第一章植物的水分代谢 ppt课件

1、 第一章 植物的水分代谢 目的要求： 经过本章学习，主要了解植物对水分的吸收、运输及蒸腾的根本原理，认识维持植物水分平衡的重要性，为作物合理灌溉提供实际根底。本章重点： 1.植物细胞和根系对水分吸收机制。 2.植物蒸腾作用的调控、气孔运动机制及其调控。 水分的吸收水分的运输水分的利用水分的散失 水是植物的一个重要的先天环境条件,没有水就没有生命,也就没有植物。植物的水分代谢包括：第一节第一节 水分在植物生命活动中的重要性水分在植物生命活动中的重要性一、植物的含水量一、植物的含水量 植物的含水量普通占组织鲜重的植物的含水量普通占组织鲜重的70%90%。它。它随植物种类、植物组织以及外界环境条件而

2、变化。随植物种类、植物组织以及外界环境条件而变化。1、 不同植物：不同植物： 水生植物：在水生植物：在90%以上；以上； 中生植物：中生植物：70% 90%； 旱生植物：低于中生植物；旱生植物：低于中生植物； 地衣：地衣：6%。2、同一植物生长在不同环境中、同一植物生长在不同环境中,含水量有差别。含水量有差别。3、不同发育时期、不同器官和组织中，含水量不同。、不同发育时期、不同器官和组织中，含水量不同。第一节第一节 水分在植物生命活动中的重要性水分在植物生命活动中的重要性二、二、 水在植物生命活动中的重要性水在植物生命活动中的重要性1. 1. 水是原生质的主要组分；水是原生质的主要组分；2.

3、2. 水直接参与植物体内重要的代谢过水直接参与植物体内重要的代谢过程；程；3. 3. 水是各种生理生化反响和运输物质水是各种生理生化反响和运输物质的良好介质；的良好介质；4. 4. 水能使植物坚持固有的姿态；水能使植物坚持固有的姿态；5. 5. 细胞分裂和延伸生长都需求足够的细胞分裂和延伸生长都需求足够的水；水；6. 6. 水具有重要的生态意义。水具有重要的生态意义。三、植物体内水分存在的形状三、植物体内水分存在的形状 1. 1.植物体内水分存在的形状有：植物体内水分存在的形状有： 自在水：间隔胶体颗粒较远，可以自在挪动的自在水：间隔胶体颗粒较远，可以自在挪动的 水分。水分。 束缚水：较结实地

4、被细胞胶体颗粒吸附，不易束缚水：较结实地被细胞胶体颗粒吸附，不易 流动的水分。流动的水分。 2. 2.自在水自在水/ /束缚水比值影响代谢和抗逆性束缚水比值影响代谢和抗逆性 自在水自在水/ /束缚水比值高时，代谢旺盛，但抗逆性较强。束缚水比值高时，代谢旺盛，但抗逆性较强。； 自在水自在水/ /束缚水比值低时，代谢缓慢，但抗逆性较强。束缚水比值低时，代谢缓慢，但抗逆性较强。第一节第一节 水分在植物生命活动中的重要性水分在植物生命活动中的重要性第二节第二节 植物细胞对水分的吸收植物细胞对水分的吸收 一、植物细胞的水势一、植物细胞的水势 1. 1.概念概念 水势指每偏摩尔体积水的化学势水势指每偏摩尔

5、体积水的化学势差。即水溶液的化学势差。即水溶液的化学势 w w 与同温与同温同压同一系统中纯水的化学势同压同一系统中纯水的化学势w0 w0 之差之差除以水的偏摩尔体积除以水的偏摩尔体积 Vw Vw 所得的商，用所得的商，用ww表示。表示。 w w VwwVww-w0第二节第二节 植物细胞对水分的吸收植物细胞对水分的吸收 一、植物细胞的水势一、植物细胞的水势 2. 2.水势的大小和单位：水势的大小和单位： 纯水的水势纯水的水势(w0)(w0)最大最大w0=0w0=0，植物细，植物细胞的水势都为负值。胞的水势都为负值。 水势的单位：兆帕水势的单位：兆帕MPaMPa、帕、帕PaPa、巴巴(bar)(

