植物的水分代谢
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第5章植物的水分代谢生命离不开水,没有水就没有生命。
植物的一切正常生命活动,只有在细胞含有足够的水分条件下才能进行。
植物的水分代谢,包括植物对水分的吸收、运转、利用和散失的过程。
这一过程能否顺利进行,直接关系到植物生长的好坏,因此,了解植物水分代谢规律,对指导农业生产有着重要意义。
第一节水在植物生活中的重要性一、植物的含水耀植物的含水量因植物种类、器官和生活环境的不同而差异很大。
如水生植物的含水量可达鲜重的90%以上;而干旱地生长的地衣类仅占6%;草本植物的含水量占其重量的70%~80%,木本植物稍低于草本植物;根尖嫩梢、肉果类的含水量可达60%~90%,树干约为40%~50%;而干燥的种子其含水量只有10%~14%。
一般来说,生长旺盛和代谢活跃的器官水分含量较高,随着器官的衰老,代谢减弱,其含水量也逐渐降低(表5-1)。
表5-1 几种植物不同器官的含水量二、植物体内水分存在的状态水分在植物体内通常呈束缚水和自由水两种状态。
由于原生质胶体是由蛋白质等大分子化合物组成,其表面带有很多亲水基团(如NHl、0)c)H等),所以能吸附水分子。
那些与原生质胶粒紧密结合而不能自由移动的水分子称为束缚水;而未与原生质胶粒相结合能自由移动的水则称为自由水。
自由水参与生理生化反应,而束缚水则不能。
所以当自由水/束缚水比值高时,细胞原生质呈溶胶状态,植物代谢旺盛,生长较快;反之,细胞原生质呈凝胶状态,代谢减弱,生长减慢,但抗逆性相应增强。
三、水在植物生活中的重要性1水是原生质的重要组分原生质的含水量约为70%~90%左右。
水使原生质呈溶胶状态.从而保证了代谢活动的正常进行。
水分减少,原生质趋向凝胶状态,生命活动减弱.如休眠种子。
如果植物严重失水,可导致原生质破坏而死亡。
2水是代谢作用的介质水分子具有极性,是自然界中能溶解物质最多的良好溶剂。
植物体内离子和气体的交换,有机物的合成和分解,矿物质和有机物的运输都必须在有水条件下进行。
第一章植物的水分代谢本章内容提要水是植物生命的基础。
植物水分代谢包括水的吸收、运输和散失过程。
植物细胞吸水有三种方式:渗透吸水、吸胀吸水和代谢性吸水,以渗透吸水为主。
根系是植物吸水的主要器官,吸水的主要区域为根毛区,吸水的方式有主动吸水和被动吸水,其吸水动力分别为根压和蒸腾拉力。
蒸腾拉力是植物主要的吸水动力。
水分在植物体内连续不断地运输是蒸腾拉力—内聚力克服水柱张力的结果。
植物主要通过叶片蒸腾散失水分,具有重要生理意义。
气孔蒸腾是植物叶片蒸腾的主要形式。
蒸腾速率与气孔的开闭关系很大。
气孔开闭可能是通过保卫细胞内K+的积累学说和苹果酸代谢来调节的。
许多外界因子能调节气孔开闭。
作物需水因作物种类不同而异,一般而论,植物的水分临界期是花粉母细胞四分体形成期,合理灌溉要综合考虑土壤含水量、作物形态指标及生理指标。
灌溉的生理指标能即使反映植物体内的水分状况,是较为科学的。
第一节水分在植物生命活动中的作用一、植物体内的含水量不同植物的含水量不同;同一种植物生长在不同的环境中含水量也有差异;在同一植株中不同器官和不同组织的含水量也不同。
二、水对植物的生理作用1、原生质的主要组分。
原生质一般含水量在70%~90%以上,这样才可使原生质保持溶胶状态,以保证各种生理生化过程的进行。
如果含水量减少,原生质由溶胶变成凝胶状态,细胞生命活动大大减缓(例如休眠种子)。
2、接参与植物体内重要的代谢过程。
在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中均有水的参与。
3、多生化反应和物质吸收、运输的良好介质。
植物体内绝大多数生化过程都是在水介质中进行的。
水分子是极性分子,参与生化过程的反应物都溶于水,控制这些反应的酶类也是亲水性的。
各种物质在细胞内的合成、转化和运输分配,以及无机离子的吸收和运输在水介质中完成的。
4、使植物保持固有的姿态。
细胞含有大量的水分,维持细胞的紧张度,因而使植物枝叶挺立、花朵开放等。
3、分裂和延伸生长都需要足够的水。
第八章植物的水分代谢一、内容提要(一)基本知识体系水是地球上所有生命得以生存的一个必不可少的条件。
水分在植物体内主要以束缚水和自由水两种状态存在。
自由水含量越大,代谢越旺盛。
束缚水含量相对较多,植物抵抗不良环境的能力增强,常以束缚水/自由水的比率作为衡量植物抗性强弱的指标之一。
细胞是植物水分代谢的基本单位,植物细胞吸收水分的方式有三种:有液泡的植物细胞主要靠渗透作用吸水;没有液泡或未形成液泡的细胞,靠吸涨作用吸水;此外,细胞还有代谢性吸水。
在这三种吸水方式中,以渗透性吸水为主。
典型的植物细胞水势由三部分组成,即ψW = ψS + ψP + ψm 。
