植物的水分生理理论讲义培训课件

黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学植物的水分生理理植物的水分生理理论论讲义讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学代谢代谢:是维持生命各种活动（如生长、是维持生命各种活动（如生长、繁殖和运动）过程中化学变化（包括物繁殖和运动）过程中化学变化（包括物质合成、转化和分解）的总称。质合成、转化和分解）的总称。植物代谢的特点：植物代谢的特点：简单有机物简单有机物复杂复杂有机物，为地球上最重要的自养生物。有机物，为地球上最重要的自养生物。植物代谢的类别植物代谢的类别:性质分性质分:物质代谢和能量代谢。物质代谢和能量代谢。方向分方向分:同化同化(合成合成),),异化异化(分解分解)。二者是密切联系的对立统一二者是密切联系的对立统一.第一篇第一篇 植物的物质生产和光能利用植物的物质生产和光能利用2植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理 水分代谢 水分的吸收水分的吸收水分在植物水分在植物体内的运输体内的运输水分的排出水分的排出 植物对水分的吸收、运输、利用和散失植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，被称为的过程，被称为植物的水分代谢植物的水分代谢(water(water metabolism)metabolism)。3植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理第一节第一节 植物对水分的需要植物对水分的需要一、植物的含水量一、植物的含水量与植物种类，器官和组织本身的特性环境条件有关。与植物种类，器官和组织本身的特性环境条件有关。高高(90%)低低(6%)水生植物水生植物 陆生植物陆生植物4植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理第一节第一节 植物对水分的需要植物对水分的需要一、植物的含水量一、植物的含水量二、植物体内水分存在的状态二、植物体内水分存在的状态蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质自由水自由水自由水自由水束缚水束缚水束缚水束缚水 原生质含原生质含蛋白质蛋白质,是胶是胶体系统体系统,其疏其疏水基水基(烷烃基烷烃基,苯基苯基)在内在内,亲亲水基水基(-NH2(-NH2、-COOH,-OH-COOH,-OH等等)暴露分子表面。暴露分子表面。亲水基亲水基水和水和作用作用 亲水性亲水性 水分子水分子 水层。水层。5植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理第一节第一节 植物对水分的需要植物对水分的需要一、植物的含水量一、植物的含水量二、植物体内水分存在的状态二、植物体内水分存在的状态 束缚水（束缚水（束缚水（束缚水（bound waterbound water）：）：）：）：靠近蛋白质胶粒靠近蛋白质胶粒而被胶粒吸附不易自由移动的水。而被胶粒吸附不易自由移动的水。自由水（自由水（自由水（自由水（free waterfree water）：）：）：）：距离蛋白质胶粒远距离蛋白质胶粒远而容易自由移动的水。而容易自由移动的水。6植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理第一节第一节 植物对水分的需要植物对水分的需要一、植物的含水量一、植物的含水量二、植物体内水分存在的状态二、植物体内水分存在的状态 水的存在状态与代谢强度：水的存在状态与代谢强度：水的存在状态与代谢强度：水的存在状态与代谢强度：自由水：自由水：自由水：自由水：参与代谢（光合、呼吸、物质运输）参与代谢（光合、呼吸、物质运输）参与代谢（光合、呼吸、物质运输）参与代谢（光合、呼吸、物质运输），自由水含量越大，代谢越旺盛。，自由水含量越大，代谢越旺盛。，自由水含量越大，代谢越旺盛。，自由水含量越大，代谢越旺盛。束缚水：束缚水：束缚水：束缚水：不参与代谢，可降低代谢强度，增不参与代谢，可降低代谢强度，增不参与代谢，可降低代谢强度，增不参与代谢，可降低代谢强度，增强植物抵抗不良外界环境的能力。强植物抵抗不良外界环境的能力。强植物抵抗不良外界环境的能力。强植物抵抗不良外界环境的能力。7植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理第一节第一节 植物对水分的需要植物对水分的需要一、植物的含水量一、植物的含水量二、植物体内水分存在的状态二、植物体内水分存在的状态 水与原生质状态：水与原生质状态：水与原生质状态：水与原生质状态：溶胶态（溶胶态（溶胶态（溶胶态（solsolsolsol）：）：）：）：自由水多，胶体溶液状态。自由水多，胶体溶液状态。自由水多，胶体溶液状态。自由水多，胶体溶液状态。凝胶态（凝胶态（凝胶态（凝胶态（gelgelgelgel）：）：）：）：自由水少，胶体近于固体自由水少，胶体近于固体自由水少，胶体近于固体自由水少，胶体近于固体状态。如休眠种子。状态。如休眠种子。状态。