《植物的蒸腾作用》课件

第三讲：植物的蒸腾作用一、蒸腾作用二、植物体内水分的运输三、合理灌溉的生理基础1整理课件第三讲：植物的蒸腾作用一、蒸腾作用1整理课件一、蒸腾作用(transpiration)

（一）、蒸腾作用的概念、生理意义和指标1.概念2.生理意义3.指标和部位（二）、气孔蒸腾1.气孔的形态结构及生理特点2.气孔运动3.气孔运动的机理4.影响气孔运动的因素2整理课件一、蒸腾作用(transpiration)（一）、蒸腾作散失方式：1)以液体状态散失到体外（吐水现象）2)以气体状态散逸到体外（蒸腾作用）主要方式植物吸收的水分用于代谢散失1％—5％95%—99%3整理课件散失方式：植物吸收的水分用于代谢散失1％—5％95%(一)、蒸腾作用的概念、生理意义和指标

1.概念

蒸腾作用：是指水分以气体状态，通过植物体的表面(主要是叶子)，从体内散失到体外的现象。概念4整理课件(一)、蒸腾作用的概念、生理意义和指标1.概念概念4

2.生理意义（1）是植物水分吸收和运输的主要动力。（3）能够降低叶片的温度。(1g水变成水蒸气需要吸收的能量，在20℃时是2444.9J，30℃时是2430.2J)（2）促进木质部汁液中物质的运输。（4）有利于气体交换。有利于光合作用的进行。5整理课件2.生理意义（3）能够降低叶片的温度。（2）促进木质3.指标和部位(1)指标①蒸腾速率(transpirationrate)植物在单位时间内，单位叶面积通过蒸腾作用散失的水量。单位：(gm-2h-1)或(mmolm-2s-1)白天的蒸腾速率——15~250gm-2h-1晚上的蒸腾速率——1~20gm-2h-1。概念6整理课件3.指标和部位概念6整理课件②蒸腾比率(transpirationratio)(蒸腾效率)植物每消耗1kg水时所形成的干物质克数。一般植物的蒸腾比率是1-8。概念7整理课件②蒸腾比率(transpirationratio)概念③蒸腾系数(transpirationcoefficient)

(或需水量)是指植物制造1g干物质所需水分(g)。（蒸腾比率的倒数）蒸腾系数越大，利用水分的效率

。一般：125-1000g。玉米为370，小麦为540。概念越低8整理课件③蒸腾系数(transpirationcoefficien幼小——全部表面都能蒸腾木本植物长大后——皮孔蒸腾(约占0.1％)植物的蒸腾作用绝大部分是在叶片上进行。（2）部位气孔蒸腾叶片蒸腾两种方式角质蒸腾(仅占5％～10％)最主要形式9整理课件幼小——全部表面都能蒸腾（2）部位气孔蒸腾叶片蒸腾两种方式气孔数目多、分布广

气孔的面积小，蒸腾速率高

保卫细胞体积小,膨压变化迅速

保卫细胞具有多种细胞器

保卫细胞具有不均匀加厚的细胞壁及微纤丝结构

保卫细胞与周围细胞联系紧密

1、气孔的形态结构及生理特点(二)、气孔蒸腾10整理课件气孔数目多、分布广

气孔的面积小，蒸腾速率高

保卫细胞体积小图3-1气孔蒸腾的过程上一张11整理课件图3-1气孔蒸腾的过程上一张11整理课件返回12整理课件返回12整理课件气孔面积只占叶表面的0.5％～1.5％气孔蒸腾量要比同面积的自由水面的蒸发量快50倍之多。小孔扩散定律气孔扩散的小孔定律（小孔扩散定律）

？13整理课件气孔面积只占叶表面的0.5％～1.5％气孔蒸腾量要比同面积的小孔扩散定律水蒸气通过气孔扩散的速率，不与小孔的面积成正比而与小孔的周长成正比。边缘效应14整理课件小孔扩散定律边缘效应14整理课件返回15整理课件返回15整理课件图3-2；单子叶植物的气孔构造16整理课件图3-2；单子叶植物的气孔构造16整理课件图3-4双子叶植物(A)和禾本科植物(B)气孔的保卫细胞形状和保卫细胞中纤维素的排布

返回17整理课件图3-4双子叶植物(A)和禾本科植物(B)气孔的保卫细2.气孔运动1与保卫细胞的结构特点有关。气孔运动:白天开放，晚上关闭。气孔为什么能够运动？18整理课件2.气孔运动1与保卫细胞的结构特点有关。气孔运动:白天图3-5双子叶植物气孔的运动(张开、关闭)19整理课件图3-5双子叶植物气孔的运动(张开、关闭)19整理课件3.气孔运动的机理