植物细胞水分得失情况决定于细胞与其环境之间的水势梯度,如果细胞水势高于环境水势,细胞失水;反之则细胞吸收水分。
植物细胞之间和组织之间的水分流动同样遵循这样的规律。
根系是陆生植物吸收水分的主要器官。
根的各部分吸水能力并不相同,其中根毛区吸水能力最大。
根系吸水方式主要有主动吸水和被动吸水。
主动吸水是由根代谢活动而引起的吸水过程,根压是植物主动吸收水分的主要动力。
被动吸水是由于植物地上部蒸腾作用而引起的根部吸水,蒸腾拉力是植物被动吸水的主要动力。
植物根系主动吸水和被动吸水所占比重因植物蒸腾强度而不同。
植物根系吸水除了受内部因素(如根系发达程度和根系代谢作用强弱等)影响外,还受周围环境因素的影响,如蒸腾速率、土壤水分、土壤温度、土壤通气状况、土壤溶液浓度等。
植物吸收的水分中,绝大部分水都会通过蒸腾作用排出体外。
植物主要通过叶片进行蒸腾作用。
蒸腾作用有皮孔蒸腾、角质层蒸腾和气孔蒸腾三种,气孔蒸腾是植物蒸腾作用的主要形式。
气孔是由叶表皮组织上的一对保卫细胞构成的一个特殊小孔结构,其扩散完全符合小孔扩散定律。
有关气孔运动的机理主要有:淀粉与糖转化学说、K+泵学说、苹果酸代谢学说、玉米黄素学说。
影响气孔运动的因素有光照、CO2、温度、水分和植物激素。
蒸腾作用的影响因素有气孔频度和大小、气孔下腔体积及叶片内部面积等内部因素及光照、温度、湿度等外部因素。
第2章植物的水分代谢一、名词解释1. 水分代谢2. 自由水3. 束缚水5. 化学势7. 水势10. 渗透作用11. 半透膜12. 溶质势势降低的数值.溶质势表示溶液中水分潜在的渗透水平的大小,因此, 溶质势乂可称为了渗透势(osmosis potential, 兀).溶质势可用小s=RTlnNw/ V w,m公式计算,也可按范特霍夫公式小s=小TT =-iCRT计算.13. 衬质势14. 压力势15. 重力势.16. 膨压17. 集流18. 质壁别离20. 水通道蛋白22. 吸胀作用23. 根压24 .伤流25. 吐水29水分临界期.30 .蒸腾效率31. 蒸腾系数40、被动吸水41、等渗溶液42、主动吸水二、填空题1 .将一植物细胞放人纯水(体积很大)中,到达平衡时测得其小视-0.26Mpa,那么该细胞的n p为了n必.3. 将一植物细胞放入小w=0.8 MPa的溶液(体权相对细胞来说很大)中,吸水到达平衡时测得细胞的小s=-o.95MPa,那么该细胞内的小p为了,小叫.4. 某种植物形成5g十物质消耗了2.5Kg水,其蒸腾效率为了蒸腾系数为了.5. 植物体内自由水/束缚水比值降低时,植物的代谢活动 ,抗逆性o8 .利用质壁别离现象可以判断细胞、细胞的以及观测物质透过原生质层的难易程度.9 .根系吸水有主动吸水和被动吸水两种方式,前者的动力是 ,后者的动力是010 .和纯水相比,含有溶质的水溶液其冰点, 渗透势.11. 在干旱条件下,植物为了了维持体内的水分平■衡,一方面要一方面要尽量.12. 水分沿着导管或管胞上升的下端动力是,上端动力是.由丁的存在,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了014. 气孔在叶面所占的面积一般为了 ,但气孔蒸腾失去了植物体内的大量水分,这是由于气孔蒸腾符合原理,这个原理的根本内容17.一般认为了,植物细胞吸水时起到半透膜作用的是:、和三个局部.19. 细胞中的自由水越多,原生质粘性 ,代谢 ,抗性.21. 植物细胞发生初始质壁别离时,其W w =;当细胞吸水到达饱和时,其W w= o22. 一般植物细胞W w= ;当细胞刚发生质壁别离时,其WW= 023. 液泡化的植物细胞,其水势主要由__________ 和成,而以忽略不计.27. 种子萌发时靠 '乍用吸水,其吸水量与关.28. 分生组织主要依靠水,形成液泡的细胞主要靠吸水.30. 以下吸水过程中水势的组分分别是:吸胀吸水W w=;渗透吸水Ww= ___________ _________ w= ;分生组织细胞吸水W w= ; 一个典型细胞水势组分,W w= ;成长植株的细胞吸水W w=31. 当细胞发生质壁别离时,压力势为了,细胞的水势等于 ,当细胞水势等于零时,细胞的和相等,但方向 .32. 当细胞处于质壁别离时,Wp= , Ww= ;当细胞充分吸水完全膨胀时,W p= , Ww= 在细胞初始质壁别离与充分吸水膨胀之间,随着细胞吸水,W s=, W p=, Ww= o35. 一个细胞的W s=-1.9Mpa, W p=0.9Mpa将其放入装有纯水的烧杯中,当到达平衡时细胞体积增加了30%该时细胞的W s为了, Wp为了, WW为了.36. 植物根部吸水水平最强的部位为了,由于.38. 植物从叶尖、叶缘分泌液滴的现象称为了 ,其动力是.40. 