如休眠种子。状态。如休眠种子。8植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理第一节第一节 植物对水分的需要植物对水分的需要一、植物的含水量一、植物的含水量二、植物体内水分存在的状态二、植物体内水分存在的状态三、水分在生命活动的作用三、水分在生命活动的作用1 1、是原生质的组成部分；（、是原生质的组成部分；（70-90%70-90%）2 2、是代谢过程的反应物质、是代谢过程的反应物质 ；3 3、植物对物质吸收和运输的溶剂；、植物对物质吸收和运输的溶剂；4 4、保持植物固有姿态。、保持植物固有姿态。9植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理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 吸水三种方式：吸水三种方式：扩散扩散 集流集流 滲透性吸水滲透性吸水，前，前2 2种方式的组合。种方式的组合。主要吸水方式主要吸水方式10植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理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、扩散一、扩散 是一种是一种自发过程自发过程，是指，是指分子的随机热运动分子的随机热运动所所造成的物质从造成的物质从浓度高的区域向浓度低的区域浓度高的区域向浓度低的区域移动。移动。适合短距离运输，不适合长距离迁徙。适合短距离运输，不适合长距离迁徙。二、集流二、集流 是指液体中是指液体中成群的成群的原子或分子在原子或分子在压力梯度压力梯度下下共同移动共同移动。与浓度梯度无关与浓度梯度无关。可以长距离迁徙可以长距离迁徙。实施：实施：通过膜上水孔蛋白完成。通过膜上水孔蛋白完成。11植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理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、扩散一、扩散 二、集流二、集流三、滲透作用三、滲透作用 是物质依是物质依水势梯度水势梯度（浓度梯度和压力梯度之（浓度梯度和压力梯度之和）而移动。和）而移动。渗透是指溶剂分子通过渗透是指溶剂分子通过半透膜半透膜而移动的现象。而移动的现象。需作功需作功。12植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理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三、滲透作用三、滲透作用（一）自由能和水势（一）自由能和水势物质总能量物质总能量=束缚能束缚能+自由能自由能 束缚能：束缚能：不能转化用于作功。不能转化用于作功。自由能：自由能：温度恒定条件下用于作功。温度恒定条件下用于作功。化学势：化学势：一种物质每摩尔的自由能。可衡量物质一种物质每摩尔的自由能。可衡量物质反应和转移所需要的能量。反应和转移所需要的能量。衡量水分反应或转移能量的高低，可用衡量水分反应或转移能量的高低，可用水势水势表表示示。13植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理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三、滲透作用三、滲透作用（一）自由能和水势（一）自由能和水势 水势水势水势水势(water potential)(water potential)就是每偏摩尔体积水的化就是每偏摩尔体积水的化就是每偏摩尔体积水的化就是每偏摩尔体积水的化学势。学势。学势。学势。就是说，水溶液的化学势就是说，水溶液的化学势(w)与同温、同压、与同温、同压、同一系统中的纯水的化学势同一系统中的纯水的化学势(w0)之差之差(w)，除以水，除以水的的偏摩尔体积偏摩尔体积(Vw)所得的商，称为水势。所得的商，称为水势。偏摩尔体积（偏摩尔体积（partial molal volume）在一定温在一定温度、度、压力和浓度下，压力和浓度下，1mol 水中加入水中加入1mol某种溶液某种溶液后，该后，该1mol水所占的有效体积。不同于纯水的摩尔水所占的有效体积。不同于纯水的摩尔体积（体积（Vw=18(m3/mol)。单位是。单位是m3mol-1。14植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理 水势水势水势水势（）的单位：的单位：的单位：的单位：化学势能量概念：单位为化学势能量概念：单位为J/mol=1N.m/mol。偏摩尔体积偏摩尔体积单位是单位是m3mol-1。故。故（）单位为）单位为N/m2或或Pa。纯水的水势定为零纯水的水势定为零，溶液中水的自由能低于，溶液中水的自由能低于纯水，所以溶液的纯水，所以溶液的水势为负值水势为负值。如如25 下：纯水为下：纯水为0MPa；Hoaglend氏培养氏培养液为液为-0.05Mpa；海水为；海水为-2.69MPa；1mol蔗糖液为蔗糖液为-2.70MPa；1molKCl液为液为-4.5MPa。