植物生理学讲课课件

1、走近植物生理学走近植物生理学宜都市农安局 刘德学2013年7月 植物生理学概念： 植物生理学植物生理学是研究植物是研究植物生命活动生命活动规律、规律、揭示植物生命现象本质的科学。揭示植物生命现象本质的科学。 植物生理学研究的内容植物生理学研究的内容v 1、种子萌发、生长、开花、结果等生长发育种子萌发、生长、开花、结果等生长发育过程。过程。v 2、水分代谢、矿质营养、光合作用和呼吸作水分代谢、矿质营养、光合作用和呼吸作用等基本代谢过程。用等基本代谢过程。v 3、生长发育与形态的建成、生长发育与形态的建成v 4、物质与能量的转化、物质与能量的转化v 5、信息传递和信号的传导、信息传递和信号的传导植

2、物生理学的任务 v探索植物生命活动的基本规律；v为作物栽培以及改良和培育作物新品种提供理论依据。v为控制植物生长发育、保存植物产品提供有效的方法；v研究植物在逆境条件下生存的生理机制。 植物生理学研究的内容和任务与农业习习相关，所以说植物生理学是农业的基础性学科。 今天，我将和大家一起走近植物生理学，欣赏它的一些精彩片断，了解和学习一些与我们联系紧密的基础知识。 讲课主要内容一、植物生理学最初的起源二、植物生长所需的基本条件 三、植物的营养生长与生殖生长及其辩证关系一、最初的起源 植物生理学的研究最早起源于柳树试验植物生理学的研究最早起源于柳树试验和植物矿物质营养学说和植物矿物质营养学说“盆栽

3、柳树试验盆栽柳树试验”： 荷兰医生凡荷兰医生凡.海蒙（海蒙（1577-1644）的盆栽）的盆栽柳树试验否定了当时的腐植质学说柳树试验否定了当时的腐植质学说. 木桶木桶+90kg土壤土壤+柳柳2.27kg+浇水浇水 五年后，土壤减少几十克五年后，土壤减少几十克,柳树重柳树重76.7kg增加增加74kg 柳树5年增加重量74公斤，而土壤又只减少重量几十克，那么，增加的重量从哪里来？是水吗？还是别的什么？腐植质说与矿质学说v在欧洲，关于植物从土壤中获得的是无机养分还是腐植质，经过了长期的争论，到19世纪中叶，有人（索绪尔）认为植物从土壤吸收无机养分，包括氮素。1842年李比希在美国科学促进会上作题为

4、“化学应用于农业及生理学”的报告，完全支持索绪尔的观点。此后植物营养的矿质学说逐渐为人们所接受。 李比希其人v李比希 ，男爵（1803年5月12日出生，1873年4月18日逝世）是一位德国化学家，他最重要的贡献在于农业和生物化学，他创立了有机化学。因此被称为“化学之父”。作为大学教授他发明了现代面向实验室的教学方法，因为这一创新，他被誉为历史上最伟大的化学教育家之一。他发现了氮对于植物营养的重要性，因此也被称为“肥料工业” 之父。v（王者之制禄爵，公、侯、伯、子、男，凡五等 ）矿质营养学说：矿质营养学说： 植物只需要无机物作为养料，便可维植物只需要无机物作为养料，便可维持生活；除了碳来自于空气

5、以外，植物体持生活；除了碳来自于空气以外，植物体所有的矿物质都从土壤中取得。所有的矿物质都从土壤中取得。 柳树实验与矿质营养学说，二者加在一起，共同说明了一个问题：植物生长所增加的重量绝大多数并不是来自土壤；植物生长所必须的矿物质元素，除了碳元素外，都从土壤中取得；矿物质元素尽管所需数量占植物生长所增加重量的比重不是很大，但却是植物生长不可缺少的。 柳树试验中柳树增加的重量到底是从哪里来的呢？二、作物生长所需的基本条件 下面我们接着要讲的，是与“柳树试验中柳树增加的重量到底是从哪里来”有关的话题。 作物生长所需的基本条件 光照、温度、水分、养分及空气是作物生命活动不可缺少的，如果缺少一个，作物

