的固有姿态。由于细胞含有大量水分，维持细胞的紧张度（即膨胀），使植物枝叶挺立，便于充分接受光照和交换气体。同时，也使花朵张开，有利于传粉。 3.水分是如何跨膜运输到细胞内以满足正常的生命活动的需要的？答：通过膜脂双分子层的间隙进入细胞。膜上的水孔蛋白形成水通道，造成植物细胞的水分集流。植物的水孔蛋白有三种类型：质膜上的质膜内在蛋白、液泡膜上的液泡膜内在蛋白和根瘤共生膜上的内在蛋白，其中液泡膜的水孔蛋白在植物体中分布最丰富、水分透过性最大。 4.水分是如何进入根部导管的？水分又是如何运输到叶片的？答：进入根部导管有三种途径：质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻力小，移动速度快。跨膜途径：水分从一个细胞移动到另一个细胞，要两次通过质膜，还要通过液泡膜。共质体途径：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，形成一个细胞质的连续体，移动速度较慢。这三条途径共同作用，使根部吸收水分。根系吸水的动力是根压和蒸腾拉力。运输到叶片的方式：蒸腾拉力是水分上升的主要动力，使水分在茎内上升到达叶片，导管的水分必须形成连续的水柱。造成的原因是：水分子的内聚力很大，足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断，从而使水分不断上升。 5.植物叶片的气孔为什么在光照条件下会张开，在黑暗条件下会关闭？答：保卫细胞细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%。保卫细胞细胞壁的厚度不同，分布不均匀。双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外壁薄，外壁易于伸长，吸水时向外扩展，拉开气孔；禾本科植物的保卫细胞是哑铃形，中间厚、两头薄，吸水时，横向膨大，使气孔张开。保卫细胞的叶绿体在光下会形成蔗糖，累积在液泡中，降低渗透势，于是吸水膨胀，气孔张开；在黑暗条件下，进行呼吸作用，消耗有机物，升高了渗透势，于是失水，气孔关闭。 6.气孔的张开与保卫细胞的什么结构有关？答：细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%。细胞壁的厚度不同，分布不均匀。双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外壁薄，外壁易于伸长，吸水时向外扩展，拉开气孔；禾本科植物的保卫细胞是哑铃形，中间厚、两头薄，吸水时，横向膨大，使气孔张开。 第二章植物的矿质营养 ●矿质营养：植物对矿物质的吸收、转运和同化。
第一章植物的水分代谢 一、名词解释 1．水分代谢2．水势3．压力势4．渗透势5．根压6．自由水7．渗透作用8．束缚水9．衬质势10．吐水11．伤流12．蒸腾拉力13．蒸腾作用14．蒸腾效率15．蒸腾系数16．生态需水17．吸胀作用18．永久萎蔫系数19．水分临界期20．内聚力学说2l．植物的最大需水期22．小孔扩散律23. 重力势24. 水通道蛋白25. 节水农业 二、写出下列符号的中文名称 1. RWC 2.Ψw 3.Ψs 4.Ψm 5. Vw 6.Ψp 7. SPAC 8. RH 9.Mpa 10.AQP 三、填空题 1. 水分在植物体内以______ 和______ 两种形式存在。 2. 将一个充分饱和的细胞放入比其细胞液低10倍的溶液中，其体积______。 3. 植物细胞的水势是由______ 、______ 、______ 等组成的。 4. 细胞间水分子移动的方向决定于______，即水分从水势______的细胞流向______的细胞。 5. 水分通过叶片的蒸腾方式有两种，即______ 和______ 。 6. ______和______现象可以证明根压的存在。 7. 无机离子泵学说认为，气孔在光照下张开时,保卫细胞内______离子浓度升高，这是因为保卫细胞内含______，在光照下可以产生______,供给质膜上的______作功而主动吸收______离子，降低保卫细胞的水势而使气孔______。 8. 影响蒸腾作用最主要的外界条件是______ 。 9. 细胞中自由水越多，原生质粘性______，代谢______，抗性______。 10. 灌溉的生理指标有______ ，细胞汁液浓度，渗透势和______ 。 11. 植物细胞吸水有三种方式，未形成液泡的细胞靠______吸水，液泡形成以后，主要靠______吸水，另外还有______吸水，这三种方式中以______吸水为主。 12. 相邻的两个植物细胞，水分移动方向决定于两端细胞的______。 13. 干燥种子吸收水分的动力是______ 。 14. 植物对蒸腾的调节方式有______、______和______。 15. 某种植物每制造一克干物质需要消耗水分500克，其蒸腾系数为______，蒸腾效率为______。 16. 水滴呈球形，水在毛细管中自发上升。这两种现象的原因是由于水有______。 17. 影响气孔开闭的最主要环境因素有四个，它们是______，______，______和______。 18. 植物被动吸水的能量来自于______，主动吸水的能量来自于______。 19. 影响植物气孔开闭的激素是______、______。 20. 将已发生质壁分离的细胞放入清水中，细胞的水势变化趋势是______，细胞的渗透势______ ，压力势______ 。 四、问答题 1. 温度过高或过低为什么不利于根系吸水？ 2. 试述气孔运动的机理。 3. 试述水对植物生长发育的影响。 4. 蒸腾拉力能将水分提升至植物体的各个部位，其途径和机理是什么？ 5. 解释“烧苗”现象的原因。 6．土壤通气不良造成根系吸水困难的原因是什么？