在暖湿天气条件下,植物吸水动力主要是 ,在十热天气下,植物吸水动力士适旦TE o41. 一般说来,蒸腾强烈的植物,吸水主要是由‘引起的,蒸腾程度很弱的植物, 吸水主要由■引起.45. _____________________ 根系吸水动力有________ 和两种.前者与有关,后者那么与关.48. 植物失水有_______ 和种方式.49. _________________________ 蒸腾可促进植物体内的和■向上运输,乂可防止叶面受到害.51.水分通过气孔扩散的速度与小孔的正比,不与小孔的正比.58. 提升保卫细胞内?_________________ 和可使气孔关闭.59. 气孔开闭的无机离子吸收(K泵)学说认为了气孔在光照下张开时,保卫细胞内子浓度升高,这是由于保卫细胞内含 ,在光照下可以产生,供应质膜上的 ,引起主动吸收子,降低保卫细胞的水势而使气孔开放.60. 在光下由于进行光合作用,保卫细胞内少,导致pH上升, _____________________ 酶在pH降低时把变为了使水势,气孑L .63.常用的蒸腾作用指标是?___________________ 和.69.植物水分代谢的三个过程为了> _______________ 和o73. ___________________________________ 作物灌水的生理指标有?和o74. 当水势作为了植物灌溉的指标时,以为了可靠.二、判断是非并改正1 .等渗溶液就是摩尔数相等的溶液.()2. 纯水的水势为了零,叶片完全吸水膨胀时水势也为了零,因此此时叶片内水为了纯水. ()3. 蒸腾拉力引起被动吸水,这种吸水与水势梯度无关.()4. 细胞间水分流动的方向取决于它们的水势差. ()5. 植物对水分的吸收、运输和散失过程称为了蒸腾作用. ()6. 将一充分吸水饱和的细胞放入比其细胞液浓度低10倍的溶液中,其体积变小.()7. 溶液的渗透势等于其渗透压的负值,因此可用公式:小s=-icRT来计算.()8. 从植物受伤或折断处溢出液体的现象称为了伤流,通过测定伤流的量分可以了解根系生理活动的强弱.()9. 在正常晴天情况下,植物叶片水势从早晨t中午t黄昏的改变趋势低t高t低.()10. 将一植物细胞放入与其渗透势相等的糖溶液中,该细胞既不吸水也不失水.()11. 在一个含有水分的体系中,水参加化学反响的本领或者转移的方向和限度也可以用系统中水的化学势来反映.()12. 有一充分饱和的细胞,将其放入比细胞液浓度低50倍的溶液中,那么体积不变. ()13.1M蔗糖溶液和1M NaCI溶液的渗透势是相同的.()14、氢键的存在是水的比热和气化热都高的重要因素. ()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、已液泡化的植物活细胞,因其原生质体被水分所饱和,所以衬质势所占比例很小. ()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是负值,而植物细胞的压力势却永远是正值. ()19、一个细胞放入某浓度的溶液中时, 假设细胞液浓度与外界溶液的浓度相等, 那么细胞水势不变.()四、I可答题与计算题2. 植物在纯水中培养一段时间后,如果给水中参加一些盐,植物会发生暂时萎焉,为了什么?3. 十旱时不宜给植物施肥,为了什么?4. 为了什么夏季晴天中午不能用井水浇灌作物?6. 一植物细胞的小w =-0.8MPa,在初始质壁别离时小s = -1.6 MPa,设该细胞在初始质壁别离时比原来体积缩小4%,计算其原来的小s和小p.12. 土壤里的水从植物的哪局部进入植物, 乂从哪局部离开植物,其间的通道如何?动力如何?13. 植物受涝后,叶片为了何会萎^或变黄?14. 植物如何维持其体温的相对恒定?15. 低温抑制根系吸水的主要原因是什么?16. 以下观点是否正确,为了什么?(1) 一个细胞放入某一浓度的溶液中时,假设细胞液浓度与外界溶液的浓度相等,那么体积不变.(2) 假设细胞的W p=—W s,将其放入某一溶液中时,那么体积不变.(3) 细胞的Ww=Ws,将其放入纯水中,那么体积不变.(4) 有一充分饱和的细胞,将其放入比细胞液浓度低50倍的溶液中,那么体积不变.17. 简述有关气孔开闭的无机离子(<)吸收学说.18. 设一个细胞的中w = — 8巴,初始质壁别离时的W s=- 16巴,假假设该细胞在初始质壁别离时比原来的体积缩小4%计算其原来的W s和W p各为了多少巴?19. 简述植物叶片水势的日改变20. 植物代谢旺盛的部位为了什么自由水较多?21. 简述气孔开闭的主要机理.22 .什么叫质壁别离现象?钻研质壁别离有什么意义?23. 分析产生以下实验结果的机理生长旺盛的麦苗在适温、高温条件下:(1)加水,有吐水现象;(2)加20%Nacl 无明显吐水;(3)冷冻处理,无明显吐水24. 