第18章 植物的營養(yǎng)

第18章植物的營養(yǎng)有收無收在于水，收多收少在于肥植物需水主要是從土壤中吸取的。植物吸水的器官是根，吸水部位是根毛區(qū)。細胞是植物體結構和功能的基本單位，植物吸水首先是細胞吸水。細胞吸水取決于細胞內外的水勢差，細胞吸水的主要方式是滲透吸水。1．水分是原生質的主要成分2．水分是代謝過程的反應物質：3．水分是物質吸收和運輸?shù)娜軇?．水分能保持植物的固有姿態(tài)：

水分在生命活動中的作用

一、滲透性吸水

osmoticabsortionofwater

二、吸漲作用

imbibition

植物細胞對水分的吸收滲透吸水（細胞間的水分移動）相鄰兩細胞間的水分移動：水分由高水勢細胞流向低水勢細胞。多個細胞間的水分移動：由高水勢一端流向低水勢一端。三、水分進入細胞的途徑單個水分子穿過脂雙層間隙進入細胞。水分子集流通過細胞膜上的水孔蛋白中的水通道進入細胞。第三節(jié)

植物根系對水分的吸收

根系吸水的主要部位－根毛區(qū)冬黑麥：生長4個月后根總面積為枝葉總面積的30倍，每天長出的新根為11萬5千條，根毛1億1千9百萬條，連接起來88公里。一、根系吸水的途徑

1、質外體途徑（apoplastpathway):水分通過細胞壁、細胞間隙等沒有原生質的部分移動。速度快。

2、共質體途徑(symplastpathway)：水分從一個細胞的細胞質經過胞間連絲移動到另一個細胞的細胞質。速度慢。共質體和質外體途徑二、根系吸水的動力

1、根壓

rootpressure：植物根系的生理活動使液流從根部上升的壓力，是一個主動吸水過程。大約0.1-0.2Mpa2、蒸騰拉力transpirationalpull：

葉片蒸騰→葉肉細胞失水而使胞內的水勢↓→從周圍細胞要水→從導管中要水→導管從根部要水→導致根的被動吸水。蒸騰作用（transpiration）

1．生理意義：

是植物對水分吸收和運輸?shù)闹饕獎恿?。對植物吸收礦物質和有機物，以及兩類物質在體內運輸有幫助。能降低葉片溫度，使植物免受灼傷。

2．植物的蒸騰部位：

皮孔：通過莖、枝上的皮孔進行葉片蒸騰：是最主要的形式二、氣孔蒸騰（stomataltranspiration）氣孔構造氣孔運動：由保衛(wèi)細胞的膨壓控制。

氣孔開關機制細胞骨架中的微纖絲在氣孔開關中的作用。不同部位細胞壁彈性不同導致細胞吸水和放水時形狀變化的不均衡，在微纖絲牽拉下氣孔打開。無機離子吸收學說：

(inorganicionuptaketheory)

內容：

保衛(wèi)細胞膜上具有光活化的H+-泵ATP酶，利用分解ATP產生的能量將H+排放到細胞壁，同時將K+從膜外帶入膜內，與之伴隨著Cl-也同時進入到胞內，細胞內K+，Cl-濃度升高，使保衛(wèi)細胞水勢↓，吸收水分→氣孔開放。證據(jù)：溶液中加入鉀離子可以明顯促進氣孔開放程度加大。植物體內水分的運輸

一、水分運輸?shù)耐緩剑?/p>

1、過程

水→根→皮層薄壁細胞→木質部導管→上行進入莖葉木質部→入葉肉細胞→蒸騰

2、水在根部的運輸途徑

非質體（質外體）、內皮層、共質體

3、水分在莖、葉內的運輸途徑

A.經過死細胞：距離長、阻力小，適于長距離送水。被子植物：經過導管，

B.經過活細胞：距離短，阻力大，不適于長距離運輸。二、水分沿導管或管胞上升的動力根壓

蒸騰拉力

是高大植物吸水的主要動力

澳大利亞桉樹最高達132.6m，胸徑6m；美國海岸紅木高達113.1米

內聚力－黏附力學說示意圖

合理灌溉的生理基礎

一、作物的需水規(guī)律：二、合理灌溉的指標：

形態(tài)指標：葉色、株形、土壤含水量。生理指標：葉片水勢、胞液濃度、氣孔開度三、合理灌溉增產原因：四、灌溉方法：

溝灌、噴灌、滴灌、微灌等1.樹干環(huán)割實驗植物體內有機物運輸一、運輸途徑：韌皮部運輸方向：自上往下長距離運輸?shù)姆肿樱汉Y管運輸?shù)男问剑褐饕钦崽沁\輸?shù)乃俣龋阂话銥?0-100cm/h2.有機物運輸?shù)耐緩?、形式和速度壓力流動學說3.有機物運輸?shù)臋C理作業(yè)2.

