植物的水分关系课件.ppt

第二章第二章 植物的水分关系植物的水分关系Water Relations of PlantWater Relations of Plant植物的水分关系课件 水在植物生活中的作用水在植物生活中的作用 植物对水分的吸收植物对水分的吸收 植物的蒸腾作用植物的蒸腾作用 植物体内水分的运输植物体内水分的运输 合理灌溉的生理基础合理灌溉的生理基础植物的水分关系课件 水是生命起源的先决条件水是生命起源的先决条件, “, “有收无收在有收无收在于水于水””没有水就没有生命没有水就没有生命, ,也就没有植物也就没有植物 植物对水分的吸收、运输、利用和散失的植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程就构成了植物的过程就构成了植物的水分关系水分关系(water Relations (water Relations of Plant)of Plant)植物的水分关系包括：水分的吸收水分的运输水分的利用水分的散失植物的水分关系课件第一节第一节 水在植物生活中的作用水在植物生活中的作用Roles of Water in Plant LifeRoles of Water in Plant Life一、植物体内的含水量及水分存在的状态一、植物体内的含水量及水分存在的状态（（（（Content and State of Water in PlantContent and State of Water in PlantContent and State of Water in PlantContent and State of Water in Plant））））不同植物含水量不同不同植物含水量不同 水生植物可达鲜重的水生植物可达鲜重的9090％以上，地衣、藓类仅占％以上，地衣、藓类仅占6 6％左右，草本植物为％左右，草本植物为7070％～％～8585％，木本植物稍低于％，木本植物稍低于草本植物。

草本植物一）植物体内的含水量（一）植物体内的含水量同一植物的不同器官和组织含水量不同同一植物的不同器官和组织含水量不同 根尖、幼苗和绿叶可达根尖、幼苗和绿叶可达6060％～％～9090％，树干约为％，树干约为4040～～5050％，休眠芽含％，休眠芽含4040％，风干种子为％，风干种子为8 8％～％～1414％植物的水分关系课件（二）植物体内水分存在的状态（二）植物体内水分存在的状态同一种植物的同一器官和组织，在不同的生同一种植物的同一器官和组织，在不同的生育期含水量不同育期含水量不同 一般在幼苗期含水量较高，生长后期含水量下一般在幼苗期含水量较高，生长后期含水量下降一日之内，早晨含水量高而下午含水量低一日之内，早晨含水量高而下午含水量低 水水分分在在植植物物生生命命活活动动中中的的作作用用，，不不但但与与其其数数量量有有关关，，也也与与它它的的存存在在状状态态有有关关植植物物细细胞胞的的原原生生质质、、膜膜系系统统以以及及细细胞胞壁壁是是由由蛋蛋白白质质、、核核酸酸和和纤纤维维素素等等大大分分子子组组成成，，它它们们含含有有大大量量的的亲亲水水基基团团，，与与水水分分子子有有很很高高的的亲亲和和力力。

因因而而水水分分在在植植物物体体内内有有束束缚缚水水（（结结合合水水））和和自自由由水水两两种种存存在在状状态态（（图图2-12-1）植物的水分关系课件亲水物质亲水物质被吸附的水分子被吸附的水分子图图2-1 2-1 自由水和束缚水的示意图自由水和束缚水的示意图 1 1、自由水、自由水 2 2、束缚水、束缚水1 2 21 1植物的水分关系课件 束缚水束缚水是指被原生质组分吸附，不能自由移动是指被原生质组分吸附，不能自由移动的水分而的水分而自由水自由水则是指不被原生质组分吸附，可则是指不被原生质组分吸附，可自由移动的水分自由移动的水分 自由水自由水/ /束缚水是衡量植物代谢强弱和抗性的束缚水是衡量植物代谢强弱和抗性的生理指标之一生理指标之一自由水自由水/束缚水比值较高时，植物束缚水比值较高时，植物代谢活跃，生长较快，抗逆性差；反之，代谢活代谢活跃，生长较快，抗逆性差；反之，代谢活性低、生长缓慢，但抗逆性较强性低、生长缓慢，但抗逆性较强水分的水分的两种状态的划分是相对的，它们之间并没两种状态的划分是相对的，它们之间并没有明显的界线。

有明显的界线细胞内的水分状态不是固定不变的，随着代谢的细胞内的水分状态不是固定不变的，随着代谢的变化，自由水变化，自由水/ /束缚水比值亦相应改变束缚水比值亦相应改变植物的水分关系课件 植物对水分的需要可分为植物对水分的需要可分为生理需水生理需水和和生态需水生态需水两个方面两个方面生理需水生理需水指直接由植物根系吸收、用于生命活指直接由植物根系吸收、用于生命活动与保持植物体内水分平衡的水分，包括动与保持植物体内水分平衡的水分，包括组成水组成水和和消耗水消耗水组成水组成水主要指参与植物细胞原生质和主要指参与植物细胞原生质和细胞壁组成、参与光合作用、呼吸代谢、有机物细胞壁组成、参与光合作用、呼吸代谢、有机物合成与分解等生化反应以及作为无机盐溶剂的水合成与分解等生化反应以及作为无机盐溶剂的水分，这部分水极少，仅占植物根系吸收水分的分，这部分水极少，仅占植物根系吸收水分的1 1～～5%5%消耗水消耗水则是指通过地上部分，主要是通过则是指通过地上部分，主要是通过蒸腾作用而散失掉的水分，占根部吸水的蒸腾作用而散失掉的水分，占根部吸水的95%95%以以上植物的水分关系课件生态需水生态需水是指用于调节植物生态条件所需的水分，是指用于调节植物生态条件所需的水分，这部分水分不参与植物体内的代谢，但同样为植物所这部分水分不参与植物体内的代谢，但同样为植物所必需。

它不仅能调节大气的温度与湿度，而且还能调必需它不仅能调节大气的温度与湿度，而且还能调节土壤温度、通气、供肥、维持微生物区系等等节土壤温度、通气、供肥、维持微生物区系等等二、水分在植物体内的生理作用二、水分在植物体内的生理作用（（（（Physiological Role of Water in PlantsPhysiological Role of Water in PlantsPhysiological Role of Water in PlantsPhysiological Role of Water in Plants））））（一）水分是细胞原生质的主要成分（一）水分是细胞原生质的主要成分 植植物物细细胞胞原原生生质质一一般般含含水水量量在在80%80%以以上上，，这这样样才才可可使使原原生生质质保保持持溶溶胶胶状状态态，，以以保保证证各各种种生生理理生生化化过过程程的的进进行行如如果果含含水水量量减减少少，，原原生生质质由由溶溶胶胶变变成成凝凝胶胶状状态，细胞生命活动大大减缓（例如休眠种子）态，细胞生命活动大大减缓（例如休眠种子） 植物的水分关系课件（二）水是植物代谢过程中重要的反应物质（二）水是植物代谢过程中重要的反应物质 水水是是植植物物体体内内重重要要生生理理生生化化反反应应的的底底物物之之一一，，在在光光合合作作用用、、呼呼吸吸作作用用、、有有机机物物质质合合成成和和分分解解的的过过程中均有水的参与。

程中均有水的参与三）水是植物体内各种物质代谢的介质（三）水是植物体内各种物质代谢的介质 在正常情况下，植物只能吸收溶于水中的无机在正常情况下，植物只能吸收溶于水中的无机物质和有机物质，而且只有溶于水中这些物质才能物质和有机物质，而且只有溶于水中这些物质才能在植物体内运转与分配一方面，水是物质溶解的在植物体内运转与分配一方面，水是物质溶解的溶剂和在植物体内运输的媒介；另一方面，植物体溶剂和在植物体内运输的媒介；另一方面，植物体内的水分流动，把整个植物体联系在一起，成为一内的水分流动，把整个植物体联系在一起，成为一个有机整体个有机整体植物的水分关系课件（四）水分能够保持植物的固有姿态（四）水分能够保持植物的固有姿态 由于细胞和组织中含有大量的水分，使细胞处由于细胞和组织中含有大量的水分，使细胞处于膨胀状态，因而植物的枝叶得以挺立，有利于充于膨胀状态，因而植物的枝叶得以挺立，有利于充分吸收阳光和进行气体交换；可使花朵开放，利于分吸收阳光和进行气体交换；可使花朵开放，利于传粉；根系也能在土壤中生长，这是维持正常生命传粉；根系也能在土壤中生长，这是维持正常生命活动所必须具备的条件。