在农业生产上对农作物进行合理灌溉的依据有哪些?26. M季土壤灌水,最好在早晨或黄昏进行较为了合理,为了什么?28.在正常的和十热的天气条件下,气孔开闭的日改变曲线有何不同,为了什么?31. 何谓根压,怎样证明根压的存在?32. 举例说明植物存在主动吸水和被动吸水?34.化肥施用过多为了什么会产生“烧苗〞现象?38. 为了什么在植物移栽时,要剪掉一局部叶子,根部还要带土?39. 夏季中午植物为了什么经常出现萎^现象?41. 光是怎样引起植物的气孔开放的?42. 试述水分对植物的生理生态作用?第3章植物的矿质与氮素营养一、名词解释溶液培养法砂基培养法被动吸收主动吸收.|膜转运蛋白离子通道载体共转运生理酸性盐生理碱性盐生理中性盐单盐蠹害团.离子拮抗平衡溶液叶面营养诱导酶硝酸复原酶单盐蠹害平衡溶液41、离子拮抗42、养分临界期43、再利用元素45. 外连丝46. 植物营养最大效率期47. 协同效应二、填空题1 .确定某种元素是否为了植物必需元素时,常用法.2. 现已确定,植物必需大量元素有;微量元素有.3. 以下各酶含有什么金届离子:碳酸酎酶,多酚氧化酶 ,细胞色素氧化酶 ,过氧化氢酶 , 固氮酶.5. 华北、西北地区果树小叶病是由于缺乏元素的缘故.6. 油菜花而不实由丁缺引起.7. 豆科植物的共生固氮作用需要三种元素参加,它们是、和08. 离子扩散的方向取决丁和的相对数值大小.10. 一般来说,外界溶液的pbfi对根系吸收盐分的影响是,阳离子的吸收值随pH 的, 而阴离子的吸收随pH的.11. (NH4) 2SO是届丁生理性盐,NaNG是届丁生理性盐.14. 根部吸收的无机离子是通过向上运输的,但也能横向运输到 <喷在叶面的有机和无机物质是通过运输到植株各局部的.衰老器官解体的原生质与高分子颗粒还可通过向新生器官转移.15. 是表皮细胞外壁的通道,它从角质层的内外表延伸到表皮细胞的质膜, 其中充满表皮细胞原生质体的分泌物.16. 在16种植物面必需元素中,只有 ______ 4 ____ 种不存在丁灰分中.17. 这所以被称为了肥料三要素,这是由于.19. 从无机氮所形成的第一个有机氮化合物主要是 .20. 根吸收矿质元素最活泼的区域是.对丁难丁再利用的必需元素,其缺乏病症最先出现在O21. 可再利用的元素从老叶向幼嫩局部的运输通道是.22. 根外追肥时,喷在叶面的物质进入叶细胞后,是通过通道运输到植物多局部的.23. 业硝酸复原成氨是在细胞的中进行的.对丁非光合细胞,是在中进行的;而对丁光合细胞,那么是在中进行的.24. 根对矿质元素的吸收有主动吸收和被动吸收两种,在实际情况下,以吸收为了主.25. 水稻等植物叶片中天冬酰胺的含量可作为了诊断的生理指标.28.硝酸盐复原速度白天比夜间 ,这是由于叶片在光下形成的和能促进硝酸盐的复原.33. 钻研矿质营养常用的方法有 ______ 和.34. 确定必需元素的三条标准是、和39. ________________________________________ 老叶和茎秆出现红色或紫色常是由于缺__________________________________________ 所致,它使基部茎叶片积累大量合成,所以产生红色.41.缺Ca的显著病症是由于Ca是构成的成分之一.43. 缺Mg能影响成,从而引起状.44. 缺Mg会影响成,从而引起脉间状.45. 缺Fe能影响成,从而引起绿.49. 油菜“花而不实〞与缺元素关;豆科植物根瘤发育不好与缺元素有关.50. 在必需元素中,金届元素生长素合成有关,而___________________和那么与光合作用分解水,释放氧气有关.53. 缺乏必需元素? ?> 等,均可引起植物产生缺绿病.55. 缺N和缺Fe都能引起缺绿病,二者区别在丁缺氮病,缺铁病.56. 植物必需元素中,■元素与生长素有关,■等元素参加光合作用中水的分解.58. 当缺乏> ?■等元素时,其病症先在嫩叶或生长点出现.59. 当缺乏? : 元素时,其病症先在老叶出现.62. 植物细胞吸收矿质元素的三种方式为了?和o63. 离子扩散除取决丁化学势梯度外,还取决丁梯度,二者合起来称为了66. 支持载体学说的实验证据是 ______ 和象的存在.67. 长期施用硝态氮肥,可能导致土壤故称这类化肥为了.68. 土壤中施用NHNO3 土壤pH 因此该化肥届于 .73.根外追肥和喷药等,主要是通过_________ 和入植物体的.78. _________________________________________ 根部吸收矿质元素,其向上运输的动力是__________________________________________ 和.79. 栽培叶菜类应多施 ____ 肥,栽培块根、块茎作物在后期应多施巴.81.