水的理化特性及意义.ppt

1.植物的水分代谢提要通过本章的学习要了解植物对水分吸收、运输及蒸腾的方式、途径和机制，认识植物如何维持水分平衡及其重要性，为合理灌溉提供理论依据。Contentsinbrief:AbsorptionofwaterTransportofwaterLossofwater(transpiration)Irrigation,11水分与植物的生命活动1.1.1水的某些理化特性,结构：水是极性分子，能形成分子间氢键,图1.1水分子的结构和氢键,2.水的特性,1)水的高汽化热汽化热（Vaporizationheat）指在一定温度下，将单位质量的物质由液态转变成气态所需的热量。在25时水的汽化热为2.45kJg-1。在已知的所有液体物质中水的汽化热最大（表1.1）。Compare:CH416CH3CH330CH3CH2CH344CH3CH2CH2CH358CH3(CH2)3CH372boilingpoint36but:water18boilingpoint100reason:nH2O(H2O)n+heat,gas,2)Waterhashighspecificheat(高比热),Thepolarityofwaterandtheresultinghydrogenbondingamongwatermoleculesmeansthatittakesmuchheat(onecalorie)toraisethetemperatureof1mLofwaterjust1C.4.187Jg-1/0C。(表1。1）Thehydrogenbondinghastobegivenalotofenergytogetthemtovibrateandgeneratethetemperaturechange.Thispropertyofwateriscalledspecificheat.Itmeansthatthisliquidcanabsorbmuchheatfromthevariouschemicalreactionsoccurringincellswithouttemperaturechange;itisaheatbuffer.Ithelpsmaintainanevenbodytemperature.,表1.1水与其它体积相似分子的一些物理特性比较,3)Waterdemonstratescohesionandadhesion(内聚力和粘附力),内聚力(Cohesion):液体状况下同类分子间的吸引力叫内聚力，水的内聚力可达30MPa.粘附力(adhesion):液相与固相间不同类分子间的吸引力叫粘附力或附着力原因：水是极性分子，与其它极性分子形成氢鍵。水的内聚力和粘附力，十分有利于水分在植物体内的长距离运输,3）表面张力和毛细作用表面张力是指处于界面的水分子受着垂直向内的拉力，这种作用于单位长度表面上的力，称为表面张力（surfacetension）。表面张力使某一体系趋于向稳定状态变化，即表面积缩小，减少界面高能分子的数量。毛细作用（capillarity）指在液体与固体相接触的表面间的一种相互作用。木质部中的导管就是一种管壁可湿的毛细管。植物细胞壁的纤维素微纤丝间有许多空隙，它们形成很多小而弯曲的毛细管网络。内聚力、粘附力和表面张力的共同作用产生毛细作用。,cohesion,adhesionandsurfacetensionleadstocapillarity(内聚力、粘附力和表面张力导致毛细现象),h=2Tcos/rg=14.910-6/r,毛细作用对植物的重要性：土壤下层的水分可通过毛细作用上升，供植物利用。细胞壁的纤维素微纤丝间有空隙，形成很多小而弯曲的毛细管，这样可使植物的细胞壁通过毛细作用保持湿润。植物导管是一种水分可湿的毛细管，如把一根干树杆插入水中，水可上升一段距离(导管r=2040um,水可上升0.370.74m，但不要希望导管的毛细作用给植物供水，因毛细作用产生的前提是存在空气水界面，而导管和上下都是完整的细胞，无空气水界面。),4）水的电特性水（极性分子）是许多电解质与极性分子的良好溶剂。如植物体内蛋白质，氨基酸、糖类所含有的亲水基团（-COOH、-CO、-NH2）能与水分子形成氢键，即水可以在大分子物质带电基团周围定向排列，形成水合层（shellofhydration），减弱了大分子之间的相互作用，增加其溶解性，维持大分子在溶液中的稳定性。,1.1.2植物的含水量1、植物的含水量(watercontent)是指植物所含水分的量占鲜重的百分数。不同植物：水生植物：90以上；中生植物：7090；旱生植物：低达6。不同器官：根：8090%；茎：5080%；叶：8090%；果实：8595%；种子：515%；休眠芽：40%。植物体内的含水量与植物生命活动有密切关系，生命活动旺盛的部位，含水量就高。2、相对含水量（relativewatercontentRWC）为植物实际含水量占水分饱和时含水量的百分率，可用下式表示：RWC（%）=Wact/Wa(1.1)上式中Wact表示叶的实际含水量；Wa表示叶在水分饱和时的含水量。RWC可以表明植物水分亏缺程度，在生产实际中可以作为灌溉指标,1.1.3植物体内水分的存在状态水分在植物细胞内通常有两种存在形式：束缚水和自由水。束缚水（boundwater）是指被原生质胶体颗粒紧密吸附的或存在于大分子结构空间的水。自由水（freewater）是指存在于原生质胶粒之间、液泡内、细胞间隙、导管和管胞内以及植物体的其它组织间隙中的、不被吸附、能在体内自由移动、起溶剂作用的水。自由水束缚水比值较高时，植物代谢活跃，生长较快，抗逆性差；反之，代谢活性低、生长缓慢，但抗逆性较强。,1.1.4水分在植物生命活动中的作用1.1.4.1水的生理作用1水是细胞的主要组