第四章水分代谢

第四章水分代谢第一节植物对水分的需要第二节植物细胞对水分的吸收※第三节植物根系对水分的吸收※第四节蒸腾作用※第五节植物体内的水分运输第六节合理灌溉的生理基础第一节植物对水分的需要一、植物的含水量及其存在状态

植物组织含水量一般为70%~90%。存在状态：束缚水和自由水

束缚水（boundwater）：凡被原生质组分吸附、束缚不能自由移动的水分。

自由水（freewater）：不被原生质组分吸附可自由移动的水分。

自由水/束缚水是衡量植物代谢强弱和抗性的生理指标之一。二、水对植物的生理作用1、水是原生质的主要组分2、水直接参与植物体内重要的代谢过程3、水是物质吸收、运输的良好介质4、水保持植物的固有姿态5、细胞的分裂和生长需要足够的水6、水有特殊的理化性质高比热：稳定植物体温高汽化热：降低体温，避免高温危害介电常数高：有利于离子的溶解第二节植物细胞对水分的吸收※

细胞吸水有3种方式：未形成液泡的细胞—吸胀吸水具中心液泡的成熟细胞—渗透性吸水

代谢性吸水一、细胞的渗透性吸水（一）自由能、化学势、水势的概念

自由能（G）：物质能用于做功的潜在能量。化学势（μ）：描述体系中各组分发生化学反应的本领及转移的潜在能力。每偏摩尔体积某物质的自由能。水的G1mol水的GμΔμ=μw-μ˚w

Δμ

Ψw

=

Vw，m

水势（waterpotential）：每偏摩尔体积水的化学势差。μ˚w：纯水的化学势，定为0单位：

ΔμJ/molN·m/molN

Ψw=

===

Vw，mm3/molm3/molm2水势的单位是压强的单位，帕Pa）、大气压（atm）、巴（bar）。

1bar=0.1MPa=0.987atm

Vw，m：偏摩尔体积，指在恒温恒压其它组分不变的条件下加入1摩尔的水所引起的体积变化。如：纯水的摩尔体积是18.00ml,加入58.00ml的乙醇中，最终体积是75.00ml，水的偏摩尔体积是多少？17.00ml几种常见化合物的水势溶液Ψw/Mpa

纯水0Hoagland营养液-0.05海水-2.501mol·L-1蔗糖-2.691mol·L-1KCl-4.50水分一定是从水势高处流向水势低处。

渗透作用（osmosis）：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。（二）植物细胞构成的渗透系统成熟细胞的原生质层（原生质膜、原生质和液泡膜）相当于半透膜。液泡液、原生质层和细胞外溶液构成了一个渗透系统。

质壁分离现象可以证明原生质层具有半透膜的性质，植物细胞是一个渗透系统。质壁拔分离占现象虫可以沾解决幼下列踪蝶问题胜：1、捆说明而原生猜质层钥是半桑透膜2、领判断疑细胞母死活3、捏测定卵细胞肥的渗尝透势（三童）植耳物细俱胞的灭水势相构成※Ψw=件Ψπ+Ψp+ΨmΨπ:渗誉透势歉，也起称溶迹质势炊（Ψs）由于五溶质怀颗粒构的存倡在而蹄引起撒的水娘势降胀低值贿。恒为付负值。Ψπ=-湿ic瓜RTi:孝解离呈系数时，c婚：溶淹质浓碗度坦R效：气进体常屋数，朝T：缸绝对穗温度Ψp：压残力势，由眯于细误胞壁咽压力锦的存毅在而唇引起兆的水库势增姨加值绢。一般无情况馒下，留压力具势为正值；质壁葵分离仇时，辜压力闭势为零；剧烈迎蒸腾倒时，咽压力通势为负值。Ψm：衬煌质势挎，由于牲细胞袖胶体爬物质哑亲水哪性和冷毛细多管对纤自由齿水束积缚而孝引起各的水虑势降手低值恭。恒为奏负值。未形择成液水泡的烟细胞碌有一么定的畏衬质善势（蓬如干归燥种船子的勺可达纪-1回00柴MP欣a）载，已形衣成液捕泡的嘱细胞鸦衬质萄势趋号于零。具有础液泡辟的成埋熟细笋胞：Ψw=面Ψπ+ΨpΨwΨsΨp

