植物水分生理

1、1. 植物的水分代謝：植物對水分的吸收、運(yùn)輸、利用和散失的過程。2. 植物的含水量:1)、不同植物的含水量不同 2)、同一植物在不同生長環(huán)境其含水量不同3)、同一植株的不同器官、組織含水量不同3. 植物體內(nèi)水分存在的狀態(tài)：1)自由水：距離膠粒較遠(yuǎn)而可以自由流動(dòng)的水分。2）束縛水：靠近膠粒而被膠粒束縛不易流動(dòng)的水分。4. 溶膠（sol）與凝膠（gel）：由于細(xì)胞內(nèi)水分含量不同，原生質(zhì)的狀態(tài)也有兩種狀態(tài)：溶膠狀態(tài)與凝膠狀態(tài)。 水分含量高時(shí)，自由水含量高，原生質(zhì)膠體呈溶液狀態(tài)溶膠狀態(tài)。反之，失去流動(dòng)性，呈近似固體狀態(tài)凝膠狀態(tài)5.正常代謝的組織原生質(zhì)呈溶膠狀態(tài)；代謝弱的干種子，原生質(zhì)呈凝膠狀態(tài)。6.

2、水分在植物生命活動(dòng)中的作用：1)水分是細(xì)胞質(zhì)的主要成分 2）水分是代謝作用過程的反應(yīng)物質(zhì) 3）水分是植物對物質(zhì)吸收和運(yùn)輸?shù)娜軇?4）水分能保持植物的固有姿態(tài) 5）水的某些理化性質(zhì)也有利于植物的生命活動(dòng)，高的比熱和氣化熱，有利于調(diào)節(jié)植物體的溫度。7.植物細(xì)胞吸水主要有3種方式：1）未形成液泡的細(xì)胞，靠吸脹作用吸水2）液泡形成以后，細(xì)胞主要靠滲透性吸水；3）另外還靠與滲透作用無關(guān)的代謝性吸水；在這3種方式中，以滲透性吸水為主。8.吸脹吸水，滲透性吸水，代謝性吸水。吸脹吸水：細(xì)胞膠體物質(zhì)親水性和毛細(xì)管對自由水束縛而引起的對水分的吸收滲透性吸水：依靠液泡的滲透性吸水，是主要吸水方式。代謝性吸水：直接消

3、耗能量使水分子經(jīng)過原生質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞。消耗能量的主動(dòng)性吸水。9.擴(kuò)散，集流，滲透擴(kuò)散自發(fā)過程，指由于分子熱運(yùn)動(dòng)造成的物種從濃度高的區(qū)域向濃低的區(qū)域移動(dòng)，擴(kuò)散式物質(zhì)順濃度梯度進(jìn)行的。集流是指液體中成群的原子或分子在壓力梯度下共同移動(dòng) 1)植物體內(nèi)隨水流發(fā)生的溶質(zhì)的大量運(yùn)輸。 2)植物體內(nèi)水流自根部向葉部的流動(dòng)過程。 滲透：溶劑分子通過半透膜而移動(dòng)的現(xiàn)象。物質(zhì)順?biāo)畡萏荻茸饔孟碌囊苿?dòng)。10.物質(zhì)能量。1）束縛能：不能用于做有用功的能量。2）自由能： 在恒溫、恒壓條件下能夠作功的那部分能量。11. 化學(xué)勢（）：每偏摩爾物質(zhì)所具有的自由能。用希臘字母表示。可用來描述體系中組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的本領(lǐng)及轉(zhuǎn)移的潛在

