植物生理学：01水分

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1、没有水就没有生命没有水就没有生命 “有收无收在于水有收无收在于水”第一章第一章 植物的水分生理植物的水分生理 植物的水分生理植物的水分生理 植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，被植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，被植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，被植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，被称为称为称为称为植物的水分代谢植物的水分代谢(water metabolism)(water metabolism)(water metabolism)(water metabolism)。 2-1. 水在植物生命活动中的作用水在植物生命活动中的作用GO2-2. 植物对水分的吸收（细

2、胞和根系）植物对水分的吸收（细胞和根系）O 2-3. 植物的蒸腾作用植物的蒸腾作用GO 2-4. 植物体内水分的运输植物体内水分的运输O2-5. 合理灌溉的生理基础合理灌溉的生理基础 2-1. 水在植物生命活动中的作用水在植物生命活动中的作用 一一. 植物的含水量植物的含水量 二二. 植物体内水分存在的状态植物体内水分存在的状态 三三. 水分在植物生命活动中的作用水分在植物生命活动中的作用一一. 植物的含水量植物的含水量不同植物含水量不同不同植物含水量不同 水生植物水生植物鲜重的鲜重的9090以上以上 地衣、藓类地衣、藓类仅占仅占6 6左右左右 草本植物草本植物70708585 木本植物木本植

3、物稍低于草本植物。稍低于草本植物。同一种植物，不同环境下有差异同一种植物，不同环境下有差异 荫蔽、潮湿荫蔽、潮湿 向阳、干燥环境向阳、干燥环境同一植株中，不同器官、组织不同同一植株中，不同器官、组织不同 根尖、幼苗和绿叶根尖、幼苗和绿叶60609090 树干树干40405050 休眠芽休眠芽4040 风干种子为风干种子为8 81414v生命活动较旺盛的部分，水分含量较多。生命活动较旺盛的部分，水分含量较多。二二. . 植物体内水分存在的状态植物体内水分存在的状态未与细胞组分相结合可以自未与细胞组分相结合可以自由流动的水分。由流动的水分。 自自由由水水参参与与各各种种代代谢谢作作用用，自自由由水

4、水占占总总含水量的百分比越大，则植物代谢越旺盛。含水量的百分比越大，则植物代谢越旺盛。 束束缚缚水水不不参参与与代代谢谢作作用用，束束缚缚水水含含量量与与植物抗性大小有密切关系。植物抗性大小有密切关系。与细胞组分紧密结合而不能与细胞组分紧密结合而不能自由流动的水分；自由流动的水分；束缚水：束缚水：自由水：自由水：三三. 水分在植物生命活动中的作用水分在植物生命活动中的作用1 1水分是细胞质的主要成分水分是细胞质的主要成分 2 2水分是代谢作用过程的反应物质水分是代谢作用过程的反应物质 3 3水分是植物对物质吸收和运输的溶剂水分是植物对物质吸收和运输的溶剂 4 4水分能保持植物的固有姿态水分能保

5、持植物的固有姿态 5. 5. 水水 的的 某某 些些 理理 化化 性性 质质 也也 有有 利利 于于 植植 物物 的的 生命活动生命活动 高的比热和气化热，有利于调节植物高的比热和气化热，有利于调节植物体的温度。体的温度。2-2. 2-2. 植物对水分的吸收植物对水分的吸收 一一. . 植物细胞对水分的吸收植物细胞对水分的吸收二二. . 植物根系对水分的吸收植物根系对水分的吸收 一一 植物细胞对水分的吸收植物细胞对水分的吸收 2集流集流 (mass flow)：压力梯度下的移动：压力梯度下的移动：与浓度无关（长距离）与浓度无关（长距离） 吸水吸水方式方式3渗透作用渗透作用 (osmosis)：

6、浓度梯度：浓度梯度压力梯度下的移动，主要方式压力梯度下的移动，主要方式1扩散扩散 (diffusion)：浓度梯度下的随机：浓度梯度下的随机热运动，从高浓度到低浓度（短距离）热运动，从高浓度到低浓度（短距离） 1、单个水分子通过膜脂双分子层的间、单个水分子通过膜脂双分子层的间隙进入细胞隙进入细胞 -扩散扩散 2、水通过质膜上水孔蛋白组成的水通、水通过质膜上水孔蛋白组成的水通道进入细胞道进入细胞-集流集流 水孔蛋白：水孔蛋白：是一类具有选择性地、是一类具有选择性地、 高效转运水分的膜通道蛋白。高效转运水分的膜通道蛋白。 水分子水通道类脂水分跨膜移动途径示意图水分跨膜移动途径示意图3、细胞的渗透性