15植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理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三、滲透作用三、滲透作用（一）自由能和水势（一）自由能和水势（二）渗透作用（二）渗透作用 1 1、蚕豆皮半透膜实验、蚕豆皮半透膜实验16植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学 由渗透由渗透作用引起的作用引起的水分运转水分运转：a.a.烧杯中的烧杯中的纯水和漏斗纯水和漏斗内液面相平；内液面相平；b.b.由于渗透由于渗透作用使烧杯作用使烧杯内水面降低内水面降低而漏斗内液而漏斗内液面升高。面升高。1 1、蚕豆皮半透膜实验、蚕豆皮半透膜实验17植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学纯水的化学势规定为零，水中的溶质会增加束纯水的化学势规定为零，水中的溶质会增加束缚能，降低水的自由能，所以溶液的化学势均缚能，降低水的自由能，所以溶液的化学势均小于零，为负值。小于零，为负值。水分的移动方向：水分由高水势区域流向低水水分的移动方向：水分由高水势区域流向低水势区域。势区域。18植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理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 2、渗透作用、渗透作用（osmosis)osmosis)水分水分水分水分从水势高从水势高从水势高从水势高的系统通的系统通的系统通的系统通过过过过半透膜半透膜半透膜半透膜向水势低向水势低向水势低向水势低的系统移的系统移的系统移的系统移动的现象。动的现象。动的现象。动的现象。19植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理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三、滲透作用三、滲透作用（一）自由能和水势（一）自由能和水势（二）渗透作用（二）渗透作用 （三）植物细胞是一个滲透系统（三）植物细胞是一个滲透系统 细胞壁：细胞壁：透性膜透性膜，由纤维素分子组成。由纤维素分子组成。细胞膜，细胞膜，液泡膜，液泡膜，为半透膜为半透膜。液泡内的细胞液液泡内的细胞液含有许多溶解在水中的物质，含有许多溶解在水中的物质，具具水势水势。一个具有液泡的植物细胞，与周围溶液构一个具有液泡的植物细胞，与周围溶液构成一个渗透系统。成一个渗透系统。验证：验证：质壁分离现象质壁分离现象和和质壁分离复原现象质壁分离复原现象20植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学植物细胞是一个渗透系统植物细胞是一个渗透系统 质膜质膜液泡膜液泡膜细胞质细胞质半透膜半透膜（2）渗透系统）渗透系统（1）植物细胞结构）植物细胞结构21植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学质壁分离质壁分离（plasmolysis）及及质壁分离复原质壁分离复原（deplasmolysis）质壁分离：质壁分离：植物细胞液泡失植物细胞液泡失水，使原生质体水，使原生质体和细胞壁分离的和细胞壁分离的现象。现象。质壁分离复质壁分离复原：原：是其逆过程。是其逆过程。22植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理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三、滲透作用三、滲透作用（一）自由能和水势（一）自由能和水势（二）渗透作用（二）渗透作用 （三）植物细胞是一个滲透系统（三）植物细胞是一个滲透系统（四）细胞的水势（四）细胞的水势 决定细胞吸水的因素。决定细胞吸水的因素。23植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理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三、滲透作用三、滲透作用（四）细胞的水势（四）细胞的水势 1 1、细胞水势的组成细胞水势的组成w w =+p p+g g水水势势渗渗透透势势衬衬质质势势压压力力势势24植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学1 1、细胞水势的组成细胞水势的组成渗透势渗透势渗透势渗透势(osmotic potential)(osmotic potential)亦称亦称溶质势溶质势(solute potential),是由于溶质颗是由于溶质颗粒的存在而降低的水势值。粒的存在而降低的水势值。是负值是负值。植物细胞渗透势因外界条件不同而异植物细胞渗透势因外界条件不同而异，温带，温带植物为植物为-1-2Mpa，旱生植物，旱生植物-10Mpa。