第四節(jié)植物的蒸騰作用-科學(xué)

任課教師：張鵬生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院植物生理學(xué)——水分生理——第一節(jié)水分與植物細胞第二節(jié)植物根系對水分的吸收第三節(jié)植物體內(nèi)水分的向上運輸?shù)谖骞?jié)合理灌溉的生理基礎(chǔ)第四節(jié)植物的蒸騰作用“有收無收在于水”

“水利是農(nóng)業(yè)的命脈”

第一節(jié)水分與植物細胞第一節(jié)水分與植物細胞（一）水的組成和結(jié)構(gòu)第一節(jié)水分與植物細胞（一）水的組成和結(jié)構(gòu)第一節(jié)水分與植物細胞（二）水的物理化學(xué)性質(zhì)1.水的比熱容

是指使單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度升高1℃所需的熱量。水的比熱容為4.187J·g-1·℃-1。

2.水的蒸氣壓

水分子處于不斷運動之中，其中有少數(shù)分子的動能較大，足以沖破表面張力的影響而進入空間成為水蒸氣分子，這就叫蒸發(fā)。液面上的水蒸氣分子也可重新返回液體中，這稱為凝聚。與液體達到動態(tài)平衡的蒸氣稱為飽和蒸氣。飽和蒸氣所產(chǎn)生的壓力稱為飽和蒸氣壓。

3.水的沸點和氣化熱

當液體蒸氣壓等于外界壓力時的溫度稱為沸點。在一定的溫度下,將單位質(zhì)量的物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)所需的熱量就稱為氣化熱。在正常氣壓(1atm)下水的沸點為100℃,此時水的氣化熱為2.257kJ·g-1。

第一節(jié)水分與植物細胞4.水的內(nèi)聚力、粘附力和表面張力同類分子間具有的分子間引力叫做內(nèi)聚力。由于水中存在大量的氫鍵，水的內(nèi)聚力很大。液相與固相間的相互引力叫做粘附力。由于水是極性分子,它可以與其他極性物質(zhì)形成氫鍵,因此水與極性物質(zhì)間有較強的粘附力。如果水與某物質(zhì)間的粘附力大于水的內(nèi)聚力，則此物質(zhì)為可濕性的。處于界面的水分子均受著垂直向內(nèi)的拉力，這種作用于單位長度表面上的力，稱為表面張力。

5.毛細作用

是指在液體與固體相接觸的表面間的一種相互作用。6.水的電性質(zhì)水是許多電解質(zhì)和極性分子的良好溶劑。（二）水的物理化學(xué)性質(zhì)第一節(jié)水分與植物細胞1.集流是指液體中成群的原子或分子(例如組成水溶液的各種物質(zhì)的分子)在壓力梯度(水勢梯度)作用下共同移動的現(xiàn)象。（三）水的移動第一節(jié)水分與植物細胞2.擴散是物質(zhì)分子(包括氣體分子、水分子、溶質(zhì)分子等)從高濃度(高化學(xué)勢)區(qū)域向低濃度(低化學(xué)勢)區(qū)域轉(zhuǎn)移，直到均勻分布的現(xiàn)象。

（三）水的移動第一節(jié)水分與植物細胞3.滲透是指溶液中的溶劑分子通過半透膜擴散的現(xiàn)象。對于水溶液而言，就是指水分子從水勢高處通過半透膜向水勢低處擴散的現(xiàn)象。（三）水的移動第一節(jié)水分與植物細胞1.水是細胞的重要組成成分

細胞中的水可分為二類，一類是與細胞組分緊密結(jié)合而不能自由移動、不易蒸發(fā)散失的水稱為束縛水,另一類是與細胞內(nèi)膠體之間吸附力較弱,可以自由移動的水稱為自由水。（四）水分在植物生命活動中的作用2.水是代謝過程的反應(yīng)物質(zhì)3.水是各種生理生化反應(yīng)和運輸物質(zhì)的介質(zhì)4.水能使植物保持固有的姿態(tài)5.水具有重要的生態(tài)意義第一節(jié)水分與植物細胞第二節(jié)植物根系對水分的吸收第三節(jié)植物體內(nèi)水分的向上運輸?shù)谖骞?jié)合理灌溉的生理基礎(chǔ)第四節(jié)植物的蒸騰作用第二節(jié)植物根系對水分的吸收(一)土壤水分的存在形式及性質(zhì)按物理狀態(tài)毛管水束縛水重力水