活动所必须具备的条件五）水分能有效降低植物的体温（五）水分能有效降低植物的体温 水水分分子子具具有有很很高高的的汽汽化化热热和和比比热热，，因因此此，，在在环环境境温温度度波波动动的的情情况况下下，，植植物物体体内内大大量量的的水水分分可可维维持持体体温温相相对对稳稳定定在在烈烈日日曝曝晒晒下下，，通通过过蒸蒸腾腾散散失失水水分分以降低体温，使植物不易受高温伤害以降低体温，使植物不易受高温伤害植物的水分关系课件（六）水是植物原生质胶体良好的稳定剂（六）水是植物原生质胶体良好的稳定剂 水分子能与蛋白质等大分子化合物的亲水基水分子能与蛋白质等大分子化合物的亲水基团形成氢键，在其周围定向排列，形成水化层，团形成氢键，在其周围定向排列，形成水化层，以减少大分子之间的相互作用，增加其溶解性，以减少大分子之间的相互作用，增加其溶解性，维持细胞原生质体的稳定性此外，还能与带电维持细胞原生质体的稳定性此外，还能与带电离子结合，形成高度可溶的水化离子，共同影响离子结合，形成高度可溶的水化离子，共同影响细胞原生质体的状态，调节细胞代谢的速率细胞原生质体的状态，调节细胞代谢的速率。

植物的水分关系课件第二节第二节 植物对水分的吸收植物对水分的吸收Absorption of Water by PlantsAbsorption of Water by Plants一、植物细胞的吸水一、植物细胞的吸水（（（（Absorption of Water Absorption of Water Absorption of Water Absorption of Water by Plant Cellsby Plant Cellsby Plant Cellsby Plant Cells））））（一）细胞的渗透性吸水（一）细胞的渗透性吸水 细胞对水分的吸收主要有细胞对水分的吸收主要有渗透性吸水渗透性吸水和和吸胀吸胀吸水吸水两种方式，成熟细胞主要靠渗透性吸水，风两种方式，成熟细胞主要靠渗透性吸水，风干种子等无液泡的细胞主要靠吸胀吸水干种子等无液泡的细胞主要靠吸胀吸水 水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系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，称之为统移动的现象，称之为渗透作用渗透作用（（osmosisosmosis））。

渗渗透透系系统统的的条条件件：：半半透透膜膜及及半半透透膜膜两两侧侧有有浓浓度度差差（图（图2-22-2）植物的水分关系课件图图2-2 2-2 半透膜的渗透作用半透膜的渗透作用A.A.漏斗内未加糖时，液面与烧杯中的纯水相平漏斗内未加糖时，液面与烧杯中的纯水相平B.B.漏斗内加糖后，渗透作用使烧杯内水面下降而漏斗内液面上升漏斗内加糖后，渗透作用使烧杯内水面下降而漏斗内液面上升植物的水分关系课件1.1.水势水势（（water potentialwater potential）） 水势是水势是19601960年由年由SlatyerSlatyer和和TaylorTaylor首先应用于首先应用于植物生理学中来研究植物体内水分运动原理的一植物生理学中来研究植物体内水分运动原理的一个概念，它由热力学中化学势的概念引申而来个概念，它由热力学中化学势的概念引申而来1 1）化学势）化学势 也就是在等温、等压条件下，在一个具多种组也就是在等温、等压条件下，在一个具多种组分的混合体系内，分的混合体系内，1mol1mol某种组分就是该物质的化学某种组分就是该物质的化学势。

即每偏摩尔物质所具有的自由能用希腊字母势即每偏摩尔物质所具有的自由能用希腊字母μμ表示 在渗透作用过程中，系统中的水分发生了有限的在渗透作用过程中，系统中的水分发生了有限的定向移动，这种移动是由系统两端的定向移动，这种移动是由系统两端的水势水势所决定的所决定的植物的水分关系课件（（2 2）水的化学势）水的化学势 在物理化学中，化学势用来描述体系中组分发在物理化学中，化学势用来描述体系中组分发生化学反应的本领及转移的潜在能力，可衡量物质生化学反应的本领及转移的潜在能力，可衡量物质反应或转移的能量同样道理，衡量水分反应或移反应或转移的能量同样道理，衡量水分反应或移动能量的高低，可用水的化学势表示动能量的高低，可用水的化学势表示水可作为体水可作为体系中的一种组分系中的一种组分( (物质物质) )，当加入，当加入1 1摩尔水所引起的摩尔水所引起的自由能的变化称为自由能的变化称为水的化学势水的化学势水的化学势水的化学势( (μμw w ) ) 水的化学势的绝对值无法确定，故通常用水水的化学势的绝对值无法确定，故通常用水的化学势（的化学势（μμw w）与同条件下纯水的化学势（）与同条件下纯水的化学势（μμ0 0w w）之差值，即相对值来表示：）之差值，即相对值来表示：  μμw w = μ = μw w - μ- μ0 0w w植物的水分关系课件 纯水的自由能和化学势最大，水势也最高。

在纯水的自由能和化学势最大，水势也最高在热力学中将纯水的化学势规定为热力学中将纯水的化学势规定为零零，那么溶液中的，那么溶液中的水与纯水的化学势差就等于该溶液中水的化学势，水与纯水的化学势差就等于该溶液中水的化学势，一般为一般为负负值3 3）水势）水势 水水势势是是偏偏偏偏摩摩摩摩尔尔尔尔体体体体积积积积水水水水的的的的化化化化学学学学势势势势差差差差，，也也就就是是偏偏摩摩尔尔体体积积的的水水在在一一个个系系统统中中的的化化学学势势与与纯纯水水在在相相同同温温度度压压力力下下的的化化学学势势之之间间的的差差水水势势的的符符号号为为ψψw w（（ψψw w为希腊字母，读为希腊字母，读psipsi））, ,可以用公式表示为：可以用公式表示为： μμw w-μ-μ0 0w wΔµΔµw wψψw wV Vw w==V Vw w植物的水分关系课件如何理解水的偏摩尔体积？如何理解水的偏摩尔体积？ 在在20℃20℃、、1 1个大气压，个大气压，1mol1mol纯水的体积为纯水的体积为18.09ml18.09ml，，1mol1mol纯乙醇的体积为纯乙醇的体积为58.35ml58.35ml。

将两者混将两者混合，按理其总体积应为合，按理其总体积应为76.4476.44（（18.09ml+58.35ml18.09ml+58.35ml）） mlml，但实验证明体积变为，但实验证明体积变为74.40 ml74.40 ml这是由于溶液这是由于溶液中分子间相互作用不同于纯组分中分子间相互作用中分子间相互作用不同于纯组分中分子间相互作用造成的 这这一一事事实实说说明明，，溶溶液液中中水水的的摩摩尔尔体体积积不不再再是是18.09ml18.09ml，，而而变变为为水水的的偏偏摩摩尔尔体体积积17.00ml17.00ml；；而而溶溶液液中中的的乙乙醇醇摩摩尔尔体体积积也也不不是是58.35ml58.35ml，，而而变变为为偏偏摩摩尔尔体积体积57.40ml57.40ml植物的水分关系课件 当体系有两种以上的纯物质组成为混合状态当体系有两种以上的纯物质组成为混合状态时，各物质的性质与纯粹态时不同所以，在处时，各物质的性质与纯粹态时不同所以，在处理混合系统（由两种以上纯物质组成的均匀体系）理混合系统（由两种以上纯物质组成的均匀体系）时，就引入了偏摩尔量的概念，而偏摩尔体积就时，就引入了偏摩尔量的概念，而偏摩尔体积就是偏摩尔量之一。

是偏摩尔量之一 水势单位用帕（水势单位用帕（PasclePascle，，PaPa），现在统一用兆），现在统一用兆帕（帕（MPaMPa，，1MPa=101MPa=106 6PaPa）来表示过去曾用大气压）来表示过去曾用大气压（（atmatm）或巴（）或巴（barbar）作为水势单位，它们之间的换）作为水势单位，它们之间的换算关系是：算关系是： 1bar=0.1MPa=0.987atm 1bar=0.1MPa=0.987atm，， 1 1标准标准atm=1.013×10atm=1.013×105 5Pa=1.013barPa=1.013bar 水势代表水分移动的趋势，水势代表水分移动的趋势，水分总是从水势水分总是从水势水分总是从水势水分总是从水势高处流向水势低处高处流向水势低处高处流向水势低处高处流向水势低处植物的水分关系课件2.2.植物细胞的渗透现象植物细胞的渗透现象 成熟的植物细胞具有一个大液泡，其细胞壁成熟的植物细胞具有一个大液泡，其细胞壁主要是由纤维素分子组成的微纤丝构成，水和溶主要是由纤维素分子组成的微纤丝构成，水和溶质都可以通过；而质膜和液泡膜则为选择性膜，质都可以通过；而质膜和液泡膜则为选择性膜，水易于透过，对其它溶质分子或离子具有选择性。