6、bar)、大气压、大气压(atm)(atm)。 1 1巴巴=0.1MPa = 0.987 =0.1MPa = 0.987 大气压大气压 = 105 = 105 帕帕第二节第二节 植物细胞对水分的吸收植物细胞对水分的吸收一、植物细胞的水势一、植物细胞的水势 3 3植物细胞水势的组分：植物细胞水势的组分： 1) 1)溶质势：由于溶质颗粒的存在而引起溶质势：由于溶质颗粒的存在而引起体系水势降低的数值体系水势降低的数值, ,又称浸透势。用又称浸透势。用ss表示。表示。 s =-P( s =-P(浸透压浸透压)=-iCRT)=-iCRT 细胞中含有大量溶质，其溶质势为各细胞中含有大量溶质，其溶质势为各溶

7、质势的总和。溶质势的总和。第二节第二节 植物细胞对水分的吸收植物细胞对水分的吸收 2)压力势：是指由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势添加的数值，用p表示。 原生质吸水膨胀，对细胞壁产生压力，而细胞壁对原生质会产生一个反作用力，这就是细胞的压力势。 压力势等于提高了细胞液的水势。细胞压力势普通为正值。第二节第二节 植物细胞对水分的吸收植物细胞对水分的吸收 3)衬质势：由于压力的存在而使体系水势改动的数值，用p表示。原生质吸水膨胀，对细胞壁产生压力，而细胞壁对原生质会产生一个反作用力，这就是细胞的压力势。细胞压力势普通为负值，只需在蒸腾过旺时为正值。第二节第二节 植物细胞对水分的吸收植物细胞对水

8、分的吸收环境情况体积细胞形状pw等渗溶液V1松弛形状，临界质壁分别p0ws低渗溶液V1膨胀形状，细胞吸水p增大ws+p纯水中V最大饱和形状，充分膨胀p-sw0高渗溶液V1萎蔫形状，失水，质壁分别p0w下降 4.细胞吸水过程中水势组分 第二节第二节 植物细胞对水分的吸收植物细胞对水分的吸收一、植物细胞的水势 5.相邻细胞水分挪动的规律： 水分总是从水势高的部位向水势低的部位流动。 第二节第二节 植物细胞对水分的吸收植物细胞对水分的吸收二、二、 细胞吸水的方式：细胞吸水的方式：方式吸胀吸水吸胀吸水代谢吸水代谢吸水浸透吸水浸透吸水第二节第二节 植物细胞对水分的吸收植物细胞对水分的吸收二、二、 细胞吸

9、水的方式：细胞吸水的方式： 1. 1.浸透吸水：由于浸透吸水：由于ww的下降而的下降而引起细胞吸水。是含有液泡的细引起细胞吸水。是含有液泡的细胞吸水的主要方式。胞吸水的主要方式。 浸透作用：水分子其他溶剂分子浸透作用：水分子其他溶剂分子经过半透膜分散的景象。经过半透膜分散的景象。浸透安装的条件1、具有半透膜2、半透膜两侧具有浓度差浸透安装浸透安装 经过一段时间后，由于水分子可以自在经过半透膜，而蔗糖分子不可以。单位体积内，清水中水分子数多于蔗糖分子中的，因此，单位时间内由清水向蔗糖溶液分散的水分子数多。故而导致蔗糖溶液的液面升高。蔗糖分子半透膜水分子一个成熟的植物细胞就是一个完好的浸透安装一个

10、成熟的植物细胞就是一个完好的浸透安装细胞壁原生质层原生质层全透性原生质层具有选择透过性，近似于半透膜原生质层具有选择透过性，近似于半透膜细胞膜液泡膜细胞质细胞液细胞核细胞壁原生质层原生质层细胞液细胞空腔原生质层和细胞壁分别的景象。原生质层和细胞壁分别的景象。细胞膜液泡膜细胞质 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时当外界溶液浓度大于细胞液浓度时(高渗溶液，细高渗溶液，细胞发生质壁分别。胞发生质壁分别。 当外界溶液浓度小于细胞液浓度时低渗溶当外界溶液浓度小于细胞液浓度时低渗溶液，细胞发生质壁分别复原。液，细胞发生质壁分别复原。第二节第二节 植物细胞对水分的吸收植物细胞对水分的吸收二、二、 细胞吸水的方式

