《植物的水分关系》PPT课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式精选课件ppt1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 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2精选课件ppt 水是生命起源的先决条件, “有收无收在于水”没有水就没有生命,也就没有植物 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水分关系(water Relations 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 Plant）不同植物含水量不同 水生植物可达鲜重的90以上，地衣、藓类仅占6左右，草本植物为7085，木本植物稍低于草本植物。

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 根尖、幼苗和绿叶可达6090，树干约为4050，休眠芽含40，风干种子为8144精选课件ppt（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，生长后期含水量下降一日之内，早晨含水量高而下午含水量低 水分在植物生命活动中的作用，不但与其数量有关，也与它的存在状态有关植物细胞的原生质、膜系统以及细胞壁是由蛋白质、核酸和纤维素等大分子组成，它们含有大量的亲水基团，与水分子有很高的亲和力因而水分在植物体内有束缚水（结合水）和自由水两种存在状态（图2-1）5精选课件ppt亲水物质被吸附的水分子图2-1 自由水和束缚水的示意图 1、自由水 2、束缚水1 216精选课件ppt 束缚水是指被原生质组分吸附，不能自由移动的水分而自由水则是指不被原生质组分吸附，可自由移动的水分 自由水/束缚水是衡量植物代谢强弱和抗性的生理指标之一自由水/束缚水比值较高时，植物代谢活跃，生长较快，抗逆性差；反之，代谢活性低、生长缓慢，但抗逆性较强水分的两种状态的划分是相对的，它们之间并没有明显的界线细胞内的水分状态不是固定不变的，随着代谢的变化，自由水/束缚水比值亦相应改变。

7精选课件ppt 植物对水分的需要可分为生理需水和生态需水两个方面生理需水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，包括组成水和消耗水组成水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15%消耗水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95%以上8精选课件ppt生态需水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 Plants）（一）水分是细胞原生质的主要成分 植物细胞原生质一般含水量在80%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）。

9精选课件ppt（二）水是植物代谢过程中重要的反应物质 水是植物体内重要生理生化反应的底物之一，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，成为一个有机整体10精选课件ppt（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五）水分能有效降低植物的体温 水分子具有很高的汽化热和比热，因此，在环境温度波动的情况下，植物体内大量的水分可维持体温相对稳定在烈日曝晒下，通过蒸腾散失水分以降低体温，使植物不易受高温伤害11精选课件ppt（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，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，共同影响细胞原生质体的状态，调节细胞代谢的速率12精选课件ppt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 by Plant Cellsby Plant Cells）（一）细胞的渗透性吸水 细胞对水分的吸收主要有渗透性吸水和吸胀吸水两种方式，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 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，称之为渗透作用（osmosis） 渗透系统的条件：半透膜及半透膜两侧有浓度差（图2-2）13精选课件ppt图2-2 半透膜的渗透作用A.漏斗内未加糖时，液面与烧杯中的纯水相平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14精选课件ppt1.水势（water potential） 水势是1960年由Slatyer和Taylor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个概念，它由热力学中化学势的概念引申而来。

1）化学势 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，1mol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表示 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水势所决定的15精选课件ppt（2）水的化学势 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水可作为体系中的一种组分(物质)，当加入1摩尔水所引起的自由能的变化称为水的化学势水的化学势(w ) 水的化学势的绝对值无法确定，故通常用水的化学势（w）与同条件下纯水的化学势（0w）之差值，即相对值来表示： w = w - 0w16精选课件ppt 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零，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，一般为负值3）水势 水势是偏摩尔体积水的化学势差偏摩尔体积水的化学势差，也就是偏摩尔体积的水在一个系统中的化学势与纯水在相同温度压力下的化学势之间的差水势的符号为w（w为希腊字母，读psi）,可以用公式表示为： w-0wwwVw=Vw17精选课件ppt如何理解水的偏摩尔体积？如何理解水的偏摩尔体积？ 在20、1个大气压，1mol纯水的体积为18.09ml，1mol纯乙醇的体积为58.35ml。

将两者混合，按理其总体积应为76.44（18.09ml+58.35ml） ml，但实验证明体积变为74.40 ml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造成的 这一事实说明，溶液中水的摩尔体积不再是18.09ml，而变为水的偏摩尔体积17.00ml；而溶液中的乙醇摩尔体积也不是58.35ml，而变为偏摩尔体积57.40ml18精选课件ppt 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，而偏摩尔体积就是偏摩尔量之一 水势单位用帕（Pascle，Pa），现在统一用兆帕（MPa，1MPa=106Pa）来表示过去曾用大气压（atm）或巴（bar）作为水势单位，它们之间的换算关系是： 1bar=0.1MPa=0.987atm， 1标准atm=1.013105Pa=1.013bar 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高处流向水势低处高处流向水势低处19精选课件ppt2.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，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2-3）20精选课件ppt一个成熟的植物细胞就是一个完整的渗透装置细胞壁原生质层（全透性）原生质层具有选择透过性，近似于半透膜细胞膜液泡膜细胞质细胞液细胞核图2-3 植物细胞形态简图21精选课件ppt 如果把具有液泡的细胞置于比较浓的蔗糖溶液中，细胞内的水向外扩散，整个原生质体收缩，最后原生质体与细胞壁完全分离植物细胞由于液泡失水而使原生质体和细胞壁分离的现象，称为质壁分离（plasmolysis）如果把发生了质壁分离的细胞浸在水势较高溶液或蒸馏水中，外界的水分子便进入细胞，液泡变大，整个原生质体慢慢地恢复原状，这种现象叫质壁分离复原（deplasmolysis）或去质壁分离（图2-4）22精选课件ppt2-423精选课件ppt 这个现象证明，原生质层确实具有半透膜的性质，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（water channel）进入细胞（图2-5）图2-5 质膜的水通道蛋白24精选课件ppt 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，这些蛋白质称为水通道蛋白（water channel protein）或水孔蛋白（aquaporin,AQP）。

水孔蛋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0.150.20nm之间，而水分子的半径（0.15nm）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25精选课件ppt3.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（s）、衬质势（m）和压力势（p） 水势（w）=溶质势（s）+压力势（p）+ 衬质势（m）（1）溶质势 溶质势也称渗透势（），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，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26精选课件ppt（2）衬质势 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）对水分子的束缚而引起水势下降的数值，因此也为负值负值已形成液泡的细胞，其亲水胶体已被水饱和，衬质势忽略不计3）压力势 压力势是指由于压力的存在而使水势发。