压力势压力势压力势压力势(pressure potential)(pressure potential)P P 是指由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水是指由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水是指由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水是指由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增加的值。势增加的值。势增加的值。势增加的值。是正值是正值是正值是正值。向外。向外。向外。向外。细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一种作用力（膨压），引起细胞壁产生一种限制原种作用力（膨压），引起细胞壁产生一种限制原种作用力（膨压），引起细胞壁产生一种限制原种作用力（膨压），引起细胞壁产生一种限制原生质体膨胀的反作用力。生质体膨胀的反作用力。生质体膨胀的反作用力。生质体膨胀的反作用力。25植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学重力势重力势重力势重力势gg 是水分因为重力下移与相反力量相等时的力量。是水分因为重力下移与相反力量相等时的力量。与水的高度、密度及重力加速度有关。水高与水的高度、密度及重力加速度有关。水高1m1m，重，重力势是力势是0.01MPa0.01MPa。1 1、细胞水势的组成细胞水势的组成渗透势渗透势渗透势渗透势(osmotic potential)(osmotic potential)亦称亦称溶质势溶质势(solute potential),是由于溶质颗是由于溶质颗粒的存在而降低的水势值。是负值。粒的存在而降低的水势值。是负值。压力势压力势压力势压力势(pressure potential)(pressure potential)P P 是指由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水是指由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水是指由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水是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。向外。势增加的值。是正值。向外。势增加的值。是正值。向外。势增加的值。是正值。向外。26植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理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三、滲透作用三、滲透作用（四）细胞的水势（四）细胞的水势 1 1、细胞水势的组成细胞水势的组成w w =+p p+g g 水分在细胞中水平移动重力势较小，可忽略。水分在细胞中水平移动重力势较小，可忽略。此时此时 w w =+p p适合于有液泡的细胞和细胞群。适合于有液泡的细胞和细胞群。27植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理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三、滲透作用三、滲透作用（四）细胞的水势（四）细胞的水势 1 1、细胞水势的组成、细胞水势的组成 2 2、细胞水势各组分与体积变化的关系、细胞水势各组分与体积变化的关系28植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学 2 2、细胞水势各组、细胞水势各组分与体积变化的关系分与体积变化的关系（1）图解）图解在细胞初始质壁分离在细胞初始质壁分离时时(相对体积相对体积=1.0)，压力，压力势为势为0，细胞水势等于渗，细胞水势等于渗透势，两者都呈最小值透势，两者都呈最小值(约约-2.0MPa)。当细胞吸水时，。当细胞吸水时，体积增大，细胞液稀释，体积增大，细胞液稀释，渗透势增大渗透势增大(使它负得少一使它负得少一点点)，压力势增大，水势也，压力势增大，水势也增大。当细胞吸水达到饱增大。当细胞吸水达到饱和时和时(相对体积相对体积=1.5)，渗，渗透势与压力势的绝对值相透势与压力势的绝对值相等，但符号相反，水势便等，但符号相反，水势便为为0，不吸水。，不吸水。29植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学 2 2、细胞水势各组、细胞水势各组分与体积变化的关系分与体积变化的关系（1）图解）图解（2）压力势负值产生）压力势负值产生的原因的原因当细胞剧烈蒸腾时，当细胞剧烈蒸腾时，细胞表面蒸发失水多于细胞表面蒸发失水多于原生质蒸发失水，所以原生质蒸发失水，所以原生质体不会脱离细胞原生质体不会脱离细胞壁，细胞壁便随着原生壁，细胞壁便随着原生质体的收缩而收缩，压质体的收缩而收缩，压力势从正值变为负值，力势从正值变为负值，失水越多，压力势越负。失水越多，压力势越负。