植物水分生理

1.植物的水分代谢：植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。2.植物的含水量:1)、不同植物的含水量不同2)、同一植物在不同生长环境其含水量不同3)、同一植株的不同器官、组织含水量不同3.植物体内水分存在的状态：1)自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。2）束缚水：靠近胶粒而被胶粒束缚不易流动的水分。4.溶胶（sol）与凝胶（gel）：由于细胞内水分含量不同，原生质的状态也有两种状态：溶胶状态与凝胶状态。水分含量高时，自由水含量高，原生质胶体呈溶液状态－－溶胶状态。反之，失去流动性，呈近似固体状态－－凝胶状态5.正常代谢的组织原生质呈溶胶状态；代谢弱的干种子，原生质呈凝胶状态。6.水分在植物生命活动中的作用：1)水分是细胞质的主要成分2）水分是代谢作用过程的反应物质3）水分是植物对物质吸收和运输的溶剂4）水分能保持植物的固有姿态5）水的某些理化性质也有利于植物的生命活动，高的比热和气化热，有利于调节植物体的温度。7.植物细胞吸水主要有3种方式：1）未形成液泡的细胞，靠吸胀作用吸水2）液泡形成以后，细胞主要靠渗透性吸水；3）另外还靠与渗透作用无关的代谢性吸水；在这3种方式中，以渗透性吸水为主。8.吸胀吸水，渗透性吸水，代谢性吸水。吸胀吸水：细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起的对水分的吸收渗透性吸水：依靠液泡的渗透性吸水，是主要吸水方式。代谢性吸水：直接消耗能量使水分子经过原生质膜进入细胞。消耗能量的主动性吸水。9.扩散，集流，渗透扩散自发过程，指由于分子热运动造成的物种从浓度高的区域向浓低的区域移动，扩散式物质顺浓度梯度进行的。集流是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动1)植物体内随水流发生的溶质的大量运输。2)植物体内水流自根部向叶部的流动过程。渗透：溶剂分子通过半透膜而移动的现象。物质顺水势梯度作用下的移动。10.物质能量。1）束缚能：不能用于做有用功的能量。2）自由能：在恒温、恒压条件下能够作功的那部分能量。11.化学势（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。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12.水势：每偏摩尔体积水的化学势。就是说，水溶液的化学势与同温、同压、同一系统中的纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得的商，称为水势。13.偏摩尔体积：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。（m3·mol-1）14.水势单位兆帕（MPa)1Mpa=106Pa1bar(巴)=0.1MPa=0.987atm(大气压)1标准atm=1.013×105Pa=1.013bar15.化学势转化为水势：化学势是能量概念，单位为J／mol[J=N（牛顿）·m]，偏摩尔体积的单位为m3／mol，两者相除并化简，得N／m2，成为压力单位帕Pa，这样就把以能量为单位的化学势转化为以压力为单位的水势。16.纯水的水势定为零，溶液的水势就成负值。溶液越浓，水势越低。水分移动需要能量。水分从水势高的向水势低的移动。17.渗透作用：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。（细胞壁，原生质膜）18.细胞的水势：Ψw=ψπ+ψp+ψg+ψm1）渗透势ψπ：亦称溶质势，是由于溶质颗粒的存在而降低的水势值。是负值。2）压力势ψp：指由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增加的值。是正值。3）衬质势ψm细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起水势降低的值，是负值。4)重力势ψg：水分因重力下移与相反力量相等时的力量，它是增加水分自由能，提高水势的值，为正值。ψπ19.未形成液泡的细胞具有一定的衬质势，干燥种子的ψm可达-100MPa，干燥种子的水势ψw=ψm已形成液泡的细胞，其衬质势只有-0.01MPa左右，只占整个水势的微小部分，通常省略不计。Ψw=ψs+ψp20.质壁分离和质壁分离复原现象就可证明植物细胞是一个渗透系统。细胞初始质壁分离时：ψp=0ψw=ψπ充分饱和的细胞:ψw=0ψπ=-ψp蒸腾剧烈时：ψp0ψwψπ21.亲水性：蛋白质淀粉纤维素22.细胞在形成液泡之前的吸水主要靠吸胀作用。吸胀作用的大小就是衬质势的大小23.代谢性吸水：植物细胞利用呼吸作用产生的能量使水分经过质膜进入细胞的过程。代谢性吸水只占吸水量的很少一部分。24.水分在细胞膜系统内移动的途径有2种：1)单个水分子通过膜脂双分子层的间隙或通过水通道进入细胞；2)水集流通过质膜上水孔蛋白中的水通道进入细胞。25.水孔蛋白是一类具有选择性、高效转运水分的膜通道蛋白26.