水易于透过，对其它溶质分子或离子具有选择性这样，在一个成熟的细胞中，原生质层（包括原这样，在一个成熟的细胞中，原生质层（包括原生质膜、原生质和液泡膜）就相当于一个半透膜生质膜、原生质和液泡膜）就相当于一个半透膜如果把此细胞置于水或溶液中，则含有多种溶质如果把此细胞置于水或溶液中，则含有多种溶质液泡液，原生质层以及细胞外溶液三者就构成了液泡液，原生质层以及细胞外溶液三者就构成了一个渗透系统（图一个渗透系统（图2-32-3）植物的水分关系课件一个成熟的植物细胞就是一个完整的渗透装置细胞壁细胞壁原原生生质质层层（全透性）（全透性）原生质层具有选择透过性，近似于半透膜细胞膜细胞膜液泡膜液泡膜细胞质细胞质细胞液细胞液细胞核细胞核图图2-3 2-3 植物细胞形态简图植物细胞形态简图植物的水分关系课件 如如果果把把具具有有液液泡泡的的细细胞胞置置于于比比较较浓浓的的蔗蔗糖糖溶溶液液中中，，细细胞胞内内的的水水向向外外扩扩散散，，整整个个原原生生质质体体收收缩缩，，最最后后原原生生质质体体与与细细胞胞壁壁完完全全分分离离植植物物细细胞胞由由于于液液泡泡失失水水而而使使原原生生质质体体和和细细胞胞壁壁分分离离的的现现象象，，称称为为质质壁壁分分离离（（plasmolysisplasmolysis））。

如如果果把把发发生生了了质质壁壁分分离离的的细细胞胞浸浸在在水水势势较较高高溶溶液液或或蒸蒸馏馏水水中中，，外外界界的的水水分分子子便便进进入入细细胞胞，，液液泡泡变变大大，，整整个个原原生生质质体体慢慢慢慢地地恢恢复复原原状状，，这这种种现现象象叫叫质质壁壁分分离离复复原原（（deplasmolysisdeplasmolysis））或或去去质质壁分离壁分离（图（图2-42-4））植物的水分关系课件2-42-4植物的水分关系课件 这这个个现现象象证证明明，，原原生生质质层层确确实实具具有有半半透透膜膜的的性性质，质，植物细胞可以看做是一个近似的渗透系统植物细胞可以看做是一个近似的渗透系统 水分子可通过存在于质膜上的水通道（水分子可通过存在于质膜上的水通道（water water channelchannel）进入细胞（图）进入细胞（图2-52-5）图图2-5 2-5 质膜的水通道蛋白质膜的水通道蛋白植物的水分关系课件 水通道是由质膜上的一些特殊蛋白所构成的、水通道是由质膜上的一些特殊蛋白所构成的、调节水分以集流的方式快速进入细胞的微细孔道，调节水分以集流的方式快速进入细胞的微细孔道，这些蛋白质称为水通道蛋白（这些蛋白质称为水通道蛋白（water channel water channel proteinprotein）或水孔蛋白（）或水孔蛋白（aquaporin,AQPaquaporin,AQP）。

水孔蛋）水孔蛋白不允许质子和离子通过，而只允许水分子通过白不允许质子和离子通过，而只允许水分子通过其选择性的机制是通道的半径在其选择性的机制是通道的半径在0.150.15～～0.20nm0.20nm之间，之间，而水分子的半径（而水分子的半径（0.15nm0.15nm）正好在这一范围，所以）正好在这一范围，所以水通道对水运动的阻力很小，细胞水分交换作用较水通道对水运动的阻力很小，细胞水分交换作用较快通过改变水孔蛋白的活性和调节水孔蛋白在膜快通过改变水孔蛋白的活性和调节水孔蛋白在膜上的丰度可以控制水分的透膜能力上的丰度可以控制水分的透膜能力植物的水分关系课件3.3.植物细胞的水势组成植物细胞的水势组成 在植物细胞中，构成细胞的水势应该是细胞体在植物细胞中，构成细胞的水势应该是细胞体系中所有影响水势变化的各个组分化学势之和，主系中所有影响水势变化的各个组分化学势之和，主要因素有溶质势（要因素有溶质势（ΨΨs s）、衬质势（）、衬质势（ΨΨm m）和压力势）和压力势（（ΨΨp p） 水势（水势（Ψw））=溶质势（溶质势（Ψs））+压力势（压力势（Ψp））+ 衬质势（衬质势（Ψm））（（1 1）溶质势）溶质势 溶质势也称渗透势（溶质势也称渗透势（ΨΨππ），是由于溶质颗粒），是由于溶质颗粒与水分子作用而引起细胞水势降低的数值，与溶液与水分子作用而引起细胞水势降低的数值，与溶液中溶质颗粒的数目成反比，即溶质越多，溶质势越中溶质颗粒的数目成反比，即溶质越多，溶质势越小，水势越小。

所以，小，水势越小所以，溶液的浓度与水势成反比溶液的浓度与水势成反比溶液的浓度与水势成反比溶液的浓度与水势成反比溶质势为负值溶质势为负值溶质势为负值溶质势为负值植物的水分关系课件（（2 2）衬质势）衬质势 衬质势是指细胞中的亲水物质（如蛋白质、淀衬质势是指细胞中的亲水物质（如蛋白质、淀粉粒、纤维素、核酸等大分子）对水分子的束缚而粉粒、纤维素、核酸等大分子）对水分子的束缚而引起水势下降的数值，因此也为引起水势下降的数值，因此也为负值负值负值负值已形成液泡已形成液泡的细胞，其亲水胶体已被水饱和，衬质势忽略不计的细胞，其亲水胶体已被水饱和，衬质势忽略不计3 3）压力势）压力势 压力势是指由于压力的存在而使水势发生改变的压力势是指由于压力的存在而使水势发生改变的值当细胞吸水膨胀时值当细胞吸水膨胀时，原生质体对细胞壁产生的压，原生质体对细胞壁产生的压力称力称膨压膨压同时，细胞壁产生大小相等方向相反的压同时，细胞壁产生大小相等方向相反的压力力(称称壁压壁压)正向作用于原生质体，使细胞液自由能增正向作用于原生质体，使细胞液自由能增加，水势增大所以，加，水势增大所以，压力势通常为正值压力势通常为正值压力势通常为正值压力势通常为正值。

当特殊情当特殊情况如蒸腾作用很强时，压力势为负值况如蒸腾作用很强时，压力势为负值植物的水分关系课件图图2-6 2-6 细胞相对体积与水势、溶质势、压力势的变化关系细胞相对体积与水势、溶质势、压力势的变化关系 不膨胀不膨胀完全膨胀完全膨胀4.4.细胞水势与水势各组分的变化关系细胞水势与水势各组分的变化关系植物的水分关系课件 活的植物细胞每时每刻都在与环境进行着水分活的植物细胞每时每刻都在与环境进行着水分和物质的交换，从而影响细胞水势的变化和物质的交换，从而影响细胞水势的变化当细胞当细胞初始质壁分离时，压力势初始质壁分离时，压力势ΨΨp=0p=0，则细胞水势等于，则细胞水势等于溶质势当把处于这种状态的细胞置于高水势环境当把处于这种状态的细胞置于高水势环境中时，细胞迅速吸水胞内水分的不断增加使细胞中时，细胞迅速吸水胞内水分的不断增加使细胞液浓度降低水势和溶质势逐渐增大，同时由于膨液浓度降低水势和溶质势逐渐增大，同时由于膨压的增加，也引起压力势增大压的增加，也引起压力势增大当细胞完全膨胀时，当细胞完全膨胀时，细胞不再吸水，水势达到最大，细胞不再吸水，水势达到最大， ΨΨw=0w=0，那么溶质，那么溶质势与压力势的绝对值必然相等。

势与压力势的绝对值必然相等在植物蒸腾强烈或在植物蒸腾强烈或将细胞置于高浓度溶液中时，细胞失水，膨压降低，将细胞置于高浓度溶液中时，细胞失水，膨压降低，细胞体积收缩，压力势变为负值，因此水势比溶质细胞体积收缩，压力势变为负值，因此水势比溶质势更低，细胞的吸水力也更强势更低，细胞的吸水力也更强植物的水分关系课件5.5.植物体内的水分运动植物体内的水分运动AB s s= -1.4MPa= -1.4MPa p p= +0.8MPa= +0.8MPa w w= -0.6MPa= -0.6MPa s s= -1.2MPa= -1.2MPa p p= +0.4MPa= +0.4MPa w w= -0.8MPa= -0.8MPa水分移动方向水分移动方向 在植物体内在植物体内相邻两个细胞的水分移动，取决于相邻两个细胞的水分移动，取决于它们的水势之差它们的水势之差 水势高的细胞水势高的细胞水势低的细胞水势低的细胞水分总是从水势高的部位向水势低的部位流动水分总是从水势高的部位向水势低的部位流动植物的水分关系课件 亲水胶体吸水膨胀的现象叫吸胀亲水胶体吸水膨胀的现象叫吸胀（涨）（涨）作用。