第一章水分生理习题 一、名词解释 1.自由水 2.束缚水 3.水势 4.压力势 5.渗透势 6.衬质势 7.渗透作用 8.水通道蛋白 9.根压 10.吐水现象 二、填空题 1. 植物散失水分的方式有种，即和。 2. 植物细胞吸水的三种方式是、和。 3. 植物根系吸水的两种方式是和。前者的动力是，后者的动力是。 4. 设甲乙两个相邻细胞，甲细胞的渗透势为- 16 × 10 5 Pa ，压力势为9 × 10 5 Pa ，乙细胞的渗透势为- 13 × 10 5 Pa ，压力势为9 × 10 5 Pa ，水应从细胞流向细胞，因为甲细胞的水势是，乙细胞的水势是。 5. 某种植物每制造10 克干物质需消耗水分5000 克，其蒸腾系数为，蒸腾效率为。 6. 把成熟的植物生活细胞放在高水势溶液中细胞表现，放在低水势溶液中细胞表现，放在等水势溶液中细胞表现。 7. 写出下列吸水过程中水势的组分 吸胀吸水，Ψ w = ；渗透吸水，Ψ w = ； 干燥种子吸水，Ψ w = ；分生组织细胞吸水，Ψ w =； 一个典型细胞水势组分，Ψ w = ；成长植株吸水，Ψ w = 。 8. 当细胞处于初始质壁分离时，Ψ P = ，Ψ w = ；当细胞充分吸水完全膨胀时，Ψ p = ，Ψ w =；在初始质壁分离与细胞充分吸水膨胀之间，随着细胞吸水，Ψ S ，Ψ P ，Ψ w 。 9. 蒸腾作用的途径有、和。 10. 细胞内水分存在状态有和。 三、选择题 1. 有一充分饱和细胞，将其放入比细胞浓度低10 倍的溶液中，则细胞体积 A.不变 B.变小 C.变大 D.不一定 2. 将一个生活细胞放入与其渗透势相等的糖溶液中，则会发生 A.细胞吸水 B.细胞失水 C.细胞既不吸水也不失水 D.既可能失水也可能保持动态平衡 3. 已形成液泡的成熟细胞，其衬质势通常忽略不计，原因是 A.衬质势不存在 B.衬质势等于压力势 C.衬质势绝对值很大 D.衬质势绝对值很小 4. 在萌发条件下、苍耳的不休眠种子开始4 小时的吸水是属于 A.吸胀吸水 B.代谢性吸水 C.渗透性吸水 D.上述三种吸水都存在 5. 水分在根及叶的活细胞间传导的方向决定于 A.细胞液的浓度 B.相邻活细胞的渗透势大小 C.相邻活细胞的水势梯度 D.活细胞压力势的高低 7. 一般说来，越冬作物细胞中自由水与束缚水的比值
一、绪论 1、植物生理学就是研究植物生命活动规律与细胞环境相互关系的科学,在细胞结构与功能的基础上研究植物环境刺激的信号转导、能量代谢与物质代谢。 二、植物的水分生理 1、水势:相同温度下一个含水的系统中一偏摩尔体积的水与一偏摩尔体积纯水之间的化学势差称为水势。把纯水的水势定义为零,溶液的水势值则就是负值。水分代谢:植物对水分的吸收、运输、利用与散失的过程。 2.衬质势: 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。 3、压力势:植物细胞中由于静水质的存在而引起的水势增加的值。 4、渗透势:溶液中固溶质颗粒的存在而引起的水势降低的值。 5、渗透作用:溶液中的溶剂分子通过半透膜扩散的现象。对于水溶液而言,就是指水分子从水势高处通过半透膜向水势低处扩散的现象。 6、质壁分离:植物细胞由于液泡失水而使原生质体与细胞壁分离的现象。 7、吸胀作用: 亲水胶体物质吸水膨胀的现象称为吸胀作用。胶体物质吸引水分子的力量称为吸胀。 8、根压:由于植物根系生理活动而促使液流从根部上升的压力。伤流与吐水现象就是根压存在的证据。 9、蒸腾作用:水分通过植物体表面(主要就是叶片)以气体状态从体内散失到体外的现象。 10.蒸腾效率:植物在一定生育期内所积累干物质量与蒸腾失水量之比,常用g·kg-l表示。 11、蒸腾系数:植物每制造1g干物质所消耗水分的g数,它就是蒸腾效率的倒数,又称需水量。12、气孔蒸腾:植物细胞内的水分通过气孔进行蒸腾的方式称为气孔蒸腾。 13、气孔运动主要受保卫细胞的液泡水势的调节,但调节保卫细胞水势的途径比较复杂。 14、保卫细胞:新月形的细胞,成对分布在植物叶气孔周围,控制进出叶子的气体与水分的量。形成气孔与水孔的一对细胞。双子叶植物的保卫细胞通常就是肾形的细胞,但禾本科的气孔则呈哑铃形。气孔的保卫细胞含有叶绿体,因为细胞壁面对孔隙的一侧(腹侧)比较厚,而外侧(背侧)比较薄,所以随着细胞内压的变化,可进行开闭运动。 15、蒸腾拉力: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。 16、水孔蛋白: 存在在生物膜上的具有通透水分功能的内在蛋白。水通道蛋白亦称水通道蛋白。 17、内聚力(the cohesion value)又叫粘聚力,就是在同种物质内部相邻各部分之间的相互吸引力,这种相互吸引力就是同种物质分子之间存在分子力的表现。 18、蒸腾拉力-内聚力-张力学说 19、萎焉:水分亏缺严重时,植物细胞因失水而松弛,靠膨压维持挺立状态的叶片与茎的幼嫩部分下垂,这种现象叫萎焉。 20、暂时萎焉:当蒸腾作用强烈,根系吸水及转运水分的速度较慢,不足以弥补蒸腾失水时, 发生暂时萎焉,当蒸腾速率降低时,根系吸水的水分足以弥补失水,消除水分亏缺,即使不浇水或者通过荫蔽能恢复,这种靠降低蒸腾就能消除的萎焉。