植物根部吸水的区域：主要在根尖10cm。包括根冠、根毛区、伸长区和分生区,根毛区的吸水能力最大。1）根毛区有许多根毛，增大了吸收面积2）根毛细胞壁的外部由果胶质组成，粘性强，亲水性也强，利于与土壤颗粒粘着和吸水；3）根毛区的输导组织发达，对水分移动的阻力小。27.根系吸水的途径：1）质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等没有原生质的部分移动，移动速度快。2）共质体途径：是指水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝，移动到另一个细胞的细胞质。移动速度较慢。28.内皮层细胞壁上的凯氏带：植物内皮层细胞径向壁和横向壁的带状增厚部分。水分只能通过内皮层的原生质体。即进入共质体29.植物根系吸水主要依靠2种方式：1）主动吸水：由根系的生理活动而引起。动力是根压2）被动吸水：由蒸腾作用所引起。动力是蒸腾拉力（主）30.植物根系的生理活动使液流从根部上升的压力，称为根压。31.伤流，吐水伤流：从植物茎的基部把茎切断，由于根压作用，切口不久即流出液滴，这种现象称为伤流吐水:没有受伤的植物如处于土壤水分充足、天气潮湿的环境中，叶片尖端或边缘也有液体外泌的现象伤流和吐水现象是由根压所引起的伤流液的数量和成分，可作为根系活动能力强弱的指标。32.根压产生的机理主要有2种解释。1）渗透理论：根部导管四周的活细胞由于新陈代谢，不断向导管分泌无机盐和有机物，导管的水势下降，而附近活细胞的水势较高，所以水分不断流入导管。2）代谢理论：认为呼吸释放的能量参与根系的吸水过程。33.蒸腾拉力：由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。是由枝叶形成的力量传到根部而引起的被动吸水34.影响根系吸水的土壤条件：1)土壤中可用水分2)土壤通气状况3)土壤温度4)土壤溶液浓度35，植物吸收的水分散失方式：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）36.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。37.蒸腾作用的生理意义:1）是植物水分吸收和运输的主要动力2）促进木质部汁液中物质的运输3）能够降低叶片的温度。(1g水变成水蒸气需要吸收的能量)4）有利于气体交换。有利于光合作用的进行。38.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。39.气孔运动:白天开放，晚上关闭。40.气孔运动的机理：1)淀粉—糖转化学说2)无机离子泵学说3)苹果酸代谢学说41.影响气孔运动的因素：1）光照：光照——张开黑暗——关闭景天科植物例外。2）温度：上升——气孔开度增大10℃以下小，30℃最大，35℃以上变小3）CO2：低浓度——促进张开高浓度——迅速关闭4）水分：水分胁迫——气孔开度减小42.整个植物体内的运输途径：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。43.水分沿导管或管胞上升的动力有2种:根压，蒸腾拉力.水柱连续性——内聚力学说（蒸腾—内聚力—张力学说）44.水分沿导管或管胞上升的机制内聚力：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。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。45.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。46.作物的需水规律：1）不同作物对水分的需要量不同2）同一作物不同生育期对水分的需要量不同3）作物的水分临界期47.水分临界期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。48.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49.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。50.合理灌溉指标: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。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。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。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。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。51.灌溉的方法。1）喷灌就是借助动力设备把水喷到空中成水滴降落到植物和土壤上。2）滴灌(是通过埋入地下或设置于地面的塑料管网络，将水分输送到作物根系周围，水分（也可添加营养物质）从管上的小孔缓慢地滴出，让作物根系经常处于保持在良好的水分、空气、营养状态下。