作用植物细胞壁中的纤维素以及原生质中的蛋白质、淀植物细胞壁中的纤维素以及原生质中的蛋白质、淀粉等大分子物质都具有亲水性，能与极性的水分子粉等大分子物质都具有亲水性，能与极性的水分子以氢键结合而引起细胞吸水膨胀，这种现象称为细以氢键结合而引起细胞吸水膨胀，这种现象称为细胞的吸胀（涨）吸水胞的吸胀（涨）吸水 在未形成液泡之前细胞靠吸胀（涨）作用吸水，在未形成液泡之前细胞靠吸胀（涨）作用吸水，如风干种子的萌发吸水干燥种子没有液泡，如风干种子的萌发吸水干燥种子没有液泡，ΨΨs=s=ΨΨP P =0 =0，，ΨΨw =w =ΨΨm m 吸胀（涨）作用大小与凝胶物质亲水性有关，吸胀（涨）作用大小与凝胶物质亲水性有关，一般而言，蛋白质的亲水性较强，吸胀作用力也较一般而言，蛋白质的亲水性较强，吸胀作用力也较大，淀粉次之，纤维素较小大，淀粉次之，纤维素较小 （二）细胞的吸胀（涨）吸水（二）细胞的吸胀（涨）吸水植物的水分关系课件（三）代谢性吸水（三）代谢性吸水 植物细胞利用呼吸作用产生的能量使水分经过质植物细胞利用呼吸作用产生的能量使水分经过质膜进入细胞的过程，叫做代谢性吸水。

代谢性吸水只膜进入细胞的过程，叫做代谢性吸水代谢性吸水只占吸水量的很少一部分占吸水量的很少一部分当通气良好时，细胞呼吸加强，细胞吸水增强；当通气良好时，细胞呼吸加强，细胞吸水增强；相反，减小氧气或以呼吸抑制剂处理时，细胞相反，减小氧气或以呼吸抑制剂处理时，细胞呼吸速率降低，细胞吸水减少呼吸速率降低，细胞吸水减少目前确切机理还不清楚目前确切机理还不清楚证据证据植物的水分关系课件二、植物根系的吸水二、植物根系的吸水（（（（Absorption of Water Absorption of Water Absorption of Water Absorption of Water by Plant Rootsby Plant Rootsby Plant Rootsby Plant Roots））））（一）根系的吸水区域（一）根系的吸水区域 植物具有庞大的根系，根系能够从土壤中吸收植物具有庞大的根系，根系能够从土壤中吸收大量的水分，以满足植物生长发育的需要但植物大量的水分，以满足植物生长发育的需要但植物根系各部分吸水能力是不同的，一般认为根系各部分吸水能力是不同的，一般认为根尖根尖是吸是吸水的主要区域。

在根尖，位于伸长区后的水的主要区域在根尖，位于伸长区后的根毛区根毛区表表皮细胞突起，形成大量根毛，这是根系吸水的主要皮细胞突起，形成大量根毛，这是根系吸水的主要部位二）根系吸水的途径（二）根系吸水的途径 根系吸水的途径可分为两条途径，一是共质体根系吸水的途径可分为两条途径，一是共质体途径，二是质外体途径（图途径，二是质外体途径（图2-72-7）植物的水分关系课件质外体途径质外体途径共质体和跨膜运共质体和跨膜运输途径输途径表皮表皮皮层皮层中柱鞘中柱鞘木质部木质部韧皮部韧皮部内皮层内皮层凯氏带凯氏带 图图2-7 2-7 根系吸水的途径根系吸水的途径植物的水分关系课件 根内部组织分为质外体和共质体，根内部组织分为质外体和共质体，质外体质外体质外体质外体包包括细胞壁、细胞间隙和木质部的导管等括细胞壁、细胞间隙和木质部的导管等共质体共质体共质体共质体包括包括所有生活细胞的原生质体，依靠胞间连丝连所有生活细胞的原生质体，依靠胞间连丝连接成一个整体接成一个整体 共质体途径也称细胞共质体途径也称细胞- -细胞途径，是指水分依细胞途径，是指水分依次通过细胞原生质由皮层进入中柱导管的过程，移次通过细胞原生质由皮层进入中柱导管的过程，移动速度一般较慢。

质外体途径即指水分通过根系质动速度一般较慢质外体途径即指水分通过根系质外体由皮层进入中柱导管的过程，移动速度快外体由皮层进入中柱导管的过程，移动速度快 依据根系吸水的动力来划分，根系吸水的方依据根系吸水的动力来划分，根系吸水的方式可分为式可分为主动吸水主动吸水主动吸水主动吸水和和被动吸水被动吸水被动吸水被动吸水两种植物的水分关系课件 主动吸水主动吸水主动吸水主动吸水（（active absorption of wateractive absorption of water）也称）也称代谢性吸水，是代谢性吸水，是由根系的生理活动引起的吸水过程由根系的生理活动引起的吸水过程因此，主动吸水也叫根压吸水因此，主动吸水也叫根压吸水 所谓所谓根压根压根压根压是指由于植物是指由于植物根系的生理活动引起根根系的生理活动引起根系吸水，并沿导管上升的力量一般植物的根压在系吸水，并沿导管上升的力量一般植物的根压在0.10.1～～0.2Mpa0.2Mpa之间，有些木本植物可达之间，有些木本植物可达0.60.6～～0.7Mpa0.7Mpa 伤流伤流伤流伤流和和吐水吐水吐水吐水（图（图2-82-8）两种现象可以表明根压的）两种现象可以表明根压的存在。

存在1.1.主动吸水主动吸水植物的水分关系课件图图2-8 2-8 伤流与吐水现象伤流与吐水现象植物的水分关系课件（（1 1）伤流）伤流 从受伤或折断的植物组织伤口处溢出液体的从受伤或折断的植物组织伤口处溢出液体的现象称为现象称为伤流伤流，流出的液体叫伤流液流出的液体叫伤流液2 2）吐水）吐水 生长在土壤水分充足、潮湿环境中的植株，叶生长在土壤水分充足、潮湿环境中的植株，叶片尖端或边缘的水孔向外溢出液滴的现象称为片尖端或边缘的水孔向外溢出液滴的现象称为吐水吐水 这是植物在体内含水量较多，而且湿度较大，这是植物在体内含水量较多，而且湿度较大，气孔蒸腾效率较低的情况下，由于根压的存在使植气孔蒸腾效率较低的情况下，由于根压的存在使植物以液体的形式向体外散失水分的一种特殊方式，物以液体的形式向体外散失水分的一种特殊方式，它是通过叶尖端和边缘的水孔来完成的（图它是通过叶尖端和边缘的水孔来完成的（图2-92-9）植物的水分关系课件图图2-9 2-9 植物的伤流和吐水现象示意图植物的伤流和吐水现象示意图 左图：左图：A A伤流液从茎部切口处流出；伤流液从茎部切口处流出；B B 用压力计测定根用压力计测定根压。

右图：植物叶尖水孔示意图，水孔口下腔为一团具有压右图：植物叶尖水孔示意图，水孔口下腔为一团具有较大细胞间隙的薄壁细胞所构成的通水组织，与木质部末较大细胞间隙的薄壁细胞所构成的通水组织，与木质部末端相连水分可以通过通水组织迅速移动水分可以通过通水组织迅速移动植物的水分关系课件关于根压产生的原因：关于根压产生的原因： 由于根系的代谢活动，根主动吸收土壤的离子通由于根系的代谢活动，根主动吸收土壤的离子通过内皮层进入中柱，内皮层外部的离子浓度降低，过内皮层进入中柱，内皮层外部的离子浓度降低，水势增高；内皮层内部的离子浓度增高，水势降低水势增高；内皮层内部的离子浓度增高，水势降低这样在内皮层内外形成了水势梯度，水通过渗透作这样在内皮层内外形成了水势梯度，水通过渗透作用进入中柱，并沿着导管上升，形成向上压水的力用进入中柱，并沿着导管上升，形成向上压水的力量，这就是根压（量，这就是根压（图图2-102-10） 由于内皮层细胞的径向壁和横向壁有凯氏带，水由于内皮层细胞的径向壁和横向壁有凯氏带，水和溶质必须通过内皮层活细胞的原生质体才能进入根和溶质必须通过内皮层活细胞的原生质体才能进入根的中柱，所以可把内皮层看作为半透膜，把根看作为的中柱，所以可把内皮层看作为半透膜，把根看作为渗透系统。