0.91.01.11.21.31.41.5相对体积1.51.00.5

0-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5

cell水势、溶质势、压力势/MPa（1酒）初始当质壁也分离深时，V极=1钉.0留，Ψp=穷0，Ψw=Ψs=-舰2.纷0M栽Pa（2每）充分佛膨胀可时，V辉=1押.5晕，Ψw=Ψs+Ψp=想0（3理）剧烈叶蒸腾紧时，Ψp<组0（四教）细凶胞间洋的水危分移列动A-0.8B-0.6C-0.4有一顿为水专分充谅分饱嚼和的塑细胞郊，将亩其放吵入比煌细胞段液浓丘度低焰10档0倍胜的溶锐液中猪，则什其细骑胞体家积（栽）A、济变大变B、烘变小孟C、窗不变二、穿细胞而的吸梨胀吸鞭水吸胀誓作用鞋：指仿亲水殃胶体意吸水屯膨胀鄙的现撤象。不同亩物质就分子裕吸胀择力大限小是案：蛋促白质贸>哄淀脂粉并>院纤维类素干燥强种子、未形窄成液名泡的笛根尖旱、茎余尖分让生细袋胞靠吸黑胀吸摩水。三、锁细胞近的代携谢性史吸水代谢秋性吸矩水：孤利用促细胞抹呼吸欠释放医的能播量使姐水分缓透过木质膜禽进入斥细胞眠的过缸程。呼吸柴增强动，吸帆水增辞强。第三勒节剂植哲物根嫌系对晌水分玻的吸里收※一、帖根系责吸水叫的部贝位吸水跑的主望要器割官是根系，根他吸水数的主薯要部脏位是根尖，根美尖吸纳水最撑活跃缓的部尿位是根毛辨区。二、编根系奋吸水虑方式导及其晨动力1、勇被动镜吸水定—狡以蒸与腾拉着力为灵吸水漠动力蒸腾戚拉力：由灾于蒸跃腾作化用产投生的忧一系惭列水励势梯摊度使悼导管肆中水彩分上害升的碰力量摊。被动患吸水是植扁物吸甘水的歉主要愚方式饺。2、功主动陆吸水膀—以声根压下为吸孙水动螺力根压恒：由于涂植物谣根系衣的生丸理活输动而埋使液档流从串根部希沿导尚管上应升的箭压力提。伤流和吐水是由唐根压返引起秀的。三、仿影响茶根系倾吸水红的因凑素1、税土壤拳中的电可用马水分根吸协水是烫土壤剥和植南物争虫夺水太分的器问题筝。2、帖土壤镜通气梦状况土壤圆通气启不良倘，短铃期内鲁呼吸最减弱疮，影炮响根链压；退长时纪间形铃成无鲁氧呼罗吸，类根系要中毒挣。团粒悠土壤。低温碗和高才温均复抑制增根系且吸水悄。4、绵土壤折溶液智浓度施肥汤过多泪产生年“烧泡苗”植现象筒。3、授土壤肥温度第四伍节抄蒸筋腾作任用※一、乡丰蒸腾枯作用禽的生造理意酱义失水皇方式农：液干态散怕失火—际吐水气态认散失棚—芝蒸洪腾作呈用蒸腾城作用唉（t炭ra务ns披pi有ra娃ti拜on繁）：指拐植物珠体内护的水不分以气态敢方式从植杜物的牙表面裁向外紫界散倘失的保过程的。蒸腾妥作用赶的生舅理意态义：1、膀有利应于水分煎的吸脊收和丈运输蒸腾铁拉力付是高模大树轧木吸炭水的暗主要断动力2、齿有利铜于矿物教质和色有机浩物的顿吸收定和运度输3、鱼维持址植物体温哄的恒云定二、朗蒸腾箱作用破的部利位及至指标（一劈燕）部袭位1、骄植物枣幼小既时，往地面厅上的玩全部志表面２、皮孔执蒸腾—瞒高大怕木本腐植物飘，约洲占全遮部蒸妻腾的锁0.铃1%3、叶片咬蒸腾（1慢）角质胜蒸腾—否约占庄全部食蒸腾抬的5傻%~桨10趟%（2煌）气孔隐蒸腾—帖主要陵方式（二违）指袋标蒸腾家速率绸（t戴ra焦ns激pi直ra膜ti栏on浇r病at盆e）：植妻物在干一定州时间块内单皂位叶恐面蒸淋腾的榆水量父。g涌/d尿m2·h字。蒸腾邪比率或蒸腾镜效率：植牛物每少消耗１㎏水所留生产毒的干页物质跑的克数。农彼作物头为２冰～1健0g影/㎏申。蒸腾弹系数或需水丸量：植庭物制娘造1g所消覆耗的妇水量厅（g）。康农作忠物为贵10小0～项50霉0索。三、戒气孔屯蒸腾（一往）经花过气辜孔的毛蒸腾租速率气孔如面积插不超肝过叶赠面积或的1%，但牺通过闸气孔排的蒸俊腾量悉达到太叶片步同样召面积肉的蒸虚发量教的50钩%以上撇。经过坐大孔奶的扩佳散速赢率与须孔的晚面积殖成正股比。经过范小孔厕的扩干散速西率与挪孔的袋周长敢成正寨比（周长唱扩散）。（二兵）气治孔运枣动引起烈气孔侵运动毒的主健要原酿因是们：保卫似细胞营的吸叹水膨劝胀或盗失水盼收缩保卫垫细胞袭特点昏：细催胞体积块很小；靠溜着气趣孔的内壁猎厚，背梳着气旨孔外壁荒薄；吗辐射猜状微扫纤束堡与内练壁相臂连保卫细胞气孔微纤束※（三缴）气缩慧孔运渠动的登机理实质恰：渗明透调列节保奏卫细生胞（一慎）淀烘粉—腔糖变做学说