11、：细胞吸水的方式： 2. 2.吸胀吸水：依赖于低的吸胀吸水：依赖于低的mm而引起而引起的吸水。是无液泡的分生组织和枯的吸水。是无液泡的分生组织和枯燥种子细胞的主要吸水方式。燥种子细胞的主要吸水方式。 原理：淀粉、纤维素和蛋白质这些亲原理：淀粉、纤维素和蛋白质这些亲水性物质吸水而膨胀。水性物质吸水而膨胀。第二节第二节 植物细胞对水分的吸收植物细胞对水分的吸收二、二、 细胞吸水的方式：细胞吸水的方式： 3. 3.降压吸水：由降压吸水：由pp的降低而引的降低而引发的细胞吸水。蒸腾过旺盛时，发的细胞吸水。蒸腾过旺盛时，能够导致的细胞吸水方式。能够导致的细胞吸水方式。 第三节第三节 植物根系对水分的吸收

12、植物根系对水分的吸收一、根系吸水的部位：一、根系吸水的部位： 主要在根尖的根毛区。主要在根尖的根毛区。详细的说是在根尖木质部已详细的说是在根尖木质部已成熟的伸长区及邻接伸长区成熟的伸长区及邻接伸长区的部分成熟期。的部分成熟期。 地上部也可吸收水分。地上部也可吸收水分。 伸长区伸长区分生区分生区根冠根冠根毛区根毛区第三节第三节 植物根系对水分的吸收植物根系对水分的吸收二、根系吸水的方式：二、根系吸水的方式：1.自动吸水：由于根本身的生理活自动吸水：由于根本身的生理活动引起的植物吸收水分的景象，动引起的植物吸收水分的景象，与地上部无关。其动力是根压。与地上部无关。其动力是根压。2.被动吸水：由于地

13、上部的蒸腾作被动吸水：由于地上部的蒸腾作用而引起的根部吸水，被动吸水用而引起的根部吸水，被动吸水的动力是蒸腾拉力。的动力是蒸腾拉力。 第三节第三节 植物根系对水分的吸收植物根系对水分的吸收三三. .根系吸水的机理：根系吸水的机理：. .自动吸水的机理：自动吸水的机理：自动吸水的动力是根压：自动吸水的动力是根压： 根压：指植物根系的生理活动使液流从根部根压：指植物根系的生理活动使液流从根部上升的压力。上升的压力。伤流和吐水是证明根压存在的两种生理景象。伤流和吐水是证明根压存在的两种生理景象。吐水：未受伤的叶片尖端或边缘向外溢出液滴吐水：未受伤的叶片尖端或边缘向外溢出液滴的景象，是由根压引起的。的

14、景象，是由根压引起的。伤流：是指从受伤或折断的植物组织溢出液体伤流：是指从受伤或折断的植物组织溢出液体的景象。伤流是根压引起的。的景象。伤流是根压引起的。第三节第三节 植物根系对水分的吸收植物根系对水分的吸收三三. .根系吸水的机理：根系吸水的机理：. .自动吸水的机理自动吸水的机理 第三节第三节 植物根系对水分的吸收植物根系对水分的吸收三三. .根系吸水的机理：根系吸水的机理：. .自动吸水的机理：自动吸水的机理：根压产生的机理根压产生的机理 第三节第三节 植物根系对水分的吸收植物根系对水分的吸收三三. .根系吸水的机理：根系吸水的机理：. .被动吸水的机理被动吸水的机理被动吸水的动力是蒸腾