30植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理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三、滲透作用三、滲透作用（一）自由能和水势（一）自由能和水势（二）渗透作用（二）渗透作用 （三）植物细胞是一个滲透系统（三）植物细胞是一个滲透系统（四）细胞的水势（四）细胞的水势 （五）细胞间的水分移动（五）细胞间的水分移动31植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理（五）细胞间的水分移动（五）细胞间的水分移动从水势高的细胞自发地向水势低的细胞移动从水势高的细胞自发地向水势低的细胞移动32植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理（五）细胞间的水分移动（五）细胞间的水分移动 水势梯度：水势梯度：当有多个细胞连接在一起时，如当有多个细胞连接在一起时，如果一端的细胞水势较高，另一端水势较低，顺次果一端的细胞水势较高，另一端水势较低，顺次下降形成水势梯度。下降形成水势梯度。植物器官之间水分流动依据的规律：植物器官之间水分流动依据的规律：水分由水分由水势高的流向水势低的。水势高的流向水势低的。不同的细胞或组织的水势变化很大。不同的细胞或组织的水势变化很大。细胞水势高低说明细胞水分充足与否，可作细胞水势高低说明细胞水分充足与否，可作为作物灌溉是否适宜的指标。为作物灌溉是否适宜的指标。33植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理第三节第三节 根系对水分的吸收根系对水分的吸收 根系根系植物吸水的主植物吸水的主要器官。要器官。根尖根尖根吸水的主要根吸水的主要部位。部位。根毛区根毛区吸水能力最吸水能力最大的区域。大的区域。34植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学根毛区吸水能力根毛区吸水能力最大的原因：最大的原因：1 1、有很多根毛，、有很多根毛，扩大了吸收面积；扩大了吸收面积；2 2、根毛细胞壁、根毛细胞壁外部由果胶物质外部由果胶物质组成，粘性强，组成，粘性强，亲水性也强，有亲水性也强，有利于与土壤颗粒利于与土壤颗粒粘着和吸水；粘着和吸水；3 3、根毛区的输、根毛区的输导组织发达，对导组织发达，对水分的移动阻力水分的移动阻力小。小。35植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理第三节第三节 根系对水分的吸收根系对水分的吸收一、根系吸水的途径一、根系吸水的途径一、根系吸水的途径一、根系吸水的途径 1、质外体途径：、质外体途径：指水分通过细胞壁、细胞间指水分通过细胞壁、细胞间隙等没有原生质的部分移动。速度快。隙等没有原生质的部分移动。速度快。2、跨膜途径：跨膜途径：指水分从一个细胞移动到另一指水分从一个细胞移动到另一个细胞，要两次经过质膜，此途径只跨过膜而不经个细胞，要两次经过质膜，此途径只跨过膜而不经过细胞质，所以称为跨膜途径。过细胞质，所以称为跨膜途径。3、共质体途径：、共质体途径：指水分从一个细胞的细胞质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。速度经过胞间连丝，移动到另一个细胞的细胞质。速度慢。慢。途径途径2、3统称为细胞途径。三者共同作用，使统称为细胞途径。三者共同作用，使根系吸水。根系吸水。36植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学共质体和质外体途径共质体和质外体途径共质体和质外体途径共质体和质外体途径注意：注意：根内皮层上的根内皮层上的凯氏带凯氏带，使水分只能，使水分只能通过内皮层的原生质通过内皮层的原生质体。使内皮层具有障体。使内皮层具有障碍物的作用。碍物的作用。37植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学植植物物细细胞胞间间胞胞间间连连丝丝第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理38植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理第三节第三节 根系对水分的吸收根系对水分的吸收一、根系吸水的途径一、根系吸水的途径一、根系吸水的途径一、根系吸水的途径 二、根系吸水的动力二、根系吸水的动力 被动吸收过程：被动吸收过程：被动吸收过程：被动吸收过程：蒸腾拉力蒸腾拉力蒸腾拉力蒸腾拉力 主动吸水过程：主动吸水过程：主动吸水过程：主动吸水过程：根压根压根压根压39植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理第三节第三节 根系对水分的吸收根系对水分的吸收一、根系吸水的途径一、根系吸水的途径一、根系吸水的途径一、根系吸水的途径 二、根系吸水的动力二、根系吸水的动力（一）根压（一）根压 植物根系的生理活动使液流从根部上升的压力。植物根系的生理活动使液流从根部上升的压力。根系吸水过程：根系吸水过程：根压将水压向地上部，土壤的根压将水压向地上部，土壤的水分补充根部。为水分补充根部。为主动吸水主动吸水。