植物水分生理生态共44页文档
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第一章植物的水分生理植物对水分的吸收、水分在植物体内的运输和水分的排出等3个过程,称为植物的水分生理(Water physiology of plant)第一节植物对水分的需要一、植物的含水量不同植物的含水量有很大的不同。
例如,水生植物(水浮莲、满江红、金鱼藻等)的含水量可达鲜重的98%以上,在干旱环境中生长的低等植物(地衣、藓类)则仅占6%左右。
又如,草本植物的含水量为70%~90%,木本植物的含水量稍低于草本植物。
同一种植物生长在不同环境中,含水量也有差异。
凡是生长在荫蔽、潮湿环境中的植物,它的含水量比生长在向阳、干燥环境中的要高一些。
在同一植株中,不同器官和不同组织的含水量的差异也甚大。
例如,根尖、嫩梢、幼苗和绿叶的含水量为80%~90%。
树干为40%~50%,休眠芽为40%,风干种子为10%~14%。
二、植物体内水分存在的状态水分在植物细胞内通常呈束缚水和自由水两种状态。
细胞质主要是由蛋白质组成的,占总干重60%以上。
蛋白质分子很大,其水溶液具有胶体的性质,因此,细胞质是一个胶体系统。
蛋白质分子的疏水基(如烷烃基、苯基等)在分子内部,而亲水基(如—NH2,—COOH,—OH等)则在分子的表面。
这些亲水基对水有很大的亲和力,容易起水合作用。
所以细胞质胶体微粒具有显著的亲水性,其表面吸附着很多水分子,形成一层很厚的水层。
水分子距离胶粒越近,吸附力越强;相反,则吸附力越弱。
靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分,称为束缚水(bound water);距离胶粒较远而可以自由流动的水分,称为自由水(free water)。
自由水参与各种代谢作用。
自由水占总含水量的百分比越大,则植物代谢越旺盛。
束缚水不参与代谢作用,束缚水含量与植物抗性大小有密切关系。
由于含自由水含多少不同,所以细胞质亲水胶体有两种不同的状态:一种是含水较多的溶胶,另一种含水较少的凝胶。
除了休眠种子的细胞质呈凝胶状态外,在大多数情况下,细胞质呈溶胶状态。
植物的水分生理大纲第一章植物的水分生理第一节植物对水分的需要一、水的生理生态作用二、水分在植物体内存在状况1 植物体的含水量:不同种类、器官、年龄不同2 水分存在形式:自由水、束缚水第二节植物细胞对水分的吸收一、扩散作用二、集流三、植物细胞的渗透性吸水渗透作用定义半透膜(一)相关概念自由能化学势水的偏摩尔体积水势(二)植物细胞是一个渗透系统(三)植物细胞水势的组成:渗透势压力势重力势衬质势(四)细胞水势与相对体积的关系(五)细胞间的水分移动四、细胞的吸胀作用吸水五、细胞的代谢性吸水第三节植物根系对水分的吸收一、根系的吸水部位:根毛区二、根系的吸水途径:共质体质外体三、根系吸水的动力1. 两种:根压(伤流、吐水)、蒸腾拉力根压产生的机理代谢论渗透论2.蒸腾拉力四、影响根系吸水的土壤因素五、与吸水有关的名词1、萎焉: 2 、永久萎焉系数第四节蒸腾作用一、定义二、蒸腾作用的生理意义三、蒸腾作用的指标四、植物蒸腾的部位五、气孔蒸腾(一)气孔蒸腾的两个步骤(二)气孔运动小孔扩散律1、组成气孔保卫细胞的特点2、气孔的结构及其开闭⑴双子叶植物气孔运动⑵单子叶植物的气孔运动3、气孔运动机理淀粉—糖相互转化学说无机离子学说苹果酸生成学说20世纪70年代气孔开闭的机理4 影响气孔运动的因素气孔“午休”现象六影响蒸腾作用的内外因素㈠内部因素㈡外部因素第五节植物体内水分的运输一水分运输的途经和速度(一)经过活细胞的运输(短距离)(二)经过死细胞的运输(长距离)二、水分运输的动力(一)根压(二)蒸腾拉力H.Dixon: 蒸腾流—内聚力—张力学说(内聚力学说)三、水分运输的方向第六节合理灌溉的生理基础一、作物的需水规律二、合理灌溉的指标三、灌溉的方法四、合理灌溉增产的原因第二章植物的矿质营养第一节植物必需的矿质元素一、植物体内的元素(灰分分析法)灰分矿质元素二、植物必需元素及其确定方法(一)确定植物必需元素的三条标准(二)植物必需元素的确定方法1 溶液培养法 2 砂基培养法用植物的溶液培养法研究植物的必需元素,应重点注意以下几个方面:(三)植物的必需元素17种植物的必需元素14种矿质元素大量元素(major element) 微量元素(trace element)三、植物必需元素的生理作用及缺乏症(一)植物必需元素的生理作用(二)有益元素和稀土元素(三)必需元素的缺乏症氮、磷、钾被称为“肥料三要素”。
植物生理学水分生理水是生命的源泉,是植物重要的生存条件之一。
水分对植物的生命活动有极其重要的生理和生态作用。
植物通过不断的从环境中吸取水分,保持其正常的含水量,参与各项生理代谢活动。
而植物吸收的绝大多数水分主要通过蒸腾作用散失至大气,就是通过蒸腾作用产生的“蒸腾拉力”以及根系主动吸水所产生的“根压”发挥其生物学功能,来促进植物对土壤矿质元素的吸收和运输,促进体内有机物运输。
植物正常的生命活动就是建立在对水分不断地吸收、运输、利用和散失的过程中。
水分在植物体内有自由水和束缚水两种存在形式,两种水分存在形式不是固定不变的。
自由水起到溶剂的作用,直接参与植物的生理过程和生化反应;束缚水则是被植物细胞的胶体颗粒或渗透物质亲水基团所吸引而不能自由移动。
因此,自由水/束缚水比值较高时,植物代谢活跃生长较快,抗逆性较差;反之则代谢活性低生长缓慢,抗逆性较强。
植物水势是偏摩尔体积的水在一个系统中的化学式与纯水在相同温度、压力下的化学式之间的差。
植物细胞和土壤溶液水势的组分均由溶质势(Ψs)、衬质势(Ψm)、压力势(Ψp)和重力势(Ψg)组成,即:Ψw=Ψm+Ψs+Ψp+Ψg。
其中,溶质势恒为负值、衬质势趋于零、压力势一般为正值、重力势为正值但可忽略不计,所以水势可表示为Ψw=Ψs+Ψp。
相同点:(1)土壤中构成溶质势的成分主要是无机离子,而细胞中构成溶质势的成分除无机离子外,还有有机溶质;(2)土壤衬质势主要是由土壤胶体对水分的吸附所引起的,而细胞衬质势则主要是由细胞中蛋白质、淀粉、纤维素等亲水胶体物质对水分的吸附而所引起的;(3)土壤溶液是个开放体系中,土壤的压力势易受外界压力的影响,而细胞是个封闭体系,细胞的压力势主要受细胞壁结构和松驰情况的影响。
如将一个植物细胞放在纯水中,因纯水水势永远大于植物细胞水势故植物细胞吸水植物细胞水势升高,有植物细胞壁的存在植物细胞不会吸水涨破,水势升高到一阶段遍不再变化。
在一个成熟的细胞中,原生质层相当于一个半透膜。