15、拉力被动吸水的动力是蒸腾拉力 第三节第三节 植物根系对水分的吸收植物根系对水分的吸收三三. .根系吸水的机理：根系吸水的机理：自动吸水各被动吸水所占的比例自动吸水各被动吸水所占的比例 第三节第三节 植物根系对水分的吸收植物根系对水分的吸收四、影响根系吸水的土壤条件四、影响根系吸水的土壤条件 1. 1.土壤通气情况：通气情况良好，有土壤通气情况：通气情况良好，有利于根吸水；利于根吸水； 2. 2.土壤温度：适宜的温度范围内土温土壤温度：适宜的温度范围内土温愈高，根系吸水愈多；愈高，根系吸水愈多； 3. 3. 土壤溶液浓度：根细胞水势小于土壤溶液浓度：根细胞水势小于土壤水势有利于根系吸水土壤水势有

16、利于根系吸水 第四节第四节 植物的蒸腾作用植物的蒸腾作用一、概念：一、概念： 蒸腾作用指水分从植物地上部蒸腾作用指水分从植物地上部分以水蒸汽形状向外散失的过程分以水蒸汽形状向外散失的过程叫蒸腾作用。叫蒸腾作用。 蒸腾作用与蒸发不同，它是一蒸腾作用与蒸发不同，它是一个生理过程，受植物体构造和气个生理过程，受植物体构造和气孔行为的调理。孔行为的调理。 第四节第四节 植物的蒸腾作用植物的蒸腾作用二、蒸腾作用的生理意义二、蒸腾作用的生理意义 1.蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的一个主蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的一个主要动力；要动力； 2.蒸腾作用促进植物对矿物质的吸收和运输；蒸腾作用促进植物对矿物

17、质的吸收和运输； 3.蒸腾作用能降低植物体和叶片的温度；蒸腾作用能降低植物体和叶片的温度； 4. 蒸腾作用的正常进展，气孔开放，有利于蒸腾作用的正常进展，气孔开放，有利于光协作用中光协作用中CO2固定。固定。 第四节第四节 植物的蒸腾作用植物的蒸腾作用三、蒸腾的器官：三、蒸腾的器官： 叶片主要叶片主要 茎及地上部其它器官。茎及地上部其它器官。 第四节第四节 植物的蒸腾作用植物的蒸腾作用四、蒸腾的方式：四、蒸腾的方式： 气孔蒸腾主要气孔蒸腾主要 角质蒸腾角质蒸腾 皮孔蒸腾皮孔蒸腾 第四节第四节 植物的蒸腾作用植物的蒸腾作用五、气孔蒸腾五、气孔蒸腾. .气孔的形状构造和特点气孔的形状构造和特点:

18、:气孔数目多，分布广。气孔数目，大小，分气孔数目多，分布广。气孔数目，大小，分布因植物种类和生长环境而异。布因植物种类和生长环境而异。气孔的面积小，蒸腾速率遵照小孔律。气孔的面积小，蒸腾速率遵照小孔律。捍卫细胞的体积小，膨压变化迅速。捍卫细胞的体积小，膨压变化迅速。捍卫细胞具有多种细胞器，特别是含有叶绿捍卫细胞具有多种细胞器，特别是含有叶绿体，对气孔开闭有重要作用。体，对气孔开闭有重要作用。捍卫细胞具有不均匀加厚的细胞壁及微纤丝捍卫细胞具有不均匀加厚的细胞壁及微纤丝构造。构造。捍卫细胞与周围细胞联络严密，便于物质及捍卫细胞与周围细胞联络严密，便于物质及水分的交流。水分的交流。第四节第四节 植物

19、的蒸腾作用植物的蒸腾作用2.2.气孔开闭的机理：气孔开闭的机理： 1)1)淀粉淀粉- -糖转化学说。在光下，光协作糖转化学说。在光下，光协作用耗费了用耗费了CO2CO2，于是捍卫细胞细胞质，于是捍卫细胞细胞质pHpH增高到增高到7 7，淀粉磷酸化酶催化正向反响，淀粉磷酸化酶催化正向反响，使淀粉水解为葡萄糖使淀粉水解为葡萄糖-1-1-磷酸，引起捍磷酸，引起捍卫细胞浸透势下降，水势降低，从周围卫细胞浸透势下降，水势降低，从周围细胞汲取水分，捍卫细胞膨大，气孔张细胞汲取水分，捍卫细胞膨大，气孔张开。反之，即在黑暗中，气孔封锁。开。反之，即在黑暗中，气孔封锁。第四节第四节 植物的蒸腾作用植物的蒸腾作用