植物合理施月巴的指标有 , , _______________ 和等.83.水稻叶鞘中的量过高,常是N营养缺乏的指标.85.白菜十心病、苹果疮痂病与缺元素有关;幼叶先期脉间失绿,后呈灰白色与缺元素有关.四、判断是非并改正1. 植物吸收矿质元素最活泼区域是根尖分生区.()2. 植物从土壤溶液中既吸收硝态氮,乂吸收铉态氮.()3. 植物吸收矿质元素和水分间的关系是正相关.()4. NH4NOH于生理酸性盐,(NH4)2SO届于生理碱’性盐.()5. 植物体内的钾一般不形成稳定的结构物质.()6. 缺N时植物的幼叶首先变黄.()7. 温度越高,细胞膜的透性就越高,也就越有利于矿质元素的吸收.()8. 植物根系通过被动吸收到达杜南平衡时, 细胞内阴阳离子的浓度都相等.()9. 氮不是矿质元素,而是灰分元素.()10. 同族的离子问不会发生拮抗作用.()11. 固氮酶具有对多种底物起作用的功能.()12. 用毛笔蘸一些0.5%硫酸业铁溶液,在幼叶上写一个“ Mg'字,五天后在叶片上出现了一个明显的绿色,“Mg'字,说明该植物缺镁而缺铁.()13. 根部吸收各离子的数量不与溶液中的离子成比例. ()14. 把固氮菌(Azoto bacter)培养在含有15NH的培养基中,固氮水平立刻停止.()15. 植物吸收矿质元素最活泼的区域是根尖的分生区. ()16. N、P、K之所以被称为了“肥料三要素〞,是由于它们比其它必需矿质元素更重要. ()17. 所有植物完全只能依靠根吸SO2以提供其生长发育必需的硫元素五、问答题1. 植物必需元素具备哪些条件?2. 根外施肥有哪些优点?3. 试述矿质元素的综合生理作用.4. 植物营养必需的大量元素有哪几种?其中哪些是以阴离子状态被吸收?哪些以阳离子状态被吸收?哪些可以以阴离子或阳离子状态吸收?写出这些离子,并讨论外界溶液pHM阴、阳离子吸收的影响.5. 现配制了4种溶液(表3.1),每种溶液的总浓度都相同.用这些液培养已发育的小麦种子,14d后测得数据如表3.1所示.请分析其结及原因.表3.1 小麦的溶液培养6. 用溶液培养法钻研番茄的氮、磷、钾元素缺乏症时,忘记培养缸上贴标签.培养21d后发现A处理的番茄叶片卷缩.有缺绿斑,叶边枯焦,老叶病症比幼叶的更为了显著.B处理的番班叶干黄脱落,幼叶灰绿,叶柄叶脉呈紫色,根细而长,幼叶较老的缺乏症轻,整株生长缓慢.C处理的番茄叶片紫红色,叶及叶柄上有坏死斑,老叶病症较幼叶病症更明显,根系发育差,整枝生长慢.请你根据这些病症,为了不同处理的培养缸补贴标签.10. 支持矿质元素主动吸收的载体学说有哪些实验证据?并解释之.11. N肥过多时,植物表现出哪些失调病症?为了什么?13. 肥料适当深施有什么好处?14. 为了什么在石灰性土壤上施用NH4 N时,作物的长势较施用N03 N的好?15. 为了什么叶中的天冬酰胺或淀粉含量可作为了某些作物施用N肥的生理指标?22. 在含有Fe、K、P、Ca B、Mg C& S、Mn等营养元素的培养液中培养棉花,当棉苗第四片叶展开时,在第一片叶上出现了缺绿症,问该缺乏症是由丁上述元素中哪种元素含量缺乏而引起的?为了什么?27. 影响植物根部吸收矿质的主要因素有哪些?28. 何为了根外营养?其结构根底是什么?它有何优越性?29. 试述盐分吸收与水分吸收的关系?30. 为了了确切地证实某种元素是植物必需的微量元素,要做哪些实验?32. 试述根部吸收矿质的过程.33. 试述矿物质在植物体内运输的形式与途径,可用什么方法证明?34. 什么是营养临界期及营养最大效率期?它们对作物产量形成有何影响?35. 为了什么说施肥增产的原因是间接的?主要表现在哪些方面?36. 为了使肥效充分发挥,生产上常采取哪些主要举措?37. 必需矿质元素应具备哪几条标准?目前植物必需元素共有多少种?其中大量与微量元素各为了多少种?各是指哪些元素?38. 作物矿质元素是否缺乏,如何诊断?40. 根部吸收离子的数量总与土壤溶液(或培养液)中离子的数量成比例,对吗?为了什么?41. 为了什么在正常情况下植物体内业硝酸盐(NO2 )不会积累?44. 施肥如何才能做到合理?46. 何谓溶液培养?它在管理方面应注意什么?47. 缺氮与缺铁为了什么都能引起缺绿病,二者病症区别在哪里?48. 怎样才能证明某种元素是植物的必需?在进行这一工作时应注意些什么?49. 为了什么说水分和矿质元素的吸收是两个既相对独立,乂有密关系的生理过程.53. 如何理解“麦浇芽〞、“菜浇花〞?54. 浅谈矿质营养在植物体内的运输.56.简述植物NO3与光合作用的关系.61.如何提升植物养分利用效率?。
植物生物学中的物质代谢途径和机制植物生物学是关于植物的科学研究,它研究植物的形态、生理、生态等方面,其中包括了植物的代谢途径和机制。
植物代谢是指植物体内的化学反应和能量转化,包括水分代谢、碳水化合物代谢、蛋白质代谢和脂质代谢等。
