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(xì)胞是植物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，植物吸水首先是細(xì)胞吸水。細(xì)胞吸水取決于細(xì)胞內(nèi)外的水勢差，細(xì)胞吸水的主要方式是滲透吸水。1．水分是原生質(zhì)的主要成分2．水分是代謝過程的反應(yīng)物質(zhì)：3．水分是物質(zhì)吸收和運(yùn)輸?shù)娜軇?．水分能保持植物的固有姿態(tài)：

水分在生命活動(dòng)中的作用

一、滲透性吸水

osmoticabsortionofwater

二、吸漲作用

imbibition

植物細(xì)胞對水分的吸收滲透吸水（細(xì)胞間的水分移動(dòng)）相鄰兩細(xì)胞間的水分移動(dòng)：水分由高水勢細(xì)胞流向低水勢細(xì)胞。多個(gè)細(xì)胞間的水分移動(dòng)：由高水勢一端流向低水勢一端。三、水分進(jìn)入細(xì)胞的途徑單個(gè)水分子穿過脂雙層間隙進(jìn)入細(xì)胞。水分子集流通過細(xì)胞膜上的水孔蛋白中的水通道進(jìn)入細(xì)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(gè)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(zhì)外體途徑（apoplastpathway):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)。速度快。

2、共質(zhì)體途徑(symplastpathway)：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)。速度慢。共質(zhì)體和質(zhì)外體途徑二、根系吸水的動(dòng)力

1、根壓

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

葉片蒸騰→葉肉細(xì)胞失水而使胞內(nèi)的水勢↓→從周圍細(xì)胞要水→從導(dǎo)管中要水→導(dǎo)管從根部要水→導(dǎo)致根的被動(dòng)吸水。蒸騰作用（transpiration）

1．生理意義：

是植物對水分吸收和運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿?。對植物吸收礦物質(zhì)和有機(jī)物，以及兩類物質(zhì)在體內(nèi)運(yùn)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(jìn)行葉片蒸騰：是最主要的形式二、氣孔蒸騰（stomataltranspiration）氣孔構(gòu)造氣孔運(yùn)動(dòng)：由保衛(wèi)細(xì)胞的膨壓控制。

氣孔開關(guān)機(jī)制細(xì)胞骨架中的微纖絲在氣孔開關(guān)中的作用。不同部位細(xì)胞壁彈性不同導(dǎo)致細(xì)胞吸水和放水時(shí)形狀變化的不均衡，在微纖絲牽拉下氣孔打開。無機(jī)離子吸收學(xué)說：

(inorganicionuptaketheory)

內(nèi)容：

保衛(wèi)細(xì)胞膜上具有光活化的H+-泵ATP酶，利用分解ATP產(chǎn)生的能量將H+排放到細(xì)胞壁，同時(shí)將K+從膜外帶入膜內(nèi)，與之伴隨著Cl-也同時(shí)進(jìn)入到胞內(nèi)，細(xì)胞內(nèi)K+，Cl-濃度升高，使保衛(wèi)細(xì)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(jìn)氣孔開放程度加大。植物體內(nèi)水分的運(yùn)輸

一、水分運(yùn)輸?shù)耐緩剑?/p>

1、過程

水→根→皮層薄壁細(xì)胞→木質(zhì)部導(dǎo)管→上行進(jìn)入莖葉木質(zhì)部→入葉肉細(xì)胞→蒸騰

2、水在根部的運(yùn)輸途徑

非質(zhì)體（質(zhì)外體）、內(nèi)皮層、共質(zhì)體

3、水分在莖、葉內(nèi)的運(yùn)輸途徑

A.經(jīng)過死細(xì)胞：距離長、阻力小，適于長距離送水。被子植物：經(jīng)過導(dǎo)管，

B.經(jīng)過活細(xì)胞：距離短，阻力大，不適于長距離運(yùn)輸。二、水分沿導(dǎo)管或管胞上升的動(dòng)力根壓

蒸騰拉力

是高大植物吸水的主要?jiǎng)恿?/p>

澳大利亞桉樹最高達(dá)132.6m，胸徑6m；美國海岸紅木高達(dá)113.1米

內(nèi)聚力－黏附力學(xué)說示意圖

合理灌溉的生理基礎(chǔ)

