束縛水與細胞組分緊密結合不能自由移動水。束縛水含量較為穩定，不易蒸發散失，也不作為溶劑或參加化學反應。自由水與細胞組分之間吸附力較弱,能夠自由移動水。自由水含量改變較大，可參加各種代謝活動。當自由水/束縛水比值高時,細胞原生質呈溶膠狀態，植物代謝旺盛，生長較快，抗逆性弱；反之，細胞原生質呈凝膠狀態，代謝活性低，生長遲緩，但抗逆性強。植物水分生理專家講座第1頁年考研題簡答題：冬季到來之前，樹木發生了哪些適應低溫生理改變？（8分）（1）含水量降低，束縛水相對含量增高（2）呼吸減弱，整個代謝強度降低（3）ABA含量增多，生長停頓，進入休眠（4）保護物質增多，細胞液濃度增大，冰點降低植物水分生理專家講座第2頁2.水分在植物生命活動中生理作用植物細胞原生質含水量為70%～90%。1.水是細胞原生質主要組分

植物水分生理專家講座第3頁2.水在植物生理活動中有著主要作用(1)水是代謝過程反應物質(2)水是物質運輸吸收及生化反應介質

(3)水使細胞維持膨壓促進生長

(4)水使植物保持固有姿態

植物水分生理專家講座第4頁3.水對植物生存有著主要生態意義(1)水對植物體溫調整

(2)水對植物生存環境調整水分能夠增加大氣濕度、改進土壤及土壤表面大氣溫度、改進田間小氣候等。(3)水透光性使水生植物需光反應正常進行水透光性使水生植物植物色素和光受體能吸收到可見光和紫外光，有利于光合作用和光形態建成。生理需水是指用于植物生命活動和保持植物體內水分平衡所需要水分。生態需水是指利用水理化特征,調整植物生態環境所需要水分。植物水分生理專家講座第5頁(二).植物細胞水分關系1.水勢基本概念水勢(waterpotential)是美國水分生理學家克雷默從物理化學中化學勢引導出并利用于植物生理學。植物水分生理專家講座第6頁植物生理學上采取水勢概念并不就是水化學勢差，而是“每偏摩爾體積水化學勢差”:ψw

＝(μw-μwo)/(Vw,m).Ψw0=01MPa=106Pa=10bar=9.87atm海水為-2.5MPa、1MNaCl為–4.46MPa植物水分生理專家講座第7頁2.水分運動方式(1)集流集流液體中成群原子或分子在壓力梯度作用下共同移動現象。依靠水集流能使土壤中無機養分和葉片制造光合產物運往植物體各個部分。尼亞加拉瀑布黃果樹瀑布植物水分生理專家講座第8頁(2)擴散擴散(diffusion)是物質分子從高化學勢區域向低化學勢區域轉移，直到均勻分布現象。水蒸發、葉片蒸騰作用都是水分子擴散現象。植物水分生理專家講座第9頁半透性膜

(3)滲透滲透作用是指溶液中溶劑分子經過半透膜擴散現象。半透膜也稱選擇透性膜植物水分生理專家講座第10頁3.植物細胞水勢(1)植物細胞水勢組分1.細胞溶質勢溶質勢因為溶質顆粒存在而引發體系水勢降低數值。為負值。溶液溶質愈多，其溶質勢愈低。溶質勢又可稱為滲透勢。普通陸生植物葉片細胞溶質勢是-2～-1MPa，旱生植物葉片細胞溶質勢能夠低到-10MPa。植物水分生理專家講座第11頁

2.細胞壓力勢原生質體吸水膨脹，對細胞壁產生壓力稱為膨壓。細胞壁在受到膨壓作用同時會產生與膨壓大小相等、方向相反壁壓。壓力勢細胞壁對細胞壓力而使細胞水勢改變值。壓力勢普通為正值。在特殊情況下，壓力勢也可為負值或等于零。Ψp膨壓

植物水分生理專家講座第12頁３.襯質勢

表面能夠吸附水分物質稱為襯質，如細胞中纖維素、蛋白質、染色體屬于襯質,因為襯質存在引發體系水勢降低數值稱為襯質勢。干燥種子Ψm可達-100MPa；4.細胞水勢組成ψ細胞=ψ細胞質=ψs+ψm+ψp

已形成液泡ψ細胞＝ψ液泡＝ψs+ψp

未形成液泡ψ細胞＝ψm植物水分生理專家講座第13頁年考研題將一植物細胞放入0.1mol.L-1蔗糖溶液中，水分交換到達平衡時該細胞ψw值A.等于0.1MPaB.大于0.1MPaC.等于0MPaD.小于0MPa植物水分生理專家講座第14頁1.滲透吸水

