《土壤大气水》课件

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1、蔡焕杰土壤-植物-大气水分运转与调控第一章　植物水分关系与水势一、水分在植物生活中的重要性二、植物水分关系研究综述三、水分的传输过程四、水势植物的一切正常生命活动，只有在一定的细胞水分含量的状况下，才能进行。植物水分代谢(watermetabolism)的3个过程：水分的吸收、水分在植物体内运输和水分的排出。一、水分在植物生活中的重要性植物形成每克有机质大约消耗500克水生长植物组织中水分占80-95%水分使植物细胞存在膨压（Turgorpressure)这是许多植物生理过程所必需的使植物组织保持刚度和稳定性水是一种很好的溶剂水分蒸腾时消耗热量的一个重要方式一、水分在植物生活中的重要性

2、根系的深度和广度叶片形状、大小、总叶面积、内外表面的比值气孔数量、位置和行为植物生长的质量和数量细胞、器官和植物的大小生长和累积的各部分干重、鲜重、根冠比、营养与生殖生长植物过程和条件水分吸收、汁液升高、蒸腾由水势、紧张度、气孔开度和细胞扩张反映的内部水分平衡对生长调节过程种类和数量的影响：光合、呼吸、糖和氮代谢以及其他代谢过程土壤：质地、结构、深度、化学成分、PH、通气性、温度、持水能力、水分传导率大气：降雨、蒸发、CO2浓度、辐射、风速、水气压、其他影响蒸发与蒸腾的因素生物：竞争植物、病害、虫害遗传潜力环境因素遗传潜力和环境因素通过生理过程对植物生长的影响一、水分在植物生活中的重要性一些

3、重要概念一、水分在植物生活中的重要性一、水分在植物生活中的重要性二、水分的传输水分从土壤通过植物向大气传输时，通过各种介质（细胞壁、膜、空气），水分传输的机理随着介质不同而变化。考虑水分传输的两个过程：►分子扩散（molecular)►质流(bulkflowormassflow)1.扩散（Diffusion）溶液中的水分子不是静态的，他们在不断的运动，相互碰撞。扩散是分子之间的相互混合，其结果导致随机的热紊动。假如没有外力作用于分子，扩散引起分子从高浓度区向低浓度区运动。Fick第一定律：扩散的速率与溶液浓度梯度成正比。二、水分的传输硫酸铜在水中扩散晶体周围水变为深蓝色烧杯中的水变为淡蓝色（

4、全部溶解）二、水分的传输短距离扩散快，长距离扩散非常慢由Fick第一定律，可以导出一个物质扩散一定距离所需时间的表达式。K是常数Ds是扩散系数二、水分的传输例1：小分子扩散通过一个典型细胞所需要的时间。小分子，如葡萄糖Ds约为10-9m2s-1,细胞大小50m.例2：同样物质扩散通过一个长距离（1m,约为一个玉米叶片的长度）所需要的时间。二、水分的传输结果表明：在细胞尺度上扩散是有效的，但长距离传输时非常非常慢。水分从叶片散失时扩散时非常重要的，这是因为空气中的扩散系数比溶液中大得多。二、水分的传输2.质流（bulkflowormassflow)质流是分子团的集中运动，多数情况下与压力梯

5、度有关。质流在一般情况下表现为对流（convection)，如，河流中的水流。压力驱动水的质流是植物通过木质部水流长距离传输的主要机理。与扩散不同，假如忽略粘滞度的变化，压力驱动的质流与溶液浓度梯度无关。二、水分的传输3.渗透（osmosis)渗透—溶剂（比如，水）通过膜的运动。虽然水能够相对比较快地被植物细胞吸收和损失，但是，吸收和损失受原生质膜的限制很大。植物细胞膜是一种半透性（选择性）膜，它允许水和其他的小的不带电荷的物质比大的溶质和带电荷的物质更容易通过。二、水分的传输叶细胞在等渗溶液中叶细胞在低渗溶液中叶细胞在高渗溶液中细胞壁细胞膜叶绿体细胞核细胞质二、水分的传输4.渗透作用和渗透

6、压1)渗透作用马铃薯渗透实验取一个马铃薯去皮把一端削平，挖一个洞接近底部在洞中加入糖溶液，用大头针指示液面将马铃薯放在盛水的烧杯中一段时间后，洞中的液面上升，这既是渗透现象表明活的马铃薯细胞是一种半透性膜（differentiallypermeablemembrane）水分子通过马铃薯选择性细胞膜，从它的高浓度取（烧杯中的水）向他的低浓度区(马铃薯洞的糖溶液)运动二、水分的传输2)植物细胞是一个渗透系统一个成长植物细胞的细胞壁主要是由纤维素分子组成的，它是一个水和溶质都可以通过的透性膜(permeablemembrane)。质膜和液泡膜则不同，两者都是半透膜，因此，我们可以把原生质层(包括质

7、膜、细胞质和液泡膜)当作一个半透膜来看待。液泡里面的细胞液含有许多溶解在水中的物质，具有水势。这样，细胞液、原生质层和环境中的溶液之间，便会发生渗透作用。所以，一个具有液泡的植物细胞，与周围溶液一起，构成一个渗透系统。二、水分的传输植物吸收水分植物体中细胞间的水分运动保持植物器官的刚性由于渗透压保持叶片的刚性与扩展根系生长并穿过土壤颗粒植物抗旱与抗盐碱气孔的开张渗透在植物生长中具有重要作用二、水分的传输植物细