第二章水分生理总结

二、本章知识要点(一)名词解释1．水分代谢(watermetabolism)植物对水分的吸收、运输、利用和水分散失的过程。2．自由水(freewater)细胞组分之间吸附力较弱，可以自由移动的水。3．束缚水(boundwater)与细胞组分紧密结合不能自由移动、不易蒸发散失的水。4．表面张力(surfacetension)处于界面的水分子均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。5．化学势(chemicalpotential，μ)每偏摩尔物质所具有的自由能。用希腊字母μ表示。可用来描述体系中组分发生化学反应的本领及转移的潜在能力。如果物质带电荷或电势不为零时的化学势称为电化学势（electrochemicalpotential）。物质总是从化学势高的地方自发地转移到化学势低的地方，而化学势相等时，则呈现动态平衡。6．水的化学势(waterchemicalpotential，μW)，水的化学势的热力学含义是：当温度、压力及物质数量（水分以外）一定时，由水（摩尔）量变化引起的体系自由能的改变量。水的化学势之差，可用来判断水分参加化学反应的本领或两相间移动的方向和限度。7．水势（waterpotential）每偏摩尔体积水的化学势差。用Ψw表示。Ψw＝(μW-μoW)/Vw,m，即水势为体系中水的化学势与处于等温、等压条件下纯水的化学势之差，再除以水的偏摩尔体积的商。用两地间的水势差可判别它们间水流的方向和限度，即水分总是从水势高处流向水势低处，直到两处水势差为O为止。8．偏摩尔体积（partialmolalvolume）在一定温度、压力和浓度下，1摩尔某组分在混合物中所体现出来的体积，称为该组分在该条件下的偏摩尔体积。偏摩尔体积的单位是m3·mol-1。9．帕斯卡(pascal，Pa)亦称帕，法定压强单位，也是表示水势的单位。1帕斯卡相当于每平方米一牛顿10．兆帕斯卡(megapascal，Mpa)兆帕，1MPa＝106Pa＝10bar＝9.87atm。11．巴(bar)压强单位，1bar＝0.987atm＝106达因/厘米2，1毫巴等于0.75毫米水银柱的压力，由于bar不是法定的计量单位，已废弃不用。12．水的摩尔分数(molarnumericofwater，NW)表示水在水溶液中的含量，NW＝水的摩尔数/（水的摩尔数＋溶质的摩尔数），NW大表示水溶液中水分含量高，溶质含量少，水势高。纯水的NW≈55.1mol/dm3。13．渗透作用（osmosis）溶液中的溶剂分子通过半透膜扩散的现象。对于水溶液而言，就是指水分子从水势高处通过半透膜向水势低处扩散的现象。渗透作用所形成的流体静压叫渗透压。14．半透膜(semipermeablemembrane)也叫选择透性膜，是只容许混合物(溶液、混合气体)中的一些物质透过，而不容许另一些物质透过的薄膜。15．溶质势Ψs(solutepotential，Ψs)由于溶质颗粒的存在而引起体系水势降低的数值。溶质势表示溶液中水分潜在的渗透能力的大小，因此，溶质势又可称为渗透势(osmoticpotential，Ψπ)。溶质势可用Ψs＝RTlnNW/Vw.m公式计算，也可按范特霍夫公式Ψπ＝-π＝-iCRT计算。16，衬质势(matrixpotential，Ψm)由于衬质(表面能吸附水分的物质，如纤维素、蛋白质、淀粉等)的存在而使体系水势降低的数值。17．压力势(pressurepotential，Ψp)由于压力的存在而使体系水势改变的数值。若加正压力，使体系水势增加，加负压力，使体系水势下降。18．重力势(gravitypotential，Ψg)由于重力的存在而使体系水势增加的数值。19．膨压(turgorpressure)有液泡的活细胞吸水时，由于液泡吸水体积增加而产生的对细胞壁的压力叫膨压。20．集流(massflow或bulkflow)液体中成群的原子或分子(例如组成水溶液的各种物质的分子)在压力梯度(水势梯度)作用下共同移动的现象。