第一章植物的水分生理 一、名词解释 1．根压： 2．衬质势： 3. 水势： 4. 渗透作用： 5. 植物生理学： 6.水分代谢： 7. 水通道蛋白： 8. 渗透势： 9. 压力势： 10. 质外体： 11. 共质体： 12. 蒸腾作用： 13. 蒸腾速率： 14. 蒸腾比率： 15. 水分利用率： 16. 内聚力学说： 17. 水分临界期： 二、填空题 1．细胞内的水分有两种物理状态，分别是和。 2．溶液的浓度越高，其渗透势越。 3．植物从没有受伤的叶尖、叶缘和叶柄等部位分泌液滴的现象称为__ ________。 三、选择题 1、若不考虑水分运输的重力势组分的植物细胞水势公式是( )。 A、ψw=ψp+ψπ+ψg B、ψw=ψp+ψg C、ψw=ψp+ψπ 2、在下列三种情况中，当（）时细胞吸水。 A、外界溶液水势为-0.6MPa，细胞水势-0.7MPa B、外界溶液水势为-0.7MPa，细胞水势-0.6MPa C、两者水势均为-0.9MPa 3、在相同温度和相同压力的条件下，溶液中水的自由能比纯水的( )。 A、高 B、低 C、相等 4、把一个低细胞液浓度的细胞放入比其浓度高的溶液中，其体积( )。 A、变大 B、变小 C、不变
5、在正常情况下，测得洋葱鳞茎表皮细胞的ψw大约为( )。 A、-0.9MPa B、-9MPa C 、-90MPa 6、在植物水分运输中，占主要位置的运输动力是( )。 A、根压 B、蒸腾拉力 C、渗透作用 7、水分以气体状态从植物体的表面散失到外界的现象，称为( )。 A、吐水现象 B、蒸腾作用 C、伤流 8、蒸腾速率的表示方法为( )。 A、g·kg-1 B、g·m-2·h-1 C、g·g-1 9、影响蒸腾作用的最主要外界条件是( )。 A、光照 B、温度 C、空气的相对湿度 10、水分经胞间连丝从一个细胞进入另一个细胞的流动途径是( )。 A、质外体途径 B、共质体途径 C、跨膜途径 11、等渗溶液是指( )。 A、压力势相等但溶质成分可不同的溶液 B、溶质势相等但溶质成分可不同的溶液 C、溶质势相等且溶质成分一定要相同的溶液 12、蒸腾系数指( )。 A、一定时间内，在单位叶面积上所蒸腾的水量 B、植物每消耗1kg水时所形成的干物质克数 C、植物制造1g干物质所消耗水分的克数 13、木质部中水分运输速度比薄壁细胞间水分运输速度( ) 。 A、快 B、慢 C、一样 14、植物的水分临界期是指( )。 A、对水分缺乏最敏感的时期 B、对水需求最少的时期 C、对水利用率最高的时期 15、水分在绿色植物中是各组分中占比例最大的，对于生长旺盛的植物组织和细胞其水 分含量大约占鲜重的( )。 A、50%~70% B、90%以上 C、70%~90% 四、是非题 1、当细胞内的ψw等于0时，该细胞的吸水能力很强。( ) 2、细胞的ψg很小，通常忽略不计。( ) 3、将ψp=0的细胞放入等渗溶液中，细胞的体积会发生变化。( ) 4、压力势(ψp)与膨压的概念是一样的。( ) 5、细胞间水分的流动取决于它的ψπ差。( ) 6、蒸腾拉力引起被动吸水，这种吸水与水势梯度无关。( ) 7、保卫细胞进行光合作用时，渗透势增高，水分进入，气孔张开。( ) 8、溶液的浓度越高，ψπ就越高，ψw也越高。( )
第一章植物水分生理 一、名词解释（写出下列名词的英文并解释） 自由水free water：不与细胞的组分紧密结合，易自由移动的水分，称为自由水。其特点是参与代谢，能作溶剂，易结冰。所以，当自由水比率增加时，植物细胞原生质处于溶胶状态，植物代谢旺盛，但是抗逆性减弱。 束缚水bound water：与细胞的组分紧密结合,不易自由移动的水分，称为束缚水。其特点是不参与代谢，不能作溶剂，不易结冰。所以，当束缚水比率高时，植物细胞原生质处于凝胶状态，植物代谢活动减弱，但是抗逆性增加。 生理需水：直接用于植物生命活动与保持植物体内水分平衡所需要的水称为生理需水 生态需水：水分作为生态因子，创造作物高产栽培所必需的体外环境所消耗的水 水势Water potential：水势是指在同温同压同一系统中，一偏摩尔体积（V）溶液（含溶质的水）的自由能(μw）与一摩尔体积（V）纯水的自由能(μ0w)的差值(Δμw)。 Ψw=(μw /V w) -（μ0w／V w） =(μw-μ0w)／V w=Δμw／V w 植物细胞的水势是由溶质势、压力势、衬质势来组成的。 溶质势Solute potential、渗透势Osmotic potential ：由于溶质的存在而降低的水势，它取决于细胞内溶质颗粒(分子或离子)总和。和溶液所能产生的最大渗透压数值相等，符号相反。 压力势pressure potential：由于细胞膨压的存在而提高的水势。一般为正值；特殊情况下，压力势会等于零或负值。如初始质壁分离时，压力势为零；剧烈蒸腾时，细胞的压力势会呈负值。 衬质势matric potential：细胞内胶体物质（如蛋白质、淀粉、细胞壁物质等）对水分吸附而引起水势降低的值。为负值。未形成液泡的细胞具有明显的衬质势，已形成液泡的细胞的衬质势很小（-0.01MPa左右）可以略而不计。 扩散作用diffusion：任何物质分子都有从某一浓度较高的区域向其邻近的浓度较低的区域迁移的趋势，这种现象称为扩散。 