第2章.水势.ppt

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1、第一章植物的水分生理植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，称为植物的水分代谢（watermetabolism）。植物从环境中不断吸取水分，以满足正常生命活动的需要。但是，植物又不可避免地要丢失大量的水分到环境中去。这样就形成了植物水分代谢的三个过程：植物通过根系吸收水分、水分在植物体内的运输、植物通过气孔排出水分。(图)农业生产中，水是决定收成有无的重要因素之一，农谚说：“有收无收在于水，收多收少在于肥”。第一节水分在植物生命活动中的作用一、水的物理化学性质1.高比热、高气化热、密度大；2.好溶剂（亲水胶体、水化离子

2、）；3.较大的内聚力、粘附力和表面张力；4.毛细作用（capillarity）等。（植物体内毛细管网络）二、水分在植物生命活动中的作用生理作用：1.水是细胞原生质的重要组成成分；（含量，细胞中水分状态）2.水是重要代谢过程的反应底物之一；（光合作用、呼吸作用等）3.水是各种生理生化反应和运输物质的介质；4.水使植物保持固有的姿态；5.细胞的分裂和延伸生长都需要足够的水。细胞中水分状态：自由水（freewater）：与细胞组分之间吸附力较弱，可以自由移动的水。自由水可直接参与各种代谢活动。束缚水（boundwater）：与

3、细胞组分紧密结合而不能自由移动，不易蒸发散失的水。束缚水增强植物的抗逆性。自由水/束缚水比例：高：细胞原生质溶胶状，代谢旺盛，生长较快，抗逆性弱。低：细胞原生质凝胶状，代谢缓慢，生长迟缓，抗逆性强。生态作用：1.水是植物体温的调节器；植物通过蒸腾散热，调节植物体温。2.水对植物生存环境的调节；灌水调节植物周围的温度和湿度，改善田间小气候。（例：稻田灌水护秧）3.水对可见光的通透性。（水生植物的生长）第二节植物细胞对水分的吸收植物细胞吸水：●未形成液泡的细胞（吸胀吸水）ψw＝ψm（风干种子、分生组织细胞）●有液泡的成熟细胞

4、（渗透吸水）ψw＝ψs＋ψp(代谢吸水)●细胞中水为蒸汽状态(降压吸水)ψp＜０一、水势（ψw）“人往高处走，水往低处流”低指什么？水：高浓度―――→低浓度高能量―――→低能量(自由能)分子总数多―――→分子总数少化学势高―――→化学势低扩散作用水分子、气体分子、溶质分子都有从高化学势到低化学势移动的趋势，直到空间分布均匀为止。定义：体系中各种组分发生化学反应的本领及其转移的潜在趋势。µj＝（αG/αnj）T.P.ni≠jΔµj(化学势差)是组分j转移或起反应的潜在驱动力。含有水分的体系中µW＝（αG/αnW）T.P.n

5、i≠WΔµW可指示水流动的方向≠水势1.化学势定义：体系中每偏摩尔体积水的自由能与每偏摩尔体积纯水的自由能之差值。偏摩尔体积:恒温、恒压、其它组分浓度不变的情况下，混合体积中1mol该物质所占据的有效体积。在纯水中，水的偏摩尔体积≈水的摩尔体积（Vw=18.00cm3·mol-1）2.水势标准状况下（1个大气压atm、引力场＝0、与体系同温度）：ψｗ（纯水）＝0，其它溶液：ψｗ<0水势单位:bar(巴)１bar＝0.987atm＝10６dyne/cm3＝105Par＝0.1MPψｗ＝µW－µW0/Vw＝ΔµW/Vw≈Δµ

6、W/Vw3.植物细胞水势ψｗ＝ψs（ψ∏）＋ψm＋ψp＋(ψg)ψs(溶质势)：由于溶质存在而使水势降低的值，又称为渗透势。ψs（ψ∏）＝－iCRTψm(衬质势)：细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水的束缚（吸引）而引起水势降低的值。ψp(压力势)：由于细胞壁压力的存在而引起水势增加的值。(压力势与膨压大小相等、方向相反★)ψg(重力势)：由于地球引力的存在而引起水势降低的值。压力势与膨压大小相等、方向相反A.集流（massfloworbulkflow）：指液体中成群的原子或分子在压力梯度（水势梯度）作用下共同移动的现象。

7、集流与物质的浓度无关，即与溶质势无关。在压力梯度下，水的集流是植物体中的水经木质部导管或韧皮部筛管做长距离移动的主要机制。B.扩散(diffusion)：物质分子（气体分子、水分子、溶质分子等）从高浓度（高化学势）区域向低浓度（低化学势）区域转移，直到空间均匀分布的趋势。C.渗透作用(osmosis）（特殊的扩散）指溶液中的溶剂分子通过半透膜扩散的现象。（图）水溶液的渗透作用就是指水分子从水势高处通过半透膜向水势低处扩散的现象。二、水分的移动方式与植物细胞的吸水形式1.水的移动方式：集流与扩散渗透作用：半透膜（区别透性膜

8、）渗透系统两种不同浓度的溶液（高渗溶液，低渗溶液，等渗溶液）2.植物细胞的吸水形式A、渗透吸水（osmoticabsorptionofwater）定义：指由于ψs的下降而引起的细胞吸水。含有液泡的细胞吸水主要为渗透吸水。为什么？植物细胞是一个渗透系统（质壁分离及质壁分离的复原）＊高水势外液中（低渗溶液）细胞吸水体积增