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1、绪论1、 植物生理学是研究植物生命活动规律及其与外界环境相互关系的一门科学。(1)研究对象是植物（重点是绿色高等植物） (2)研究任务是认识和掌握植物在各种环境（正常及不良环境）条件下进行生命活动的规律和机理，积极的、能动地运用这些规律，为一切利用植物生产的事业服务，为人类谋福。(3)研究内容是生长发育与形态建成、物质代谢与能量转变、信息传递与信号转导水分代谢1、 水特点：内聚力、粘附力和表面张力大2、 自由水含量越高，植物的代谢越旺盛；束缚水的含量与植物的抗逆性大小密切相关。 通常以自由水/束缚水的比值作为为衡量植物代谢强弱和植物抗逆性大小的指标之一。 自由水/束缚水比值高,植物代谢活跃，生
2、长较快，抗逆性差； 自由水/束缚水比值低,代谢活性低、生长缓慢，抗逆性较强。3、 生理作用：水是原生质的主要组分；水直接参与植物体内重要的代谢过程；水分是许多生化反应和物质吸收、运输的良好介质；细胞的分裂和延伸都需要足够的水分；水分能保持植物的固有姿态。4、 水分对植物的生态作用（营造良好生长环境）：水是植物体温调节器；水对可见光的通透性；水对植物生存环境的调节。早春寒潮降临时给秧田灌水可保温抗寒，盛夏给大田喷雾或给水稻灌“跑马水”可降低温度，减少或消除“光合午休”现象。6、 植物对水分的需要，包括了生理需水和生态需水两个方面。7、 根据热力学原理，系统中物质的总能量可分为束缚能和自由能。8、
3、化学势：等温等压条件下，每摩尔物质所具有的自由能称为该物质的化学势。可衡量物质反应或转移的能量。化学反应总是自发地从高化学势向低化学势移动。9、水势（w）（概念、三组分） 在植物生理学中，水势是指每偏摩尔体积水的化学势，即任一体系中水的化学势（w）与纯水的化学势（w 0 ）之差(w)，除以水的偏摩尔体积，以希腊字母w表示。（1）偏摩尔体积：是指在恒温、恒压，其他组分浓度不变情况下，混合体系中1mol该物质所占的有效体积。实际应用时往往用纯水的摩尔体积代替偏摩尔体积。（2）水势的单位N/m2，即Pa（牛顿/ m2）为压强单位。纯水的自由能最大，化学势最高，人为规定纯水的化学势为0。任何溶液中水的
4、化学势因溶质的存在而为负值 。溶液越浓，水势越低。 水势梯度决定水分移动的方向和速率。不同溶液之间水分的移动是从水势高处向水势低处移动。水势的差值越大，移动的越快，直到水势相等为止。10、植物细胞的水势：w = s +p+ m（1）对于成熟的植物细胞，原生质几乎已被水饱和，m = -0.01 MPa ,忽略不计； WSP（2） 当成熟的细胞发生初始质壁分离时，P为零，WS，这就是用质壁分离法测定细胞渗透势的基本原理。（3） 当细胞完全吸水膨胀时， W = 0，这时 S= -P（4） 处在强烈蒸发环境中的细胞P 会成负值。（5） 没有液泡的细胞， P =0， S=0， W = m11、 吸水的方
5、式：（1） 渗透吸水：由于s下降而引起的细胞吸水，是含有液泡的细胞吸水的主要方式。（以渗透作用为动力）（2） 吸涨吸水：依赖于低的m而引起的细胞吸水，是无液泡的分生组织和干燥种子细胞的主要吸水方式。（以吸胀作用为动力。一般来说，细胞未形成中央液泡之前主要靠吸涨作用吸水。干种子萌发前的吸水就是靠吸涨作用）（3）降压吸水：因p的降低而引起的细胞吸水。当蒸腾作用过于旺盛时，可能导致的吸水方式。12、可以根据质壁分离现象解决如下几个问题：（1） 可证明植物细胞是一个渗透系统（2） 确定细胞是否存活 （3） 测定细胞的渗透势 （4） 观察物质透过原生质层的难易程度 13、亲水性：蛋白质 淀粉 纤维素14