渗透作用osmosis：指溶剂分子（水分子）通过半透膜的扩散作用。 半透膜semipermeable membrane：是指一种具有选择透过性的膜，如动物膀胱、蚕豆种皮、透析袋等。理想的半透膜只允许水分子通过而不允许其它的分子通过。 吸胀作用Imbibition：是亲水胶体吸水膨胀的现象。只与成分有关：蛋白质>淀粉>纤维素> >脂类。豆科植物种子吸胀现象非常显著。未形成液泡的植物细胞，如风干种子、分生细胞主要靠吸胀作用。 代谢性吸水Metabolic absorption of water ：利用细胞呼吸释放出的能量，使水分通过质膜而进入细胞的过程——代谢性吸水。 质壁分离Plasmolysis：高浓度溶液中，植物细胞液泡失水，原生质体与细胞壁分离的现象。 质壁分离复原Deplasmolysis：低浓度溶液中，植物细胞液泡吸水，原生质体与细胞壁重新接触的现象。
第一章植物的水分生理 1.将植物细胞分别放在纯水和1mol/L蔗糖溶液中，细胞的渗透势、压力势、水势及细胞体积各会发生什么变化？ 答：在纯水中，各项指标都增大；在蔗糖中，各项指标都降低。 2.从植物生理学角度，分析农谚“有收无收在于水”的道理。 答：水，孕育了生命。陆生植物是由水生植物进化而来的，水是植物的一个重要的“先天”环境条件。植物的一切正常生命活动，只有在一定的细胞水分含量的状况下才能进行，否则，植物的正常生命活动就会受阻，甚至停止。可以说，没有水就没有生命。在农业生产上，水是决定收成有无的重要因素之一。 水分在植物生命活动中的作用很大，主要表现在4个方面： ●水分是细胞质的主要成分。细胞质的含水量一般在70~90%，使细胞质呈溶胶状态，保证了旺盛的代谢作用正常进行，如根尖、茎尖。如果含水量减少，细胞质便变成凝胶状态，生命活动就大大减弱，如休眠种子。 ●水分是代谢作用过程的反应物质。在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中，都有水分子参与。 ●水分是植物对物质吸收和运输的溶剂。一般来说，植物不能直接吸收固态的无机物质和有机物质，这些物质只有在溶解在水中才能被植物吸收。同样，各种物质在植物体内的运输，也要溶解在水中才能进行。 ●水分能保持植物的固有姿态。由于细胞含有大量水分，维持细胞的紧张度（即膨胀），使植物枝叶挺立，便于充分接受光照和交换气体。同时，也使花朵张开，有利于传粉。 3.水分是如何跨膜运输到细胞内以满足正常的生命活动的需要的？ ●通过膜脂双分子层的间隙进入细胞。 ●膜上的水孔蛋白形成水通道，造成植物细胞的水分集流。植物的水孔蛋白有三种类型：质膜上的质膜内在蛋白、液泡膜上的液泡膜内在蛋白和根瘤共生膜上的内在蛋白，其中液泡膜的水孔蛋白在植物体中分布最丰富、水分透过性最大。 4.水分是如何进入根部导管的？水分又是如何运输到叶片的？ 答：进入根部导管有三种途径： ●质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻力小，移动速度快。 ●跨膜途径：水分从一个细胞移动到另一个细胞，要两次通过质膜，还要通过液泡膜。 ●共质体途径：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，形成一个细胞质的连续体，移动速度较慢。 这三条途径共同作用，使根部吸收水分。 根系吸水的动力是根压和蒸腾拉力。 运输到叶片的方式：蒸腾拉力是水分上升的主要动力，使水分在茎内上升到达叶片，导管的水分必须形成连续的水柱。造成的原因是：水分子的内聚力很大，足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断，从而使水分不断上升。 5.植物叶片的气孔为什么在光照条件下会张开，在黑暗条件下会关闭？ ●保卫细胞细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%。 ●保卫细胞细胞壁的厚度不同，分布不均匀。双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外壁薄，外壁易于伸长，吸水时向外扩展，拉开气孔；禾本科植物的保卫细胞是哑铃形，中间厚、两头薄，吸水时，横向膨大，使气孔张开。 保卫细胞的叶绿体在光下会形成蔗糖，累积在液泡中，降低渗透势，于是吸水膨胀，气孔张开；在黑暗条件下，进行呼吸作用，消耗有机物，升高了渗透势，于是失水，气孔关闭。 6.气孔的张开与保卫细胞的什么结构有关？ ●细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%。 ●细胞壁的厚度不同，分布不均匀。双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外壁薄，外壁易于伸长，吸
植物生理学第一章植物的水分生理