渗透系统植物的水分关系课件图图2-10 2-10 植物根系渗透性吸水的机制植物根系渗透性吸水的机制植物的水分关系课件2.2.被动吸水被动吸水 由于叶片的蒸腾作用而产生的向上拉水的力量由于叶片的蒸腾作用而产生的向上拉水的力量称为称为蒸腾拉力蒸腾拉力蒸腾拉力蒸腾拉力,根系以蒸腾拉力为动力的吸水过程根系以蒸腾拉力为动力的吸水过程称为称为被动吸水被动吸水被动吸水被动吸水 当叶子进行蒸腾时，靠近气孔下腔的叶肉细胞水当叶子进行蒸腾时，靠近气孔下腔的叶肉细胞水分减少，水势降低，就会向相邻的细胞吸水，导致相分减少，水势降低，就会向相邻的细胞吸水，导致相邻细胞水势下降，依次传递下去直到导管，把导管中邻细胞水势下降，依次传递下去直到导管，把导管中的水柱拖着上升，结果引起根部的水分不足，水势降的水柱拖着上升，结果引起根部的水分不足，水势降低，根部的细胞就从环境中吸收水分这种由于蒸腾低，根部的细胞就从环境中吸收水分这种由于蒸腾作用产生一系列水势梯度使导管中水分上升的力量称作用产生一系列水势梯度使导管中水分上升的力量称为蒸腾拉力为蒸腾拉力 植物的水分关系课件（三）植物根系的提水作用（三）植物根系的提水作用 在植物蒸腾降低的情况下，处于深层湿润土壤在植物蒸腾降低的情况下，处于深层湿润土壤中的部分根系吸收水分，并通过输导组织运至浅层中的部分根系吸收水分，并通过输导组织运至浅层根系，进而释放到周围较干燥土壤之中，这种现象根系，进而释放到周围较干燥土壤之中，这种现象称为植物根系的提水作用，如图称为植物根系的提水作用，如图2-112-11所示。

所示根系提水作用的意义：根系提水作用的意义：维持干燥浅层土壤中根系的生长，以致在干旱胁迫维持干燥浅层土壤中根系的生长，以致在干旱胁迫时不至于大量死亡，是植物一种重要的抗旱生存机制时不至于大量死亡，是植物一种重要的抗旱生存机制增加浅层土壤水分，提高土壤养分的有效性增加浅层土壤水分，提高土壤养分的有效性有利于植物从表层干土中吸收微量元素有利于植物从表层干土中吸收微量元素有利于维系植物根际共生微生物的生存，维持根系有利于维系植物根际共生微生物的生存，维持根系活力植物的水分关系课件图图 2-11 2-11 玉米根系的提水现象玉米根系的提水现象植物的水分关系课件（四）影响根系吸水的环境因素（四）影响根系吸水的环境因素1.1.土壤水分土壤水分 土壤水分可分为土壤水分可分为可用水可用水和和不可用水不可用水土壤水分土壤水分不足时，土壤水势与植物根系中柱细胞的水势差减不足时，土壤水势与植物根系中柱细胞的水势差减少，引起地上部细胞膨压降低，植物就会出现萎蔫少，引起地上部细胞膨压降低，植物就会出现萎蔫萎蔫分萎蔫分永久性萎蔫永久性萎蔫和和暂时性萎蔫暂时性萎蔫两种情况两种情况暂时性暂时性萎蔫萎蔫是指植物仅在白天蒸腾强烈时叶片出现萎蔫现是指植物仅在白天蒸腾强烈时叶片出现萎蔫现象，但当夜间或蒸腾降低后即可恢复。

象，但当夜间或蒸腾降低后即可恢复永久性萎蔫永久性萎蔫是指植物经过夜间或降低蒸腾之后，萎蔫仍不能恢是指植物经过夜间或降低蒸腾之后，萎蔫仍不能恢复的现象植物发生永久萎蔫时，土壤中的水分是复的现象植物发生永久萎蔫时，土壤中的水分是植物不可利用的水分植物不可利用的水分植物的水分关系课件2.2.土壤温度土壤温度 在适宜温度范围内，吸水速度随着温度的升高在适宜温度范围内，吸水速度随着温度的升高而加快，但温度过高或过低均不利于根系吸水而加快，但温度过高或过低均不利于根系吸水 低温影响吸水的原因：低温影响吸水的原因：抑制酶的活性，呼吸减弱，主动吸水受影响；抑制酶的活性，呼吸减弱，主动吸水受影响；水和原生质粘滞性增加，吸水减缓水和原生质粘滞性增加，吸水减缓 高温影响吸水的原因：高温影响吸水的原因： 酶钝化酶钝化 根老化根老化3.3.土壤的通气状况土壤的通气状况植物的水分关系课件 充足的氧：充足的氧：一方面能够促进根系发达，扩大吸水一方面能够促进根系发达，扩大吸水表面；另一方面能够促进根的正常呼吸，提高主动吸表面；另一方面能够促进根的正常呼吸，提高主动吸水能力。

水能力缺氧：缺氧：短期呼吸弱，妨碍吸水；长期产生和短期呼吸弱，妨碍吸水；长期产生和积累酒精，根系中毒受伤，不利于根系的生长积累酒精，根系中毒受伤，不利于根系的生长4.4.土壤溶液浓度土壤溶液浓度 土壤溶液浓度直接影响到土壤的水势，如果土土壤溶液浓度直接影响到土壤的水势，如果土壤溶液浓度过高，使其水势低于根细胞的水势，则壤溶液浓度过高，使其水势低于根细胞的水势，则植物便不能从土壤中吸水严重时，还可以产生植植物便不能从土壤中吸水严重时，还可以产生植物水分外渗而枯死，出现物水分外渗而枯死，出现“烧苗烧苗”现象 植物的水分关系课件第三节第三节 植物的蒸腾作用植物的蒸腾作用 Plant TranspirationPlant Transpiration 植物吸收的水分，只有极少部分用于自身的组植物吸收的水分，只有极少部分用于自身的组成与代谢，大部分水分都通过吐水（液体的形式）成与代谢，大部分水分都通过吐水（液体的形式）或通过蒸腾作用以气态的形式散失到大气或通过蒸腾作用以气态的形式散失到大气一、蒸腾作用的生理意义一、蒸腾作用的生理意义（（（（Physiological Physiological Physiological Physiological Significance of TranspirationSignificance of TranspirationSignificance of TranspirationSignificance of Transpiration）））） 水分从植物地上部分以水蒸气状态散失的过程水分从植物地上部分以水蒸气状态散失的过程称为称为蒸腾作用蒸腾作用。

植物的水分关系课件蒸腾作用是植物水分吸收和运输的主要动力蒸腾作用是植物水分吸收和运输的主要动力蒸腾作用是植物矿质营养吸收和运输的主要动力蒸腾作用是植物矿质营养吸收和运输的主要动力蒸腾作用能够维持植物的适当体温蒸腾作用能够维持植物的适当体温蒸腾作用有利于光合作用蒸腾作用有利于光合作用二、蒸腾作用的度量指标二、蒸腾作用的度量指标（（（（Measurement of Measurement of Measurement of Measurement of TranspirationTranspirationTranspirationTranspiration））））蒸腾速率蒸腾速率（蒸腾强度或蒸腾率）（蒸腾强度或蒸腾率）：： 植物在一定时间内，单位叶面积蒸腾的水量，植物在一定时间内，单位叶面积蒸腾的水量，通常用克通常用克/ /米米2 2. .小时表示小时表示植物的水分关系课件蒸腾效率蒸腾效率（蒸腾比率）（蒸腾比率）：： 植物每消耗植物每消耗1Kg1Kg水所形成的干物质的克数，水所形成的干物质的克数，通常用克通常用克/ /千克来表示千克来表示蒸腾系数蒸腾系数( (需水量需水量) )：： 植物制造植物制造1g1g干物质所需水分（克），恰是蒸干物质所需水分（克），恰是蒸腾效率的倒数。

