植物水分生理指标
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%100Wf d -f ⨯鲜重干重鲜重W W %100d d -f ⨯W W W 干重干重鲜重植物组织含水量的测定【实验目的】1.了解含水量的表示方法;2.了解绝对含水量和相对含水量的区别3.掌握植物组织鲜重干重的测量方法 【实验原理】植物组织的含水量是反映植物组织水分生理状况的重要指标,其直接影响植物的生长、气孔状况,光合功能及作物产量。
在环境胁迫情况下,植物组织的含水量也是反映植物受胁迫程度的重要指标之一。
水分含量测定也是农作物产品的品质检定和判断其是否适于贮藏的重要标准。
所以,植物组织含水量的测定在植物生理学研究及农业生产中具有重要的理论和实践意义。
植物组织含水量的表示方法常以鲜重、干重、相对含水量(或称饱和含水量)来表示。
其中相对含水量可作为比较植物保水能力及推算需水程度的指标。
分别测量植物组织的鲜重Wf ,干重Wd ,饱和鲜重Wt ,依据以下公式可以分别算出植物组织的鲜重含水量,干重含水量,以及相对含水量。
鲜重含水量=干重含水量=相对含水量=%100Wf -Wt d-f ⨯鲜重饱和鲜重干重鲜重W W【实验材料】 蜀葵花瓣 【实验步骤】1.将新采的蜀葵花瓣,称取6 份 0.5 g (Wf ) ,迅速剪成小块。
2.3份分别于120℃烘箱中烘考1~1.5 h ,然后称此时的干重(Wd )。
3.3份分别放入蒸馏水中浸泡70 min ,当达到恒重时称此时的重量(Wt )利用所得到的数据:Wf ,Wd ,Wt 分别计算出鲜重含水量,干重含水量,相对含水量 注意事项:1.测量干重时,先测出称量瓶的重量W ,在测出称量瓶与花瓣重量的总和Wf 与Wd 。
放入瓶中以后,花瓣不再取出。
烘烤一个小时后取出冷却至室温,称量,再放入烘箱中烘烤10分钟,取出冷却至室温,再次称量。
重复以上步骤,直至总重量恒重。
2.放入蒸馏水浸泡的花瓣,可以用吸水纸将其覆盖在水中。
另取两片花瓣同样的方式浸泡在水中。
70min 后称量两片对照物花瓣,其恒重可作为实验材料也恒重的标志。
植物水分、干物质和粗灰分的测定植物水分、干物质和粗灰分的测定植物水分和干物质的测定植物体由水和干物质两部分组成。
含水量多少是反映植物生理状态和成熟度的一个指标,含水量过高,植株易徒长倒伏;而过低又易调萎。
植物需要有适宜的含水量才能生长健壮。
在研究土壤、施肥、栽培和气候等因子对植物生长发育影响和光合利用率等问题时,一般要测定植株的水分和干物质积累状况。
新鲜植物体一般含水量为70~95%,叶片含水量较高,又以幼叶为最高;茎秆含水量较少,种子含水量更少,一般为5~15%。
新鲜植物体除去水分的剩余部分即为于物质,它包括有机质和矿物质两部分。
其中有机质占植物干物质的90~95%,矿物质为5~10%。
水分含量测定也是农作物产品的品质检定和判断其是否适于贮藏的重要标准。
在植物成分分析中,都是以全干样品为基础来计算各成分的质量百分含量。
因为新鲜样品的含水量变化很大,风干样品的含水量也会受环境湿度和温度的影响而变动,只有用全干样作计算(干基),各成分含量的数值才比较稳定。
水分的测定方法测定植物水分的方法很多,应根据植物样品成分的性质、对分析精度的要求和实验室设备条件等情况适当选择。
常用的方法有常压恒温干燥法、减压干燥法和蒸馏法,其中用得最多的常压恒温干燥法准确度较高,适用于不含易热解和易挥发成分的样品,被认为是测定水分的标准方法;但对于幼嫩植物组织和含糖、干性油或挥发性油的样品则不适用。