毛管上升水毛管懸著水

按能否被利用可利用水不可利用水

永久萎蔫系數(shù)：是指植物發(fā)生永久萎蔫時，土壤中尚存留的水分占土壤干重的百分率。

田間持水量：是指當土壤中重力水全部排除，而保留全部毛管水和束縛水時的土壤含水量。通常以水分占土壤干重的百分比表示。

第二節(jié)植物根系對水分的吸收(二)根系吸水的部位根系吸水的部位主要在根的尖端，從根尖開始向上約10mm的范圍內(nèi)，包括根冠、根毛區(qū)、伸長區(qū)和分生區(qū)，其中以根毛區(qū)的吸水能力最強。由于植物吸水主要靠根尖,因此在移栽時盡量保留細根，就減輕移栽后植株的萎蔫程度。第二節(jié)植物根系對水分的吸收(三)根系吸水的途徑植物根部吸水主要通過根毛、皮層、內(nèi)皮層，再經(jīng)中柱薄壁細胞進入導(dǎo)管。水分在根內(nèi)的徑向運轉(zhuǎn)有質(zhì)外體和共質(zhì)體兩條途徑。第二節(jié)植物根系對水分的吸收(四)根系吸水的機理主動吸水:由植物根系生理活動而引起的吸水過程。根壓:是指由于植物根系生理活動而促使液流從根部上升的壓力。

1.傷流從受傷或折斷的植物組織傷口處溢出液體的現(xiàn)象。2.吐水生長在土壤水分充足、潮濕環(huán)境中的植株，葉片尖端或邊緣的水孔向外溢出液滴的現(xiàn)象。

第二節(jié)植物根系對水分的吸收(四)根系吸水的機理被動吸水:植物根系以蒸騰拉力為動力的吸水過程。蒸騰拉力：是指因葉片蒸騰作用而產(chǎn)生的使導(dǎo)管中水分上升的力量。

在一般情況下，土壤水分的水勢很高，很容易被植物吸收，并輸送到數(shù)米，甚至上百米高的枝葉中去。在光照下，蒸騰著的枝葉可通過被麻醉或死亡的根吸水，甚至一個無根的帶葉枝條也照常能吸水。

主動吸水和被動吸水在植物吸水過程中所占的比重，因植物生長狀況和蒸騰速率而異。通常正在蒸騰著的植株，尤其是高大的樹木，其吸水的主要方式是被動吸水。只有春季葉片未展開或樹木落葉以后以及蒸騰速率很低的夜晚，主動吸水才成為主要的吸水方式第二節(jié)植物根系對水分的吸收(五)影響根系吸水的土壤條件（1）土壤水分狀況

缺水時，植物細胞失水，膨壓下降，葉片、幼莖下垂，這種現(xiàn)象稱為萎蔫。如果當蒸騰速率降低后，萎蔫植株可恢復(fù)正常，則這種萎蔫稱為暫時萎蔫。蒸騰降低以后仍不能使萎蔫植物恢復(fù)正常，這樣的萎蔫就稱永久萎蔫。（2）土壤溫度