腾效率的倒数三、植物的蒸腾及其调节三、植物的蒸腾及其调节（（（（Transpiration Transpiration Transpiration Transpiration and Its Regulationand Its Regulationand Its Regulationand Its Regulation）））） 幼小的植株，地上部各部位都可散失水分；成幼小的植株，地上部各部位都可散失水分；成年植株则受到限制，通常通过皮孔、角质层和气年植株则受到限制，通常通过皮孔、角质层和气孔三种途径孔三种途径植物的水分关系课件皮孔蒸腾皮孔蒸腾：木本植物皮孔和木栓化组织的裂缝，：木本植物皮孔和木栓化组织的裂缝，占占蒸腾总量的蒸腾总量的0.10.1％％ 角质层蒸腾角质层蒸腾：叶片，：叶片，可占蒸腾总量的可占蒸腾总量的5 5％～％～1010％左右气孔蒸腾气孔蒸腾：叶片，可占蒸腾总量的：叶片，可占蒸腾总量的8080％～％～9090％一）气孔的分布、大小和数目（一）气孔的分布、大小和数目 气孔一般长约气孔一般长约7 7～～38μm 38μm ，宽约，宽约1 1～～12μm12μm，每个面，每个面积约积约1010～～300μm300μm 。

而进出气孔的而进出气孔的COCO2 2和和H H2 2O O分子的直径分分子的直径分别只有别只有0.46nm0.46nm和和0.54nm0.54nm，因而气体交换畅通气孔在叶，因而气体交换畅通气孔在叶面上所占的面积，一般不到叶面积的面上所占的面积，一般不到叶面积的1%1%，气孔完全张开，气孔完全张开也只占也只占1 1％～％～2 2％，但气孔的蒸腾量却相当于所在叶面积％，但气孔的蒸腾量却相当于所在叶面积蒸发量的蒸发量的1010％～％～5050％，甚至达到％，甚至达到100%100%也就是说，经过也就是说，经过气孔的蒸腾速率要比同面积的自由水面快几十倍，甚至气孔的蒸腾速率要比同面积的自由水面快几十倍，甚至100100倍 植物的水分关系课件（二）气孔蒸腾的途径（二）气孔蒸腾的途径 气孔蒸腾过程分为两步第一步是叶肉细胞中的气孔蒸腾过程分为两步第一步是叶肉细胞中的水分通过气孔下腔周围的细胞壁表面向气孔下腔蒸发；水分通过气孔下腔周围的细胞壁表面向气孔下腔蒸发；第二步是气孔下腔水蒸气通过气孔扩散到大气第二步是气孔下腔水蒸气通过气孔扩散到大气三）气孔扩散的小孔扩散律（三）气孔扩散的小孔扩散律 在任何蒸发面上，气体分子除经过表面向外扩散外在任何蒸发面上，气体分子除经过表面向外扩散外，还沿边缘向外扩散。

在边缘处，扩散分子相互碰撞的，还沿边缘向外扩散在边缘处，扩散分子相互碰撞的机会少，因此扩散速率就比在中间部分的要快些扩散机会少，因此扩散速率就比在中间部分的要快些扩散表面的面积较大时，周长与面积的比值小，扩散主要在表面的面积较大时，周长与面积的比值小，扩散主要在表面上进行，经过大孔的扩散速率与孔的面积成正比表面上进行，经过大孔的扩散速率与孔的面积成正比然而当扩散表面减小时，周长与面积的比值即增大，经然而当扩散表面减小时，周长与面积的比值即增大，经边缘的扩散量就占较大的比例边缘的扩散量就占较大的比例, ,且孔越小且孔越小, ,所占的比例越所占的比例越大，扩散的速度就越快（表大，扩散的速度就越快（表2-12-1） 植物的水分关系课件2-12-1 通过小孔的扩散速率不与小孔面积成正通过小孔的扩散速率不与小孔面积成正比，而与其边缘长度成正比，这一现象就叫比，而与其边缘长度成正比，这一现象就叫做小孔扩散律做小孔扩散律四）气孔蒸腾的机理（四）气孔蒸腾的机理植物的水分关系课件 不同植物具有不同的气孔结构不同植物具有不同的气孔结构气孔是植物叶气孔是植物叶片表皮组织的小孔，一般由成对的保卫细胞组成。

片表皮组织的小孔，一般由成对的保卫细胞组成保卫细胞四周环绕着表皮细胞，毗连的表皮细胞保卫细胞四周环绕着表皮细胞，毗连的表皮细胞如在形态上和其它表皮细胞相同，就称之为邻近如在形态上和其它表皮细胞相同，就称之为邻近细胞，如有明显区别，则称为副卫细胞保卫细细胞，如有明显区别，则称为副卫细胞保卫细胞与邻近细胞或副卫细胞构成气孔复合体保卫胞与邻近细胞或副卫细胞构成气孔复合体保卫细胞在形态上和生理上与表皮细胞有显著的差别细胞在形态上和生理上与表皮细胞有显著的差别（图（图2-122-12、、1313）1.1.气孔的基本特点气孔的基本特点（（1 1）气孔的结构与特点）气孔的结构与特点植物的水分关系课件图图2 2- -1 12 2 气气孔孔形形态态图图细胞质和液泡细胞质和液泡孔道孔道加厚的保卫加厚的保卫细胞壁细胞壁气孔孔道气孔孔道保卫细胞保卫细胞植物的水分关系课件图图2-13 2-13 肾形气孔（肾形气孔（A A）和哑铃形气孔（）和哑铃形气孔（B B）形态简图）形态简图（（A）） 表皮细胞表皮细胞（（B）） 表皮细胞表皮细胞保卫细胞保卫细胞纤维素纤维的基本排列纤维素纤维的基本排列孔道孔道纤维素纤维的基本排列纤维素纤维的基本排列孔道孔道保卫细胞保卫细胞副卫细胞副卫细胞气孔复合体气孔复合体植物的水分关系课件（（2 2）保卫细胞与相邻细胞间的联系）保卫细胞与相邻细胞间的联系 保卫细胞与表皮细胞之间具有胞间连丝，可保卫细胞与表皮细胞之间具有胞间连丝，可以进行物质之间的交换。

而保卫细胞与相邻的叶以进行物质之间的交换而保卫细胞与相邻的叶肉细胞之间却无胞间连丝，但其质膜上存在着质肉细胞之间却无胞间连丝，但其质膜上存在着质子泵（子泵（H H+ +-ATPase-ATPase）、）、K K+ +通道，而且在保卫细胞壁通道，而且在保卫细胞壁上还存在一种纤细孔道，其内充满由细胞原生质上还存在一种纤细孔道，其内充满由细胞原生质向外的分泌物，并从原生质表面向外延伸，通过向外的分泌物，并从原生质表面向外延伸，通过细胞壁与质外体相连，这一结构称为细胞壁与质外体相连，这一结构称为胞间连丝胞间连丝3 3）保卫细胞的内部结构）保卫细胞的内部结构具有比一般表皮细胞更多的细胞器，尤其是具有具有比一般表皮细胞更多的细胞器，尤其是具有叶绿体和淀粉体叶绿体和淀粉体植物的水分关系课件具有淀粉磷酸化酶具有淀粉磷酸化酶具有较高的磷酸烯醇式丙酮酸（具有较高的磷酸烯醇式丙酮酸（PEPPEP）羧化酶的）羧化酶的活性4 4）保卫细胞膨压变化迅速）保卫细胞膨压变化迅速2.2.气孔运动的机制气孔运动的机制 气孔运动原因气孔运动原因气孔运动原因气孔运动原因：：由保卫细胞吸水膨胀或失水收由保卫细胞吸水膨胀或失水收缩引起的。

缩引起的目前关于气孔运动机理的解释有三种学说：目前关于气孔运动机理的解释有三种学说：淀粉淀粉- -糖转化学说糖转化学说无机离子吸收学说无机离子吸收学说苹果酸生成学说苹果酸生成学说植物的水分关系课件 保卫细胞进行保卫细胞进行光合作用时，光合作用时，COCO2 2浓度下降，浓度下降，pHpH5 5→pH→pH7 7，使淀粉磷酸化酶活性提高使淀粉磷酸化酶活性提高 淀粉淀粉+H+H3 3POPO4 4 1- 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖浓度升高，水势下降，气孔张开葡萄糖浓度升高，水势下降，气孔张开pHpH7 7pHpH5 5淀粉淀粉- -糖转化学说：糖转化学说：无机离子吸收学说无机离子吸收学说: : 保卫细胞的质膜上存在着保卫细胞的质膜上存在着 H H+ +-ATP-ATP酶，它可酶，它可被光激活而水解被光激活而水解ATPATP，产生的能量将，产生的能量将H H+ +和周围细和周围细胞的胞的K K+ +进行交换，进行交换， K K+ +进入保卫细胞，气孔张开进入保卫细胞，气孔张开植物的水分关系课件 保卫细胞进行光合作用时，保卫细胞进行光合作用时，COCO2 2浓度下降浓度下降,PH,PH升高，从而活化了升高，从而活化了PEPPEP羧化酶。

