任務七植物生長與水分環境知識目標了解植物體內水分的存在狀態和生理功能，認識水分的存在狀態與植物生理活動的關系。

掌握水勢的特點，掌握植物吸水動力和吸水過程、氣孔運動規律、蒸騰作用的特點及在生產上的調控應用。

了解土壤和大氣中水分的存在狀態和運動變化規律，掌握作物的需水規律及生產上的保障措施。能力目標

植物組織水勢測定，植物蒸騰強度測定，土壤田間持水量測定。

為什么生命活動離不開水？

活細胞中絕大多數化學反應是在水環境中進行的，大部分生化反應離不開水水的比熱在液體中排第二位（汞的比熱最大），這意味著水的溫度不容易發生改變，使得生命體系可以維持在穩定的狀態，少受外界溫度變化的影響。水的黏度低，具有滲透作用，對于生命活動來說是至關重要的。

H2O植物吸水土壤水分蒸騰作用大氣降水

植物不斷從環境中吸收水分，滿足正常生命活動需要，又將水分散發到環境中，維持體內的水分平衡。植物對水分的吸收、水分在植物體內的運輸、植物的水分散失構成了植物的水分代謝

土壤水分是植物吸水的主要來源，植物體內的水通過蒸騰作用散失到空氣中，與江河湖海中的水分共同構成大氣水分，大氣水分飽和后通過降水的方式落下，形成土壤水。

土壤、植物、大氣共同完成自然界中的水分循環概述

植物在生活過程中，植物不斷地從周圍環境中吸收水分，以滿足其正常生命活動的需要。不同的植物、同一植物的不同部位，植物組織的含水量是不同的。植物對環境中水分的要求不同，長期的適應和自然選擇便有了旱生植物、陸生植物和水生植物的劃分。在不同的生長狀態下，植物體內的水分以不同的狀態存在，并發揮著相應的生理功能。內容一水分在植物生命活動中的作用水分狀態含水量生理功能

不同植物含水量不同；（草本＞木本）

不同植物含水量不同；（草本＞木本）同一植物不同組織含水量不同；（根尖、莖尖、葉＞種子）

不同植物含水量不同；（草本＞木本）同一植物不同組織含水量不同；（根尖、莖尖、葉＞種子）植物生長環境不同含水量不同；（水生植物＞陸生植物＞旱生植物）

不同植物含水量不同：草本＞木本同一植物不同組織含水量不同：

根尖、莖尖、葉＞種子植物生長環境不同含水量不同：

水生植物＞陸生植物＞旱生植物組織代謝狀態不同含水量不同：

代謝旺盛＞代謝微弱一、植物組織含水量二、水分的存在狀態

束縛水：被原生質膠體顆粒或滲透性物質吸附不能自由移動的水。束縛水含量愈高，植物抗性能力愈強。

自由水：不被原生質膠體顆粒或滲透性物質吸附能自由移動的水。植物新陳代謝愈旺盛，自由水含量愈高。為什么束縛水含量越高植物的抗逆性越強？

對于同一株植物來說，束縛水含量越高,游離水的含量越低，在低溫情況下，游離水凍結形成的冰晶量就會減少，冰晶對細胞的傷害是很大的。因此，束縛水含量越高植物的抗逆性越強

原生質的組成成份（70%~90%）；生命活動的介質和參與者；物質吸收和轉運的工具；植物固有姿態的保持者；恒定體溫的緩沖劑；生長發育的動力三、水分的生理功能

植物體內的一切生命活動，必須在細胞含水充足的情況下才能進行。植物生長的周圍環境中，只有土壤中才含有充分而比較穩定的水分。植物的葉片只有在下雨和接觸到潮濕空氣的時候才能吸水。因此，植物主要吸水的器官是根，根系的吸水部位是根毛區。內容二植物對水分的吸收一、植物吸水的器官

細胞是植物體結構和功能的基本單位，植物吸水通過細胞完成。細胞有3種吸水方式：吸脹吸水、滲透吸水、代謝吸水吸脹吸水：未形成液泡的細胞的吸水形式，主要靠細胞內的親水膠體吸水膨脹。滲透吸水：通過半透膜的擴散作用進行吸水代謝吸水：利用呼吸作用釋放的能量，使水分進入細胞的過程。成熟細胞吸水的主要方式是滲透吸水。吸水能力取決于細胞內外的水勢差。二、植物吸水的原理1水勢

