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1、1第二章 植物水分代谢1.植物的水分代谢（Water Metabolism）：植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。2.植物需水量（蒸腾系数）：通常把植物每制造 1 克干物质所消耗的水的克数称为需水量3.束缚水(bound water)：指细胞中被蛋白质等亲水性生物大分子组成的胶体颗粒或渗透物质所吸附不能自由移动的水。4.自由水（Free Water）：不被胶体颗粒或渗透物质所吸附或吸附力很小而能自由移动的水，称为自由水。5.自由水/束缚水比值：反应了植物的代谢强度和抗逆性，比值高时，植物代谢活跃，抗逆性 弱；反之，则代谢弱，抗逆性强。 6.渗透势：是由于溶质颗粒的存在而使溶液水势降低的潜
2、在势能，也称为溶质势7.主动吸水：由根自身的生理代谢活动所引起的需要利用代谢能量的吸水过程，称为主动吸水。8.被动吸水：是指由于地上枝叶的蒸腾作用所引起的吸水过程。 （其动力是蒸腾拉力）9.根压：根内导管溶液的渗透压产生的静水压力。10.永久萎蔫系数（permanent wilting coefficient）：当植物刚好发生永久性萎蔫时土壤尚存 留的含水量（占土壤干重的百分数） 。11.生理干旱：土壤中有可利用水，但因土壤温度过低或土壤通气不良、土壤溶液浓度过高而造成植物吸水困难，使枝叶缺水受旱，称为生理干旱。12.蒸腾速率（transpiration rate） ：单位时间内单位叶面积上蒸
3、腾掉水的量。13.蒸腾效率：也称蒸腾比率， 即植物每消耗 1 千克水所能形成干物质的克数。植物的蒸腾效率一般在 1 8 之间。14. 蒸腾系数：蒸腾效率的倒数。即植物每制造 1 克干物质需要消耗水的克数。215. 气孔运动：是指保卫细胞吸水之后的膨胀或失水之后的收缩而引起的气孔张开或关闭过 程。 一.水分在植物生命活动中的作用1、水分是原生质的主要成分；2、水是生命活动的良好介质3、水是一些代谢反应的原料（反应物）4、水能使植物保持固有姿态；5、细胞分裂和伸长都需要足够的水分；二.水分的生态作用1、调节植物的体温；2、不吸收可见光3、调节植物的生存环境三. 细胞吸水有三种方式：1.吸胀吸水没有
4、液泡的细胞靠吸胀作用吸水；2.渗透吸水具有液泡的细胞靠渗透作用吸水；3.代谢吸水细胞利用代谢能量吸收水分；三种方式中以渗透吸水为主。4.植物细胞的水势组成：（1）液泡的渗透势；（2）细胞壁对内容物的压力势；（3 ） 原生质胶体的衬质势（m ） ；（ 衬质势是由细胞质中蛋白质等亲水大分子对水 分子的吸附作用而产生的，是降低水势的。 ）五.质壁分离现象的作用3（1）判断细胞的死活 :活细胞质膜具有选择透性，死细胞质膜是全透性；（2）测定细胞的渗透势：寻找细胞的等渗液，计算细胞的渗透势；（3）观测物质透过原生质体的难易程度。观测质壁分离恢复的速度，了解溶质进出细胞的快慢。六.按照生物分类法， 可将土
5、壤水分分为两类：可利用水（有效水）： 能被植物吸收利用；不可利用水（无效水）：不能被植物吸收利用；7.土壤温度过低时对根系吸水速度的影响：土壤温度过低时根系吸水速度降低：（1）低温下水分扩散速度（移动性）降低；（2）原生质粘性增大，对水的透性降低；（3）呼吸（代谢活动）减弱，影响根压（降低） ；（4 ）生长减慢，新根及根毛减少，吸水面积减少；（ 高温下根的老化及栓质化加快，根毛脱落，吸收面积减小。 ）8.蒸腾作用的生理意义1、蒸腾作用是植物吸收、运输水分的主要动力。2、蒸腾作用能促进植物对矿质盐类（养分）的吸收和运输；3、蒸腾作用能调节植物的体温，避免叶片在直射光下因温度过高而受害。9.影响气