第一章植物的水分生理 一、名词解释 1．水分代谢 2．自由水 3．束缚水 4．扩散 5．集流 6．渗透作用 7．水势 8．渗透势 9．压力势 10．衬质势 11．质外体途径 12．共质体途径 13．根压 14．蒸腾拉力 15．内聚力学说 16．蒸腾作用 17．蒸腾速率 18．蒸腾系数 19．蒸腾比率 20．水分临界期 21．跨膜途径 二、缩写符号翻译 1. ψw 2. ψp 3. ψm 4. ψs 5. ψπ 6. MPa 7. WUE 三、填空题 1．植物细胞吸水方式有、和。 2．简单扩散是物质依而移动，集流是物质依而移动，而渗透作用是物质依而移动。 3．植物散失水分的方式有和。 4．植物细胞内水分存在的状态有和。 5．细胞质含水较多呈状态，含水较少呈状态。 6．自由水/束缚水比值越大，则代谢；其比值越小，则植物的抗逆性。7．一个典型细胞的水势等于；具有液泡的细胞的水势等于；干种子细胞的水势等于。 8．形成液泡后，细胞主要靠吸水。 9．风干种子的萌发吸水主要靠。 10．溶液的水势就是溶液的。 11．溶液的渗透势决定于溶液中。 12．在细胞初始质壁分离时，细胞的水势等于，压力势等于。 13．当细胞吸水达到饱和时，细胞的水势等于，渗透势与压力势绝对 值。 14．相邻两细胞间水分的移动方向，决定于两细胞间的。 15．植物根系吸水方式有：和。 16．证明根压存在的证据有和。 17．叶片的蒸腾作用有两种方式：和。 18．某植物制造10克干物质需消耗5公斤水，其蒸腾系数。 19．小麦的第一个水分临界期是，第二个水分临界期是。 20．常用的蒸腾作用的指标有、和。 21．影响气孔开闭的因子主要有、和。 22．影响蒸腾作用的环境因子主要是、、和。
第一章 、英译中(Translate) 植物的水分生理 7.semipermeable membrane 32.stomatal transpiration 13. matric potential 38.stomatal frequency 14.solute potential 39.transpiration rate 19.plasma membrane-intrinsic prot(ein 44.transpiration-cohesion-tension th(eory 1.water metabolism 26.bleedin g 2.colloidal system 27.guttati on 3.bound energy 28.transpirational pull 4.free energy 29.transpirat ion 5.chemical potential 30.lenticular transpiration 6.water potential 31.cuticular transpiration 8. osmosis 33.stomatal movement 9. plasmolysis 34.starch-sugar conversion theory ( 10. deplasmolysis 35.inorganic ion uptake theory ( 11. osmotic potential 12. pressure potential 36.malate production theory ( 37.light-activated+-Hpumping ATPase ( 15.water potential gradient 40.transpiration ratio 16.imbibiti on 41.transpiration coefficient 17.aquapori n 42.cohesive force 18.tonoplast-intrinsic protein7 43.cohesion theory 20.apoplast pathway 21.transmembrane pathway 46.sprinkling irrigation 22.symplast pathway 47.drip irrigation 23.cellular pathway 48. diffusion 24.casparian strip 25.root 49. mass flow 二、中译英 (Translate) 3 ．束缚能 2．胶体系统4．自由能
第1章植物的水分生理 1. 植物组织中的水分，依据其存在状态可分为自由水和束缚水。两者的含量及比值常与植物的生长和抗性有 密切关系。当自由水/束缚水比值高时，细胞原生质呈溶胶状态，植物的代谢活性旺盛，生长较快，抗逆性弱； 反之，细胞原生质呈凝胶状态，代谢活性低，生长迟缓，但抗逆性强。 2. 水分运动方式包括扩散和集流；植物细胞的三种吸水方式是渗透吸水、吸胀吸水和降压吸水，；有液泡细 胞的主要吸水方式是渗透吸水；无液泡的分生组织和干燥种子细胞的主要吸水方式是吸胀吸水。 3. 一个典型的植物细胞的水势等于Ψw =Ψπ+Ψp+Ψm ；细胞水势不是固定不变的，ψp及ψs随含水量增 加而增加，细胞吸水能力则相应下降。当细胞吸水达紧张状态，ψw=0时，即使细胞在纯水中亦不能吸水。 细胞失水时，随着含水量减少，其水势亦下降，吸水能力又上升。 4. 一个充分吸水的细胞，其ψS=—0.5MPa，将该细胞放入ψS为－0.01 MPa的溶液中，该细胞的体积会增大， ψP会增大，ψS会增大。达到平衡时，细胞的ψW为－0.01 MPa。 5. 写出当植物细胞水势取下列不同值时的细胞水分状态 （1）ψW=0，|ψP|=|ψS|，细胞水分饱和状态； （2）ψP=0，ψW=ψS，初始质壁分离； （3）ψP＞0，ψW＞ψS，细胞吸水； （4）ψP＜0，ψW＜ψS细胞失水状态。 6. 测定植物水势的方法有液相平衡法(包括小液流法,质壁分离法测渗透势)、压力平衡法(压力室法测水势)、 气相平衡（热电偶湿度计，露点法）等。 7. 蛋白质、淀粉和纤维素三者与水分子间相互作用的力量不同，其吸胀能力亦有差异，其中纤维素较小，蛋 白质最大，淀粉次之。 