保卫细胞(GC)在光下进行光合作用消耗CO2，使细胞内pH增高淀粉磷酸化酶水解淀粉为G1P水势下降从周围细胞吸水气孔张开(1)淀粉—糖转化学说20整理课件3.气孔运动的机理保卫细胞(GC)在光下进行光合作用消耗GC在黑暗中进行呼吸作用释放CO2，使细胞内pH下降淀粉磷酸化酶把G1P合成为淀粉水势升高向周围细胞排水气孔关闭21整理课件GC在黑暗中进行呼吸作用释放CO2，使细胞内pH下降淀粉磷酸(2)无机离子泵学说气孔运动和GC积累K+有着密切的关系。ψw下降，吸水ATP酶光活化GCK+H+K+Cl-Cl-质膜22整理课件(2)无机离子泵学说气孔运动和GC积累K+有着密切的关系。ψGC质膜上具有光活化ATP酶-H+泵水解ATP，泵出H+到细胞壁，造成膜电位差ψw降低，水分进入GC，气孔张开激活K+通道和Cl-通道，K+

和Cl-进入GC23整理课件GC质膜上具有光活化ATP酶-H+泵水解ATP，泵出H+到细(3)苹果酸代谢学说GC在光下进行光合作用消耗CO2

pH增高(8.0-8.5),

活化PEP羧化酶PEP+HCO3-→草酰乙酸→苹果酸苹果酸根使细胞里的水势下降气孔张开从周围细胞吸水24整理课件(3)苹果酸代谢学说GC在光下进行光合作用消耗CO2pH图3-6光下气孔开启的机理光照下保卫细胞液泡中的离子积累。由光合作用生成的ATP驱动H+泵，向质膜外泵出H+，建立膜内外的H+梯度，在H+电化学势的驱动下，K+经K+通道、Cl-经共向传递体进入保卫细胞。另外，光合作用生成苹果酸。K+、Cl-和苹果酸进入液泡，降低保卫细胞的水势。

25整理课件图3-6光下气孔开启的机理光照下保卫细胞液泡中的离子积累图3-7气孔开启机理图解

26整理课件图3-7气孔开启机理图解26整理课件4.影响气孔运动的因素温度

上升——气孔开度增大10℃以下小，30℃最大，35℃以上变小光照光照——张开黑暗——关闭景天科植物例外CO2

低浓度——促进张开高浓度——迅速关闭水分

水分胁迫——气孔开度减小返回27整理课件4.影响气孔运动的因素温度上升——气孔开度增大二、植物体内水分的运输(一)、水分运输的途径(二)、水分沿导管或管胞上升的机制(三)、水分运输的速度28整理课件二、植物体内水分的运输(一)、水分运输的途径28整理课（一）、水分运输的途径土壤溶液→根毛→根皮层薄壁细胞→根内皮层→根中柱鞘→根导管→茎导管→叶柄导管→叶脉导管→叶肉细胞→叶细胞间隙→气孔下腔→气孔→大气土壤一植物一大气之间水分具有连续性整个植物体内的运输途径：质外体途径共质体途径29整理课件（一）、水分运输的途径土壤溶液→根毛→根皮层薄壁细胞→根内图2-15水分从根向地上部运输的途径30整理课件图2-15水分从根向地上部运输的途径30整理课件（二）、水分沿导管或管胞上升的机制

2.水柱连续性——内聚力学说（蒸腾—内聚力—张力学说）1.动力有2种根压蒸腾拉力爱尔兰人H．H．Dixon提出31整理课件（二）、水分沿导管或管胞上升的机制2.水柱连续性——内聚内聚力：相同分子之间有相互吸引的力量。水分子的内聚力很大，20MPa以上。拉力重力上拉下拖使水柱产生张力。木质部水柱张力为0.5～3MPa。水分子内聚力大于水柱张力，故可使水柱连续不断。水分子与细胞壁分子之间又具有强大的附着力，所以水柱中断的机会很小。32整理课件内聚力：相同分子之间有相互吸引的力量。水分子的内聚力很大，2（三）、水分运输的速度

水流经过原生质的速度：10-3cm／h在木质部导管运输速度：3～45m／h裸子植物管胞水流速度慢，＜0.6m／h同一枝条，被太阳直接照射时快。同一植株，白天快于晚上。返回33整理课件（三）、水分运输的速度水流经过原生质的速度：10-3cm三、合理灌溉的生理基础

合理灌溉是农作物正常生长发育并获得高产的重要保证。合理灌溉的基本原则是用最少量的水取得最大的效果。我国水资源总量并不算少，但人均水资源量仅是世界平均数的26%，而灌溉用水量偏多又是存在多年的一个突出问题。因此节约用水，合理灌溉，发展节水农业，是一个带有战略性的问题。要做到这些，深入了解作物需水规律，掌握合理灌溉的时期、指标和方法，实行科学供水是非常重要的。34整理课件三、合理灌溉的生理基础合理灌溉是农作物正常

（一）作物的需水规律不同作物对水分的需要量不同

一般可根据蒸腾系数的大小来估计某作物对水分的需要量，即以作物的生物产量乘以蒸腾系数作为理论最低需水量。例如某作物的生物产量为15000kg·hm-2，其蒸腾系数为500，则每hm２该作物的总需水量为7500000kg。但实际应用时，还应考虑土壤保水能力的大小、降雨量的多少以及生态需水等。因此，实际需要的灌水量要比上述数字大得多。