40植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理根压证明根压证明1 1、伤流现象：、伤流现象：从受伤或折断的植物从受伤或折断的植物组织溢出液体的现象。流组织溢出液体的现象。流出的汁液称出的汁液称伤流液伤流液。41植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理根压证明根压证明1 1、伤流现象：、伤流现象：从受伤或折断从受伤或折断的植物组织溢出液的植物组织溢出液体的现象。流出的体的现象。流出的汁液称汁液称伤流液伤流液。2 2、吐水现象：、吐水现象：没有受伤的叶没有受伤的叶片尖端或边缘向外片尖端或边缘向外溢出液滴的现象，溢出液滴的现象，称为称为吐水吐水。42植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理第三节第三节 根系对水分的吸收根系对水分的吸收一、根系吸水的途径一、根系吸水的途径一、根系吸水的途径一、根系吸水的途径 二、根系吸水的动力二、根系吸水的动力（一）根压（一）根压 （二）蒸腾拉力（二）蒸腾拉力43植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学44植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理 （二）蒸腾拉力（二）蒸腾拉力 叶片蒸腾时，气孔下腔附近的叶肉细胞因蒸叶片蒸腾时，气孔下腔附近的叶肉细胞因蒸腾失水而水势下降，所以从旁边细胞取得水分。腾失水而水势下降，所以从旁边细胞取得水分。同理，旁边细胞又从另一个细胞吸水，如此下去，同理，旁边细胞又从另一个细胞吸水，如此下去，便从导管要水，最后，根部就从环境吸收水分。便从导管要水，最后，根部就从环境吸收水分。这种吸水完全是蒸腾失水而产生的蒸腾拉力所引这种吸水完全是蒸腾失水而产生的蒸腾拉力所引起，是由枝叶形成的力量传到根部而引起的起，是由枝叶形成的力量传到根部而引起的被动被动吸水吸水。通常蒸腾植物的吸水主要是由蒸腾拉力引起通常蒸腾植物的吸水主要是由蒸腾拉力引起的。的。45植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学46植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理第三节第三节 根系对水分的吸收根系对水分的吸收一、根系吸水的途径一、根系吸水的途径一、根系吸水的途径一、根系吸水的途径 二、根系吸水的动力二、根系吸水的动力三、影响根系吸水的环境因素三、影响根系吸水的环境因素47植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学三、影响根系吸水的环境因素三、影响根系吸水的环境因素1 1、土壤中的可利用水分、土壤中的可利用水分 根根部部有有吸吸水水的的能能力力，而而土土壤壤也也有有保保水水的的能能力力(土土壤壤中中胶胶体体能能吸吸附附一一些些水水分分，土土壤壤颗颗粒粒表表面面也也吸吸附一些水分附一些水分)。根部吸水能力根部吸水能力 土壤保水能力，吸水土壤保水能力，吸水根部吸水能力根部吸水能力 水的重力水的重力 1.1.温带植物中，木质部导温带植物中，木质部导管中维持管中维持-0.5-0.5至至-2.5MPa-2.5MPa的梯度即可满足水分快速的梯度即可满足水分快速蒸腾所需的拉力；蒸腾所需的拉力；2.2.树根部水势远高于树冠树根部水势远高于树冠水的内聚力水的内聚力 水的张力水的张力 据测定，据测定，2020时纯水时纯水可抵抗可抵抗-25-25至至-30MPa-30MPa的拉的拉力，为铜的抗张力的力，为铜的抗张力的1010，1010倍于槭树从根部提起水倍于槭树从根部提起水分所需的拉力。分所需的拉力。94植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学内内聚聚力力张张力力学学说说示示意意图图95植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学3、内聚学说（蒸腾、内聚学说（蒸腾内聚力内聚力张力学说）张力学说）叶片因为蒸腾失水而向导管或管胞吸水，是叶片因为蒸腾失水而向导管或管胞吸水，是导管或管胞内的水柱产生张力，由于水分子内聚导管或管胞内的水柱产生张力，由于水分子内聚力大于水柱张力力大于水柱张力,保证了水柱的连续性而使水分不保证了水柱的连续性而使水分不断上升，这种以水分具有较大的内聚力保证叶至断上升，这种以水分具有较大的内聚力保证叶至根的水柱不断来解释水分上升原因的学说，称为根的水柱不断来解释水分上升原因的学说，称为内聚学说。内聚学说。争论焦点：争论焦点：（1）水分的上升是否有活细胞的参与；）水分的上升是否有活细胞的参与；（2）木质部中通常有气泡存在导致水柱不可）木质部中通常有气泡存在导致水柱不可能连续，但水柱仍然上升。能连续，但水柱仍然上升。96植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学 Power of water transport 97植物的水分生理理论讲义黄黄冈冈师师范范学学院院 生生命命科科学学与与工工程程学学院院植植物物生生理理学学思考题思考题教材教材P26习题：习题：1、4、598植物的水分生理理论讲义