植物吸水是水分子的移動過程，水分子含有能量，這種能量驅使水分子移動。水分子中含有的能量包括自由能和束縛能兩部分。自由能是水分子用于移動的能量。當水中有物質成為溶液時，由于溶質和水分子之間的分子引力和碰撞作用，使得水的自由能降低。水勢：相同溫度下，一個系統中一摩爾的水與一摩爾的純水之間的自由能差。純水的水勢為零，細胞中的水都含有一定的物質，溶液濃度越大，水勢越低。水的流動方向是：由高到低。2、細胞吸水滲透作用

擴散作用：溶液從濃度高的區域向濃度低的區域移動的趨勢。

半透膜：水分子可以自由通過，其他物質有選擇通過

滲透作用：兩種不同濃度的溶液半透膜相隔，水分子或其它溶劑分子從低濃度的溶液通過半透膜進入高濃度溶液中的現象。(水分子通過半透膜由水勢高向水勢低的部位流動的現象)。(2)細胞吸水植物的細胞膜具有選擇透過性，屬于半透膜植物細胞滲透系統：細胞膜+原生質+液泡膜細胞內溶液與胞外溶液存在水勢差別，這種差別導致了吸水或失水。質壁分離：細胞失水使原生質與細胞壁分離的現象。質壁分離復原：質壁分離的細胞吸水，原生質膨脹恢復與細胞壁接觸的現象。3植物吸水

根毛中，細胞液濃度大，細胞水勢小于土壤中的水勢，根毛吸水并集中于根部的導管。水分不斷增多產生了根壓。根壓：由根系代謝活動產生的，能推動水分吸收和沿導管上升的力量。植物以根壓作為吸水動力進行的吸水方式，稱為主動吸水

植株長成后，植物吸水主要依靠被動吸水，葉片的功能之一是蒸騰作用，葉肉細胞失水，水勢降低，并向導管吸水，水分延導管上升，一直傳遞到根，這種吸水方式稱為被動吸水

蒸騰拉力：由于蒸騰作用產生的促使植物吸水的力量三.影響根系吸水的條件土壤溫度（正相關）土壤通氣狀況（正相關）土壤水分狀態生理干旱：土壤不缺水，由于溫度過低或土壤溶液濃度過高，土壤水低于細胞水勢，造成根系吸水困難而引起的干旱。

根系從土壤中吸收的水分。除少數直接參與細胞的代謝作用，大量的水分通過植物的地上部分散失到空中，從而牽動植物體內水的流動，完成物質運輸和營養分配的過程。

內容三水分的散失——蒸騰作用蒸騰作用：水分從植物地上部分以水蒸氣的形式大氣中散失的過程。生理意義：水分吸收與運輸、營養物質吸收、運輸與分配、恒定植物體溫、植物內外氣體交換蒸騰部位：皮孔（皮孔蒸騰）角質層（角質層蒸騰）氣孔（氣孔蒸騰）蒸騰強度：一定時間內單位葉面積散失的水分量

一、蒸騰作用封閉細胞補充細胞表皮木栓形成層栓內層木栓層1.皮孔蒸騰2.氣孔蒸騰表皮細胞保衛細胞氣孔表皮細胞保衛細胞氣孔葉肉細胞3.角質層蒸騰二、小孔擴散

氣孔蒸騰高效性的原因孔面積很小時，通過小孔邊緣擴散的分子受到的干擾阻力相對較小、速度快，稱邊緣效應。分子通過小孔擴散的速率不與小孔面積成比例，而與小孔周長成比例，這是小孔擴散律。氣孔很小（um2），符合小孔擴散規律，盡管葉面上小孔占的面積很小，只有葉面積的0.5%~1%，由于小孔數量多，周長大，所以，水蒸氣通過氣孔擴散的速率就很高，約為植物總蒸騰量的90％以上。三、氣孔運動明開夜合

氣孔由兩個保衛細胞組成，保衛細胞靠近孔口的細胞壁厚，遠離孔口的細胞壁薄，當細胞吸水膨脹體積增大時，遠離孔口的細胞壁彎曲程度大于靠近孔口的一邊，使得保衛細胞向外彎曲，氣孔張開。相反，失水時，細胞伸直，氣孔關閉

氣孔開閉（明開夜合）機理

白天光照，保衛細胞光合作用利用CO2，細胞內CO2濃度降低，pH值升高，淀粉磷酸化酶催化淀粉轉化為葡萄糖，溶于細胞液中，細胞液濃度增大，保衛細胞水勢降低，吸水膨脹，氣孔張開。白天開放夜間閉合