分5個組，在學校及附近尋找植物因營養(yǎng)缺乏而表現(xiàn)的不良特征，總結，觀察，拍照，補充營養(yǎng)后的特征，補充的濃度和量、拍照，對比。氮組磷組鉀組鈣組鎂組2.影響植物吸水的條件影響條件：土壤溫度（正相關）土壤通氣狀況（正相關）土壤水分狀態(tài)。生理干旱：土壤不缺水，由于溫度過低可土壤溶液濃度過高，土壤水低于細胞水勢，造成根系吸水困難而引起的干旱。吸水動力影響因素植物正常的生命活動，通過根系不斷地從土壤中吸收水分。吸收的水分除少數(shù)直接參與細胞的代謝作用之外，大量的水分通過植物的地上部分散失到空中，從而牽動植物體內水的流動，完成物質運輸和營養(yǎng)分配的過程。水分從植物地上部分以水蒸氣狀態(tài)向外界散失的過程稱蒸騰作用，蒸騰作用的主要部位是氣孔、角質層和皮孔，據(jù)此將蒸騰作用分為氣孔蒸騰、角質蒸騰和皮孔蒸騰三種類型，以氣孔蒸騰為主。氣孔很小，由于邊緣效應和明開夜合運動保證了氣孔的高效蒸騰。光照、大氣濕度、溫度和風直接影響蒸作用的效率。蒸騰作用水勢（溶質）及其作用光合作用吸收CO2，呼吸作用釋放CO2CO2+H2O--→H2CO3--→H＋+HCO3－PH值：H＋愈多，PH值愈低，OH－愈多，PH值愈高。淀粉磷酸化酶

pH值升高淀粉＋磷酸←-----------→葡萄糖-1-磷酸

pH值降低淀粉不溶于水，葡萄糖溶于水氣孔保衛(wèi)細胞含有葉綠體，能光合作用1.氣孔開閉機理——淀粉－糖學說退出概述小孔擴散蒸騰作用氣孔運動影響因素氣孔開閉（明開夜合）機理

白天光照，保衛(wèi)細胞光合作用吸收CO2，CO2濃度降低，pH值升高，淀粉磷酸化酶催化淀粉轉化為葡萄糖溶于細胞液中，保衛(wèi)細胞水勢降低，吸水膨脹，氣孔張開。退出概述小孔擴散蒸騰作用氣孔運動影響因素1.氣孔開閉機理——淀粉－糖學說退出

夜間黑暗，光合停止，保衛(wèi)細胞呼吸作用釋放CO2，CO2

濃度升高，pH值降低，淀粉磷酸化酶催化葡萄糖轉化為淀粉析出細胞液，保衛(wèi)細胞水勢升高，失水收縮，氣孔關閉。概述小孔擴散蒸騰作用氣孔運動影響因素1.氣孔開閉機理——淀粉－糖學說退出2.氣孔開閉機理——鉀離子學說

通過研究，人們發(fā)現(xiàn)：保衛(wèi)細胞內K＋的積累量與氣孔開度呈正相關。照光時，K＋濃度增高，氣孔張開；黑暗時，K＋濃度降低，氣孔關閉。概述小孔擴散蒸騰作用氣孔運動影響因素環(huán)境影響：光照（正相關）空氣濕度（負相關）大氣溫度（正相關）

CO2（負相關）風（正相關）退出四、蒸騰作用的影響因素概述小孔擴散蒸騰作用氣孔運動影響因素植物生長與環(huán)境新世紀高職高專教改項目成果教材農業(yè)諺語：有收無收在于水，收多收少在于肥。風調雨順，五谷豐登。植物的需水量：玉米（株）----2000kg

小麥（1千克干物質）----400~500kg蒸騰系數(shù)：植物每合成1克干物質所需要蒸騰水分的克數(shù)。1.植物需水量退出植物需水量植物需水規(guī)律1.樹干環(huán)割實驗植物體內有機物運輸一、運輸途徑：韌皮部運輸方向：自上往下長距離運輸?shù)姆肿樱汉Y管運輸?shù)男问剑褐饕钦崽沁\輸?shù)乃俣龋阂话銥?0-100cm/h2.有機物運輸?shù)耐緩?、形式和速度壓力流動學說3.有機物運輸?shù)臋C理植物體內水分存在的狀態(tài)束縛水（boundwater）：靠近蛋白質膠粒而被膠粒吸附不易自由移動的水。

自由水（freewater）：距離蛋白質膠粒遠而容易自由移動的水。水的存在狀態(tài)與代謝強度：自由水：參與代謝（光合、呼吸、物質運輸），自由水含量越大，代謝越旺盛。束縛水：不參與代謝，可降低代謝強度，增強植物抵抗不良外界環(huán)境的能力。氣孔運動機理：

淀粉—糖轉化學說starch-sugarconversiontheory

無機離子吸收學說inorganicionuptaketheory

蘋果酸生成學說malateproductiontheory

光

暗

保衛(wèi)細胞光合作用↑

光合↓，呼吸↑

CO2↓，細胞內PH↑CO2↑，PH↓淀粉磷酸化酶活性適于分解

淀粉磷酸化酶活性適合于合成水解淀粉，胞內葡萄糖濃度↑

將葡萄糖合成為淀粉保衛(wèi)細胞水勢↓，吸水膨脹

失水縮小

氣孔開放

氣孔關閉

淀粉—糖變化學說：(starch-sugarconversiontheory)蘋果酸生成學說

(malateproductiontheory)

光合作用產生部分碳酸根離子，與PEP結合生成草酰乙酸，再還原成為蘋果酸（MA），由MA