7、吸水细胞的渗透性吸水（一）、溶液的水势（一种势能）（一）、溶液的水势（一种势能）束缚能束缚能(bound energy)(bound energy)：是：是不能用于做有用功的能量。不能用于做有用功的能量。自由能自由能(free energy)(free energy)： 是是在恒温、恒压条件下能够作在恒温、恒压条件下能够作功的那部分能量。功的那部分能量。物质能量物质能量 化学势化学势( (chemical potential,) ) 每偏摩每偏摩尔物质所具有的自由能。尔物质所具有的自由能。用希腊字母用希腊字母表表示。可用来描述体系中组分发生化学反应示。可用来描述体系中组分发生化学反应的本领及转

8、移的潜在能力。如果物质带电的本领及转移的潜在能力。如果物质带电荷或电势不为零时的化学势称为电化学势荷或电势不为零时的化学势称为电化学势（electrochemical potential）。物质总是）。物质总是从化学势从化学势高高的地方自发地转移到化学势的地方自发地转移到化学势低低的地方，而化学势的地方，而化学势相等相等时，则呈现动态平时，则呈现动态平衡。衡。 水势水势(water potential)就是每偏摩尔体积水就是每偏摩尔体积水的化学势。的化学势。就是说，水溶液的化学势就是说，水溶液的化学势(w)与与同温、同压、同一系统中的纯水的化学势同温、同压、同一系统中的纯水的化学势(w0)之差

9、之差(w)，除以水的偏摩尔体积，除以水的偏摩尔体积(Vw)所所得的商，称为水势。得的商，称为水势。 偏摩尔体积偏摩尔体积（partial molal volume） 是指（在一定温度和压力下）是指（在一定温度和压力下）1mol1mol水中水中加入加入1mol1mol某溶液后，该某溶液后，该1mol1mol水所占的有水所占的有效体积。效体积。 的具体数值，随不同含水体系的具体数值，随不同含水体系而异，与纯水的摩尔体积不同。在稀的而异，与纯水的摩尔体积不同。在稀的水溶液中，水溶液中， 和和 相差很小，实际应相差很小，实际应用时，往往用用时，往往用 代替代替 。化学势是能量概念，单位为化学势是能量概

10、念，单位为J Jmol mol J=NJ=N（牛顿）（牛顿）mm，偏摩尔体积的单位为偏摩尔体积的单位为m m3 3molmol，两者相除并化简，得两者相除并化简，得N Nm m2 2，成为压力，成为压力单位帕单位帕PaPa这样就把以能量为单位的化学势转化为这样就把以能量为单位的化学势转化为以压力为单位的水势。以压力为单位的水势。 水势单位水势单位:兆帕（兆帕（MPa) 1MPa=106 Pa 1bar (巴巴)=0.1 MPa =0.987 atm (大气压大气压) 1标准标准atm=1.013105 Pa =1.013 bar纯水的水势定为零，纯水的水势定为零，溶液的水势就成负值。溶液的水势

11、就成负值。溶液越浓，水势溶液越浓，水势 。 水分移动需要能量。水分移动需要能量。 水分水分越低越低水势水势高高 水势水势低低 溶液溶液水势水势/MPa纯水纯水0Hoagland营养液营养液 - - 0.05海水海水-2.501mol/L 蔗糖蔗糖-2.691mol/L KCl-4.50表表2-1 几种常见化合物几种常见化合物 水溶液的水势范围水溶液的水势范围 1 1、概念：、概念：水分从水势高的系水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移统通过半透膜向水势低的系统移动的现象，就称为渗透作用。动的现象，就称为渗透作用。（二）（二） 渗透作用渗透作用(osmosis)(osmosis)图图 2-