8. 吐水和伤流是植物根压存在的两种表现。根系吸水动力有根压和蒸腾拉力两种。前者与根系的生理活动有 关，后者则与叶片蒸腾作用有关。 9. 植物体内水分运输阻力最大的部位是内皮层，阻力最小的部位是导管。 10.径向传输过程中有三种并列的途径：.质外体途径、共质体途径和跨细胞途径途径。 11.水在植物体内移动有扩散和集流两种形式，水的共质体运输以及叶片的蒸腾作用都是扩散现象，而植物维 管束中水的流动主要是集流现象。 12. 土壤永久萎蔫系数用来表明植物可利用土壤水的下限，田间持水量是大多数植物可利用的土壤水限。 13.土壤中可溶性盐类过多而使根系吸水困难，造成植物体内缺水，这种现象称为生理性干旱。 14.农业生产上造成盐害的原因是大量灌溉后，随着蒸发和植物的蒸腾，带走了土中的纯水，留下大量的盐分 在土壤中，尤其在气候干旱地区，盐溃化日趋严重。 15.植物叶片的蒸腾方式可分为气孔蒸腾和角质层蒸腾。 16.蒸腾作用常用的指标有蒸腾速率、蒸腾效率和蒸腾系数。 17.蒸腾速度大小决定于植物叶肉内的气室和外界空气间的蒸汽压差。蒸汽压差大时，蒸腾即强，反之则弱。 18. 保卫细胞的pH升高，K＋增加，淀粉含量下降，蔗糖含量增加，苹果酸含量增加等，都可导致细胞的Ψs 下降，细胞吸水，膨压发生变化，从而使气孔张开。 19. 与气孔开闭密切相关的激素是ABA和CTK，相关的金属离子是K+和Ca++。参与气孔运动渗透调节的金属 离子是K+，作为第二信使参与气孔运动调节的金属离子是Ca++。 20.某一植物每制造一克干物质需耗水500克，其蒸腾效率与蒸腾系数分别应为2g/kg水和500。 21.土壤中的水分按其存在形态，可分为三种固态水、汽态水、束缚水和自由水。 22.越干旱的土壤其土壤水势越低；一般植物正常生长的土壤，其水势比植物的水势高。 23.水通道蛋白位于植物的质膜和液泡膜上，水通道蛋白的活化和抑制是依靠磷酸化/脱磷酸化作用调节。水 通过水通道蛋白的运动是一种微集流运动。 24.水分的跨膜运输，既包括依赖于依赖于浓度梯度的跨膜扩散，也包括通过膜上水通道蛋白的微集流运动。 第2章植物的矿质营养 1. 大量元素包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S共9种，微量元素包括Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl共7种。 2. 在16种植物面必需元素中，只有C、H、O、N 4种不存在于灰分中。 3. N、P、K这所以被称为肥料三要素，这是因为植物对其需量较大，而土壤中往往又供应不足。 4. 缺N和缺K的植物病症相同之处是老叶失绿；不同之处是缺N全叶失绿，缺K叶尖叶缘失绿。
第一章 1.从植物生理学角度，分析“有收无收在于水”的道理？ 植物的一切正常生命活动，只有在一定的细胞水分含量的状况下才能进行，否则，植物的正常生命活动就会受阻，甚至停止。水在植物生命活动中的主要表现有（1）水分是细胞质的主要成分（2）水分是代谢作用过程的反应物质（3）水分是植物对物质吸收和运输的溶剂（4）水分能保值植物的固有姿态 2.植物叶片的气孔为什么在光照条件下会张开，在黑暗条件下会关闭？ 保卫细胞细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%。保卫细胞细胞壁的厚度不同，分布不均匀。双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外壁薄，外壁易于伸长，吸水时向外扩展，拉开气孔；禾本科植物的保卫细胞是哑铃形，中间厚、两头薄，吸水时，横向膨大，使气孔张开。保卫细胞的叶绿体在光下会形成蔗糖，累积在液泡中，降低渗透势，于是吸水膨胀，气孔张开；在黑暗条件下，进行呼吸作用，消耗有机物，升高了渗透势，于是失水，气孔关闭。 6.气孔的张开与保卫细胞的什么结构有关？答：细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%。细胞壁的厚度不同，分布不均匀。双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外壁薄，外壁易于伸长，吸水时向外扩展，拉开气孔；禾本科植物的保卫细胞是哑铃形，中间厚、两头薄，吸水时，横向膨大，使气孔张开。 3在栽培作物时，如何才能做到合理灌溉？ 要做到合理灌溉，就需要掌握作物的需水规律。反映作物需水规律的指标有需水量和水分临界期。作物需水量和水分临界期又因作物种类、生长发育时期不同而有差异。合理灌溉则要以作物需水量和水分临界期为依据，综合考虑土壤含水量、作物形态指标（叶、茎颜色、长势、长相）和生理指标（叶片水势、细胞汁液浓度、渗透势、气孔开度等）制定灌溉方案，采用先进的灌溉方法（如喷灌、滴灌）及时地进行灌溉。同时还要注意灌溉的水温、水质及灌溉量。 第二章 1植物进行正常的生命活动需要哪些矿质元素？ 分为大量元素和微量元素两种：大量元素：C H O N P S K Ca Mg Si ，微量元素：Fe Mn Zn Cu Na Mo P Cl Ni 大量元素：碳氢氧氮磷硫钾钙镁硅；微量元素：氯铁锰硼锌钼铜钠镍 2.在植物的生长过程中，如何鉴别植物发生了缺氮、缺磷和缺钙的现象？若发生了上述缺乏的元素，可采取哪些补救措施？ 缺氮：植物矮小，叶小色淡或发红，分枝少，花少，子实不饱满，产量低。补救措施：施加氮肥。缺磷：生长缓慢，叶小，分枝或分蘖减少，植株矮小，叶色暗绿，开花期和成熟期都延迟，产量降低，抗性减弱。补救措施：施加磷肥。缺钾：植株茎秆柔弱易倒伏，抗旱性和抗寒性均差，叶色变黄，逐渐坏死，缺绿开始在老叶。补救措施：施加钾肥。