6、孔运动的环境因素（1）光：一般植物气孔是光下开，暗中关；（2）温度：气孔一般在一定的温度范围内才开放。4（3）CO2 浓度：CO2 浓度低时开放，浓度过高关闭。（4）水分：水分充足时气孔开放，缺水受旱时关闭。（5）风：风速过大会导致气孔关闭。十.影响蒸腾作用的因素1、大气湿度：大气湿度越低，气孔下腔内与外界的蒸汽压差越大，蒸腾越强； 2、大气温度：温度高水分蒸发速度快，且叶片内外蒸汽压差增大，蒸腾加强； 3、光照：光能调节气孔开放、提高温度，加快蒸腾；4、风：吹风能带走气孔周围的水汽，减少界面阻力，蒸腾加快。但风速过大时，会导致气孔关闭，蒸腾减弱。风对蒸腾的影响与温度变化有关。11.内聚力学说
7、同种分子之间的吸引力称为内聚力。纯水的内聚力很高，可抵抗数百 MPa 的张力。 第三章 矿质营养1. 矿质营养：植物对矿质元素的吸收、运输和同化过程称为矿质营养2. 灰分：新鲜植物材料经 105 杀死，80 烘干后得到其干物质。将这些干物质灰化灼烧（600 ）后残烬。3. 灰分元素或矿质元素：构成灰分的元素称为灰分元素或矿质元素。4. 已确定的必需矿质元素有 13 种,加上 C、H 、O，植物的必需元素共有 16 种。有益元素（有利元素)：非必需，但对植物生长有益的元素。5. 简单扩散（simple diffusion）：溶质在溶液中从浓度高处向浓度低处运动的现象称为扩散。6. 协助扩散（me
8、diated diffusion）：通过膜上的载体蛋白进行的被动吸收，称为协助扩散。5该过程不需要代谢能量。其基本特点是： （1）顺电化学势梯度进行；（2）具有选择性传递功能；（3）有饱和传递动力学特征；7. 主动吸收： 细胞利用代谢能量，逆着电化学势梯度吸收矿质的过程主动运输是通过载体蛋白进行的，其特点是：（1）速度超过根据透性和电化学势梯度预测的速度;（2）转运达到衡态时，膜两侧电化学势不平衡；（3）在运输量和消耗的能量之间存在定量关系；8. 生长中心：在某个生长发育期生长代谢最旺盛的部位，既是矿质元素输入的中心，也是 光合产物分配的中心。1.确定必需元素的标准（1）缺乏该元素时植物不能进
9、行正常的生长和生殖，不能完成生活史；（2）缺乏该元素时植物会表现出专一的缺乏症，且只有加入这种元素时植物才能恢复正常；（3）该元素的作用必须是直接的，不是因其使其它元素更易利用或改变土壤理化条件 而引起的间接作用。二.必需元素的生理作用1、细胞结构物质和功能物质的组成成分；2、植物生命活动的调节者，参与酶的活动；3、起电化学平衡和信号传导作用：即维持细胞的渗透势、原生质胶体的稳定性、构成细胞的缓冲系统、保持细胞电荷平衡等63.必须元素缺素症（或过多）N 素：过多：营养体徒长；抗性差；易倒伏；生长早期供氮过多，叶肥大，根冠比下降，疏导组织机械不发达。过少：植株矮小，花小，分枝少，籽粒不饱满，叶小
10、，色淡而黄，症状首先表现在老叶。P 素：过少：叶色暗绿或红，紫色；生长发育受阻，矮小，叶少，分枝少；花数量少，推迟花期明显，症状首先表现于老叶。K 素：过少：症状多表现在老 叶，叶片杯状卷曲或皱缩，叶缘枯焦；茎杆弱，易倒伏，抗性差，水分不足时易枯萎。Ca 素：过少：顶芽叶片成钩状，最终叶缘和叶尖枯死，叶柄及茎杆上部萎缩。4. 细胞结构与功能细胞膜的功能： 为细胞生命活动提供相对稳定的内环境； 控制细胞与环境的物质、能量交换； 细胞内外信息的跨膜传递；细胞壁的功能： 支持和保护功能：控制原生质体大小，防止原生体吸水胀破； 物质转运、信息传递，抵御病菌侵染等；5 影响根系吸收矿质元素的土壤因素植物
11、吸收矿质元素的种类和数量与植物的遗传特性（种类）有关，即使在完全相7同的外界条件下，不同植物的吸收情况各不相同。这是植物自身的因素（内因）对矿质吸收的影响。影响根系吸收功能的环境因素中，以土壤温度、土壤氧分压、土壤溶液浓度、土壤 pH 值等最为显著。1、土壤温度：（1）通过影响根系的呼吸作用影响矿质的主动吸收； （2）低温下原生质的透性降低，吸收减少；（3）高温下根系老化加快，吸收面积减小，原生质透性增大，离子外渗，净吸收量减少。2、土壤通气状况土壤含氧量影响根系呼吸作用，影响主动吸收；土壤 CO2 浓度过高时会导致根系进行无氧呼吸；土壤积水过多、板结等会造成根部缺氧，吸收减慢。3、土壤溶液浓