6、就不能生存，所以这些因子是作物生长所需的基本条件。（一）、光照 阳光照射到地球表面，因波长不同可分为紫外线（0.38um）、可见光（0.380.71um）和红外线（0.71um）三个光谱。 可见光由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色组成。 绿色植物在可见光下进行光合作用。其中红光有利于碳水化合物的合成，蓝光有利于蛋白质合成。 水稻育秧一般用蓝色的薄膜覆盖比用白色的薄膜覆盖效果要好。 蓝、紫光和青光蓝、紫光和青光一般能抑制植物的伸长一般能抑制植物的伸长.（二）、 水分 首先，水是细胞原生质的重要成分。原生质的含水量一般在80以上； 其次，水是一些代谢过程的原料，如水是光合作用的原料； 第三，水是各种

7、生理生化反应和运输物质的介质。 第四，水分能使植株保持固有的姿态。当植株细胞中含有足够的水分时，才能使植株枝叶挺立、花朵开放。 第五，水具有特殊的理化性质。例如，有较高的导热性，有利于植株散发热量和保持体温；水又有很大的表面张力，对于吸附和物质的运输有很重要的意义。神奇的水 庄稼一枝花，全靠肥当家。而水却是庄稼的命。 人往高处走，水往低处流。但有时水也会往高处走，那就是蒸腾作用、渗透作用、毛细作用。 在孔径小于1毫米的细管中，水会往上走，这种现象称为毛细作用。也称为毛细现象。孔径越小，水往上爬的高度越高。 中耕松土可以阻断毛细管，从而减少水分的损失。 （三）、 二氧化碳 CO2是光合作用的直接

8、原料，当光强、温度等适宜时，CO2浓度就是光合强度的决定因素之一。 大气中CO2浓度常量为0.03%左右，由于生物呼吸及各种燃料燃烧释放CO2，所以虽被作物吸收而仍较稳定。 如果完全依靠CO2自身的扩散作用是不够的，而必须使空气流动，以便将大量的CO2经过叶面，提高光合强度。 因此，生产上要实行合理密植和相应的株行距，以便田间通风良好。 讨论 以上讲到阳光、水、二氧化碳时，说它们都与光合作用有关，那么，什么是光合作用呢？ 植物的光合作用：植物的光合作用：绿色植物利用叶绿素等光合色素， 在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气的过程。 反应式：CO2 + H2O （C H2O）

9、+ O2光叶绿体光合作用v“前年卖粮用萝挑，去年卖粮用船摇，今年前年卖粮用萝挑，去年卖粮用船摇，今年汽车装不了，明年火车还嫌小汽车装不了，明年火车还嫌小!”这是江西井这是江西井冈山农民的一首民歌。我们的土地正在农民冈山农民的一首民歌。我们的土地正在农民双手豪迈的劳动中，付给人们更多的粮食，双手豪迈的劳动中，付给人们更多的粮食，6月月12日青年报第一版上发表了一个动人的消日青年报第一版上发表了一个动人的消息：河南省遂平县卫星农业社继小麦亩产二息：河南省遂平县卫星农业社继小麦亩产二千一百零五斤以后，又有二亩九分地平均每千一百零五斤以后，又有二亩九分地平均每亩打下了三千五百三十斤小麦。亩打下了三千五

10、百三十斤小麦。v土地所能给人们的粮食产量碰顶了吗？土地所能给人们的粮食产量碰顶了吗？科学的计算告诉人们：还远得很！今后，科学的计算告诉人们：还远得很！今后，通过农民的创造和农业科学工作者的努力，通过农民的创造和农业科学工作者的努力，将会大大突破今天的丰产成绩。因为，将会大大突破今天的丰产成绩。因为，v 农业生产的最终极限决定于每年单位面积上的太阳农业生产的最终极限决定于每年单位面积上的太阳光能光能,如果把这个光能换算农产品如果把这个光能换算农产品,要比现在的丰产要比现在的丰产量高出很多。现在我们来算一算：把每年射到一亩量高出很多。现在我们来算一算：把每年射到一亩地上的太阳光能的地上的太阳光能的