指因為ψs下降而引發細胞吸水。含有液泡細胞吸水，如根系吸水、氣孔保衛細胞吸水主要為滲透吸水。4.植物細胞吸水植物水分生理專家講座第15頁2.吸脹吸水

指依賴于低ψm而引發吸水。襯質吸引水分子力量稱為吸脹力，襯質吸水膨脹現象稱為吸脹作用吸脹作用是細胞吸水方式之一。植物水分生理專家講座第16頁年考研題干種子吸水力取決于種子（）A重力勢；B壓力勢；C襯質勢；D滲透勢植物水分生理專家講座第17頁3.降壓吸水因ψp降低而引發細胞吸水。植物水分生理專家講座第18頁

細胞吸水過程中水勢組分改變Ψw(Mpa)Cellvolume(times)

初始質壁分離

3、充分吸水細胞

Ψw=0，Ψp=-Ψs特例1、強烈蒸騰下細胞

Ψp為負值充分吸水2、初始質壁分離細胞Ψp=0,Ψw=Ψs植物水分生理專家講座第19頁把一發生質壁分離植物細胞放入純水中，細胞體積、水勢、滲透勢、壓力勢怎樣改變？（簡答題，8分）答案關鍵點：初始質壁分離細胞壓力勢為0，水勢等于其滲透勢且小于0，放在純水中，細胞吸水。伴隨細胞吸水進行，細胞體積、水勢、滲透勢、壓力勢逐步增大；到達平衡后，細胞水勢等于純水水勢，此時壓力勢和滲透勢絕對值相等，細胞體積、水勢、滲透勢、壓力勢都到達最大。年考研題植物水分生理專家講座第20頁5.植物水勢測定方法(1)液體交換法植物水分生理專家講座第21頁年考研題用小流液法測定某種植物葉片水勢，得到以下試驗數據試管編號123456蔗糖溶液濃度00.200.400.600.801.0小液流方向↓↓↓↑↑↑（1）R=0.0083MpaL-1K-1,t=27℃,解離素數i=1。請計算出被測植物葉片水勢。假如要取得更準確結果，依然采取小液流法應該怎樣進行深入試驗？（寫出簡明試驗思緒即可）（2）小液流測定植物組織水勢原理是什么？植物水分生理專家講座第22頁參考答案（1）ψw=-iCRT=-1.245×106Pa，濃度梯度設置為0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6（2）原理：植物體內細胞間和植物與外界環境間水分移動方向都由水勢差來決定。當植物細胞或組織放在外界環境中時，會發生水分交換。即組織水勢大于外界水勢時，組織失水，外液濃度降低

植物水分生理專家講座第23頁（2)蒸氣壓法植物水分生理專家講座第24頁(3)壓力室法植物水分生理專家講座第25頁（三）植物根系對水分吸收物理狀態毛管水毛管上升水、毛管懸著水--植物吸水主要起源束縛水重力水土壤膠體吸附，不能利用水分飽和土壤中，因為重力，自上而下滲漏出來水分1.土壤水分情況植物水分生理專家講座第26頁2.根系吸水部位與路徑根系是陸生植物吸收水分主要器官。根尖端根毛區是吸水主要部位.植物水分生理專家講座第27頁根系吸水路徑根部吸收水分經過根毛、皮層、內皮層、中柱薄壁細胞進入導管。水分在根內徑向運轉有質外體路徑、共質體路徑和跨膜路徑。圖2-10植物根部吸收水分路徑示意圖水分能夠經過質外體、共質體和跨膜路徑經過皮層。水分抵達內皮層時被凱氏帶阻斷，必須經過跨膜運輸才能進出內皮層植物水分生理專家講座第28頁考研題植物體內水分長距離運輸主要路徑是（）A篩管和伴胞B轉移細胞C胞間連絲D導管和管胞植物水分生理專家講座第29頁3.根系吸收水分機制(1)主動吸水因為根系代謝活動而引發根系吸水過程稱為主動吸水。傷流和吐水都是主動吸水表現。1.根壓根壓是木質部中正壓力。根壓可使根部吸進水分沿導管輸送到地上部分，同時土壤中水分又不停地補充到根部，這么就形成了根系主動吸水。傷流和吐水是證實根壓存在兩種生理現象。植物水分生理專家講座第30頁(1)傷流

