第二章

植物的水分關系水分的吸收水分的運輸水分的利用水分的散失

水是生命起源的先決條件,沒有水就沒有生命,也就沒有植物。植物的水分代謝包括：第一節水分在植物生活中的作用一、植物體內水分存在的狀態及含水量

1.植物體內水分存在的狀態有：

自由水(freewater)：距離膠體顆粒較遠，可以自由移動的水分。

束縛水(boundwater)：較牢固地被細胞膠體顆粒吸附，不易流動的水分。

2.自由水/束縛水比值影響代謝自由水/束縛水比值高時，代謝旺盛；自由水/束縛水比值低時。代謝緩慢。二、水在植物體內的生理作用1.水是細胞的重要組成成分；2.水是代謝過程的反應物質；3.水是各種生理生化反應和運輸物質的介質；4.水能使植物保持固有的姿態；5.水具有重要的生態意義：植物含水量很大，差異也大。種類不同、器官不同、發育時期不同，含水量也不同。第二節植物細胞對水分的吸收

一、植物細胞的水勢

1.概念水勢(waterpotential)指每偏摩爾體積水的化學勢差，用ψw表示。第二節植物細胞對水分的吸收2.水勢的大小和單位：純水的水勢(ψw0)最大ψw0=0，植物細胞的水勢都為負值。水勢的單位：帕（Pa）、巴(bar)、大氣壓(atm)。

1巴=0.987大氣壓=105

帕第二節植物對水分的吸收3．植物細胞水勢的組分：

ψw=

ψs+ψp+ψm

1)溶質勢(solutepotential)

：由于溶質顆粒的存在而引起體系水勢降低的數值,又稱滲透勢。用ψs表示。

ψs=ψπ=-π(滲透壓)=-iCRT

細胞中含有大量溶質，其溶質勢為各溶質勢的總和。2)壓力勢(pressurepotential)

：由于壓力的存在而使體系水勢改變的數值，用ψp表示。細胞壓力勢一般為負正值，只有在蒸騰過旺時為負值。

3)襯質勢(matricpotential)：由于細胞中親水膠體物質和毛細管對自由水的吸附和束縛而引起水勢的降低值，用ψm表示。襯質勢呈負值。環境狀況體積細胞狀態ψpψw等滲溶液V＝1松弛狀態，臨界質壁分離ψp＝0ψw＝ψs低滲溶液V>1膨脹狀態，細胞吸水ψp增大ψw＝ψs+ψp純水中V最大飽和狀態，充分膨脹ψp＝-ψsψw＝0高滲溶液V<1萎蔫狀態，失水，質壁分離ψp<0ψw下降4.細胞吸水過程中水勢組分

5.相鄰細胞水分移動的規律：水分總是從水勢高的部位向水勢低的部位流動。

二、細胞吸水的方式：方式吸脹吸水降壓吸水滲透吸水一、細胞吸水的方式：

1.滲透吸水：由于ψw的下降而引起細胞吸水。是含有液泡的細胞吸水的主要方式。滲透作用(osmosis)：指溶劑分子從水勢高的區域通過半透膜向水勢低的區域擴散的現象。滲透裝置的條件1、具有半透膜2、半透膜兩側具有濃度差

經過一段時間后，由于水分子可以自由通過半透膜，而蔗糖分子不可以。單位體積內，清水中水分子數多于蔗糖分子中的，因此，單位時間內由清水向蔗糖溶液擴散的水分子數多。故而導致蔗糖溶液的液面升高。蔗糖分子半透膜水分子一個成熟的植物細胞就是一個完整的滲透裝置細胞壁原生質層（全透性）原生質層具有選擇透過性，近似于半透膜細胞膜液泡膜細胞質細胞液細胞核細胞壁原生質層細胞液細胞空腔質壁分離現象細胞膜液泡膜細胞質

當外界溶液濃度大于細胞液濃度時(高滲溶液），細胞發生質壁分離。

當外界溶液濃度小于細胞液濃度時（低滲溶液），細胞發生質壁分離復原。質壁分離復原現象二、細胞吸水的方式：

2.吸脹吸水：依賴于低的ψm而引起的吸水。是無液泡的分生組織和干燥種子細胞的主要吸水方式。原理：淀粉、纖維素和蛋白質這些親水性物質吸水而膨脹。二、細胞吸水的方式：

3.降壓吸水：由ψp的降低而引發的細胞吸水。蒸騰過旺盛時，可能導致的細胞吸水方式。（三）細胞吸水過程中水勢組分的變化三、植物細胞吸水與水通道蛋白在植物和動物的許多組織中的細胞膜及植物液泡膜上存在水通道蛋白(waterchannelprotein)。人們把一系列分子量為25000～30000,能選擇性地高效轉運水分子的膜水通道蛋白,稱為水孔蛋白(aquaporinsAQPs)。一、根系吸水的部位：主要在根尖的根毛區。具體的說是在根尖木質部已成熟的伸長區及鄰接伸長區的部分成熟期。地上部也可吸收水分。二、根系吸水的方式