氣孔開閉（明開夜合）機理

夜間黑暗，光合作用停止，呼吸作用正常進行，呼吸作用釋放CO2，使細胞CO2

濃度升高，pH值降低，淀粉磷酸化酶催化葡萄糖轉化為淀粉析出細胞液，細胞液濃度減小，水勢升高，保衛細胞失水收縮，氣孔關閉。

光照（正相關）空氣濕度（負相關）大氣溫度（正相關）風（正相關）一天中蒸騰作用的變化情況是：蒸騰作用隨溫度上升而加快，14時前后到達最高峰，隨后下降，日落后降到最低四、蒸騰作用的影響因素1短距離運輸：從根毛到導管及葉脈到葉肉細胞，水分通過活細胞傳導，主要傳導方式是滲透作用

2長距離運輸：從根導管經莖、枝到葉脈的導管系統，水分通過導管和管胞以液流方式進行，水分傳導的動力是根壓和蒸騰拉力五、水分的傳導

土壤由礦物質、有機質、水分、氣體和土壤微生物組成，水分作為土壤的重要組成部分，參與土壤中不斷進行的各種物質和能量的轉化。水分的形態、數量和能量決定著物質和能量的轉化強度，進一步影響著植物吸水和土壤對植物的營養和水分供應。土壤的水分狀況導致土壤的肥力差異，土壤水分是土壤肥力因素中不可分割的組成部分。內容四土壤水分土壤水分來源：降水，灌溉，地下水。土壤水分形態：固態，液態，氣態。液態水分類型：吸濕水，膜狀水，毛管水，重力水。一、土壤水的類型水分關系毛管水膜狀水吸濕水重力水H2O1.吸濕水

吸濕水：土粒利用分子引力和靜電引力從土壤空氣中吸收的氣態水分，是最靠近土粒表面的一層水膜。在水汽飽和的空氣中，土壤吸濕水可達最大值，此時土壤的含水率稱為吸濕系數

決定因素：土壤質地，有機質，空氣濕度。

作用：受土壤吸附力很大，屬于無效水。2.膜狀水

膜狀水：土壤含水量達到吸濕系數后，土粒剩余的分子引力和靜電引力吸附的液態水膜。膜狀水達到最大時的土壤含水量稱最大分子持水量

萎蔫系數：作物根系無法從土壤中吸收水分并發生永久性萎蔫時，土壤的含水百分率。決定因素：土粒總表面積，土壤溶液濃度。

作用：很難被植物利用。3.毛管水

毛管水：土壤含水量超過最大分子持水量時靠毛管力保持在毛管孔隙中的水。分為毛管上升水和毛管懸著水

毛管上升水：地下水延毛管上升并保持在毛管孔隙中的水，毛管上升水飽和時的土壤含水量稱為毛管持水量。

毛管懸著水：借毛管力保持在毛管孔隙中的水，飽和時稱為田間持水量

決定因素：毛管半徑，毛管孔隙度，土壤有機質含量。

意義：可被植物利用的有效水分4.重力水

重力水：土壤含水量超過田間持水量后，多余的由于重力作用沿大孔隙向下滲漏的水分。重力水達到飽和時的土壤含水量

決定因素：土壤質地。

意義：旱田無效，水田有效

土壤重力水達到飽和，即土壤全部孔隙都充滿水時的含水量稱為土壤全持水量。它是吸濕水、毛管水和重力水的總和。在灌水定額計算中，通常把萎蔫系數作為土壤有效水的下限，把田間持水量作為有效水的上限，兩者之差即為有效水的最大含量吸濕水吸濕系數膜狀水最大分子持水量毛管上升水毛管持水量毛管懸著水田間持水量

重力水全持水量5.土壤水分間的關系土壤水勢：同溫、同壓、同一高度下，土壤水與純水的自由能差。土壤內水分由水勢高向水勢低的區域移動。土壤水在承受一定吸力情況下所處的能態稱為土壤水吸力，土壤水含量越少，吸力越大二.土壤水勢1土壤水汽的擴散與凝聚：

水氣壓高處----→水氣壓低處水多處----→水少處暖處----→冷處2土壤水分的蒸發土壤水分經氣化并以水汽的形態擴散到近地面大氣中的過程，稱為土壤水分蒸發影響土壤水分蒸發的因素：外界因素：輻射、溫度、大氣、相對濕度、風速內在因素：土壤質地、結構、孔隙狀況、耕作質量三、土壤水分的運動土壤水分的蒸發過程：