35整理课件

（一）作物的需水规律不同作物对水分的需要量不同

同一作物不同生育期对水分的需要量不同

同一作物在不同生育时期对水分的需要量也有很大差别。例如早稻在苗期由于蒸腾面积较小，水分消耗量不大；进入分蘖期后，蒸腾面积扩大，气温也逐渐升高，水分消耗量明显增大；到孕穗开花期蒸腾量达最大值，耗水量也最多；进入成熟期后，叶片逐渐衰老、脱落，水分消耗量又逐渐减少。

小麦一生中对水分的需要大致可分为四个时期：

①.种子萌发到分蘖前期，消耗水不多；

②.分蘖末期到抽穗期，消耗水最多；

③.抽穗到乳熟末期，消耗水较多，缺水会严重减产；

④.乳熟末期到完熟期，消耗水较少。如此时供水过多，反而会使小麦贪青迟熟，籽粒含水量增高，影响品质。

36整理课件同一作物不同生育期对水分的需要量不同

同一作作物的水分临界期

水分临界期(criticalperiodofwater)是指植物在生命周期中，对水分缺乏最敏感、最易受害的时期。一般而言，植物的水分临界期多处于花粉母细胞四分体形成期，这个时期一旦缺水，就使性器官发育不正常。小麦一生中有两个水分临界期，第一个水分临界期是孕穗期，这期间小穗分化，代谢旺盛，性器官的细胞质粘性与弹性均下降，细胞液浓度很低，抗旱能力最弱，如缺水，则小穗发育不良，特别是雄性生殖器官发育受阻或畸形发展。37整理课件作物的水分临界期

水分临界期(critical第二个水分临界期是从开始灌浆到乳熟末期。这个时期营养物质从母体各部输送到籽粒，如果缺水，一方面影响旗叶的光合速率和寿命，减少有机物的制造；另一方面使有机物质液流运输变慢，造成灌浆困难，空瘪粒增多，产量下降。其他农作物也有各自的水分临界期，如大麦在孕穗期，玉米在开花至乳熟期，高粱、黍在抽花序到灌浆期，豆类、荞麦、花生、油菜在开花期，向日葵在花盘形成至灌浆期，马铃薯在开花至块茎形成期，棉花在开花结铃期。由于水分临界期缺水对产量影响很大，因此，应确保农作物水分临界期的水分供应。

38整理课件第二个水分临界期是从开始灌浆到乳熟末期。这个时期营养物质从母二、合理灌溉指标及灌溉方法

作物是否需要灌溉可依据气候特点、土壤墒情、作物的形态、生理性状和指标加以判断。1、土壤指标

一般来说，适宜作物正常生长发育的根系活动层(0～90cm),其土壤含水量为田间持水量的60％～80％，如果低于此含水量时，应及时进行灌溉。土壤含水量对灌溉有一定的参考价值，但是由于灌溉的对象是作物，而不是土壤，所以最好应以作物本身的情况作为灌溉的直接依据。39整理课件二、合理灌溉指标及灌溉方法

作物是否需要灌溉可依据气候2、形态指标

作物缺水的形态表现为，幼嫩的茎叶在中午前后易发生萎蔫；生长速度下降；叶、茎颜色由于生长缓慢，叶绿素浓度相对增大，而呈暗绿色；茎、叶颜色有时变红，这是因为干旱时碳水化合物的分解大于合成，细胞中积累较多的可溶性糖，形成较多的花色素，而花色素在弱酸条件下呈红色的缘故。40整理课件2、形态指标

作物缺水的形态表现为，幼嫩的茎叶在中午如棉花开花结铃时，叶片呈暗绿色，中午萎蔫，叶柄不易折断，嫩茎逐渐变红，当上部3～4节间开始变红时，就应灌水。从缺水到引起作物形态变化有一个滞后期，当形态上出现上述缺水症状时，生理上已经受到一定程度的伤害了。

41整理课件如棉花开花结铃时，叶片呈暗绿色，中午萎蔫，叶柄不易折断，嫩茎3、生理指标

生理指标可以比形态指标更及时、更灵敏地反映植物体的水分状况。植物叶片的细胞汁液浓度、渗透势、水势和气孔开度等均可作为灌溉的生理指标。植株在缺水时，叶片是反映植株生理变化最敏感的部位，叶片水势下降，细胞汁液浓度升高，溶质势下降，气孔开度减小，甚至关闭。42整理课件3、生理指标

生理指标可以比形态指标更及时、更灵敏地当有关生理指标达到临界值时，就应及时进行灌溉。例如棉花花铃期，倒数第4片功能叶的水势值达到-1.4MPa时就应灌溉。不同作物的灌溉生理指标的临界值。

43整理课件当有关生理指标达到临界值时，就应及时进行灌溉。例如棉花花铃期44整理课件44整理课件4、灌溉的方法漫灌(wildfloodingirrigation)是我国目前应用最为广泛的灌溉方法，它的最大缺点是造成水资源的浪费,还会造成土壤冲刷,肥力流失,土地盐碱化等诸多弊端。近些年来,喷、滴灌技术的研究应用已遍及全国。所谓