这些代谢途径和机制是植物生长、发育、适应环境等重要过程中必不可少的环节。
一、水分代谢水分代谢是植物生长和发育的重要过程,它影响着植物的生长、营养和抵抗力等方面。
植物的水分代谢包括吸水、传导、蒸腾和排水四个方面。
植物体内的水分主要是由根吸收,然后通过根、茎、叶等传导组织传送到植物体的各个部位。
植物中的传导组织包括了木质部、韧皮部和髓皮部等。
木质部是植物内部的重要组织结构,它主要负责物质的输送和支撑。
韧皮部主要负责植物的保护和传导,而髓皮部则主要起到填充细胞和储存物质等作用。
植物体内的水分排出主要通过蒸腾作用发生。
蒸腾是指植物体内水分通过气孔排出,这一过程包括了水分的蒸发、吸气和排气等环节。
蒸腾是植物防止过度蒸发的重要机制,也是植物维持水平衡的重要途径。
二、碳水化合物代谢植物体内的碳水化合物代谢包括了光合作用和呼吸作用两个方面。
光合作用是指植物体内将阳光能量转化为化学能的过程,通过与空气中的二氧化碳进行化学反应,将其转化为葡萄糖等有机物质。
呼吸作用则是指植物体内有机物质进行氧化分解,从而释放出能量的过程。
植物体内的碳水化合物代谢与植物的生长和发育密切相关。
植物通过光合作用合成出的葡萄糖等有机物质可被用来生成细胞壁、细胞质、细胞核等物质,并且可被耗散在生理活动和生长发育中。
因此,植物在不同的生长发育阶段和适应环境时其碳水化合物代谢过程也会发生改变。
三、蛋白质代谢蛋白质是植物体内的重要组成部分,它们在保持细胞形态、维持生命活动和维护植物机能等方面扮演着重要作用。
植物体内的蛋白质代谢包括了蛋白质的合成、降解和修饰等过程。
植物体内蛋白质的合成过程主要发生在叶绿体和内质网上,后者通过转录和翻译作用对蛋白质进行合成。
植物水分代谢的三个过程咱来说说植物水分代谢的这三个过程呀,就好像是植物的一场奇妙冒险呢!第一个过程呢,就是水分的吸收。
你想想看,植物就像个小机灵鬼,拼命地从土壤里把水分给吸上来。
这就好比我们人喝水一样,植物也得让自己“喝饱水”才能有精神呀!它们的根就像小手一样,紧紧地抓住水分,一点儿也不松开。
那场面,就好像是植物在和水分玩拔河比赛呢,嘿哟嘿哟地把水分拉进自己的身体里。
植物吸收水分可不容易呢,得克服好多困难。
土壤里的水分有时候就像个调皮的小孩,藏得深深的,植物就得努力去找到它。
而且呀,周围还有其他植物也在抢呢,这竞争可激烈啦!要是植物不努力,那可就没得“喝”啦,那不就干巴巴的啦。
接下来就是水分的运输啦。
这就像是植物身体里有一条小小的“水道”,水分在里面欢快地流淌着。
从根开始,一路向上,经过茎,再到叶子。
这一路上呀,水分就像坐过山车一样,忽上忽下的。
你说植物得多厉害呀,能让水分这么听话地在自己身体里跑来跑去。
就好比我们身体里的血液一样,水分在植物身体里也有着重要的作用呢。
它要把营养物质送到各个地方,让植物每个地方都能茁壮成长。
要是水分运输不顺畅,那植物就会这儿不舒服那儿不舒服的,就像我们人要是血液循环不好,也会生病一样呢。
最后呀,就是水分的散失啦。
植物也会出汗呢,哈哈!它们通过叶子上的气孔,把多余的水分给排出去。
这就像是植物在给自己“透气”一样。
不过呀,这个过程也得把握好度,要是散失得太多了,植物也会受不了的。
你想想看,要是大夏天我们人一直出汗,那也会虚脱呀,植物也是一样的道理呢。
它们得聪明地调节这个过程,该散失的时候散失,不该散失的时候就得赶紧关上气孔。
这就像我们开关窗户一样,热的时候打开透透气,冷的时候就赶紧关上保暖。
植物的水分代谢这三个过程呀,可真是奇妙又重要。
它们相互配合,就像一个完美的团队。
没有吸收,就没有水可用;没有运输,水就到不了该去的地方;没有散失,植物也会出问题。
所以呀,我们可得好好爱护这些植物,让它们能顺利地完成这场水分代谢的大冒险。
第10讲植物的水分代谢和矿质营养考试要求1.渗透作用的原理。
识记发生渗透作用必须具备的两个条件;阐明渗透作用的原理。
2.植物细胞的吸水和失水。
理解成熟的植物细胞是一个渗透系统,解释植物细胞的吸水和失水现象。
3.水分的运输、利用和散失。
理解植物吸收和运输水分的动力;描述水分的利用和散失过程。
4.合理灌溉。
正确理解合理灌溉的原理、应用和意义。
5.植物必需的矿质元素。
识记植物必需的矿质元素,掌握溶液培养法的方法及其应用。
6.根对矿质元素的吸收。
理解矿质元素的吸收是主动运输的过程。
阐述成熟区表皮细胞吸收矿质元素和渗透吸水是两个相对独立的过程。
7.矿质元素的运输和利用。
举例说出可再度利用元素和不可再度利用元素的区别。
8.合理施肥。
正确理解合理施肥的原理、应用和意义。
知识整理一、水分代谢1.概念:水分代谢是指水分的、、和。