羧化酶 PEP+HCO PEP+HCO- -3 3 草酰乙酸草酰乙酸+ +磷酸磷酸 草酰乙酸草酰乙酸 苹果酸苹果酸 苹果酸解离的苹果酸解离的H H+ +和周围细胞的和周围细胞的K K+ +进行交进行交换，换，K K+ +进入保卫细胞，气孔张开进入保卫细胞，气孔张开PEPPEP羧化酶羧化酶苹果酸还原酶苹果酸还原酶NADH NADNADH NAD+ +苹果酸生成学说苹果酸生成学说: : 归纳来说，糖、苹果酸和归纳来说，糖、苹果酸和归纳来说，糖、苹果酸和归纳来说，糖、苹果酸和K K K K+ + + +、、、、ClClClCl- - - -等进入液泡，使保等进入液泡，使保等进入液泡，使保等进入液泡，使保卫细胞水势下降，吸水膨胀，气孔就开放卫细胞水势下降，吸水膨胀，气孔就开放卫细胞水势下降，吸水膨胀，气孔就开放卫细胞水势下降，吸水膨胀，气孔就开放（图（图2-142-14）植物的水分关系课件图图2-142-14 气孔运动机理图解气孔运动机理图解植物的水分关系课件（五）蒸腾作用的调节（五）蒸腾作用的调节1.1.影响蒸腾作用的气孔因素影响蒸腾作用的气孔因素 蒸腾速率主要由蒸腾速率主要由气孔下腔内水蒸汽向外扩散的气孔下腔内水蒸汽向外扩散的力量力量和和扩散途径中的阻力扩散途径中的阻力来决定，扩散途径的阻力来决定，扩散途径的阻力和细胞的紧张状态有关和细胞的紧张状态有关（图（图2-152-15）。

凡是能改变水凡是能改变水蒸气分子的扩散力或扩散阻力的因素，都可对蒸腾蒸气分子的扩散力或扩散阻力的因素，都可对蒸腾作用产生影响作用产生影响叶内水蒸气向外扩散的阻力大，蒸腾强度小；反叶内水蒸气向外扩散的阻力大，蒸腾强度小；反之，蒸腾强度大之，蒸腾强度大这与气孔状况、细胞含水量、质这与气孔状况、细胞含水量、质膜透性和叶肉细胞间隙有关膜透性和叶肉细胞间隙有关扩散途径中的阻力大，蒸腾强度小扩散途径中的阻力大，蒸腾强度小植物的水分关系课件2-152-15植物的水分关系课件出现萎蔫时，蒸腾强度小出现萎蔫时，蒸腾强度小根系吸收的水分，不根系吸收的水分，不足以弥补蒸腾的散失时，整个植物体缺水，细胞的足以弥补蒸腾的散失时，整个植物体缺水，细胞的压力势低，失去紧张状态，叶及幼嫩部分下垂，称压力势低，失去紧张状态，叶及幼嫩部分下垂，称为为萎蔫萎蔫萎蔫萎蔫2.2.影响蒸腾作用的环境因素影响蒸腾作用的环境因素（（1 1）光照）光照 光是影响气孔运动的主要因素，一般情况下，光是影响气孔运动的主要因素，一般情况下，光照使气孔开放，黑暗使气孔关闭但对一些肉质光照使气孔开放，黑暗使气孔关闭但对一些肉质植物例外，落地生根属和仙人掌类等植物气孔白天植物例外，落地生根属和仙人掌类等植物气孔白天关闭，夜晚开放。

关闭，夜晚开放植物的水分关系课件 光质对气孔运动的影响研究较多一般认为光质对气孔运动的影响研究较多一般认为不同波长的光对气孔运动的影响与对光合作用过不同波长的光对气孔运动的影响与对光合作用过程的影响相似，即蓝光和红光最有效这证明光程的影响相似，即蓝光和红光最有效这证明光下气孔开放是由于光合作用降低了叶内下气孔开放是由于光合作用降低了叶内COCO2 2浓度 光也可能通过在细胞内转化为化学能，这些光也可能通过在细胞内转化为化学能，这些化学能促进邻近细胞内的离子进入保卫细胞，水化学能促进邻近细胞内的离子进入保卫细胞，水势降低，使水分以渗透方式进入保卫细胞势降低，使水分以渗透方式进入保卫细胞 此外，光还可以提高大气与叶片温度，增加此外，光还可以提高大气与叶片温度，增加叶内外蒸汽压差，加快蒸腾速率叶内外蒸汽压差，加快蒸腾速率2 2）温度）温度 在一定温度范围内气孔开度一般随温度的升在一定温度范围内气孔开度一般随温度的升高而增大在高而增大在25℃25℃以上，气孔开度达最大，但以上，气孔开度达最大，但3030～～35℃35℃的温度会引起气孔开度减小。

的温度会引起气孔开度减小植物的水分关系课件 低温下长时期光照也不能使气孔张开温度对低温下长时期光照也不能使气孔张开温度对气孔开度的影响可能是通过影响呼吸作用和光合气孔开度的影响可能是通过影响呼吸作用和光合作用，改变叶内作用，改变叶内COCO2 2浓度而起作用的浓度而起作用的3 3））COCO2 2浓度浓度 叶叶片片内内部部低低的的COCO2 2分分压压可可使使气气孔孔张张开开，，高高COCO2 2则则使使气气孔孔关关闭闭，，在在光光下下或或暗暗中中都都可可以以观观察察到到这这种种现现象象其其它它外外界界环环境境因因素素（（光光照照、、温温度度等等））很很可可能能是是通通过过影响叶内影响叶内COCO2 2浓度而间接影响气孔开关的浓度而间接影响气孔开关的4 4）水分）水分 叶片的水势对气孔开张有着强烈的控制作用叶片的水势对气孔开张有着强烈的控制作用植物的水分关系课件（（5 5）风速）风速 高速气流（风）可使气孔关闭这可能是由于高速气流（风）可使气孔关闭这可能是由于高速气流下蒸腾加快，保卫细胞失水过多所致高速气流下蒸腾加快，保卫细胞失水过多所致。

微风有利于气孔开放和蒸腾微风有利于气孔开放和蒸腾第四节第四节 植物体内水分的运输植物体内水分的运输Water Transport in PlantsWater Transport in Plants 陆生植物从土壤中吸收水分，要运输到陆生植物从土壤中吸收水分，要运输到地上部的茎、叶和其它器官，供植物各种代地上部的茎、叶和其它器官，供植物各种代谢的需要或者蒸腾到体外谢的需要或者蒸腾到体外植物的水分关系课件一、水分运输的途径与速度一、水分运输的途径与速度（（（（Pathway and Pathway and Pathway and Pathway and Speed of Water TransportSpeed of Water TransportSpeed of Water TransportSpeed of Water Transport）））） 在土壤在土壤—植物植物—大气连续体中，水分运输的具大气连续体中，水分运输的具体途径为：体途径为： 土壤水分土壤水分→根毛根毛→根的皮层根的皮层→根的中柱鞘根的中柱鞘→根根的导管的导管→茎的导管茎的导管→叶柄的导管叶柄的导管→叶脉的导管叶脉的导管→叶叶肉细胞肉细胞→叶肉细胞间隙叶肉细胞间隙→气孔下腔气孔下腔→气孔气孔→大气大气（（图图2-162-16）。

一）经活细胞的短距离运输途径（一）经活细胞的短距离运输途径 经过共质体（活细胞）运输：水分由根毛到根部经过共质体（活细胞）运输：水分由根毛到根部导管必须要经过内皮层细胞，由叶脉到叶肉细胞也要导管必须要经过内皮层细胞，由叶脉到叶肉细胞也要经过活细胞；经过活细胞的运输距离很短，阻力很大经过活细胞；经过活细胞的运输距离很短，阻力很大植物的水分关系课件 图图2-16 2-16 水分从根向地上部运输的途径水分从根向地上部运输的途径 植物的水分关系课件（二）通过导管或管胞的长距离运输途径（二）通过导管或管胞的长距离运输途径 共质体运输虽只有几毫米，但水分通过原生质体共质体运输虽只有几毫米，但水分通过原生质体部分的阻力大，运输速度很慢，一般只有部分的阻力大，运输速度很慢，一般只有10101010-3-3-3-3cm/hcm/hcm/hcm/h 经过质外体（死细胞）运输：水分在植物茎杆经过质外体（死细胞）运输：水分在植物茎杆中向上运输的过程是沿着导管和管胞进行的，运输中向上运输的过程是沿着导管和管胞进行的，运输距离长，阻力小，运输速率较快距离长，阻力小，运输速率较快。