12、12-1由渗由渗透作用引起透作用引起的水分运转的水分运转a.a.烧杯中的烧杯中的纯水和漏斗纯水和漏斗内液面相平；内液面相平； b.b.由于渗透由于渗透作用使烧杯作用使烧杯内水面降低内水面降低而漏斗内液而漏斗内液面升高面升高细胞吸水情况决定于细胞水势。细胞吸水情况决定于细胞水势。典型细胞水势典型细胞水势w是由是由4个势组成的：个势组成的： 2 2、细胞的水势（、细胞的水势（water potentialwater potential）w = s +p+ m+g水水势势渗渗透透势势重重力力势势压压力力势势衬衬质质势势渗透势渗透势( (osmotic potential) s（或（或） 亦称溶质势亦

13、称溶质势(solute potential), 是由于溶质颗是由于溶质颗粒的存在而降低的水势值。粒的存在而降低的水势值。是负值。是负值。概念概念 压力势压力势(pressure potential) p 压力势是压力势是指指由于细胞壁压力的存在而由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增加的值。是正值引起的细胞水势增加的值。是正值 。 细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一种作用力（膨压），引起细胞壁产生一一种作用力（膨压），引起细胞壁产生一种限制原生质体膨胀的反作用力。种限制原生质体膨胀的反作用力。溶液溶液:w = s 因为因为p= 0 gg ：重力势：重力势

14、 （gravity potential)gravity potential)，是水分因重力下移与相反力量相等时的是水分因重力下移与相反力量相等时的力量，正值。可忽略不计。（只在高大力量，正值。可忽略不计。（只在高大树木中有意义）。树木中有意义）。 衬质势衬质势Matric potential:细胞中亲水胶体如蛋细胞中亲水胶体如蛋白质、淀粉、纤维素等亲水胶体和毛白质、淀粉、纤维素等亲水胶体和毛细管对自由水的束缚而引起的水势降细管对自由水的束缚而引起的水势降低，负值，未形成液胞前低，负值，未形成液胞前m很小，入很小，入干种子干种子-100MPa，形成液胞后，形成液胞后m接近接近0故形成液胞后：故形

15、成液胞后： w = + p 植物细胞的质壁分离及其复原植物细胞的质壁分离及其复原植物细胞是一个渗透系统，植物细胞是一个渗透系统，质膜和液泡膜接近于半透膜质膜和液泡膜接近于半透膜质壁分离质壁分离(plasmolysis)(plasmolysis)和质壁分离复原和质壁分离复原(deplasmolysis)(deplasmolysis)现象就可证明植物细胞现象就可证明植物细胞是一个渗透系统。是一个渗透系统。 w ws sp p 0.9 0.9 1.01.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.5 细胞相对体积细胞相对体积 1.5 1.0 0.5 0 -0.5

16、-1.0 -1.5 -2.0 -2.5水水势势（ MPa ）植物细胞的相对体积植物细胞的相对体积变化与水势变化与水势(w)、渗、渗透势透势(s)和压力势和压力势(p)之间的关系之间的关系细胞初始质壁分离时：细胞初始质壁分离时： p =0, w = s 充分饱和的细胞充分饱和的细胞: w = 0 s = -p蒸腾剧烈时：蒸腾剧烈时： p 0， w s 本章实验：植物组织渗透势的测定（质本章实验：植物组织渗透势的测定（质壁分离法）壁分离法） 相相邻邻两两细细胞胞的的水水分分移移动动方方向向，决决定于两细胞间的水势差异。定于两细胞间的水势差异。 水分水分水势高的细胞水势高的细胞 水势低的细胞水势低的

17、细胞 3 3 细胞间的水分移动细胞间的水分移动细胞间的水分移动（细胞间的水分移动（w w ，MPa） A A -0.8-0.8 B B -0.6-0.6 C C -0.4-0.4（1）将细胞放入高水势溶液中，细胞体积：？）将细胞放入高水势溶液中，细胞体积：？ （2）将细胞放入低水势溶液中，）将细胞放入低水势溶液中，细胞体积：？细胞体积：？ （3）将细胞放入等水势溶液中，）将细胞放入等水势溶液中， 细胞体积：？细胞体积：？ ？多个细胞多个细胞,植物器官之间植物器官之间,地上比根部低。地上比根部低。上部叶比下部叶低上部叶比下部叶低在同一叶子中距离在同一叶子中距离主脉越远则越低；主脉越远则越低；在根