pH（6.1~7.3）淀粉+nPi淀粉磷酸化EnG-1-PpH（2.9~6.1）光下保卫留细胞胖光合佣作用[C疾O2]降吗低pH床升符高淀粉司水解午为糖保卫统细胞Ψs降低Ψw降低刷细殖胞吸迁水膨净胀伞气孔辅打开可以鼻解释旷光和拌CO2对气桌孔的忠影响展，符扁合淀挥粉白墨天消肚失晚果上出沟现的斩现象韵，但担保卫抄细胞嘱中未华发现恢糖的赤累积玩。2重0世祝纪6童0年姐代前归占主虫导地敞位。（二荒）K+积累勇学说

光下光合磷酸化产生ATP活化H+-ATPE分解ATP分泌H+到细胞壁的同时，把外面的K+、Cl-吸进保卫细胞

Ψw下降吸水膨胀

气孔打开（三惨）苹黄果酸铅代谢魄学说

光下保卫细胞光合作用[CO2]降低

pH升高

CO2转变为HCO3-（HCO3-+PEPOAA

苹果酸）Ψw降低细胞吸水膨胀气孔打开光照保卫细胞进行呼吸作用

光合作用[CO2]降低

光合磷酸化氧化磷酸化淀粉pH升高水解EMPATPPEP+HCO3-PEPC苹果酸

光活化H+-ATPE糖、苹果酸、K+、Cl-

保卫细胞水势下降排出H+向周围细胞吸水，膨压升高气孔张开气孔运动机理四、望影响侨蒸腾似作用忠的因四素扩散力蒸腾速率=扩散阻力气孔下腔蒸气压-大气蒸气压=气孔阻力+扩散层阻力（一姻）内挖部因予素1、袖气孔先和气烛孔下帽腔气孔验频度黎（气破孔数欣/c旧m2）和剖气孔棍大小乱直接死影响与内部阀阻力饱，气懒孔下僵腔体季积影粪响内村部蒸私气压化。2、抬叶片兴内部伙面积指内币部细嫂胞间朝隙的李面积井。内饼部面孟积大洒，有尼利于料蒸腾减。（二许）环俩境因穷素1、游光照嫩—袭最主姨要的差外界咸条件光照背提高侵叶温祝，叶讯内外智蒸气炸压差形增大周，有甘利蒸侦腾；桃光使优气孔尼开放膨，气伴孔阻牲力减察小。2、拢空气次相对勾湿度大，与蒸腾甘慢3、怨温度高，涨有利美蒸腾4、挠风微风畜促进背，强逼风抑假制第五默节锐植洲物体计内的泳水分尾运输一、灿水分绞运输易的途煤径土壤水根毛根皮层根中柱