第一章植物的水分生理 第一节植物对水分的需要 一、植物的含水量（几-90以上%） 主要影响因素： 植物种类：水生植物、肉质植物>90%以上,草本植物为70-85%,在干旱环境中生长的低等植物（地衣、藓类）为6%。 生长环境：生长于阴蔽、潮湿环境中的植物较向阳、干燥环境中的高。器官、组织种类：幼嫩>衰老。根尖、茎尖、嫩幼苗、绿叶为60-90%，树干为40%，休眠 芽为40%，风干种子为10-14%。 二、植物体内水分的存在状态1、束缚水—植物体内距离亲水物质（蛋白质、核酸等）较 近而被之吸咐束缚不易自由移动的水分子。 2、自由水—植物体内距离亲水物质（蛋白质、核酸等）较远而不被吸咐束缚易自由 移动的水分子。 自由水/束缚水：高，植物代谢旺，抗逆能力弱；低，植物代谢弱，抗逆能力强。如：越冬植物和休眠的干燥种子，自由水/束缚水低，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。松、竹、梅，被称作“岁寒三友”，抗寒能力极强，也与体内束缚水多有关。 三、水分在植物生命活动中的作用 1、水分是细胞质的主要成分 2、水分是代谢过程的反应物质 3、水分是植物对物质吸收和运输的溶剂 4、水分能保持植物的固有姿态 第二节植物细胞对水分的吸收 吸水方式：扩散 集流 渗透性吸水（主要方式） 三、渗透性吸水 （一）概念 1、渗透性吸水：细胞通过渗透作用吸水。 2、渗透作用：（广义）—物质由浓度高处向浓度低处扩散移动的现象。 （狭义）—水分子通过半透膜由水势高处向水势低处移动的现象。 3、半透膜：只能让水分子、葡萄糖分子等小分子物质自由通过，而不能让大分子物质 自由通过的膜。种子的种皮、细胞膜、猪膀胱等。反之称为透性膜，如细 胞壁。 4、水势—每偏摩尔体积水的化学势或水的偏摩尔自由能。 符号：ψ国际单位：兆帕（Mpa=106pa），1atm=1.013×103pa 重要用途：衡量一个系统中水分子自由扩散能力的强弱， 水势高，水分子自由扩散力强，反之则弱。
植物生理学第一章习 题
第一章植物的水分生理测试题（附答案） 一、选择题 1.水分在根及叶的活细胞间的运输方向决定于( C ) A.细胞液的浓度 B.相邻活细胞的渗透势大小 C.相邻活细胞的水势梯度 D.活细胞压力势的高低 2. 一般说来，越冬作物细胞中自由水与束缚水的比值( B ) A.大于 1 B.小于1 C.等于1 D.等于零 3.植物的水分临界期是指( C ) A.植物需水量多的时期 B.植物对水分利用率最高的时期 C.植物对水分缺乏最敏感的时期 D.植物对水分的需求由低到高的转折时期4．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（C） A.吸水加快 B．吸水减慢 C．不再吸水 D．开始失水 5．植物带土移栽的目的主要是为了（A）． A．保护根毛 B．减少水分蒸腾 C．增加肥料 D．土地适应6.把植物组织放在高渗溶液中，植物组织（B） A．吸水 B．失水 C．水分动态平衡 D．水分不动 7.在根尖中，（A )的吸水能力最大。 A.根毛区 B.分生区 C.成熟区 D.根冠 8.当细胞充分吸水完全膨胀时（C） A．Ψp＝Ψs，Ψw＝0 B．Ψp＞0，Ψw＝Ψs＋Ψp C．Ψp＝-Ψs，Ψw＝0 D．Ψp＜0，Ψw＝Ψs-Ψp 9．当细胞处于质壁分离时（ C ） A．Ψp＝0，Ψw＝Ψp B．Ψp＞0，Ψw＝Ψs＋Ψp C．Ψp＝0，Ψw＝Ψs D．Ψp＜0，Ψw＝-Ψp 10.风和日丽的情况下，植物叶片在早晨、中午和傍晚的水势变化趋势为（B） A．低-高-低 B．高-低-高 C．低-低-高 D．高-高-低 11.植物水亏缺时，以下说法正确的是（A） A.叶片含水量降低，水势降低，气孔阻力增高 B.叶片含水量降低，水势升高 C.叶片含水量降低，水势升高，气孔阻力升高 D. 气孔阻力不变 12．气孔关闭与保卫细胞中下列物质的变化无直接关系：（D） A．ABA B．苹果酸 C．钾离子 D．GA 13.在同一枝条上，上部叶片的水势要比下部叶片的水势（ B） 14.A．高 B．低 C．差不多 D．无一定变化规律 15.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）A．吸水 B．不吸水也不失水 C．失水 D先吸水后失水 16.保卫细胞的水势变化与下列有机物质有关( C）。 A、丙酮酸 B、脂肪酸 C、苹果酸 D、草酸乙酸 16.植物体内水分长距离运输的途径是 ( B ) A. 筛管和伴胞 B. 导管和管胞 C. 通道细胞 D. 胞间连丝