20、2.2.气孔开闭的机理：气孔开闭的机理： 2)2)离子泵学说。离子泵学说。第四节第四节 植物的蒸腾作用植物的蒸腾作用2.2.气孔开闭的机理：气孔开闭的机理： 3)3)苹果酸代谢学说。苹果酸代谢学说。第四节第四节 植物的蒸腾作用植物的蒸腾作用六、影响蒸腾作用的外界要素六、影响蒸腾作用的外界要素 1.光：光促进气孔的开启，蒸腾添加。光：光促进气孔的开启，蒸腾添加。 2.水分情况：足够的水分有利于气孔开放，水分情况：足够的水分有利于气孔开放，过多的水分反而使气孔封锁。过多的水分反而使气孔封锁。 3.温度：气孔开度普通随温度的升高而增温度：气孔开度普通随温度的升高而增大，但温度过高失水增大也可使气孔封

21、大，但温度过高失水增大也可使气孔封锁。锁。 4.风：微风有利于蒸腾，强风蒸腾降低。风：微风有利于蒸腾，强风蒸腾降低。 5.CO2浓度：浓度：CO2浓度低促使气孔张开，浓度低促使气孔张开，蒸腾加强。蒸腾加强。 第四节第四节 植物的蒸腾作用植物的蒸腾作用七、蒸腾作用的目的：七、蒸腾作用的目的： .蒸腾强度：又叫蒸腾速度、蒸腾率，蒸腾强度：又叫蒸腾速度、蒸腾率，即一定时间内单位叶面积上蒸腾的水量。即一定时间内单位叶面积上蒸腾的水量。普通用每小时每平方米蒸腾水量的克数普通用每小时每平方米蒸腾水量的克数来表示。来表示。 2.蒸腾效率：亦称蒸腾比率，指植物耗费蒸腾效率：亦称蒸腾比率，指植物耗费每千克水所构

22、成的干物质的克数。每千克水所构成的干物质的克数。 3.蒸腾系数：亦称需水量，指植物制造一蒸腾系数：亦称需水量，指植物制造一克干物质所需求水分的克数。蒸腾系数克干物质所需求水分的克数。蒸腾系数与蒸腾效率互为倒数关系。与蒸腾效率互为倒数关系。第四节第四节 植物的蒸腾作用植物的蒸腾作用八、降低蒸腾的途径：八、降低蒸腾的途径：1.减少蒸腾面积；减少蒸腾面积；2.改善植物生态环境；改善植物生态环境；3.运用抗蒸腾剂。运用抗蒸腾剂。第五节第五节 植物体内水分的运输植物体内水分的运输一、水分运输的途径：一、水分运输的途径：土壤水分土壤水分 根毛根毛 皮层皮层 内皮层内皮层 木质部薄壁细胞木质部薄壁细胞 茎的导管茎的导管 叶脉导管叶脉导管 叶肉叶肉细胞细胞 气孔下腔气孔下腔 气孔气孔 大气。大气。 第五节第五节 植物体内水分的运输植物体内水分的运输一、水分运输的途径：一、水分运输的途径：土壤水分土壤水分根毛根毛皮层皮层内皮层木质部薄壁细胞茎的导管叶脉导管叶肉细胞气孔下腔气孔大气二、水分运输的动力：二、水分运输的动力： 上端原动力蒸腾拉力上端原动力蒸腾拉力 下端原动力根压下端原动力根压 中间原动力水分子间的内聚力中间原动力水分子间的内聚力及导管壁附着力。及导管壁附着力。 内聚力学说以为维持导管中水柱延续不内聚力学说以为