4、能力。如果物質(zhì)帶電荷或電勢不為零時(shí)的化學(xué)勢稱為電化學(xué)勢。物質(zhì)總是從化學(xué)勢高的地方自發(fā)地轉(zhuǎn)移到化學(xué)勢低的地方，而化學(xué)勢相等時(shí)，則呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡12. 水勢：每偏摩爾體積水的化學(xué)勢。就是說，水溶液的化學(xué)勢與同溫、同壓、同一系統(tǒng)中的純水的化學(xué)勢之差，除以水的偏摩爾體積所得的商，稱為水勢。 13. 偏摩爾體積：在一定溫度、壓力和濃度下，1 摩爾某組分在混合物中所體現(xiàn)出來的體積，稱為該組分在該條件下的偏摩爾體積。（m3·mol-1）14.水勢單位兆帕（MPa) 1Mpa=106 Pa 1bar (巴)=0.1 MPa =0.987 atm (大氣壓)1標(biāo)準(zhǔn)atm=1.013×105 P

5、a=1.013 bar15. 化學(xué)勢轉(zhuǎn)化為水勢：化學(xué)勢是能量概念，單位為Jmol J=N（牛頓）·m，偏摩爾體積的單位為m3mol，兩者相除并化簡，得Nm2，成為壓力單位帕Pa，這樣就把以能量為單位的化學(xué)勢轉(zhuǎn)化為以壓力為單位的水勢。16. 純水的水勢定為零，溶液的水勢就成負(fù)值。溶液越濃，水勢越低。水分移動(dòng)需要能量。水分從水勢高的向水勢低的移動(dòng)。17. 滲透作用：水分從水勢高的系統(tǒng)通過半透膜向水勢低的系統(tǒng)移動(dòng)的現(xiàn)象。（細(xì)胞壁，原生質(zhì)膜）18.細(xì)胞的水勢：w=+ p+g+m1）滲透勢：亦稱溶質(zhì)勢，是由于溶質(zhì)顆粒的存在而降低的水勢值。是負(fù)值。2）壓力勢p：指由于細(xì)胞壁壓力的存在而引起的細(xì)胞

6、水勢增加的值。是正值 。3）襯質(zhì)勢m 細(xì)胞膠體物質(zhì)親水性和毛細(xì)管對自由水束縛而引起水勢降低的值，是負(fù)值。 4)重力勢g：水分因重力下移與相反力量相等時(shí)的力量，它是增加水分自由能，提高水勢的值，為正值。19. 未形成液泡的細(xì)胞具有一定的襯質(zhì)勢，干燥種子的m可達(dá)-100 MPa，干燥種子的水勢w=m已形成液泡的細(xì)胞，其襯質(zhì)勢只有-0.01 MPa左右，只占整個(gè)水勢的微小部分，通常省略不計(jì)。w=s+p20. 質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象就可證明植物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)。細(xì)胞初始質(zhì)壁分離時(shí)：p =0 w = 充分飽和的細(xì)胞:w = 0 = -p蒸騰劇烈時(shí)： p < 0 w < 21. 親水性：

7、蛋白質(zhì) > 淀粉 > 纖維素22. 細(xì)胞在形成液泡之前的吸水主要靠吸脹作用。吸脹作用的大小就是襯質(zhì)勢的大小23. 代謝性吸水：植物細(xì)胞利用呼吸作用產(chǎn)生的能量使水分經(jīng)過質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞的過程。代謝性吸水只占吸水量的很少一部分。24. 水分在細(xì)胞膜系統(tǒng)內(nèi)移動(dòng)的途徑有2種：1)單個(gè)水分子通過膜脂雙分子層的間隙或通過水通道進(jìn)入細(xì)胞； 2)水集流通過質(zhì)膜上水孔蛋白中的水通道進(jìn)入細(xì)胞。25. 水孔蛋白是一類具有選擇性、高效轉(zhuǎn)運(yùn)水分的膜通道蛋白26.植物根部吸水的區(qū)域：主要在根尖10cm。包括根冠、根毛區(qū)、伸長區(qū)和分生區(qū), 根毛區(qū)的吸水能力最大。1）根毛區(qū)有許多根毛，增大了吸收面積2）根毛細(xì)胞壁的外

