大学植物生理学经典课件02植物的水分生理

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1、2植物的水分生理黑龙江大学农业资源与环境学院本章内容水分在植物生命活动中的作用1化学势与水势*2植物细胞对水分的吸收*3植物根系对水分的吸收4蒸腾作用*5植物体内的水分运输6合理灌溉的生理基础与意义*7没有水就没有生命!有收无收在于水!2.1.水分在植物生命活动中的作用水分代谢(watermetabolism)：植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。2.1.1植物体内的含水量植物种类：一般植物含水量为70%～90%；水生植物的含水量大于90%；旱生植物含水量可低至6%。植物组织和器官：幼嫩部分含水量高，为60%～90%；茎杆：40%～50%；休眠芽：40%；风干种子：9%～14%。环

2、境条件：阴蔽、潮湿环境中，含水量高；向阳、干燥环境中，含水量低。2.1.2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80%以上2.参与植物体内的代谢过程3.生化反应和物质吸收、运输的介质4.使植物保持固有的姿态5.维持细胞的分裂和伸长2.1.3水对植物的生态作用1.调节植物体温水的汽化热高、比热大。2.调节生态环境增加大气湿度、维持土温、气温的相对稳定等。2.1.4植物体内水分存在的状态束缚水(boundwater)：被植物细胞的胶体颗粒或渗透物质吸附不能自由移动的水分。自由水(freewater)：不被胶体颗粒或渗透物质吸引或吸引力很小，可以自由移动的水分自由水直接参与代

3、谢，束缚水不参与代谢。BoundWaterFreeWater自由水/束缚水比值较高时，植物代谢活跃，但抗逆性差；反之，代谢不活跃，但抗逆性较强。例如，休眠种子和越冬植物体内的自由水/束缚水比例低。2.2化学势与水势2.2.1自由能与化学势热力学原理，化学势(chemicalpotential)则是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。即每摩尔体积某物质的自由能。束缚能(bondenergy)：不能用于做有用功的能量；自由能(freeenergy)：能做有用功的那部分能量。总能量2.2.2水的化学势与水势水的化学势(µW)：当温度、压力及物质数量(水分以外)一定时，体系中1

4、mol的水分的自由能水势(waterpotential)指在相同温度、相同压力下一个系统中偏摩尔体积水的化学势与纯水的化学势差。用Ψw表示偏摩尔体积(VW,M)是指在恒温恒压、其它组分浓度不变情况下，混合体系中lmol物质所占据的有效体积甲醇/水溶液的摩尔分数甲醇的偏摩尔体积140.50.840.40.639.80.439.00.237.8如20℃,1atm下甲醇的体积是40.5cm3,向任何体积的纯甲醇中加入1mol甲醇，体积都会增加40.5cm3，但如果是向甲醇的水溶液中加甲醇，体积的增加就不再是40.5cm3，而是小于40.5cm3纯水的水势最高，并定为零，其他溶液的水势皆为负值水

5、势的基本单位：帕(Pascle，Pa)过去曾用大气压(atm)或巴(bar)作为水势单位换算关系：1bar=0.1MPa=0.987atm，或1atm=1.013×105Pa=1.013bar。溶液Ψw/MPa纯水0海水-2.501mol·L-1蔗糖-2.691mol·L-1KCl-4.50Hoagland营养液-0.052.3植物细胞对水分的吸收细胞吸水的方式:①吸胀吸水一未形成液泡的细胞靠吸胀作用吸水②渗透性吸水*一具中心液泡的成熟细胞以渗透性吸水为主③代谢性吸水一直接消耗能量而与渗透作用无关2.3.1植物细胞的渗透性吸水2.3.1.1植物细胞构成的渗透系统半透膜：只允许水等小分子物

6、质透过，其它溶质分子或离子则不易透过的膜。如质膜和液泡膜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，称为渗透作用(osmosis)植物细胞与外部溶液之间就构成了一个渗透系统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)发生了质壁分离的细胞吸水后使整个原生质体恢复原状的现象，称为质壁分离复原或去质壁分离(deplasmolysis)原生质膜、液泡膜是半透膜高渗溶液质壁分离现象解决如下几个问题：1.确定细胞的死活己发生膜破坏的死细胞，膜半透性丧失，不产生质壁分离现象。2.测定细胞的渗透势使细胞处于初始质壁分离状态的溶液水势值与该细胞的渗透

7、势相等。3.测定原生质层对物质的透性利用质壁分离复原的速度来判断物质透过细胞的速率。同时可以比较原生质粘度大小。2.3.1.2植物细胞的水势构成一个典型植物细胞的水势(Ψw)组成为：Ψw=Ψπ+Ψp+ΨmΨπ为渗透势，Ψp为压力势，Ψm为衬质势渗透势(osmoticpotential，Ψπ)：由于溶质的存在而使水势降低的值；或称溶质势(solutepotential，ΨS)，为负值Ψπ=-iCRTC-溶液的摩尔浓度，T-绝对温度R-