减压干燥法,运用于含易热解成分的样品;但含有挥发性油的样品也不适用,蒸馏法,适用于含有挥发油和干性油的样品,更适用于含水较多的样品,如水果和蔬菜等。
其他如红外干燥法、冷冻干燥法、微波衰减法、中子法、卡尔·费休法等都要有特定仪器设备,不易推广使用。
常压恒温干燥法方法原理将植物样品置于100~105°C烘箱中烘干,由样品的烘干失重(即为水分重)计算水分的含量。
此法适用于不含有易热解和易挥发成分的植物样品。
植物样品在高温烘干过程中,可能有部分易焦化、分解和挥发的成分损失而使水分测定产生正误差;也有可能因水分未完全驱除(或在冷却、称量时吸湿)或有部分油脂等被氧化增重而产生负误差。
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。
植物生理学实验报告植物组织水势测定实验目的:本实验旨在通过测量植物组织的水势,了解植物在不同生理状态下的水分状况和水分调节能力。
实验原理:植物组织的水势是一个重要的生理指标,用来描述植物的水分状态。
水势的测定是通过测量植物组织与纯水之间的压力差来实现的。
当植物组织的水势为负值时,说明组织在吸水,而正值则表明组织有排水的趋势。
实验步骤:1.准备材料:取一盆植物,将其叶片切下并放入离心管中;准备一些试管和纯水。
2.测量植物组织的水势:将离心管放入测水袋中,并将测水袋连至一根透气玻璃管,然后将试管插入水槽中以保持温度恒定。
通过气压计记录水势值。
3.测量植物组织在不同条件下的水势:可以在不同的实验条件下测量植物组织的水势,如在光照、温度变化或干旱条件等。
4.数据记录与分析:记录测得的水势数值,并进行统计和比较,以检验不同条件对植物组织水势的影响。
实验结果与讨论:通过对植物组织水势的测定,我们可以得到一些有意义的结果。
首先,测量不同植物组织在水势上的差异。
由于植物不同部位的组织结构和功能不同,其水分状况也会有差异。
比如,叶片的水势可能会更高,因为它们是光合作用和气体交换的主要结构。
其次,测定不同环境条件下植物组织的水势变化。
例如,在干旱条件下,植物会通过减少蒸腾作用和调节根部的水分吸收来保持水势平衡。
因此,测量植物组织在干旱条件下的水势,可以帮助我们了解植物对干旱的应对机制。
此外,还可以通过对不同温度和光照条件下植物组织水势的测定,来研究植物的生长和适应性。
不同的温度和光照条件会影响植物的光合作用和蒸腾作用,从而改变植物的水分平衡。
综上所述,植物组织水势的测定是一个重要的植物生理学实验,在研究植物的水分状况和水分调节能力方面具有重要意义。
通过进行多方面的测定和分析,我们可以更好地了解植物的生理机制和适应性。
Chapter 1 植物的水分生理一、名词解释:1、水势(Ψw,Ψs,Ψp,Ψm)水势是同温同压下,每偏摩尔体积细胞中的水与纯水的化学势之差。
Ψw=Δμw/V w.水势反应了植物系统中水参与化学反应和移动的能力。
水势的数值是相对的,纯水的水势最高,设定为零。
任何溶液的ψw均为负值。
溶液越浓,水势越低。
一般情况下细胞水势包括渗透势Ψs、压力势Ψp、衬质势Ψm和重力势Ψg。
Ψw = Ψs + Ψp + Ψm+Ψg渗透势Ψs(负):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。
势水势的水势下降值。
凡影响细胞液浓度的外界条件都能改变渗透势。
Ψs = -icRT压力势Ψp(正):由于细胞壁压力(细胞膨压)的存在而使水势增加。
细胞初始质壁分离,压力势为零;剧烈蒸腾,压力势为负。