8、部由果膠質(zhì)組成，粘性強(qiáng)，親水性也強(qiáng)，利于與土壤顆粒粘著和吸水；3）根毛區(qū)的輸導(dǎo)組織發(fā)達(dá)，對水分移動(dòng)的阻力小。27.根系吸水的途徑：1）質(zhì)外體途徑：水分通過細(xì)胞壁、細(xì)胞間隙等沒有原生質(zhì)的部分移動(dòng)，移動(dòng)速度快。2）共質(zhì)體途徑：是指水分從一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)經(jīng)過胞間連絲，移動(dòng)到另一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)。移動(dòng)速度較慢。28. 內(nèi)皮層細(xì)胞壁上的凱氏帶：植物內(nèi)皮層細(xì)胞徑向壁和橫向壁的帶狀增厚部分。水分只能通過內(nèi)皮層的原生質(zhì)體。即進(jìn)入共質(zhì)體29. 植物根系吸水主要依靠 2 種方式：1）主動(dòng)吸水：由根系的生理活動(dòng)而引起。動(dòng)力是根壓2）被動(dòng)吸水：由蒸騰作用所引起。動(dòng)力是蒸騰拉力（主）30.植物根系的生理活動(dòng)使液流從根部上

9、升的壓力，稱為根壓。31.傷流，吐水傷流：從植物莖的基部把莖切斷，由于根壓作用，切口不久即流出液滴，這種現(xiàn)象稱為傷流吐水: 沒有受傷的植物如處于土壤水分充足、天氣潮濕的環(huán)境中，葉片尖端或邊緣也有液體外泌的現(xiàn)象 傷流和吐水現(xiàn)象是由根壓所引起的傷流液的數(shù)量和成分，可作為根系活動(dòng)能力強(qiáng)弱的指標(biāo)。32. 根壓產(chǎn)生的機(jī)理主要有 2 種解釋。1）滲透理論 ：根部導(dǎo)管四周的活細(xì)胞由于新陳代謝，不斷向?qū)Ч芊置跓o機(jī)鹽和有機(jī)物，導(dǎo)管的水勢下降，而附近活細(xì)胞的水勢較高，所以水分不斷流入導(dǎo)管。 2）代謝理論 ：認(rèn)為呼吸釋放的能量參與根系的吸水過程。33. 蒸騰拉力：由于蒸騰作用產(chǎn)生的一系列水勢梯度使導(dǎo)管中水分上升的力

10、量。是由枝葉形成的力量傳到根部而引起的被動(dòng)吸水34. 影響根系吸水的土壤條件：1)土壤中可用水分 2)土壤通氣狀況 3)土壤溫度 4)土壤溶液濃度35，植物吸收的水分散失方式： 1)以液體狀態(tài)散失到體外（吐水現(xiàn)象） 2)以氣體狀態(tài)散逸到體外（蒸騰作用）（主要方式）36.蒸騰作用：是指水分以氣體狀態(tài)，通過植物體的表面(主要是葉子)，從體內(nèi)散失到體外的現(xiàn)象。37. 蒸騰作用的生理意義:1）是植物水分吸收和運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿?2）促進(jìn)木質(zhì)部汁液中物質(zhì)的運(yùn)輸3）能夠降低葉片的溫度。(1 g水變成水蒸氣需要吸收的能量)4）有利于氣體交換。有利于光合作用的進(jìn)行。38. 小孔擴(kuò)散定律：水蒸氣通過氣孔擴(kuò)散的速率，

11、不與小孔的面積成正比而與小孔的周長成正比。39. 氣孔運(yùn)動(dòng): 白天開放，晚上關(guān)閉。40. 氣孔運(yùn)動(dòng)的機(jī)理：1)淀粉糖轉(zhuǎn)化學(xué)說 2)無機(jī)離子泵學(xué)說 3)蘋果酸代謝學(xué)說41. 影響氣孔運(yùn)動(dòng)的因素：1）光照： 光照張開 黑暗關(guān)閉 景天科植物例外。2）溫度： 上升氣孔開度增大 10以下小，30最大，35以上變小3）CO2： 低濃度促進(jìn)張開 高濃度迅速關(guān)閉4）水分： 水分脅迫氣孔開度減小42. 整個(gè)植物體內(nèi)的運(yùn)輸途徑：土壤溶液根毛根皮層薄壁細(xì)胞 根內(nèi)皮層根中柱鞘根導(dǎo)管莖導(dǎo)管葉柄導(dǎo)管葉脈導(dǎo)管葉肉細(xì)胞葉細(xì)胞間隙氣孔下腔氣孔大氣。土壤一植物一大氣之間水分具有連續(xù)性。43. 水分沿導(dǎo)管或管胞上升的動(dòng)力有2種:根