1.主動吸水(activeabsorptionofwater)：由于根本身的生理活動引起的植物吸收水分的現象，與地上部無關。其動力是根壓。

2.被動吸水(passiveabsorptionofwater)：由于地上部的蒸騰作用而引起的根部吸水，被動吸水的動力是蒸騰拉力。三.根系吸水的機理：１.主動吸水的機理：主動吸水的動力是根壓：

根壓(rootpressure)

：指植物根系的生理活動使液流從根部上升的壓力。根壓的的產生與根系生理代謝活動和導管內外的水勢差有密切關系。

三.根系吸水的機理：

傷流和吐水是證實根壓存在的兩種生理現象。

吐水(guttation)

：未受傷的葉片尖端或邊緣向外溢出液滴的現象，是由根壓引起的。

三.根系吸水的機理：

傷流(bleeding)

：是指從受傷或折斷的植物組織溢出液體的現象。傷流是根壓引起的。三.根系吸水的機理：２.被動吸水的機理：被動吸水的動力是蒸騰拉力。四、影響根系吸水的土壤條件

1.土壤通氣狀況：通氣狀況良好，有利于根吸水；

2.土壤溫度：適宜的溫度范圍內土溫愈高，根系吸水愈多；

3.土壤溶液濃度：根細胞水勢小于土壤水勢有利于根系吸水

第三節植物的蒸騰作用一、概念：

蒸騰作用(transpiration)指水分從植物地上部分以水蒸汽狀態向外散失的過程叫蒸騰作用。

蒸騰作用與蒸發不同，它是一個生理過程，受植物體結構和氣孔行為的調節。

三、蒸騰的器官

葉片（主要）

莖及地上部其它器官。

四、蒸騰的方式：

氣孔蒸騰(stomataltranspiration)

角質蒸騰(cuticulartranspiration)

皮孔蒸騰(lenticulartranspiration)

五、氣孔蒸騰１.氣孔的形態結構和特點:①氣孔數目多，分布廣。②氣孔的面積小，蒸騰速率遵循小孔律。③保衛細胞的體積小，膨壓變化迅速。④保衛細胞具有多種細胞器，對氣孔開閉有重要作用。⑤保衛細胞具有不均勻加厚的細胞壁及微纖絲結構。⑥保衛細胞與周圍細胞聯系緊密，便于物質及水分的交流。2.氣孔開閉的機理：

1)離子泵學說。2.氣孔開閉的機理：

2)蘋果酸代謝學說。六、影響蒸騰作用的外界因素

1.光：光促進氣孔的開啟，蒸騰增加。

2.水分狀況：足夠的水分有利于氣孔開放，過多的水分反而使氣孔關閉。

3.溫度：氣孔開度一般隨溫度的升高而增大，但溫度過高失水增大也可使氣孔關閉。

4.風：微風有利于蒸騰，強風蒸騰降低。

5.CO2濃度：細胞內較高的CO2濃度促使氣孔張開，蒸騰增強。

七、蒸騰作用的指標：１.蒸騰速率(transpirationrate)：又叫蒸騰強度，即一定時間內單位葉面積上蒸騰的水量。2.蒸騰比率(transpirationratio)：亦稱蒸騰效率，指植物消耗每千克水所形成的干物質的克數。3.蒸騰系數(transpirationcoefficient：亦稱需水量，指植物制造一克干物質所需要水分的克數。蒸騰系數與蒸騰效率互為倒數關系。八、降低蒸騰的途徑：1.減少蒸騰面積；2.改善植物生態環境；3.應用抗蒸騰劑。第四節植物體內水分的運輸一、水分運輸的途徑：

土壤水分→根毛→皮層→內皮層→木質部薄壁細胞→莖的導管→葉脈導管→葉肉細胞→氣孔下腔→氣孔→大氣。

二、水分運輸的動力：

上端原動力蒸騰拉力

下端原動力根壓

中間原動力水分子間的內聚力及導管壁附著力。

內聚力學說認為維持導管中水柱連續不斷的原因是水分子的內聚力大于水柱的張力。一、水分運輸的途徑：土壤水分根毛皮層內皮層木質部薄壁細胞莖的導管葉脈導管葉肉細胞氣孔下腔氣孔大氣EvaporationCohesionUptake第五節合理灌溉的生理基礎一、作物的需水規律１.不同作物對水分的需要量不同;２.同一作物不同生育期對水分的需要量不同;３.作物的水分臨界期;

水分臨界期指植物對水分不足特別敏感的時期。

二、灌溉的原則：

適時、適量、高質、高效