11、30作为植物可以利用的部分，作为植物可以利用的部分，而植物利用这些太阳光能把空气里的二氧化碳和水而植物利用这些太阳光能把空气里的二氧化碳和水分制造成自己的养料，供给自己发育、生长结实，分制造成自己的养料，供给自己发育、生长结实，再把其中的五分之一算是可吃的粮食，那么稻麦每再把其中的五分之一算是可吃的粮食，那么稻麦每年的亩产量就不仅仅是现在的两千多斤或三千多斤，年的亩产量就不仅仅是现在的两千多斤或三千多斤，而是两千多斤的而是两千多斤的20多倍！这并不是空谈。举一个例：多倍！这并不是空谈。举一个例：今年河南有些特别丰产试验田要在一亩地里收一百今年河南有些特别丰产试验田要在一亩地里收一百六十万斤蔬菜

12、。虽说蔬菜不是粮食，但到底是亩产六十万斤蔬菜。虽说蔬菜不是粮食，但到底是亩产一百六十万斤！所以，只要我们有必需的水利、肥一百六十万斤！所以，只要我们有必需的水利、肥料等等条件，加上人们的不断创造，产量的不断提料等等条件，加上人们的不断创造，产量的不断提高是没有问题的。今天条件不具备，明天就会创造高是没有问题的。今天条件不具备，明天就会创造出来，今天还没有，明天一定会有！出来，今天还没有，明天一定会有！v作者：钱学森，原载作者：钱学森，原载中国青年报中国青年报予予 1958年年6月月16日第四版日第四版植物干物质的元素组成大体如下： C 45% O 42% H 6.5% N 1.5% 灰分元素

13、约5%从二氧化碳从二氧化碳和水中获得和水中获得95% 现在 你们知道了 柳树实验中 柳树增加的重量到底来自哪里了吗？ 柳树增加的重量，绝大部分来源于二氧化碳和水，植物只是一个加工厂，通过光的作用，植物将二氧化碳和水加工成了有机物质。 但要注意，若没有必须的矿物质营养，没有必要的温度，这个加工厂可能就开不了工。 所以，植物生长所需的基本条件一定是5个，而不要误读成3个了。（四）、温度 温度是作物生活的重要条件之一，它一方面直接影响作物的生长、分布界限和产量； 另一方面影响作物的生长发育速度，从而影响作物全生育期的长短与各生育期出现的早晚； 温度还影响作物病虫害的发生、发展。 由于温度的影响，热带

14、、温带、寒带所分布的作物种类和生育形态都各不相同，即使在同一地方也有冬季作物和夏季作物之分。 （五） 矿质营养 作物所必需的营养元素有16种，它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、钼、氯等。前9种作物需要量相对较大，称大量元素，后7种作物需要量极微，称微量元素。MnBFeCuClZnMoNiSNCOHCaKPMg 前9种（碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫）元素作物需要量较大，各占植物体干重的千分之几至百分之几十，称为大量元素。后7种元素作物所需的量极微，一般占植物体干重的十万分之几至千分之几，甚至更少，称为微量元素。 简单地说，氮长叶，磷长根，钾长茎。微量元素参加一些

15、酶的活动及特殊物质的组成。各种矿物质元素共同促进植物的生长，缺少任何一种必需元素，植株都会有不良表现。如：缺氮一般表现叶黄；缺磷叶缘及叶柄常出现紫红色，根系发育不良；缺钾植株茎杆柔弱,易倒伏 。 田间观察到的一些生长不良反应，很多都是一些复合因素引起的，应作深入地调查方能下结论。且各种作物表现也不一致。 上面我们谈到的 作物生长所需的基本条件中 并不包括土壤， 因此就有了 无土栽培技术。无土栽培技术无土栽培技术 在现代化农场，在现代化农场，人们可以不用人们可以不用土壤，根据植物生土壤，根据植物生活所需要无机盐的活所需要无机盐的种类和数量，按照种类和数量，按照一定的比例配成营一定的比例配成营养液