《植物生理学》习题及解答 第一章植物的水分代谢 1、在干旱条件下,植物为了维持体内的水分平衡,一方面要求 ,另一方面要尽量。 根系发达,使之具有强大的吸水能力;减少蒸腾,避免失水过多导致萎蔫。 2、水分沿着导管或管胞上升的下端动力就是 ,上端动力就是。由于的存在,保证水柱的连续性而使水分不断上升。这一学说在植物生理学上被称为。 根压,工蒸腾拉力,水分子内聚力大于水柱张力,内聚力学说(或蒸腾——内聚力——张力学说)。 3、植物调节蒸腾的方式有、、与。气孔关闭,初干、暂时萎蔫。 4、气孔在叶面所占的面积一般为 ,但气孔蒸腾失去了植物体内的大量水分,这就是因为气孔蒸腾符合原理,这个原理的基本内容就是。 1%以下;小孔扩散;水分经过小孔扩散的速率与小孔的周长成正比,而不与小孔面积成正比。 5、依据K＋泵学说,从能量的角度考察,气孔张开就是一个过程;其H＋/K＋泵的开启需要提供能量来源。主动(或耗能);光合磷酸化 6、水在植物体内整个运输递径中,一部分就是通过或的长距离运输;另一部分就是在细胞间的短距离径向运输,包括水分由根毛到根部导管要经过 ,及由叶脉到气室要经过。管胞、导管、内皮层、叶肉细胞 7、一般认为,植物细胞吸水时起到半透膜作用的就是: 、、与三个部分。细胞质膜、细胞质(中质)、液泡膜 8、某种植物每制造1克于物质需要消耗水分500克,其蒸腾系数为 ,蒸腾效率为。500g H2O/Gdw , 2gKg H2O 9、设有甲、乙二相邻的植物活细胞,甲细胞的4s =-10巴,4p=＋6巴;乙细胞的4s=-9巴,4p=+6巴,水分应从细胞流向细胞,因为甲细胞的水势就是 ,乙细胞的水势就是。乙、甲、-4巴,-3巴 10、在一个含有水分的体系中,水参与化学反应的本领或者转移的方向与限度也可以用系统中水的化学势来反映。√ 11、有一充分饱与的细胞,将其放入此细胞液浓度低50倍的溶液中,则体积不变。× 12、1md/L蔗糖溶液与1md/LnaCL溶液的渗透势就是相同的。× 13、氢键的存在就是水的比热与气化热都高的重要因素。√ 14、已液溶化的植物活细胞,因其原生质体被水分所饱与,所以衬质势的变化所占比例很小。√ 15、植物被动吸水的动力来自叶片的蒸腾作用所产生的蒸腾拉力,而与相邻细胞间的水势梯度无关。× 16、等渗溶液就就是摩尔浓度相同的溶液。× 17、植物的水势低于空气的水势,所以水分才能蒸发到空气中。× 18、植物细胞的水势永远就是负值,而植物细胞的压力势却永远就是正值。× 19、一个细胞放入某浓度的溶液中时,若细胞液浓度与外界溶液的浓度相等,则细腻水势不变。× 20、吐水就是由于高温高湿环境下。B A、蒸腾拉力引起的 B、根系生理活动的结果 C、土壤水分太多的缘故 D、空气中水分太多的缘故 20、影响气孔蒸腾速率的主要因素就是 A 。 A、气孔周长 B、气孔面积
第一章植物的水分生理 一、英译中(Translate) 1.water metabolism ( ) 26.bleeding ( ) 2.colloidal system ( ) 27.guttation ( ) 3.bound energy ( ) 28.transpirational pull ( ) 4.free energy ( ) 29.transpiration ( ) 5.chemical potential ( ) 30.lenticular transpiration ( ) 6.water potential ( ) 31.cuticular transpiration ( ) 7.semipermeable membrane ( ) 32.stomatal transpiration ( ) 8. osmosis ( ) 33.stomatal movement ( ) 9. plasmolysis ( ) 34.starch-sugar conversion theory ( ) 10. deplasmolysis ( ) 35.inorganic ion uptake theory ( ) 11. osmotic potential ( ) 36.malate production theory ( ) 12. pressure potential ( ) 37.light-activated H+-pumping ATPase ( ) 13. matric potential ( ) 38.stomatal frequency ( ) 14.solute potential ( ) 39.transpiration rate ( ) 15.water potential gradient ( ) 40.transpiration ratio ( ) 16.imbibition ( ) 41.transpiration coefficient ( ) 17.aquaporin ( ) 42.cohesive force ( ) 18.tonoplast-intrinsic protein7 ( ) 43.cohesion theory ( ) 19.plasma membrane-intrinsic protein ( ) 44.transpiration-cohesion-tension theory ( ) 20.apoplast pathway ( ) 45.critical period of water ( ) 21.transmembrane pathway ( ) 46.sprinkling irrigation ( ) 22.symplast pathway ( ) 47.drip irrigation ( ) 23.cellular pathway ( ) 48. diffusion ( ) 24.casparian strip ( ) 49. mass flow ( ) 25.root pressure ( ) ( ) 二、中译英(Translate) 1．水分代谢2．胶体系统3．束缚能4．自由能