低溫、高溫都會使根系吸水下降

（3）土壤通氣狀況

用CO2處理小麥、水稻幼苗根部，其吸水量降低14％～50%；如通O2處理，則吸水量增加。

（4）土壤溶液濃度

在一般情況下,土壤溶液濃度較低,水勢較高，根系易于吸水。但在鹽堿地上,水中的鹽分濃度高，水勢低，作物吸水困難。

第一節(jié)水分與植物細胞第二節(jié)植物根系對水分的吸收第三節(jié)植物體內(nèi)水分的向上運輸?shù)谖骞?jié)合理灌溉的生理基礎(chǔ)第四節(jié)植物的蒸騰作用第三節(jié)植物體內(nèi)水分的向上運輸水分運輸?shù)木唧w途徑是：土壤→根毛→皮層→內(nèi)皮層→中柱鞘→根的導(dǎo)管或管胞→莖的導(dǎo)管→葉柄導(dǎo)管→葉脈導(dǎo)管→葉肉細胞→葉細胞間隙→氣孔下腔→氣孔→大氣。第一節(jié)水分與植物細胞第二節(jié)植物根系對水分的吸收第三節(jié)植物體內(nèi)水分的向上運輸?shù)谖骞?jié)合理灌溉的生理基礎(chǔ)第四節(jié)植物的蒸騰作用第四節(jié)植物的蒸騰作用蒸騰作用：是指植物體內(nèi)的水分以氣態(tài)散失到大氣中去的過程。與一般的蒸發(fā)不同，蒸騰作用是一個生理過程，受到植物體結(jié)構(gòu)和氣孔行為的調(diào)節(jié)。（一）蒸騰作用及其生理意義１.蒸騰作用能產(chǎn)生的蒸騰拉力２.蒸騰作用促進木質(zhì)部汁液中物質(zhì)的運輸３.蒸騰作用能降低植物體的溫度４.蒸騰作用的正常進行有利于CO2的同化第四節(jié)植物的蒸騰作用（二）蒸騰作用的方式葉片蒸騰角質(zhì)蒸騰氣孔蒸騰角質(zhì)層蒸騰和氣孔蒸騰在葉片蒸騰中所占的比重，與植物的生態(tài)條件和葉片年齡有關(guān)，實質(zhì)上也就是和角質(zhì)層厚薄有關(guān)。

第四節(jié)植物的蒸騰作用（三）氣孔的形態(tài)結(jié)構(gòu)及生理特點氣孔是植物葉片表皮組織的小孔，一般由成對的保衛(wèi)細胞組成。保衛(wèi)細胞四周環(huán)繞著表皮細胞，毗連的表皮細胞如在形態(tài)上和其它表皮細胞相同，就稱之為鄰近細胞，如有明顯區(qū)別，則稱為副衛(wèi)細胞。保衛(wèi)細胞與鄰近細胞或副衛(wèi)細胞構(gòu)成氣孔復(fù)合體。

第四節(jié)植物的蒸騰作用（三）氣孔的形態(tài)結(jié)構(gòu)及生理特點１.氣孔數(shù)目多、分布廣２.氣孔的面積小，蒸騰速率高３.保衛(wèi)細胞體積小,膨壓變化迅速４.保衛(wèi)細胞具有多種細胞器５.保衛(wèi)細胞具有不均勻加厚的細胞壁及微纖絲結(jié)構(gòu)6.保衛(wèi)細胞與周圍細胞聯(lián)系緊密第四節(jié)植物的蒸騰作用（四）影響氣孔運動的因素1.光

光是氣孔運動的主要調(diào)節(jié)因素。一般情況下,光可促進氣孔張開,暗中則氣孔關(guān)閉。

2.二氧化碳

CO2對氣孔運動影響很大。低濃度CO2促進氣孔張開,高濃度CO2能使氣孔迅速關(guān)閉（無論光下或暗中都是如此）。

3.溫度

氣孔開度一般隨溫度的上升而增大。

4.水分

氣孔運動與保衛(wèi)細胞膨壓變化密切相關(guān),而膨壓變化又是由于水分進出保衛(wèi)細胞引起的，因此，葉片的水分狀況是直接影響氣孔運動的關(guān)鍵因素。

5.植物激素

細胞分裂素和生長素促進氣孔張開，低濃度的脫落酸會使氣孔關(guān)閉。

第四節(jié)植物的蒸騰作用（五）適當降低蒸騰的途徑１.減少蒸騰面積２.降低蒸騰速率３.使用抗蒸騰劑(1)代謝型阿特拉津；苯汞乙酸、烯基琥珀酸

(2)薄膜型如硅酮、丁二烯丙烯酸

(3)反射型如高嶺土

第一節(jié)水分與植物細胞第二節(jié)植物根系對水分的吸收第三節(jié)植物體內(nèi)水分的向上運輸?shù)谖骞?jié)合理灌溉的生理基礎(chǔ)第四節(jié)植物的蒸騰作用第五節(jié)合理灌溉的生理基礎(chǔ)（一）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水分的需要量不同

小麥一生中對水分的需要大致可分為四個時期：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，缺水會嚴重減產(chǎn)；④.乳熟末期到完熟期，消耗水較少。如此時供水過多，反而會使小麥貪青遲熟，籽粒含水量增高，影響品質(zhì)。

(3)作物的水分臨界期

水分臨界期是指植物在生命周期中，對水分缺乏最敏感、最易受害的時期。

一般而