是從植物傷口溢出液體現象（圖2-11A）。把絲瓜莖在近地面處切斷后，傷流現象可連續數日。假如在切斷部位用橡皮管連接一個壓力計，能夠測量到一個正壓力值，這就是根壓。圖2-11傷流和根壓示意圖A.傷流液從莖部切口處流出B.用壓力計測定根壓植物水分生理專家講座第31頁(2)吐水是從植株葉片尖端或邊緣水孔向外溢出液滴現象。在土壤水分充分、潮濕溫暖、蒸騰很弱環境中，易觀察到植株吐水現象。植物水分生理專家講座第32頁年考研題植物吐水現象說明A.水分向上運輸動力是蒸騰拉力B.根系水勢高于土壤溶液水勢C.內聚力保持了導管水柱連續性D.根系中存在使水分向上運輸壓力植物水分生理專家講座第33頁根系生理活動及內皮層內外水勢差相關(3)產生根壓機制植物水分生理專家講座第34頁(2)被動吸水因為蒸騰拉力而引發根系吸水稱為被動吸水。蒸騰拉力是指因葉片蒸騰作用而產生水勢梯度使植物體內水分上升力量。其大小與根系活力無關，物理過程.正在蒸騰著植株，尤其是高大樹木，吸水主要方式是被動吸水。植物水分生理專家講座第35頁4.影響根系吸水土壤原因1.土壤水分情況

土壤中水分按物理狀態可分為束縛水、毛管水和重力水。植物水分生理專家講座第36頁2.土壤溫度

“午不澆園”是指在中午烈日下不要用冷水澆灌作物，驟然降溫會使根系吸水降低，引發萎蔫。吸水速率溫度低溫高溫適溫植物水分生理專家講座第37頁3.土壤通氣情況

O2CO24.土壤溶液濃度

“燒苗”現象。鹽堿地能夠采取灌水、洗鹽等辦法來降低土壤溶液濃度。植物水分生理專家講座第38頁(四)植物蒸騰作用物體內水分以氣態散失到大氣中去過程稱為蒸騰作用。蒸騰作用是一個生理過程，受到植物體結構和氣孔行為調整，比普通物理蒸發要復雜得多。1.蒸騰作用概念與方式植物水分生理專家講座第39頁植物蒸騰作用主要是靠葉片進行。蒸騰方式：一是經過角質層蒸騰，稱為角質層蒸騰；二是經過氣孔蒸騰，稱為氣孔蒸騰。植物水分生理專家講座第40頁2.氣孔蒸騰氣孔是表皮組織上兩個保衛細胞和由其圍繞形成孔隙總稱。保衛細胞四面圍繞著表皮細胞，毗連表皮細胞如在形態上和其它表皮細胞相同，就稱之為鄰近細胞，如有顯著區分，則稱為副衛細胞。(1)氣孔形態結構及生理特點植物水分生理專家講座第41頁植物類型氣孔數/葉面積（mm2）氣孔口徑氣孔面積占葉面積(%)長（μm）寬（μm）陽性植物100～20010～204～50.8～1.0陰性植物40～10015～205～60.8～1.2禾本科植物50～10020～303～40.5～0.7冬季落葉樹100～5007～151～60.5～1.2表2-1不一樣類型植物氣孔數目和大小1.不一樣植物氣孔數目、大小及分布不一樣植物水分生理專家講座第42頁氣體經過多孔表面擴散速率,不與小孔面積成正比，而與小孔周緣長度成正比，這就是小孔律。在一定范圍內，孔越小,邊緣效應越顯著，擴散速率就越快。2.氣孔面積小，蒸騰速率高植物水分生理專家講座第43頁A.雙子葉植物煙草一對保衛細胞電子顯微照片(與葉面垂直)3.保衛細胞含有各種細胞器植物水分生理專家講座第44頁4.保衛細胞含有不均勻加厚細胞壁及微纖絲結構植物水分生理專家講座第45頁(2)氣孔運動機理(調整機制)氣孔運動因為保衛細胞膨壓（水勢）改變引發。保衛細胞水勢改變是由K+及蘋果酸等滲透調整物質進出保衛細胞引發。關于氣孔運動機理有各種學說，如：K+泵學說、蘋果酸代謝學說、淀粉與糖轉化學說等。植物水分生理專家講座第46頁年考研題以下學說中，不屬于解釋氣孔運動機制是A.K+累積學說；B.壓力流動學說；C.淀粉-糖互變學說；D.蘋果酸代謝學說植物水分生理專家講座第47頁(3)影響氣孔運動外界原因1.光

光是影響氣孔運動主要環境原因。多數植物氣孔光下張開,暗中關閉。光促進氣孔開啟效應有兩種：一個是經過光合作用發生間接效應，這種效應可被光合電子傳遞抑制劑二氯苯基二甲脲（DCMU）所抑制；另一個是經過光受體感受光信號而發生直接效應，這種效應不被DCMU抑制。紅光和藍光都可引發氣孔張開，紅光是經過間接效應；藍光是調控氣孔開放最為有效光質。植物水分生理專家講座第48頁年考研題