一、作物的需水規(guī)律：二、合理灌溉的指標(biāo)：

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

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

分5個(gè)組，在學(xué)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(jié)，觀察，拍照，補(bǔ)充營養(yǎng)后的特征，補(bǔ)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(guān)）土壤通氣狀況（正相關(guān)）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(xì)胞水勢，造成根系吸水困難而引起的干旱。吸水動(dòng)力影響因素植物正常的生命活動(dòng)，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(xì)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(dòng)植物體內(nèi)水的流動(dòng)，完成物質(zhì)運(yùn)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(zhì)層和皮孔，據(jù)此將蒸騰作用分為氣孔蒸騰、角質(zhì)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(yīng)和明開夜合運(yùn)動(dòng)保證了氣孔的高效蒸騰。光照、大氣濕度、溫度和風(fēng)直接影響蒸作用的效率。蒸騰作用水勢（溶質(zhì)）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(xì)胞含有葉綠體，能光合作用1.氣孔開閉機(jī)理——淀粉－糖學(xué)說退出概述小孔擴(kuò)散蒸騰作用氣孔運(yùn)動(dòng)影響因素氣孔開閉（明開夜合）機(jī)理

白天光照，保衛(wèi)細(xì)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(zhuǎn)化為葡萄糖溶于細(xì)胞液中，保衛(wèi)細(xì)胞水勢降低，吸水膨脹，氣孔張開。退出概述小孔擴(kuò)散蒸騰作用氣孔運(yùn)動(dòng)影響因素1.氣孔開閉機(jī)理——淀粉－糖學(xué)說退出

夜間黑暗，光合停止，保衛(wèi)細(xì)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(zhuǎn)化為淀粉析出細(xì)胞液，保衛(wèi)細(xì)胞水勢升高，失水收縮，氣孔關(guān)閉。概述小孔擴(kuò)散蒸騰作用氣孔運(yùn)動(dòng)影響因素1.氣孔開閉機(jī)理——淀粉－糖學(xué)說退出2.氣孔開閉機(jī)理——鉀離子學(xué)說

通過研究，人們發(fā)現(xiàn)：保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)K＋的積累量與氣孔開度呈正相關(guān)。照光時(shí)，K＋濃度增高，氣孔張開；黑暗時(shí)，K＋濃度降低，氣孔關(guān)閉。概述小孔擴(kuò)散蒸騰作用氣孔運(yùn)動(dòng)影響因素環(huán)境影響：光照（正相關(guān)）空氣濕度（負(fù)相關(guān)）大氣溫度（正相關(guān)）

CO2（負(fù)相關(guān)）風(fēng)（正相關(guān)）退出四、蒸騰作用的影響因素概述小孔擴(kuò)散蒸騰作用氣孔運(yùn)動(dòng)影響因素植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(xiàng)目成果教材農(nóng)業(yè)諺語：有收無收在于水，收多收少在于肥。風(fēng)調(diào)雨順，五谷豐登。植物的需水量：玉米（株）----2000kg

小麥（1千克干物質(zhì)）----400~500kg蒸騰系數(shù)：植物每合成1克干物質(zhì)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(shí)驗(yàn)植物體內(nèi)有機(jī)物運(yùn)輸一、運(yùn)輸途徑：韌皮部運(yùn)輸方向：自上往下長距離運(yùn)輸?shù)姆肿樱汉Y管運(yùn)輸?shù)男问剑褐饕钦崽沁\(yùn)輸?shù)乃俣龋阂话銥?0-100cm/h2.有機(jī)物運(yùn)輸?shù)耐緩健⑿问胶退俣葔毫α鲃?dòng)學(xué)說3.有機(jī)物運(yùn)輸?shù)臋C(jī)理植物體內(nèi)水分存在的狀態(tài)束縛水（boundwater）：靠近蛋白質(zhì)膠粒而被膠粒吸附不易自由移動(dòng)的水。

自由水（freewater）：距離蛋白質(zhì)膠粒遠(yuǎn)而容易自由移動(dòng)的水。水的存在狀態(tài)與代謝強(qiáng)度：自由水：參與代謝（光合、呼吸、物質(zhì)運(yùn)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(qiáng)度，增強(qiáng)植物抵抗不良外界環(huán)境的能力。氣孔運(yùn)動(dòng)機(jī)理：

淀粉—糖轉(zhuǎn)化學(xué)說starch-sugarconversiontheory

無機(jī)離子吸收學(xué)說inorganicionuptaketheory

蘋果酸生成學(xué)說malateproductiontheory

光

暗

保衛(wèi)細(xì)胞光合作用↑

光合↓，呼吸↑

CO2↓，細(xì)胞內(nèi)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(nèi)葡萄糖濃度↑

將葡萄糖合成為淀粉保衛(wèi)細(xì)胞水勢↓，吸水膨脹

失水縮小

氣孔開放

氣孔關(guān)閉

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

(malateproductiontheory)

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