12、壓，蒸騰拉力.水柱連續(xù)性內(nèi)聚力學(xué)說（蒸騰內(nèi)聚力張力學(xué)說）44. 水分沿導(dǎo)管或管胞上升的機(jī)制內(nèi)聚力：相同分子之間有相互吸引的力量。水分子的內(nèi)聚力很大，20 MPa以上。上拉下拖使水柱產(chǎn)生張力。木質(zhì)部水柱張力為0.53 MPa水分子內(nèi)聚力大于水柱張力，故可使水柱連續(xù)不斷。水分子與細(xì)胞壁分子之間又具有強(qiáng)大的附著力，所以水柱中斷的機(jī)會(huì)很小。45. 水分運(yùn)輸?shù)乃俣?水流經(jīng)過原生質(zhì)的速度：10-3 cmh在木質(zhì)部導(dǎo)管運(yùn)輸速度： 345 mh裸子植物管胞水流速度慢， 0.6mh同一枝條，被太陽直接照射時(shí)快。同一植株，白天快于晚上。46.作物的需水規(guī)律：1）不同作物對水分的需要量不同 2）同一作物不同生育期對

13、水分的需要量不同3）作物的水分臨界期47.水分臨界期是指植物在生命周期中，對水分缺乏最敏感、最易受害的時(shí)期。48. 小麥一生中對水分的需要大致可分為四個(gè)時(shí)期： 1）.種子萌發(fā)到分蘗前期，消耗水不多； 2）.分蘗末期到抽穗期，消耗水最多； 3) .抽穗到乳熟末期，消耗水較多，缺水會(huì)嚴(yán)重減產(chǎn)； 4) .乳熟末期到完熟期，消耗水較少。如此時(shí)供水過多，反而會(huì)使小麥貪青遲熟，籽粒含水量增高，影響品質(zhì)49. 作物是否需要灌溉可依據(jù)氣候特點(diǎn)、土壤墑情、作物的形態(tài)、生理性狀和指標(biāo)加以判斷。50. 合理灌溉指標(biāo):1)土壤指標(biāo):一般來說，適宜作物正常生長發(fā)育的根系活動(dòng)層(090cm),其土壤含水量為田間持水量的6

14、080，如果低于此含水量時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行灌溉。2)形態(tài)指標(biāo):作物缺水的形態(tài)表現(xiàn)為，幼嫩的莖葉在中午前后易發(fā)生萎蔫；生長速度下降；葉、莖顏色由于生長緩慢，葉綠素濃度相對增大，而呈暗綠色；莖、葉顏色有時(shí)變紅，這是因?yàn)楦珊禃r(shí)碳水化合物的分解大于合成，細(xì)胞中積累較多的可溶性糖，形成較多的花色素，而花色素在弱酸條件下呈紅色的緣故。從缺水到引起作物形態(tài)變化有一個(gè)滯后期，當(dāng)形態(tài)上出現(xiàn)上述缺水癥狀時(shí)，生理上已經(jīng)受到一定程度的傷害了。 3)生理指標(biāo):生理指標(biāo)可以比形態(tài)指標(biāo)更及時(shí)、更靈敏地反映植物體的水分狀況。植物葉片的細(xì)胞汁液濃度、滲透勢、水勢和氣孔開度等均可作為灌溉的生理指標(biāo)。植株在缺水時(shí)，葉片是反映植株生理變化最敏感的部位，葉片水勢下降，細(xì)胞汁液濃度升高，