衬质势Ψm(负):细胞内亲水胶粒(如蛋白质、淀粉、细胞壁物质)对水分吸附而引起水势降低的值。
未形成液泡的细胞、干燥种子具有明显的衬质势:ψw=ψs+ψp+ψm一般植物细胞,衬质势很小可忽略:ψw=ψs+ψp重力势Ψg(正):由于重力的存在使体系水势增加的数值。
Ψg=P w gh2、伤流和吐水根的主动吸水可由“伤流”和“吐水“两种现象证实。
【伤流】生长旺盛的植株,从地面切断,有汁液从残茎切口溢出的现象,是伤流。
流出的汁液是伤流液。
伤流与地上部无关,由根压引起。
伤流液除了含有大量水分外,还含有多种无机盐、有机物和植物激素。
所以,伤流液的数量和成分可作为根系活力强弱的指标。
【吐水】没有受伤的植物如处于土壤水分充足、气温适宜、空气潮湿的环境中,叶尖或叶缘向外溢出液滴的现象,是吐水。
吐水由根压引起的,通过叶尖或叶缘的水孔排出水分。
禾本科植物常常可出现吐水现象。
可利用吐水现象作为壮苗的一种生理指标。
3、膨压和根压液泡内溶质的存在降低了水势,细胞从外界吸收水分,细胞体积膨胀对细胞壁产生了一种压力,就是膨压。
(与水势中的压力势大小相等、方向相反)由于根系的生理活动使液流从根部沿木质部导管上升的压力,称为根压。
植物水势的测定实验报告一、实验目的植物水势是植物水分生理中的一个重要指标,它反映了植物细胞吸水的能力和水分在植物体内的移动方向。
通过本次实验,旨在掌握植物水势的测定方法,理解植物水势的生理意义,以及探究不同环境条件对植物水势的影响。
二、实验原理植物细胞的水势由渗透势、压力势和衬质势组成。
在成熟的植物细胞中,衬质势通常较小,可忽略不计。
因此,植物细胞的水势主要由渗透势和压力势组成。
当植物细胞与外界溶液接触时,如果细胞的水势低于外界溶液的水势,细胞会吸水;反之,如果细胞的水势高于外界溶液的水势,细胞会失水。
当细胞的水势与外界溶液的水势相等时,细胞既不吸水也不失水,此时外界溶液的水势即为细胞的水势。
本实验采用小液流法测定植物水势。
将植物组织放入一系列不同浓度的蔗糖溶液中,使其充分平衡。
然后在每个蔗糖溶液中滴入一小滴有色溶液(如亚甲基蓝),观察有色溶液在蔗糖溶液中的升降情况。
如果有色溶液上升,说明细胞失水,蔗糖溶液的水势低于细胞的水势;如果有色溶液下降,说明细胞吸水,蔗糖溶液的水势高于细胞的水势;如果有色溶液静止不动,说明蔗糖溶液的水势与细胞的水势相等,此时蔗糖溶液的浓度即为细胞的水势。
三、实验材料与仪器1、实验材料新鲜的植物叶片(如菠菜叶、玉米叶等)2、实验仪器显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、刀片、移液器、移液管、小试管、毛细滴管、蔗糖溶液(01、02、03、04、05、06、07、08 mol/L)、亚甲基蓝溶液四、实验步骤1、制备蔗糖溶液梯度用移液器分别吸取 01、02、03、04、05、06、07、08 mol/L 的蔗糖溶液各 5 mL,注入编号为 1-8 的小试管中,盖上盖子备用。
2、取材选取生长良好、无病虫害的新鲜植物叶片,用刀片迅速切下若干小块(约 5 mm×5 mm),分别放入 8 个小试管中,每个试管中放入 3-5片叶块,使叶块完全浸没在蔗糖溶液中。
盖上盖子,放置 30 分钟,使叶块与蔗糖溶液充分平衡。
植物组织含水量是表示植物组织水分状况的一个常用指标。
对于正常生长的组织,含水量的多少直接影响植物的生长状况;对于水果、蔬菜,含水量的多少对品质有着很大的影响;对于贮藏中的种子,含水量的多少对于能否安全贮藏起着决定性的作用。