21．质壁分离(plasmolysis)如果把具有液泡的细胞置于水势较低的溶液中，液泡失水，细胞收缩，体积变小。由于细胞壁的伸缩性有限，而原生质体的伸缩性较大，随着细胞继续失水，原生质层便和细胞壁分离开来，这种现象被称为质壁分离。22．质壁分离复原(deplasmolysis)如果把发生了质壁分离的细胞浸在水势较高的稀溶液或清水中，外液中的水分又会进入细胞，液泡变大，整个原生质层很快会恢复原来的状态，重新与细胞壁相贴，这种现象称为质壁分离复原(deplasmolysis)。23．水通道蛋白(waterchannelprotein)存在生物膜上的具有通透水分功能的内在蛋白。其多肽链穿越膜并形成孔道，特异地允许水分子通过。水通道蛋白亦称水孔蛋白(aquaporin，AQP)。24．吸胀吸水(imbibingabsorptionofwater)依赖于低的衬质势而引起的吸水。干种子的吸水为典型的吸胀吸水。25．吸胀作用（imbibition）亲水胶体物质吸水膨胀的现象称为吸胀作用。胶体物质吸引水分子的力量称为吸胀力。蛋白质类物质吸胀力最大，淀粉次之，纤维素较小。26．根压(rootpressure)由于植物根系生理活动而促使液流从根部上升的压力。它是根系与外液水势差的表现和量度。根系活力强、土壤供水力高、叶的蒸腾量低时，根压较大。伤流和吐水现象是根压存在的证据。27．伤流(bleeding)从受伤或折断的植物组织伤口处溢出液体的现象。伤流是由根压引起的，是从伤口的输导组织中溢出的。伤流液的数量和成分可作为根系生理活性高低的指标。28．吐水(guttation)从未受伤的叶片尖端或边缘的水孔向外溢出液滴的现象。吐水也是由根压引起的。作物生长健壮，根系活动较强，吐水量也较多，所以，吐水现象可以作为根系生理活动的指标，并能用以判断苗长势的好坏。29．萎蔫(wilting)植物在水分亏缺严重时，细胞失去膨压，茎叶下垂的现象。30．暂时萎蔫(temporarywilting)萎蔫植株若在蒸腾速率降低后能恢复正常，这种萎蔫称为暂时萎蔫。暂时萎蔫是由于蒸腾失水量一时大于根系吸水量引起的。31．永久萎蔫(permanentwilting)萎蔫植物若在蒸腾降低以后仍不能恢复正常，这样的萎蔫就称为永久萎蔫。永久萎蔫是由于土壤缺乏可利用的水分引起的，只有向土壤供水才能消除植株的萎蔫现象。32．永久萎蔫系数(permanentwiltingcoefficient)指植物发生永久萎蔫时，土壤中尚存留的水分占土壤干重的百分率，是反映土壤中不可利用水的指标。永久萎蔫系数因土壤质地而异，粗砂为1%左右，砂壤为6%左右，粘土为15%左右。同一种质地的土壤上，不同作物的永久萎蔫系数变化幅度很小。33．田间持水量(fieldcapacity，fieldmoisturecapacity)是指当土壤中重力水全部排除，而保留全部毛管水和束缚水时的土壤含水量。通常以水分占土壤干重的百分比表示。当土壤含水量为田间持水量的70%左右时，最适宜耕作。土壤砂性越强，田间持水量越小，而土壤粘性越大，田间持水量就越大。34．蒸腾作用(transpiration)植物体内的水分以气态方式散失到大气中去的过程。蒸腾作用可以促进水分的吸收和运转，降低植物体的温度，促进盐类的运转和分布。35．蒸腾拉力(transpirationalpull)由于蒸腾作用而产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。36．小孔扩散律(smallopeningdiffusionlaw)指气体通过多孔表面扩散的速率，不与小孔的面积成正比，而与小孔的周长或直径成正比的规律。气孔蒸腾速率符合小孔扩散律。37．蒸腾速率(transpirationrate)又称蒸腾强度或蒸腾率，指植物在单位时间内、单位面积上通过蒸腾作用散失的水量（g·m-2·h-1）。38．蒸腾效率（transpirationratio）植物每蒸腾1kg水时所形成的干物质的g数（g·kg-1H2O）。