大氣蒸發力階段：土壤含水量＞田間持水量蒸發速度決定于大氣蒸發力，蒸發量很大

土壤導水率控制階段：土壤含水量＜田間持水量蒸發速度決定于土壤性質擴散控制階段：土壤含水量＜毛管斷裂含水量氣態擴散，擴散速度與干土層孔隙大小有關改良土壤質地增施有機肥料壤土和有機質含量高的土壤抗旱。2加強農田基本建設促進土壤蓄水保墑梯田，平整土地，條田，臺田，排水系統。3發展農田水利排灌結合

水庫，渠系配套，抽水站，井，蓄水池，噴灌，滴灌4合理耕作秋蓄春保相結合

秋天深翻地，耙地；春天耙耱保墑，鎮壓提墑；深松；植樹造林；種肥種草；改良土壤。四、土壤水分的調節

植物通過蒸騰作用向空氣中散失水分，江、河、湖、海和土壤中的水分經過蒸發分散到空氣中，兩者共同組成大氣中的水分。大氣中的水分含量達到一定程度，便會以降水的形式降落到地面內容五大氣中的水分

大氣中水分存在狀態：氣態，液態，固態。大多數情況下，水分以氣態存在于大氣中，3種形態在一定條件下可以相互轉化。空氣濕度：表示空氣潮濕程度的物理量，用水氣壓、相對濕度、飽和差和露點溫度表示。一、空氣濕度水氣壓：空氣中水氣產生的壓力，也稱絕對濕度，大小取決于空氣中的水汽含量，以百帕（hpa）為單位。影響因素：水氣含量（正相關），溫度（正相關)

溫度一定時，單位體積空氣中所能容納的水汽量是有一定限度的，水汽含量達到了這個限度，空氣便呈飽和狀態，這時的空氣稱為飽和空氣。其中的水汽壓稱為飽和水汽壓，也稱最大水汽壓。1.水氣壓（e）相對濕度：空氣中的實際水氣壓與相同溫度下的飽和水氣壓的百分比。

eU=×100%E影響因素：溫度

同一水氣壓下，溫度越高，空氣的相對濕度越小，空氣越干燥；反之，相對濕度增加，空氣潮濕2.相對濕度（U）飽和差：一定溫度條件下，飽和水氣壓與空氣中實際水氣壓的差值。

d=E–e影響因素：溫度

空氣水氣含量不變的情況下，溫度下降，飽和差減小；溫度升高，飽和差增大；空氣飽和，飽和差為零。其大小可以顯示出水分蒸發的能力3.飽和差（d）露點溫度：空氣中水氣含量不變，氣壓一定時，通過降低氣溫使空氣達到飽和時的溫度。影響因素：水氣壓（正相關）

空氣中水氣壓較大，溫度降低很少即達飽和，因而露點溫度較高；空氣中水氣壓較小，溫度降低很大幅度才能達飽和，因而露點溫度較低。氣壓一定時，露點溫度的高低反應了水氣壓的大小4.露點溫度（td）二、水分蒸發水分蒸發：由液態或固態水轉變為氣態水的過程，包括水面蒸發，植物蒸騰和土壤蒸發三種影響因素----水溫（正相關）飽和差（正相關）風速（正相關）水氣壓（負相關）水面形狀（凸面＞凹面）水汽凝結：由氣態水轉變為液態或固態水的過程。水汽凝結的條件：水氣達到飽和----增加水氣含量、降溫（露點溫度）凝結核----對水分子有親和力和吸附力的微粒。灰塵，煙粒，鹽粒，花粉，SO2，

SO3。水氣凝結物：露，霜，霧，雪，云，雨，雹。三、水氣凝結與降水水氣凝結?露形成條件：無風或微風的夜晚，地面有效輻射強烈，近地氣層溫度降至露點溫度以下。作用：放熱萎蔫植物復蘇引起病蟲害水氣凝結?霜形成條件：無風或微風的夜晚，地面有效輻射強烈，近地氣層溫度降至露點溫度以下，露點溫度＜

0℃

。作用：放熱，萎蔫植物復蘇，導致霜害

水氣凝結?霧形成條件：低層溫度降至露點溫度以下。種類：輻射霧平流霧平流輻射霧作用：影響光合作用推遲開花果實劣質病蟲入侵預防：降低地下水位營造防護林云底低、云量多、云層厚、顏色黑暗，可能下雨。4.水氣凝結?云云：高空大氣中的水氣凝結而成的水滴、冰晶或他們混合組成的懸浮體。形成條件：充足的水分足夠的凝