所以,对植物组织含水量进行测定,不仅具有理论意义,而且具有重要的实践意义。
【原理】
植物组织的含水量常用水分含量占鲜重或干重的百分比来表示。
在研究水分生理时,相对含水量与水分饱和亏也是常用的水分生理指标。
测定植物组织的鲜重(FW)、干重(DW)、饱和鲜重(SFW)后,用下式计算以上几个生理指标:
组织含水量(占鲜重%)=
组织含水量(占干重%)=
【仪器与用具】
天平(感量1/1000g);烘箱;干燥器;剪刀;搪瓷盘;塑料袋;纸袋;吸水纸等。
【方法】
⒈鲜重测定迅速剪取植物材料,装入已知重量的容器(或塑料袋)中,带入室内,用分析天平称取鲜重(FW)。
⒉干重测定提前把烘箱打开,温度升至100~105℃。
把称过鲜重的植物材料装入纸袋中,放入烘箱内,100~105℃杀青10min,然后把烘箱的温度降到70~80℃左右,烘至恒重。
取出纸袋和材料,放入干燥器中冷却至室温,称干重(DW)。
⒊饱和鲜重测定将称过鲜重的植物材料浸入水中,数小时后取出,用吸水纸吸干表面水分,立即称重;再次将材料放入水中浸泡一段时间后,再次取出,吸干表面水分,称鲜重,直到两次称重的结果基本相等,最后的结果即为饱和鲜重(SFW)。
若事先已知达到水分饱和所用的时间,则可一次取得饱和鲜重的测量定值。
⒋取得以上数据后,按公式计算组织含水量、相对含水量。
合理灌溉的生理指标
合理灌溉是指在适当的时间、适量的水量和合理的灌溉方式下,为作物提供适宜的水分,以保证其正常生长和发育。
常用的生理指标如下:
1. 叶片水势:叶片水势是指叶片内部水分的压力状况,它是评
价作物水分状况的重要指标之一。
通常采用压力室或负压计进行测定,一般来说,当叶片水势低于-1.5MPa时,作物就处于严重胁迫状态,需要及时补充水分。
2. 相对叶水含量:相对叶水含量是指叶片在失水之后,剩余水
分的含量与完全饱和状态下的水分含量之比。
当相对叶水含量低于50%时,就表明作物已经处于缺水状态,需要进行及时灌溉。
3. 叶面积指数:叶面积指数是指单位土地上作物叶面积的总和,它反映了作物生长的状况和水分利用效率。
当叶面积指数达到峰值时,作物的水分利用效率会下降,此时需要适当减少灌溉量。
4. 蒸腾速率:蒸腾是指植物通过叶片表面排出水分的过程,蒸
腾速率是衡量作物水分利用效率的重要指标之一。
当蒸腾速率低于一定水平时,说明作物已经处于缺水状态,需要进行及时补水。
综上所述,了解和掌握合理灌溉的生理指标,可以帮助农民科学地管理农田水资源,提高农业生产效益。
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植物水分生理指标
创新生科103班洪煜2010014916
1、水势
在等温等压下,体系(如细胞)中的水与纯水之间每偏摩尔体积的水的化学势差叫做水势。
成熟的植物细胞中央有大的液泡,其内充满着具有一定渗透势的溶液,所以渗透势肯定是细胞水势的组成之一,它是由于液泡中溶质的存在而使细胞水势的降低值。
因此又称为溶质势,用ψs 表示。
由于纯水的渗透势最大,并规定为0,所以任何溶液的渗透势都比纯水要小,全为负值。
当细胞处在高水势溶液中时,细胞吸水,体积扩大,由于细胞原生质体和细胞壁的伸缩性不同,前者大于后者,所以细胞的吸水肯定会使细胞的原生质体对细胞壁产生一种向外的推力,即膨压。
反过来细胞壁也会对细胞原生质体、对细胞液产生一种压力,这种压力是促使细胞内的水分向外流的力量,这就等于增加了细胞的水势。
这个由于压力的存在而使细胞水势的增加值就称为压力势,用ψp表示。
其方向与渗透势相反,一般情况下为正值。