18、部则内部低于在根部则内部低于外部。外部。 思考题思考题1 1、将一个细胞放入渗透势为、将一个细胞放入渗透势为- -0.2MPa0.2MPa的溶液中，达到动态平衡后，的溶液中，达到动态平衡后，细胞的渗透势为细胞的渗透势为-0.6MPa-0.6MPa，细胞的压，细胞的压力势等于多少？力势等于多少？平衡时细胞水势为平衡时细胞水势为- 0.2MPa- 0.2MPa，压力势压力势0.4MPa0.4MPa 2 2、假设一个细胞的渗透势为、假设一个细胞的渗透势为-0.8MPa ,-0.8MPa ,将其放入渗透势为将其放入渗透势为-0.3MPa-0.3MPa溶液中，请计溶液中，请计算细胞的压力势为何值时才分别

19、发生下算细胞的压力势为何值时才分别发生下列三种情况？列三种情况？ 1 1、细胞体积变大、细胞体积变大 (0 p 0.5)(0 p 0.5)2 2、细胞体积变小、细胞体积变小 (0.5 p 0.8 )(0.5 土壤保水能力，吸水土壤保水能力，吸水根部吸水能力根部吸水能力 土壤保水能力，不吸水土壤保水能力，不吸水植物只能利用土壤中可用水分。植物只能利用土壤中可用水分。Water available(1)(1)土壤中可用水分土壤中可用水分(2)土壤通气状况土壤通气状况时间较长，就形成时间较长，就形成无氧呼吸无氧呼吸，产生和，产生和累积较多累积较多酒精酒精，根，根系中毒受伤，吸水系中毒受伤，吸水更少。

20、更少。短期内可使细胞短期内可使细胞呼吸呼吸减弱，影响根压减弱，影响根压，继，继而阻碍吸水；而阻碍吸水；土壤缺氧土壤缺氧和和CO2浓浓度过高度过高原因：原因：土壤土壤通气不良通气不良使根系使根系吸水量减少吸水量减少。水分本身的黏性增大，扩散速率降低；水分本身的黏性增大，扩散速率降低；细胞质黏性增大，水分不易通过细胞质；细胞质黏性增大，水分不易通过细胞质；呼吸作用减弱，影响根系活力和根压；呼吸作用减弱，影响根系活力和根压；根系生长缓慢，阻碍吸水表面积的增加。根系生长缓慢，阻碍吸水表面积的增加。原因：原因：低温低温能降低根系的吸水速率能降低根系的吸水速率(3)(3)土壤温度土壤温度高高温温加加速速根

21、根的的老老化化过过程程，吸吸收收面面积积减少，吸收速率也下降。减少，吸收速率也下降。原因：原因：土壤土壤温度过高温度过高对根系吸水也不利。对根系吸水也不利。温度过高使温度过高使酶钝化酶钝化，影响根系主动，影响根系主动吸水。吸水。 根根系系要要从从土土壤壤中中吸吸水水，根根部部细细胞胞的的水水势势必须必须 土壤溶液的水势。土壤溶液的水势。(4)(4)土壤溶液浓度土壤溶液浓度施用化学肥料时不宜过量产生施用化学肥料时不宜过量产生“烧苗烧苗”盐碱土则相反盐碱土则相反在一般情况下，土壤溶液浓度较低，在一般情况下，土壤溶液浓度较低，水势较高，根系吸水；水势较高，根系吸水；低于低于返回2-3 2-3 蒸腾作

22、用蒸腾作用(transpiration)(transpiration) 一、蒸腾作用的概念、生理意义和指标一、蒸腾作用的概念、生理意义和指标 1. 1. 概念概念 2. 2. 生理意义生理意义 3. 3. 部位部位二、气孔蒸腾二、气孔蒸腾 1. 1. 气孔的形态结构及生理特点气孔的形态结构及生理特点 2. 2. 气孔运动气孔运动 3. 3. 气孔运动的机理气孔运动的机理 4. 4. 影响气孔运动的因素影响气孔运动的因素 散失方式：散失方式： 1)以液体状态散失到体外（吐水现象）以液体状态散失到体外（吐水现象） 2)以气体状态散逸到体外（蒸腾作用）以气体状态散逸到体外（蒸腾作用） 主要方式主要方