主要吸水器官和部位:细胞壁:细胞结构特点原生质层:浓度差构成一个渗透系统细胞液外界溶液2.渗透吸水(主要的吸水方式)吸水:外界溶液浓度细胞液浓度原理失水:外界溶液浓度细胞液浓度验证:实验举例:细胞3.运输:根吸收的水分,通过根部的输送到茎,再由茎输送到叶。
1%—5%的水分用于作用和作用等生命活动4.利用和散失95%—99%的水分通过作用散失,所产生的拉力,是的重要动力。
原理:不同植物的不同,同一植物在亦不相同。
5.合理灌溉应用:根据植物的需水规律, 灌溉。
二、矿质营养大量元素:等9种; 1.植物必需的元素微量元素: 等8种。
2.矿质元素的概念:除 之外,主要是由 从 中吸收的元素。
目前,科学家确定植物必需的矿质元素有 种。
吸收状态:3.吸收 吸收方式:呼吸作用提供影响吸收的因素细胞膜上 的 4.运输:随着 的运输到达植物的各个部分。
可再度利用利用形式5.利用 难溶解的稳定的化合物:如 只能利用一次。
功能: 和 。
原理:不同植物所需的 不同,同一植物在 亦不相同。
6.合理施肥应用:根据植物的需肥规律, 施肥。
三、水分的吸收和矿质元素离子的吸收是两个相对独立的过程达到学以致用的目的。
提分关键1.扩散作用和渗透作用有何异同点?答:渗透作用是一种特殊方式的扩散作用。
渗透作用与扩散作用的异同点:相同点:都是由单位体积分子数多的移向单位体积分子数少的地方。
不同点:渗透作用多指溶剂分子(主要是水分子)的移动,扩散作用多指溶质分子(如甘油等)或气体分子(如O2、CO2等),也可以是溶剂分子(如水、酒精等)的运动;渗透作用必须通过半透膜,扩散作用可以不通过半透膜。
如肺泡中的O2通过毛细血管壁细胞进入毛细血管是扩散,而水通过细胞膜既可认为是扩散作用,也可以认为是渗透作用。
2.半透膜与选择透过性膜一样吗?答:半透膜与选择透过性膜是两个不同的概念,半透膜是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。
能否通过半透膜往往取决于分子的大小。
而选择透过性膜是指细胞膜等生物膜,由于膜上具有载体等结构,且不同生物的细胞膜上载体种类和数量的不同,因而对物质的吸收与否及吸收多少具有选择性。
当细胞死亡时,细胞膜便失去选择透过性,变为全透性。
简单地说,两者的相同点是水分子都能自由通过,另一些大分子不能透过。
不同点是半透膜不具生命性,故无选择性。
3.将洋葱表皮细胞与红细胞分别置于30%蔗糖溶液与清水中,各会发生什么现象?答:将洋葱表皮细胞与红细胞分别置于30%蔗糖溶液与清水中,发生的现象如下表:洋葱表皮细胞红细胞30%蔗糖溶液显微镜下观察发生质壁分离现象显微镜下观察发生失水皱缩现象清水细胞吸水膨胀。
若是将发生了质壁分离的细胞放入清水则发生质壁分离复原现象显微镜下观察发生吸水膨胀,直至胀破4.判断必需元素的标准是什么?如何知道某元素是否是植物必需的?答:判断必需元素的标准是:首先该元素完全缺乏时,植物不能进行正常的生命活动;其次该元素对植物生命活动的作用不能由其它元素替代,缺乏时植物表现出一定的病症,而且对表现了缺素症状的植物施与该元素,植物可以恢复正常的生命活动。
溶液培养法是测定矿质元素是否是必需元素的一种研究方法,具体实验方法采用对比法,在设计实验时,要注意实验组是缺乏一种矿质元素的完全营养液,对照组是完全营养液。
实验必须具备有利于植物正常生长的的环境。
5.植物渗透吸水的动力和吸收矿质元素的动力一样吗?答:植物主要的吸水方式是渗透吸水,一般吸水力主要来自蒸腾作用拉力。
图10—1是向日葵的蒸腾及吸水的日变化,从中可以看出,蒸腾与吸水有着大致的平行关系,吸水总是稍稍落后于蒸腾。
蒸腾作用还是促使水分内运输的重要动力。
图10—1土壤溶液中的矿质元素离子透过根尖成熟区表皮细胞的细胞膜进入细胞内部的过程,不仅需要细胞膜上载体蛋白质的协助,而且需要消耗细胞呼吸作用释放出的能量,是一个主动运输的过程。
呼吸抑制剂会抑制离子的吸收,植物吸收矿质元素的动力是呼吸作用。
6.影响根吸收矿质元素的因素有哪些?内因植物吸收矿质离子的种类和数量,直接原因是细胞膜上载体的种类和数量,根本原因取决于植物的遗传性(即物种的特异性)。
外因温度如图所示,在一定范围内,根系吸收矿质元素离子的速率,随土壤温度的升高而加快。
这主要是由于温度影响根的呼吸速率,从而影响根对矿质元素离子的吸收。
但温度过高(超过40℃),吸收离子的速度下降。
氧气浓度如图所示,在一定范围内,氧气供应越好,根系吸收矿质离子越多。
氧气主要是通过影响根细胞的呼吸作用来影响根对矿质营养的吸收。
土壤通气不良,会影响根系对矿质营养的吸收,因此,农田要经常中耕松土。
土壤溶液pH作物都有生长的最适pH值,一般为6~7。
不同植物生长的最适pH值是不同的。
土壤酸化或碱化均不利于植物生长。
名师点拨例1(2001广东生物卷)图10—2是研究植物水分代谢的4个实验装置。
