第二章 植物的水分生理ppt课件.ppt

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1、第二章植物的水分生理水是生命的源泉，生命不仅发生于水的环境，而且生命过程必须在水的环境中进行。水是原生质的最主要成分，原生质的含水量大约在70-90%。在细胞中物质的代谢、运输及生物体中细胞间的信号传递、物质运输都是在水溶液中进行的。水不仅是细胞内代谢反应的基质，而且直接参加了许多生物化学反应。细胞的含水量与其生理活动强弱常常是密切相关的。植物体在一生中需要不断的吸收和散失水分。水分吸收是其生命活动的需要，而水分散失也是植物必须的。如，水分可以维持其适宜的体温，夏季炎热干燥的环境，叶片每小时散失的水分相当于自身所含的全部水分，通过蒸发，将光照带来的多余的热量散失掉，避免了

2、温度升高的危害。在典型情况下，叶片吸收的光能有约一半被这种方式消耗掉；又如水分散失产生的蒸腾拉力，可将根系吸收的矿质元素带到地上部。农业生产中，水往往是产量的限制因素，灌溉是提高产量的重要措施。合理灌溉需要掌握水分吸收、运输、利用、散失（水分代谢）的规律，达到高产、稳产、优质、高效。第一节水分对植物的意义及水势概念一、水的物理化学性质植物对水分的吸收、运输、利用、散失以及水在植物生命活动中所起的作用都与水的结构和理化性质有关。（一）水的组成和结构水分子发生缔合的主要原因是由于相邻的H2O分子间，带部分负电荷的氧原子与带部分正电荷的氢原子以静电引力相互吸引形成氢键(h

3、ydrogenbond)的缘故。（二）水的重要物理化学性质比热容高除液氨外最大，由于水分子间存在氢键，温度升高（提高水分子的振动频率）需要更多能量。细胞、生物体保持相对稳定的温度环境。2.汽化热大水的汽化热在所有液体中最高，也是由于水分子间存在氢键，有利于植物通过蒸腾作用有效地降低体温。3.内聚力、黏附力和表面张力大水和空气间界面上的水分子，与邻近水分子的作用力大于其与空气间的作用力，因此，水总是倾向于维持最小的水和空气间界面。在水和空气间界面产生一种力，称为表面张力。维持导管水流的连续性。水的内聚力水分子间的氢键使水分子间存在很大的引力。粘附力液固相间引力，如水分子与导

4、管壁表面分子之间存在粘附力。4.良好溶剂水分子体积小、具有极性，是许多电解质和极性分子的良好溶剂，是已知的溶解范围最宽的溶剂。水分子可以在离子或极性大分子表面形成水合层，降低溶质分子间的作用，促进溶解。5.透明水无色，透光，利于色素对光的吸收。此外，水还具有体积不可压缩性，使细胞吸水后产生的静水压维持其紧张度，与植物气孔开闭、叶片运动、保持植株固有的姿态等方面均有密切关系。二、水分在植物生命活动中的作用水是细胞的重要组成成分束缚水(boundwater)：与细胞组分紧密结合而不能自由移动、不易蒸发散失的水。特点：含量较稳定、不易蒸发散失、不作溶剂、不参与化学反应。自由水(

5、freewater)：与细胞内胶体之间吸附力较弱，可以自由移动的水。特点：含量变化大，参与代谢。其相对含量与植物的生命活动有关。2.水是代谢过程的反应物质光合、呼吸、许多有机物质的合成与分解。3.水是各种生理生化反应和运输物质的介质水分子具有极性，是自然界中能溶解物质最多的良好溶剂。4.水能使植物保持固有的姿态。水能够产生静水压，以维持细胞的紧张度，保持细胞固有形态。5.水具有重要的生态意义由于水所具有的特殊的理化性质，所以水在植物的生态环境中起着特别重要的作用。化学势µ某组分的化学势：某组分的偏摩尔自由能。表示体系中各组分发生化学反应的能力及转移的潜在趋势。水势ψ植物生

6、理学中，水势指体系中水的化学势与处于等温、等压条件下纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积。纯水水势为0；水分从水势高处向水势低处移动。三、化学势、水势的基本概念四、含水体系的水势组分含水体系的水势ψw＝ψs＋ψm＋ψp＋ψg溶质势(ψs)溶质存在使水势降低，渗透势。ψs=-icRTi：溶质得解离系数；c：溶质摩尔浓度；R：气体常数；T：绝对温度。衬质势(ψm)土壤颗粒、细胞中的纤维素、蛋白质、淀粉粒等吸附水分的物质，使水势降低；干旱土壤、风干种子很低。压力势(ψp)压力存在使水势改变，加正压力，增加水势，反之降低水势。重力势(ψg)重力存在使水势增加。使体系水势增高的因素

7、有：①正压力；②升高温度；③升高海拔高度。使体系水势降低的因素有：①溶质；②衬质；③负压力；④毛细管力；⑤降低温度；⑥降低海拔高度。五、水的移动(一)集流集流(massflow或bulkflow)是指液体中成群的原子或分子(例如组成水溶液的各种物质的分子)在压力梯度(水势梯度)作用下共同移动的现象。维管束中水的流动。集流速度主要受两端压力势差控制。是物质分子(包括气体分子、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，直到均匀分布的现象。菲克第一定律定律扩散速度与物质的浓度梯度成正比。（在没有压力势