23、式 植物吸收的水分植物吸收的水分用于代谢用于代谢散失散失1595%99%一、蒸腾作用的概念、生理意义和指标一、蒸腾作用的概念、生理意义和指标 1. 1. 概念概念 蒸腾作用蒸腾作用(Transpiration)(Transpiration)：是指：是指水分以水分以气体气体状态，通过植物体的表面状态，通过植物体的表面( (主要是叶子主要是叶子) )，从体内散失到体外的，从体内散失到体外的现象。本质上是蒸发作用。是植物适现象。本质上是蒸发作用。是植物适应陆地生存的必然结果。应陆地生存的必然结果。概念概念 2. 2. 生理意义生理意义（1 1）是植物水分吸收和运输的）是植物水分吸收和运输的主要动力主

24、要动力。（3）能够）能够降低叶片的温度降低叶片的温度。 (1 g水变成水蒸气需要吸收的能量，在水变成水蒸气需要吸收的能量，在 20时是时是2444.9J，30时是时是2430.2J)（2）促进木质部汁液中矿物质的）促进木质部汁液中矿物质的运输运输。（4）有利于）有利于气体交换气体交换，有利于光合作用，有利于光合作用的进行。的进行。幼小幼小全部表面都能蒸腾全部表面都能蒸腾木本植物长大后木本植物长大后皮孔蒸腾皮孔蒸腾( (约占约占0.10.1) )植物的蒸腾作用绝大部分是在植物的蒸腾作用绝大部分是在叶片叶片上进行。上进行。3. 3. 部位部位气孔蒸腾气孔蒸腾 叶片蒸腾叶片蒸腾两种方式两种方式角质蒸

25、腾角质蒸腾(仅占仅占510)最主要最主要形式形式Pea Leaf Stoma, Vicea sp. (SEM x3,520). This image Pea Leaf Stoma, Vicea sp. (SEM x3,520). This image is copyright Dennis Kunkel at www.DennisK, is copyright Dennis Kunkel at www.DennisK, used with permission.used with permission.1.1.气孔数目多、分布广气孔数目多、分布广GOGO 2.2.气孔的面积小，蒸腾速率高气孔的

26、面积小，蒸腾速率高GOGO 3.3.保卫细胞体积小保卫细胞体积小, ,膨压变化迅速膨压变化迅速 4.4.保卫细胞具有多种细胞器保卫细胞具有多种细胞器5.5.保卫细胞具有不均匀加厚的细胞壁保卫细胞具有不均匀加厚的细胞壁及微纤丝结构及微纤丝结构GOGO 6.6.保卫细胞与周围细胞联系紧密保卫细胞与周围细胞联系紧密GOGO ( (一一) )气孔的形态结构及生理特点气孔的形态结构及生理特点二、气孔蒸腾二、气孔蒸腾GOGO图图2-6 气孔蒸腾的过程气孔蒸腾的过程上一张上一张返回气孔面积气孔面积只只占叶表面的占叶表面的0.51.5气孔蒸腾量气孔蒸腾量要比同面要比同面积的自由水面的蒸发积的自由水面的蒸发量快

27、量快5050倍倍之多。之多。小孔扩散定律小孔扩散定律气孔扩散的小孔定律（小孔扩散定律）气孔扩散的小孔定律（小孔扩散定律） ？小孔扩散定律小孔扩散定律 水蒸气通过气孔扩散的速率，水蒸气通过气孔扩散的速率，不与小孔的面积成正比而与小孔的不与小孔的面积成正比而与小孔的周长成正比。周长成正比。 边缘效应边缘效应2-72-7返回返回2. 气孔运动气孔运动与保卫细胞与保卫细胞的结构特点的结构特点有关。有关。气孔运动气孔运动: 白天开放，晚上关闭。白天开放，晚上关闭。CAM植物则相反。植物则相反。气孔为什么气孔为什么能够运动？能够运动？图图2-11 2-11 双子叶植双子叶植物物(A) (A) 和和禾本科植

28、禾本科植物物(B) (B) 气气孔的保卫孔的保卫细胞形状细胞形状和保卫细和保卫细胞中纤维胞中纤维素的排布素的排布返回图图2-9 2-9 双子叶植物气孔的运动双子叶植物气孔的运动( (张开、关闭张开、关闭) ) 返回3. 气孔运动的机理气孔运动的机理 保卫细胞保卫细胞(GC)在在光光下进行下进行光合作用光合作用消耗消耗CO2，使细胞内，使细胞内pH增高增高淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶水解淀粉为水解淀粉为G1P水势下降水势下降从周围细胞吸水从周围细胞吸水气孔气孔张开张开(1)(1)淀粉淀粉糖转化学说糖转化学说GC在在黑暗黑暗中进行中进行呼吸作用呼吸作用释放释放CO2，使细胞内，使细胞内pH下降下降淀粉