簡述光促進氣孔開放機制光是氣孔運動主要調整原因。光能夠促進保衛細胞內蘋果酸形成和K+和Cl-積累。普通情況下，光能夠促進氣孔張開，暗則氣孔關閉。但景天科酸代謝植物例外，它們氣孔通常是白天關閉，晚上張開。植物水分生理專家講座第49頁2.二氧化碳

低濃度CO2促進氣孔張開,高濃度CO2促使氣孔關閉。3.溫度

氣孔開度普通隨溫度上升而增大。在30℃左右氣孔開度最大，超出30℃或低于10℃，開度變小或關閉。氣孔運動是與酶促反應相關生理過程。植物水分生理專家講座第50頁4.水分

植物含水量降低時，氣孔開度減小，嚴重失水時，即使在光下，氣孔也會關閉。5.植物激素

細胞分裂素促進氣孔張開，而脫落酸促進氣孔關閉。植物水分生理專家講座第51頁3.蒸騰作用指標及測定方法1.蒸騰速率又稱蒸騰強度。指植物在單位時間內、單位葉面積上蒸騰散失水量。2.蒸騰效率又稱蒸騰生產率。指植物每蒸騰1kg水所形成干物質克數。慣用單位：g（干物質）·kg-1（水）。3.蒸騰系數又稱需水量。指植物每制造1克干物質所蒸騰水分克數[g（水）·g-1（干物質）]。4.蒸騰比率蒸騰比率指植物光合作用每固定1摩爾CO2所需蒸騰散失摩爾水量。植物水分生理專家講座第52頁年考研題某植物制造100g干物質消耗了75kg水，其蒸騰系數為（）A.750；B.75；C.7.5；D.0.75植物水分生理專家講座第53頁蒸騰速率測定方法

1.植物離體部分快速稱重法

切取植物體一部分(葉、苗、枝或整個地上部分)快速稱重，2～3min后再次稱重，兩次重量差即為單位時間內蒸騰失水量。２.測量重量法

把植株栽在容器中，莖葉外露進行蒸騰作用，容器口適當密封，使容器內水分不發生散失。在一定間隔時間里，用電子天平稱得容器及植株重量改變，就能夠得到蒸騰速率。植物水分生理專家講座第54頁

3.氣量計測定法

應用靈敏濕度敏感元件測定蒸騰室內空氣相對濕度短期改變。

4.紅外線分析儀測定法紅外線分析儀可測定水濃度，即濕度，并用來計算蒸騰速率。植物水分生理專家講座第55頁1.光照

光是影響蒸騰作用最主要外界條件。光引發氣孔開放，降低氣孔阻力；光提升大氣與葉片溫度，增大葉內外蒸氣壓差，加緊蒸騰速率。2.溫度

氣溫升高時，葉內外蒸氣壓差加大，蒸騰加強。3.濕度

在溫度相同時，大氣相對濕度越大，蒸氣壓就越大，葉內外蒸氣壓差就變小，氣孔下腔水蒸氣不易擴散出去，蒸騰減弱；反之，大氣相對濕度較低，則蒸騰速率加緊。4.影響蒸騰作用外界原因植物水分生理專家講座第56頁4.風速微風能帶走氣孔外邊水蒸氣,加速蒸騰;風速過大時會引發氣孔關閉,降低蒸騰速率。植物水分生理專家講座第57頁5.土壤情況

凡是影響根系吸水土壤情況，如土壤水分、溫度、氣體、溶液濃度等均可間接影響蒸騰作用。溶液濃度水分溫度氣體植物水分生理專家講座第58頁年考研題簡述環境原因對蒸騰作用影響(簡答題,每小題8分)答案關鍵點:(1)光照:光能促進氣孔開放,提升大氣和葉片溫度,蒸騰加緊;(2)大氣濕度:濕度越小,蒸騰速率越快;(3)大氣溫度:溫度越高,葉片氣孔下腔與外界大氣蒸汽壓越大,蒸騰速率越快;(4)風:微風能帶走氣孔外邊水蒸氣,加速蒸騰;風速過大時會引發氣孔關閉,降低蒸騰速率。植物水分生理專家講座第59頁(五）植物體內水分運輸

1.水分運輸路徑和速度土壤→根毛→根皮層→內皮層→中柱鞘→根導管或管胞→莖導管→葉柄導管→葉脈導管→葉肉細胞→葉細胞間隙→氣孔下腔→氣孔→大氣。植物水分生理專家講座第60頁根皮層→內皮層→根中柱以及葉脈→葉肉細胞→葉細胞間隙，距離短，阻力大，運輸速度僅為10-3cm·h-1;導管運輸阻力小，速度快，普通1～60m·h-1；管胞中因為兩管胞分子相連細胞壁未打通，水分要經過紋孔才能在管胞間移動,