此外,细胞质为亲水胶体,能束缚一定量的水分,这就等于降低了细胞的水势。
这种由于细胞的胶体物质的亲水性而引起的水势降低值就称为细胞的衬质势,以ψm表示。
所以说,植物细胞的吸水不仅决定于细胞的渗透势ψs,压力势ψp,而且也决定于细胞的衬质势ψm。
一个典型的植物细胞的水势应由三部分组成,即ψw = ψs + ψp + ψm。
2、根压
根压指的是植物通过消耗能量,通过主动吸收离子,水分随浓度差往上沿木质部运动的生理过程。
根压是植物体除蒸腾作用外第二个为水分逆重力流动提供动力的过程。
水和溶解其中的离子通过质外体到达根的内皮层,为内皮层细胞间凯氏带所阻,不能自由扩散到内面。
内皮细胞上载体蛋白选择性运载离子。
离子于是从质外体途径进入到共质体途径。
此过程离子是逆浓度运输,植物需消耗ATP以完成这一过程。
离子运动的结果,造成内皮层离子浓度高于外面。
水分自然会随浓度梯度往中柱流动,进入木质部,被往上引导到植物其他器官。
根压一般较低,大多数植物的根压不超过1.01×10^5~2.02×10^5Pa,某些木本植物和葡萄的根压则大一些。
在正常情况下,根压对植物所起的作用是有限的,在春季叶片未展开时,蒸腾作用很弱的植株,主动吸水所形成的根压才成为主要吸水动力。
一切影响植物根系生理活动的因素都会影响植物根系根压作用的吸水。
3、蒸腾系数
蒸腾系数又称需水量,是植物形成单位重量干物质所消耗的水量。
蒸腾系数是一个无量纲数,值越大说明植物需水量越多,水分利用率越低。
它是蒸腾效率的倒数。
一般野生植物的蒸腾系数是125~1000,大部分作物的蒸腾系数是100~500。
通过测定植物所散失的水分,或通过测定封闭的植物-土壤系统所减少的重量,就可测定蒸腾。
同一种植物因外界条件及生育期不同而有所不同,不同作物生产1单位重量的干物质所需的水量不等,即对水分的利用率不等,因此,需水量对计算灌水量有一定参考价值。
4、土壤含水量
土壤水分主要来源于大气降水和灌溉水,此外,地下水上升和大气中水汽的凝结也是土壤水分的来源。
水分由于在土壤中受到重力、毛管引力、水分子引力、土粒表面分子引力等各种力的作用,形成不同类型的水分并反映出不同的性质。
土壤中水分的多少有两种表示方法:一种是以土壤含水量表示,分重量含水量和容积含
水量两种,二者之间的关系由土壤容重来换算。
另一种是以土壤水势表示,土壤水势的负值是土壤水吸力。
土壤含水量有三个重要指标。
一个是土壤饱和含水量,表明该土壤最多能含多少水,此时土壤水势为0。
第二是田间持水量,是土壤饱和含水量减去重力水后土壤所能保持的水分。
重力水基本上不能被植物吸收利用,此时土壤水势为-0.3bar。
第三是萎蔫系数,是植物萎蔫时土壤仍能保持的水分。
这部分水也不能被植物吸收利用,此时土壤水势为-15bar。
田间持水量与萎蔫系数之间的水称为土壤有效水是植物可以吸收利用的部分。
一般在田间持水量的60%时,即土壤水势-1bar左右就采取措施进行灌溉。
土壤水势可细分为重力势、基模势和溶质势。
土壤水分重力势以土壤水面与土表面相平时为0。
水面高于土表面时为正值(此时也称为压力势)。
水面低于土表面时为负值(土壤水吸力为正值)。
土壤基模势指土壤中矿质颗粒表面和有机质颗粒表面对水所产生的张力。
它的值永远是负值,即总是将土壤表面的水分向土体内吸进来。
土壤水分溶质势与土壤溶液中所含溶质数量有关,溶质越多,溶质势越小(即越负)。
大部分植物养分都是溶于水后随水移动运输到植物根系被吸收的。
无论根系以质流、扩散、截获哪种方式吸收植物养分都在土壤溶液中进行。