6、、水分的跨膜运输有两种方式：单分子扩散和多分子微集流。（1）扩散：物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象。扩散的速率与物质的浓度梯度成正比。集流：是指液体中大量分子成群地在压力梯度下共同移动集体运动，例如水在水管中的流动，河水在河中的流动等。（2）正常代谢的组织原生质呈溶胶状态；代谢弱的干种子，原生质呈凝胶状态。21、根吸水的部位：根吸水的主要部位是根的尖端，包括根冠、根毛区、伸长区和分生区。其中以根毛区的吸水能力最强。 22、根吸水的途径：植物根部吸水主要通过根毛、皮层、内皮层，再经中柱薄壁细胞进入导管。水分在根内的径向运转有如下3条途径：质外体途径、共质体途径和跨膜途径。2
7、3、 根系吸水的机理（动力产生）（1）主动吸水：根压是主动吸水的动力。伤流和吐水是证实根压存在的两种生理现象。 a.这种从受伤或折断的植物组织中溢出液体的现象，叫做伤流。伤流液的数量和成分，可作为根系生理活动能力强弱的指标。 b.作物生长健壮，根系活动较强，吐水量也较多。因此在生产上，吐水现象可以作为根系生理活性和作物移栽成活的指标，并用以判断苗长势的强弱。 c.根压的产生是一个渗透过程，并与植物的代谢有关。（2）被动吸水：通过蒸腾拉力进行的吸水方式称为被动吸水。被动吸水为主。24、影响根系吸水的因素（1） 大气因素（影响蒸腾拉力）（2） 根系自身的因素（根系的有效性，包括根系密度和表面透性）
8、（3） 土壤因素A.土壤水分状况 表示土壤保水能力的指标为田间持水量，是指土壤中重力水全部排除后，保留全部毛管水和束缚水时的土壤含水量，以水分占土壤干重的百分比表示。70%左右时，最适宜耕作和根系吸水。 暂时萎蔫：是由于蒸腾大于吸水造成的萎蔫。 永久萎蔫：植物刚刚发生萎蔫就转移到阴湿处，仍不能恢复。主要是由于土壤中缺少可利用水引起的，仅靠降低蒸腾不能恢复。 永久萎蔫系数：指植物刚发生永久萎蔫时，土壤中尚存的水分含量，用土壤水分与土壤干重的百分比来表示。它是反应土壤中不可利用水的指标，主要是束缚水。B.土壤温度状况：影响呼吸“午不浇园”：在中午的烈日下用冷水浇灌作物骤然降温会使根系吸水减少甚至引
9、起萎蔫。C.土壤通气状况：影响吸水能力中耕耘田、排水晒田增加土壤通气作物受涝，反而表现出缺水症状。生产中，涝害致死是由于根系缺氧造成； 如果作物栽培期间在根际施用大量未腐熟的有机肥料，在有机质腐熟过程中，微生物活动会消耗大量的氧，容易造成植物根部缺O2，这对植物根系的生长和水分的吸收都是不利的。D.土壤溶液浓度一次施用过多，造成土壤水势过低，严重时，可能产生植物水分外渗而枯死，出现“烧苗”现象。25、植物散失水分的两种方式：吐水：液体方式；蒸腾：气体方式，主要形式26、蒸腾作用：指植物体内的水分以气态方式从植物体的表面向外界散失的过程。蒸腾：是一个生理过程，受植物气孔结构和气孔开度的影响。蒸发
10、：是一个纯物理过程，它主要取决于蒸发的面积，温度和大气湿度。27、 蒸腾作用的指标：（1） 蒸腾速率、蒸腾比率（2） 蒸腾效率：指植物在一定生长期内所积累的干物质与同期消耗水量之比，即植物蒸腾1Kg水形成的干物质的克数 。常用gkg-1表示。（3） 蒸腾系数：植物每生产1g干物所消耗水分的克数，用gg-1来表示，又称为需水量。蒸腾系数越小，植物对水分利用越经济，水分利用效率越高。32、蒸腾作用调节：常用的途径和措施有：在移栽植物时，去掉一些枝叶，减少蒸腾面积，避开促进蒸腾的外界条件，在阴天、傍晚移栽或栽后搭棚遮阳等降低蒸腾速率。此外，还可使用抗蒸腾剂（即阻碍蒸腾作用的物质）33、内聚力学说：试