12、度离子吸收的饱和现象；离子之间的相互作用：协同促进K、P 促进 N 的吸收；相互竞争P 多抑制 Zn、Fe 的吸收；K 多抑制 Mn、Ca 的吸收。4、氢离子浓度（pH）（1）直接影响： pH 升高有利于阳离子的吸收，阴离子吸收减少。土壤溶液 变碱时 HCO3-（OH-）积累，阳离子和 HCO3-被吸收，阴离子因 HCO3-的替代吸收减少。（2）间接影响pH 影响矿质的溶解与沉淀 :8碱性增强时 Fe、Ca、Mg、Cu、Zn 等变为不溶；酸性增强时 P、K、Ca、Mg 溶解度过大易流失。pH 值影响土壤微生物活动 :酸性土壤中根瘤菌、自身固氮菌失去固氮能力;碱性土壤中反硝化菌发育良好,损失土壤
13、氮素.六. 叶片施肥的优点：（1）根系吸收能力衰弱及营养临界期时，可即时补充营养；（2）易被土壤固定的肥料可用此法，且用量少；（3 ）补充植物缺乏的微量元素，效果快，用量省。七. 循环元素：N、P 、K 、Mg 等，多分布在生长代谢旺盛的幼嫩部位，其缺乏症首先表现在衰老部位；非循环元素：Ca、Fe、Mn 等，多分布在衰老的部位，其缺乏症首先表现在幼嫩部位。第四章 植物的光合作用1.碳素同化：自养生物将无机碳化物（CO2）转变成有机物质的过程。2. 光合作用：植物的绿色组织吸收利用光能，将 CO2 和水合成有机物，并放出氧气的过程。3. 荧光现象；叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈棕红的现
14、象。4.红降现象：当用大于 685nm 的远红光照射小球藻时光合效率显著降低。5.双光增益效应（爱默生效应）：用大于 685nm 的远红光照射小球藻的同时，若补加一个短9波红光（650nm） ，则光合作用的量子产额急剧增大，其量子产额大于两种波长的光单独照射的总和。6.光抑制：当光合机构接受的光能超过它所能利用的量时，会引起光合速率的降低。7. 光能利用率：是指单位地面积上植物通过光合作用形成的有机物中所含化学能占照射到该地面上日光能的百分数一自然界的碳素同化有三种类型：植物的光合作用细菌的光合作用细菌的化能合成作用二光合作用的意义1、把无机物变为有机物，推动自然界巨大的物质转化过程；2、将光
15、能转化为化学能，完成自然界巨大的能量转变过程；3、保护环境，净化空气，维持大气中 O2 和 CO2 浓度的相对平衡。此外，光合作用在农、林业生产、工业及国防和科学技术上都有重要意义。三影响叶绿素生物合成的因素（1）光照：叶绿素合成、叶绿体膜系统发育必需条件。（2）温度：影响参与叶绿素生物合成酶系的活性。（3）氧气：通过影响呼吸而影响叶绿素合成所需能量。（4）矿质元素：N、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn 。（5 ）水分：缺水抑制叶绿素的合成，加速分解。四C4 植物与 CAM 植物碳同化的异同点相同点：二者 CO2 的最初受体（PEP） 、催化固定反应的酶（PEPCase）和最初的固定产物（OAA）10均相同；CO2 的最终同化都是由 Calvin 循环完成的。不同点：C4 植物的 CO2 初次固定和 Calvin 循环是在同一时间（白天光下）不同空间（前者在 叶肉细胞，后者在鞘细胞）进行的；而 CAM 植物的这两个过程是在同一空间不同的时间进行的。5 光呼吸的生理意义（1）消耗了多余的同化力，平衡同化力与碳同化之间的关系，避免了强光下同化力过剩对光合器官的损伤，同时也清除了乙醇酸的毒害。（2）光呼吸是一种代谢 “抢救”措施。植物通过光呼吸将乙醇酸中四分