请判断实验开始后,玻璃管内的水是否流动及流动方向(无流动以×表示,流动方向以↓、↑、→、←表示)。
下面4个选项中的符号依次表示4个装置中用括号标示的玻璃管内的水分流动现象,其中正确的是A.↑↓×× B.×↑×→C.↓↑→→ D.↓↑×←图10—2考点分析本题通过分析实验装置来考查对蒸腾作用和渗透作用原理的理解,同时要求学生具有较强的观察能力和综合分析能力。
解题思路渗透作用的发生必须具备两个条件:一是具有半透膜,二是半透膜两侧具有浓度差。
凡是符合这两个条件的都可发生渗透作用,水分子表现出由低浓度向高浓度一侧运动。
成熟的植物生活细胞是一个渗透系统,原生质层在植物细胞中起半透膜作用,当植物细胞与外界溶液接触时,水分子表现出由低浓度向高浓度一侧运动。
(1)号玻璃管顶部的油滴阻止了水分的蒸发,不发生水分的流动。
(2)号玻璃管中植物的蒸腾作用和渗透作用使水分子向上运动。
(3)号玻璃管两端的蔗糖溶液浓度相同,水分子进出平衡,故表现为不发生水分的流动。
(4)号玻璃管两端的蔗糖溶液浓度不相同,左侧浓度较高而右侧浓度较低导致水分进出的速率不同,总体上玻璃管中水分子从左侧流向右侧。
本题正确答案是B。
失分陷阱观察识图能力弱,不能正确审题并综合分析是导致失分的主要原因。
解题时不要图快,要注意仔细审题,理解题意。
例2 (2001上海生物卷)人红细胞的渗透压与x浓度的食盐水相当。
而浸在y浓度食盐水中的红细胞破裂:浸在z浓度食盐水中的红细胞收缩。
则这三种食盐水的浓度大小依次为A.x>y>z B.y>x>z C.z>y>x D.z>x>y考点分析本题主要考查细胞的吸水和失水。
课本主要介绍植物细胞,本题考核的红细胞是动物细胞,故还考查学生知识迁移的能力。
解题思路将人红细胞放在一定浓度的外界溶液中就构成了一个渗透装置。
浸在y浓度食盐水中的红细胞破裂,说明y浓度比红细胞细胞内液的浓度小,红细胞发生渗透吸水;浸在z浓度食盐水中的红细胞收缩,说明z浓度比红细胞细胞内液的浓度的,红细胞发生渗透失水。
所以这三种食盐水的浓度大小依次为z>x>y。
本题正确答案是D。
失分陷阱知识迁移能力较差或不能正确区分低渗、等渗和高渗溶液导致失分。
例3(2002全国春季理综卷)取新鲜的马铃薯块茎,去皮后切取两个相同大小的立方块,一块放在浓盐水中,另一块放在清水中(如图10—3)。
请判断一段时间后它们的变化,并解释其原因。
a b图10—3(1)图a中马铃薯块(收缩,不变,膨胀)。
解释原因:。
(2)图b中马铃薯块(收缩,不变,膨胀)。
解释原因:。
考点分析本题主要考查植物细胞的吸水和失水。
解题思路盐水的浓度大于马铃薯细胞液的浓度,由于渗透作用马铃薯细胞内水分渗出,马铃薯块收缩变小;马铃薯细胞液的浓度大于清水,由于渗透作用外界的水分渗进马铃薯细胞,马铃薯块膨胀变大。
本题正确答案是(1)收缩盐水的浓度大于马铃薯细胞液的浓度,由于渗透作用细胞内水分外流。
(2)膨胀马铃薯细胞液有一定浓度,由于渗透作用水分进入细胞。
失分陷阱该题属容易题,失分的原因在于不能用正确的生物学术语来解释生物学现象。
例4(2004江苏生物卷)一位农民种植的某块农田小麦产量总是比邻近地块的低。
他怀疑该农田可能是缺少某种元素,为此将该块肥力均匀的农田分成面积相等的五小块,进行田从表中可判断,该农田最可能缺少的元素是A.K B.N C.P D.S考点分析本题知识点主要是植物必需的元素,但重点考查学生对对照实验及实验结果的分析。
解题思路甲、丙、丁等地块的小麦收获量与作为对照的不施肥的戊地块的小麦收获量基本相同,只有乙地块收获量高,分析乙地块的施肥情况,除了与丙地块所施肥相同的矿质元素P外,还含有矿质元素K,可以得出判断结论。
本题正确答案是A。
失分陷阱部分学生不能正确理解该实验的设计意图,不能正确区分实验组和对照组导致无法作出正确判断。
例5(2000年广东生物卷)在根吸收无机盐离子的过程中,一般情况下,下列因素中最重要的是A.蒸腾速率B.根尖表皮细胞内外无机盐离子的浓度差C.离子进入根尖表皮细胞的扩散速率D.根可利用的氧考点分析本题考查根对无机盐离子的吸收及其动力。
解题思路根吸收无机盐离子的方式是主动运输,呼吸作用为主动运输提供了能量,而氧的正常供应与否直接影响根的呼吸作用。
根尖表皮细胞是否吸收某种无机盐离子和吸收数量的多少取决于根尖表皮细胞膜上的载体,而非细胞内外无机盐离子的浓度差;而蒸腾速率影响溶解于水中的无机盐离子的运输。
本题正确答案是D。
失分陷阱不能正确区分植物渗透吸水和吸收矿质元素的方式及植物渗透吸水和吸收矿质元素的动力,将两者混为一谈,导致误选A或B。
例6(2003上海生物卷)北方冬季常绿植物体内矿质养料的运输减弱或近于停止,主要原因是A.吸收作用减弱 B.蒸腾作用减弱 C.光合作用减弱 D.呼吸作用减弱考点分析本题考查矿质元素离子在植物体内的运输及运输的动力。