11、验证明，水分子的内聚力可达30MPa以上，水柱的张力比水分子的内聚力小，约0.53.0MPa，同时水分子与导管内纤维素分子之间还有附着力，所以，导管或管胞中的水流可成为连续的水柱。这是水分向上运输的内聚力学说的主要内容，也称为蒸腾内聚力张力学说。34、 合理灌溉：适时、适量、高效、高质（1） 植物的水分临界期： 是植物对水分缺乏最敏感、最易受害的时期。在此时期如果得不到水分，对产量有明显的影响。例如果树的新稍旺期，小麦的抽穗灌浆期。 植物的最大需水期：植物生活周期中需水量最多的时期。（2） 指标：合理灌溉要看天、看地、看庄稼。（3）合理灌溉增产的原因（一）合理灌溉的生理效应：满足生理需水（直接
12、用于植物生命活动和保持植物体内水分平衡所需要的水。例如：组织水和消耗水）合理的灌溉使植物生命活动旺盛进行，促进根系生长，扩大吸水表面积，促进茎、叶生长。扩大叶面积，增加光合面积，提高光合效率，从而提高产量和改善品质。（二） 合理灌溉的生态效应：满足生态需水（为维持植物正常生长发育所必需的体外环境而消耗的水。主要用来调节大气温度和湿度）合理灌溉还可以满足植物的生态需水，改良栽培环境的土壤和气候条件。如可以促进溶肥、洗盐压碱、保温防寒、降温保湿、供氧解毒、解除大气和土壤干旱等。 夏季灌溉可以降低株间的气温；早春与晚秋季节灌溉可以保温；盐碱地灌溉可以洗盐压碱；施肥后灌溉可以溶解肥料。矿质与氮素营养1
13、、 构成灰分的元素称为灰分元素,它们直接或间接地来自土壤矿质,故又称为矿质元素。 氮不存在于灰分中, 也不是土壤的矿质成分，所以氮不是矿质元素。 但氮和灰分元素都是从土壤中吸收的（生物固氮除外）。2、老龄植株和细胞的含灰量大于幼嫩植株和细胞。气候干燥、土壤通气量好、土壤含盐量高均能使含灰量增加。3、必需元素：是指植物生长发育必不可少的元素，包括：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、 Si、 Cu、Zn、Mn、Fe、Mo、B、Cl、Ni、Na。（1）三条标准：不可缺少性、不可替代性、直接功能性（2）判断方法：利用溶液培养法、砂基培养法两种方法研究植物是否需要某种元素时，必须严格控制化学试剂纯
14、度和营养液的元素组成，有目的地提供或缺少某一种元素，然后按照上述三条标准进行对照，即可确认该元素是否为植物所必需。对照植株的培养必需用平衡溶液，即含有植物生长发育所需的各种必需元素，并且比例得当、浓度合适的营养液。（3） 生理作用：作为细胞结构物质的组成成分；生命活动的调节者，作为酶、辅酶的成分或激活剂等，参与调节酶的活性；电化学作用，维持电化学平衡，参与渗透调节、胶体的稳定和电荷中和等。作为细胞重要的信号转导信使，如钙离子为信号转导中的重要第二信使（4）缺素症及发病部位元素发病部位缺素症状N老叶(易转移)有机物合成受阻,植物生长矮小,分枝、分蘖很少,叶片小而薄,花果少且易脱落，籽粒不饱满；缺
15、氮还会影响叶绿素的合成,使枝叶变黄,叶片早衰甚至干枯,从而导致产量降低。P症状首先在下部老叶出现,逐渐向上发展。（易转移）生长受抑，植株瘦小,分蘖分枝减少，成熟延迟；叶片呈现不正常的暗绿色或紫红色（蛋白质合成下降,糖的运输受阻,从而使营养器官中糖的含量相对提高,这有利于花青素的形成）过多：影响硅的吸收，缺锌病。K老叶（易转移），老叶先出现缺绿症，叶尖与叶缘先枯黄，继而易导致整叶枯黄卷缩，即缺钾赤枯病。抗旱、抗寒性降低，植株茎杆柔弱,易倒伏，叶片失水,蛋白质、叶绿素破坏,叶色变黄而逐渐坏死。有时也会出现叶缘焦枯,生长缓慢的现象，由于叶中部生长仍较快,所以整个叶子会形成杯状弯曲,或发生皱缩。Ca首先表现在上部幼茎幼叶和果实等器官上。 （不易转移）缺钙时，细胞壁形成受阻，影响细胞分裂，使植株生长受抑制表现为顶芽、幼叶呈淡绿色,叶尖出现钩状,随后坏死。植株丛生，严重时生长点坏死，烂根。Mg老叶（易转移）从下部叶片开始，往往是叶肉变黄而叶脉仍保持绿色即脉间失绿变黄，有时呈紫红色；严重时形成坏死褐斑，引起叶片的早衰与脱落。