29、磷酸化酶淀粉磷酸化酶把把G1P合成为淀粉合成为淀粉水势升高水势升高向周围细胞向周围细胞排水排水气孔气孔关闭关闭(2)(2)无机离子泵学说无机离子泵学说气孔运动和气孔运动和GCGC积累积累K K+ +有着密切的关系。有着密切的关系。w下降，吸水下降，吸水ATP酶光活化光活化GCK+H+K+Cl-Cl-质膜质膜GC质膜上具质膜上具有光活化有光活化ATP酶酶-H+泵泵水解水解ATP，泵出泵出H+到细到细胞壁，造成胞壁，造成膜电位差膜电位差w降低降低，水，水分进入分进入GC，气孔张开气孔张开激活激活K+ 通道通道和和Cl-通道，通道， K+ 和和Cl-进进入入GC(3)(3)苹果酸代谢学说苹果酸代谢学

30、说 GCGC在在光光下进行光合作用下进行光合作用消耗消耗COCO2 2 pHpH增高增高(8.0-8.5), (8.0-8.5), 活化活化PEPPEP羧化酶羧化酶PEP + HCO3- 草酰乙酸草酰乙酸 苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸使细胞里的使细胞里的水势下降水势下降气孔气孔张开张开从周围细胞吸水从周围细胞吸水图图 2-122-12光光下下气气孔孔开开启启的的机机理理光光照照下下保保卫卫细细胞胞液液泡泡中中的的离离子子积积累累。由由光光合合作作用用生生成成的的ATP驱驱动动H+泵泵，向向质质膜膜外外泵泵出出H+，建建立立膜膜内内外外的的H+梯梯度度，在在H+电电化化学学势势的的驱驱动动下下，K+

31、经经K+通通道道、Cl-经经共共向向传传递递体体进进入入保保卫卫细细胞胞。另另外外，光光合合作作用用生生成成苹果酸。苹果酸。K+、Cl-和苹果酸进入液泡，降低保卫细胞的水势。和苹果酸进入液泡，降低保卫细胞的水势。 气孔气孔开启开启机理机理图解图解 4. 影响气孔运动的因素影响气孔运动的因素 温温度度 上升上升气孔开度增大气孔开度增大 10以下小，以下小，30最大，最大，35以上变小以上变小光照光照 光照光照张开张开 黑暗黑暗关闭关闭景天科植物例外景天科植物例外CO2 低浓度低浓度促进张开促进张开 高浓度高浓度迅速关闭迅速关闭水分水分 水分胁迫水分胁迫气孔开度减小气孔开度减小 返回2-4 植物体

32、内水分的运输植物体内水分的运输一、一、水分运输的途径水分运输的途径 二、二、水分沿导管或管胞上升的机制水分沿导管或管胞上升的机制 三、三、水分运输的速度水分运输的速度 一、水分运输的途径一、水分运输的途径土壤溶液土壤溶液根毛根毛根皮层薄壁细胞根皮层薄壁细胞 根根内皮层内皮层根中柱鞘根中柱鞘根导管或管胞根导管或管胞茎导茎导管管叶柄导管叶柄导管叶脉导管叶脉导管叶肉细胞叶肉细胞叶叶细胞间隙细胞间隙气孔下腔气孔下腔气孔气孔大气大气土壤一植物一大气土壤一植物一大气 之间水分具有连续性之间水分具有连续性 整个植物体内的运输途径：整个植物体内的运输途径：质外体途径质外体途径 共质体途径共质体途径图图 2-1

33、5 2-15 水水分从根向地分从根向地上部运输的上部运输的途径途径二、水分沿导管或管胞上升的机制二、水分沿导管或管胞上升的机制 2. 2. 水柱连续性水柱连续性内聚力学说内聚力学说 （蒸腾（蒸腾内聚力内聚力张力学说）张力学说）1.1.动力有动力有2 2种种根压根压蒸腾拉力（主要）蒸腾拉力（主要）爱尔兰人爱尔兰人H HH HDixonDixon提出提出内聚力内聚力：相同分子之间有相：相同分子之间有相互吸引的力量。水分子的内聚互吸引的力量。水分子的内聚力很大，力很大，20 MPa以上。以上。拉力重力上拉下拖使水柱产生上拉下拖使水柱产生张力张力。木。木质部水柱张力为质部水柱张力为0.53 MPa。水