质外体运输是通过导管或管胞的长距离运输被质外体运输是通过导管或管胞的长距离运输被子植物中既有导管又有管胞，裸子植物中只有管胞子植物中既有导管又有管胞，裸子植物中只有管胞导管是中空而无原生质体的长形死细胞，阻力小，运导管是中空而无原生质体的长形死细胞，阻力小，运输速度较快，一般输速度较快，一般3 3 3 3～～～～45m/h45m/h45m/h45m/h；而管胞中由于两管胞分；而管胞中由于两管胞分子相连的细胞壁未打通，水分要经过纹孔才能在管胞子相连的细胞壁未打通，水分要经过纹孔才能在管胞间移动间移动, ,所以阻力较大所以阻力较大, ,运输速度比导管慢得多运输速度比导管慢得多, ,不到不到0.6m/h0.6m/h0.6m/h0.6m/h 植物的水分关系课件二、水分沿导管上升的机制二、水分沿导管上升的机制（（（（Mechanism of Mechanism of Mechanism of Mechanism of Water Ascent along VesselWater Ascent along VesselWater Ascent along VesselWater Ascent along Vessel）））） 水分在导管中的运动是一种集流，其上升的动力水分在导管中的运动是一种集流，其上升的动力为压力势梯度（即水势梯度），造成植株上下导管中为压力势梯度（即水势梯度），造成植株上下导管中压力势梯度的原因：一是压力势梯度的原因：一是根压根压根压根压（正压力势），二是（正压力势），二是蒸蒸蒸蒸腾拉力腾拉力腾拉力腾拉力（负压力势）。

负压力势） 在一般情况下蒸腾拉力是水分上升的主要动力在一般情况下蒸腾拉力是水分上升的主要动力强烈蒸腾时强烈蒸腾时, ,顶端叶片水势可降至顶端叶片水势可降至-3.0MPa-3.0MPa，而根部水，而根部水势一般在势一般在-0.2-0.2～～-0.4MPa-0.4MPa，因而根部的水分可顺着水，因而根部的水分可顺着水势梯度上升至乔木的顶端根压一般不超过势梯度上升至乔木的顶端根压一般不超过0.2MPa0.2MPa，，至多能使水分上升至多能使水分上升20.4m20.4m 植物的水分关系课件 蒸腾作用产生的强大拉力把导管中的水蒸腾作用产生的强大拉力把导管中的水往上拉，而导管中的水柱为何可以克服重力往上拉，而导管中的水柱为何可以克服重力的影响而形成连续水柱而不中断呢？的影响而形成连续水柱而不中断呢？ 爱尔兰人爱尔兰人迪克松迪克松(H.H.Dixon)(H.H.Dixon)提出的蒸腾流提出的蒸腾流－内聚力－张力学说－内聚力－张力学说(transpiration-cohesion-(transpiration-cohesion-tension theory)tension theory)也称也称““内聚力学说内聚力学说””(cohesion theory)(cohesion theory)：：由于蒸腾拉力和重力使水由于蒸腾拉力和重力使水柱产生张力，而内聚力大于张力，保证水柱的连柱产生张力，而内聚力大于张力，保证水柱的连续性而使水分不断上升。

续性而使水分不断上升植物的水分关系课件 水分子的内聚力很大，可达水分子的内聚力很大，可达30MPa30MPa以上植物以上植物叶片蒸腾失水后，便向导管吸水叶片蒸腾失水后，便向导管吸水, ,而水本身又有重而水本身又有重量，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其张力可达会产生张力其张力可达-3.0MPa-3.0MPa，但由于水分子，但由于水分子内聚力远大于水柱张力，同时，水分子与导管内聚力远大于水柱张力，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，（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因而维持了输导组织中水柱的连续性, ,使得水分不使得水分不断上升（图断上升（图2-172-17） 植物的水分关系课件图图2-17 2-17 内聚学说示意图内聚学说示意图植物的水分关系课件第五节第五节 合理灌溉的生理基础合理灌溉的生理基础Physiological Basis of Rational IrrigationPhysiological Basis of Rational IrrigationPhysiological Basis of Rational IrrigationPhysiological Basis of Rational Irrigation 合理灌溉合理灌溉就是根据作物的生理特点和土壤的就是根据作物的生理特点和土壤的水分状况，及时供给作物正常生长发育所必要的水分状况，及时供给作物正常生长发育所必要的水分，以最小的灌溉量获得最大的经济效益。

水分，以最小的灌溉量获得最大的经济效益一、作物的需水规律一、作物的需水规律（（（（Water Requirement Water Requirement Water Requirement Water Requirement by Cropsby Cropsby Cropsby Crops））））（一）不同作物具有不同的需水量（一）不同作物具有不同的需水量 需水量即蒸腾系数，是一个以干物质的生产量需水量即蒸腾系数，是一个以干物质的生产量为基数的相对量，因此需水量较少的植物具有较高为基数的相对量，因此需水量较少的植物具有较高的水分利用率的水分利用率C C3 3植物一般大于植物一般大于C C4 4植物植物的水分关系课件（二）同一作物在不同生育期需水量不同（二）同一作物在不同生育期需水量不同 一般在幼苗期耗水量较少，生长中期耗水量较一般在幼苗期耗水量较少，生长中期耗水量较多，到成熟期以后，叶片逐渐衰老，水分消耗又逐多，到成熟期以后，叶片逐渐衰老，水分消耗又逐渐减少三）作物的水分临界期（三）作物的水分临界期 水分临界期水分临界期是植物对水分缺乏特别敏感的时期是植物对水分缺乏特别敏感的时期。

在此时期如果得不到水分，对产量有明显的影响在此时期如果得不到水分，对产量有明显的影响 如小麦在不同生育期对水分需要如小麦在不同生育期对水分需要的情况：的情况： 植物的水分关系课件1 1、种子萌发到分蘖前期、种子萌发到分蘖前期 需水量不大需水量不大2 2、分蘖末期到抽穗期、分蘖末期到抽穗期 第一个水分临界期第一个水分临界期3 3、抽穗到开始灌浆、抽穗到开始灌浆 需水量较大，缺水会减产需水量较大，缺水会减产4 4、开始灌浆到乳熟末期、开始灌浆到乳熟末期 第二个水分临界期第二个水分临界期5 5、乳熟末期到完熟期、乳熟末期到完熟期 停止供水停止供水植物的水分关系课件二、合理灌溉的指标（二、合理灌溉的指标（Index for Rational Index for Rational Index for Rational Index for Rational IrrigationIrrigationIrrigationIrrigation））））（一）形态指标（一）形态指标生长缓慢生长缓慢叶片发生萎蔫叶片发生萎蔫叶色更绿叶色更绿茎叶颜色变化茎叶颜色变化（二）生理指标（二）生理指标细胞的水势细胞的水势细胞的渗透势和汁液浓度细胞的渗透势和汁液浓度气孔开度气孔开度植物的水分关系课件2植物的水分关系课件作业1 1、、只有当细胞的水势低于其环境的水势时，才能有只有当细胞的水势低于其环境的水势时，才能有水的净吸收。

因此可以说，细胞吸水是一个被动过水的净吸收因此可以说，细胞吸水是一个被动过程但是，植物生理学教科书中常常提到根系有主程但是，植物生理学教科书中常常提到根系有主动吸水和被动吸水两种方式，你认为用动吸水和被动吸水两种方式，你认为用“主动吸水主动吸水”一词是否合适？为什么？一词是否合适？为什么？2 2、、植物在纯水中培养一段时间后，如果向培养植物植物在纯水中培养一段时间后，如果向培养植物的水中加入盐，则植物会出现暂时萎蔫，这是什么的水中加入盐，则植物会出现暂时萎蔫，这是什么原因？原因？3 3、生产实践告诉我们：干旱时不宜给作物施肥请、生产实践告诉我们：干旱时不宜给作物施肥请从理论上给予适当说明从理论上给予适当说明4 4、简述气孔运动的机理、简述气孔运动的机理植物的水分关系课件5 5、什么是水的化学势？与植物生理学中的水势有何、什么是水的化学势？与植物生理学中的水势有何不同？不同？6 6、为什么气孔蒸腾是植物水分散失的主要方式和具、为什么气孔蒸腾是植物水分散失的主要方式和具有极快的蒸腾速率？有极快的蒸腾速率？7 7、气孔开放的无机离子泵与苹果酸代谢学说有何异、气孔开放的无机离子泵与苹果酸代谢学说有何异同？同？植物的水分关系课件。