39．蒸腾系数(transpirationcoefficient)植物每制造1g干物质所消耗水分的g数，它是蒸腾效率的倒数，又称需水量(waterrequirement)。40．内聚力(cohesion)分子的凝聚力，使物体各部分聚合在一起的分子间相互的吸引力。41．内聚力学说(cohesiontheory)由狄克逊(H．H．Dixon)和伦尼尔(O．Renner)在20世纪初提出，是以水分的内聚力来解释水分在木质部中上升的原因的学说。也称蒸腾流－内聚力－张力学说。42．水分临界期(criticalperiodofwater)植物在生命周期中，对缺水最敏感、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。作物的水分临界期可作为合理灌溉的一种依据。43．相对湿度(relativehumidity，RH)在特定温度下空气中的水气相对于在这个温度下空气所能包含的最大水气量的比率，用百分比表示，RH高表示气相中的水分含量高，水势高。44．土壤－植物－大气连续体(soil-plant-atmospherecontinuum，SPAC)土壤的水分由根吸收，经过植物，然后蒸发到大气，这样水分在土壤、植物和大气间的运动就构成一个连续体。一般情况下，土壤的水势＞根水势≥茎水势≥叶水势＞大气水势，因此，土壤—植物—大气连续体就成为土壤中水分经植物体散失到大气的途径。45．调亏灌溉（regulateddeficitirrigation，RDI）一种新型节水技术，在作物营养生长旺期适度亏水，在作物需水临界期充分供水，促控结合提高水的利用效率，增加作物产量。46．节水农业（economizewateragriculture）是指充分利用水资源，采取水利和农业措施，提高水的利用率和生产效率，并创造出有利于农业持续发展的生态环境的农业。（二）缩写符号翻译1．μW水的化学势2．Ψw水势3．Ψm衬质势4．Ψs溶质势5．Ψπ渗透势6．Ψg重力势7．Ψp压力势8．atm大气压9．AQP水孔蛋白10．bar巴11．MPa兆帕12．Pa帕，亦称帕斯卡13．NW水的摩尔分数14．RH相对湿度15．SPAC土壤－植物－大气连续体16．RDI调亏灌溉（三）本章知识要点水是生命的“先天”环境，没有水就没有植物。水是植物体的主要组成成分。水除了直接或间接地参与生理生化反应之外，还调节植物的生态环境。植物体内的水分以自由水和束缚水两种形态存在，两者的比例与植物的代谢强度和抗逆性强弱有着密切关系。每偏摩尔水的自由能就是水的化学势。每偏摩尔体积水的化学势差就是水势。植物细胞的水势由渗透势（溶质势）、压力势和衬质势组成，Ψw＝Ψs＋Ψp＋Ψm。水势单位采用压力单位（MPa）。水分从水势高处通过半透膜移向水势低处，就是渗透作用。细胞吸水有渗透吸水、吸胀吸水以及降压吸水之分。具有液泡的植物细胞以渗透吸水为主。未形成液泡的嫩细胞和干燥种子的吸水主要靠吸胀吸水。细胞与细胞之间的水分移动方向，决定于两处的水势差，水分总是从水势高处流向水势低处，直至两处水势差为零。土壤中只有可利用水才能被植物根系吸收。根系吸收水分最活跃的部位是根毛区。根系吸水可分为主动吸水和被动吸水，通常被动吸水是主要的。凡是影响根压形成和影响蒸腾速率的内外条件，都影响根的吸水。蒸腾作用在植物生活中具有重要的作用。气孔蒸腾是蒸腾作用的主要方式。气孔关闭机理可以用无机离子吸收学说和苹果酸生成学说来解释。开孔的关键问题是保卫细胞中的溶质增加和水势的下降，当保卫细胞水势下降后它周围细胞吸水，气孔就张开，反之气孔则关闭。影响气孔蒸腾的外界因素主要有光照、温度和湿度，而内部因素则以气孔开度为主。水分在植物体内可经质外体和共质体途径运输。运输的途径是：土壤→根毛→皮层→内皮层→中柱鞘→根的导管或管胞→茎的导管→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。水分在导管或管胞上升的动力是根压与