34、分子内聚力大于水柱张力，水分子内聚力大于水柱张力，故可使水柱连续不断。故可使水柱连续不断。水分子与细胞壁分子之间又水分子与细胞壁分子之间又具有强大的具有强大的附着力附着力，所以水柱，所以水柱中断的机会很小。中断的机会很小。三、水分运输的速度三、水分运输的速度 水流经过原生质的速度：水流经过原生质的速度：10-3 cmh在木质部导管运输速度：在木质部导管运输速度： 345 mh裸子植物管胞水流速度慢，裸子植物管胞水流速度慢， 0.6mh同一枝条，被太阳直接照射时快。同一枝条，被太阳直接照射时快。同一植株，白天快于晚上。同一植株，白天快于晚上。 返回2-5 合理灌溉的生理基础合理灌溉的生理基础 合

35、理灌溉是农作物正常生长发育并获得高产的重要合理灌溉是农作物正常生长发育并获得高产的重要保证。合理灌溉的基本原则是用最少量的水取得最大保证。合理灌溉的基本原则是用最少量的水取得最大的效果。我国水资源总量并不算少，但人均水资源量的效果。我国水资源总量并不算少，但人均水资源量仅是世界平均数的仅是世界平均数的26%，而灌溉用水量偏多又是存在，而灌溉用水量偏多又是存在多年的一个突出问题。因此节约用水，合理灌溉，发多年的一个突出问题。因此节约用水，合理灌溉，发展节水农业，是一个带有战略性的问题。要做到这些，展节水农业，是一个带有战略性的问题。要做到这些，深入了解作物需水规律，掌握合理灌溉的时期、指标深入了

36、解作物需水规律，掌握合理灌溉的时期、指标和方法，实行科学供水是非常重要的。和方法，实行科学供水是非常重要的。一、一、 作物的需水规律作物的需水规律 二、合理灌溉指标及灌溉方法二、合理灌溉指标及灌溉方法 一、作物的需水规律一、作物的需水规律 1 1、不同作物需水量不同：不同作物需水量不同：C C3 3植物比植物比C C4 4植物多植物多1 12 2倍倍 2 2、同一作物不同生育期需要的水量不同同一作物不同生育期需要的水量不同 水分临界期水分临界期(critical period of water)(critical period of water)： 植物对植物对水分不足水分不足最敏感、最易最敏

37、感、最易受害受害的时期。的时期。小麦小麦 ：孕穗期孕穗期和和开始灌浆开始灌浆乳熟末期乳熟末期 豆类、豆类、花生：开花期花生：开花期 果树：果树：开花一果实生长初期开花一果实生长初期 二、合理灌溉的指标二、合理灌溉的指标 1、形态指标、形态指标 （1）生长速率下降）生长速率下降（2）幼叶凋萎（）幼叶凋萎（3）茎叶变红）茎叶变红2、 生理指标：生理指标： 叶片水势、细胞汁液叶片水势、细胞汁液浓度或渗透势、气孔开度等浓度或渗透势、气孔开度等三、灌溉方法三、灌溉方法 沟灌（沟灌（furrow irrigation） 喷灌（喷灌（sprinkling irrigation) 滴灌滴灌 (drip irrigation) 分根区交替灌溉分根区交替灌溉1有有一一充充分分饱饱和和细细胞胞，将将其其放放入入比比细细胞胞浓度低浓度低10倍的溶液中，则细胞体积：倍的溶液中，则细胞体积： (1)不变不变 (2)变小变小 (3)变大变大 (4)不一定不一定 2将将一一个个生生活活细细胞胞放放入入与与其其渗渗透透势势相相等等的糖溶液中，则会发生：的糖溶液中，则会发生： (1)细细胞胞吸吸水水 (2)细细胞胞失失水水 (3)细细胞胞既既不不吸吸水也不失水水也不失水 （4）保持动态平衡衡）保持动态平衡衡