16、来栽培植物，养液来栽培植物，这种方法就是无土这种方法就是无土栽培。栽培。无土栽培讨论v作物生长所需的基本条件中并不包括土壤，但并不意味着土壤不重要。v尤其是大型作物，要有东西固定。v虽然我们可以进行无土栽培，但并不否认土能生万物。三、植物的营养生长与生殖生长及其辩证关系 植物生长的相关性 植物体是由多器官构成的统一体，因此植物的生长可分解成植物的各个器官的生长。 植物各个器官之间的生长存在着相互依赖、相互促进的关系，这就是植物生长的相关性。 什么叫植物的营养生长与生殖生长v植物从种子萌发到花芽或幼穗分化前这个阶段为营养生长。简单地说，绿色开花植物的根、茎、叶等营养器官的生长，叫做营养生长。 v

17、植物的花、果实、种子等生殖器官的生长，叫做生殖生长。v花芽或幼穗分化是作物由营养生长转入生殖生长的标志 v对于水稻、玉米、油菜等作物来说，由于一生只开一次花，所以其营养生长和生殖生长的界限好区分。v柑橘、茶树是多年生植物，也是一生中多次开花的植物，它们的营养生长和生殖生长常常是相互重叠的。营养生长对生殖生长的影响 v没有生长就没有发育。v营养生长是生殖生长的基础和前提。在植物不徒长的前提下，营养生长旺盛、叶面积大、光合产物多，果实和种子才能良好发育；反之，若营养生长不良，则植株矮小瘦弱，叶小色淡，花器官发育不完全，果实发育迟缓，果实小，种子秕而少，产量低。 生殖生长对营养生长的影响 v (1)

18、抑制作用。由于植株开花结果，同化作用的产物和无机营养同时要输入营养体和生殖器官，从而生长受到一定程度的抑制。因此，过早进入生殖生长，就会抑制营养生长，受抑制的营养生长，反过来又制约生殖生长，这应用营养亏缺理论能很好地进行解释。v如白菜类、甘蓝类、根菜类、葱蒜类等2年生植物，栽培前期应促进营养生长，可适当地施一些氮肥，以免过早进入生殖生长，致使其与根、茎、叶等营养器官竞争养分，影响叶球、肉质根、鳞茎等产品器官的形成。生产上系统地摘除花蕾、花、幼果，抑制其生殖生长，可促进植株营养生长，对平衡营养生长与生殖生长关系具有重要作用，这在果树早期生长中经常采用。 （2）、促进作用。 生殖生长在受精过程中，

19、发育着的种子里合成了大量的生长素，不仅对子房的膨大有促进作用而且对植株的营养器官的生长也有一定的刺激作用。同时生殖生长产生的粒大饱满的种子又为下一代的营养生长提供和储备了坚实的物质基础，因为种子里面富含丰富的营养物质，所以生殖生长也并不总是对营养生长有抑制的影响，有时也能有相互促进的一面。 水稻、玉米拔节后，生长就特别迅速。生殖生长对营养生长的影响，因植物种类或品种不同而有较大差异 在一稔植物(一生开花1次的植物，如水稻、玉米、油菜等)与多稔植物(一生开花多次的植物，如柑橘等)中营养体与生殖体的关系显然有很大差异。一稔植物生殖体对营养体占绝对的优势，矛盾表现为完全的对抗性，并有一定的正反馈加剧，以致生殖体的果实一旦兴起后，它不仅独占植物的同化物，并且发出“致死信号”，导致营养体迅速衰竭。而多稔物则表现为一种非对抗性的矛盾，开花结实时营养体的生长虽受挫折，根、茎、叶并不随果实的长大而趋向衰亡，仍然可以继续生长。 有一些多年生植物会由于生殖生长的进行而导致植物的衰老或死亡。 著名观赏植物龙舌兰就是一个典型的例子，它一生一般就开花结实1次，不开花仅进行营养生长，可活100年以上。但一旦开花结实植株就衰老死亡。 大熊猫所赖以生存的箭竹往往一开花也会死掉。龙舌兰箭竹v人类对植物的所求是存在差