3第二章 水分生理.ppt

 第二章 植物的水分生理 植物的含水量 不同种类的植物以及同一植物在不同环境条件、不同年龄、不同器官中，含水量存在很大差别。水生植物的含水量最大，达90%以上；沙漠植物的含水量低到6%。 生长在荫蔽、潮湿环境中的植物的含水量比生长在向阳、干燥环境中的要高。生命活动较旺盛的部分，如嫩梢、根尖、幼叶、发育的种子和果实等，含水量较高。 水的生理生态作用 1. 水是植物细胞原生质的重要组分。 2. 水是植物体内某些代谢过程的反应物 质，如水是光合作用的原料。 3. 水是植物对物质吸收和运输的溶剂， 是进行代谢作用的介质。 4. 水能使植物体保持固有的姿态。 5. 水具有特殊的理化性质，可给植物的 生命活动带来有利条件。 生理需水和生态需水 生理需水: 直接用于植物生命活动与保持植物体内水分平衡的水分。 生态需水: 用于维持适合植物生长发育所需的体外环境的水分。 扩散作用 扩散作用（diffusion)：物质从浓度较高区域（高势区域）向浓度较低区域（低势区域）运动的过程，称为扩散作用。 渗透作用 渗透作用（osmosis）：是指溶液中的溶剂分子通过半透膜扩散的现象。对于水溶液而言，就是指水分子从水势高处通过半透膜向水势低处扩散的现象。  物质的自由能和化学势 物质的总能量可分为束缚能和自由能。 在恒温恒压下，可用来做功的能量称为自由能。 一种物质的化学势，就是每一摩尔这种物质的自由能。 每摩尔水具有的自由能称为水的化学势。 水 势 水势 (water potential Ψw )：指一个系统中每偏摩尔体积的水的化学势差,即系统中(如溶液) 水的化学势与处于等温、等压条件下纯水的化学势之差,再除以水的偏摩尔体积。 Δμ μw – μw o Ψw = ——— = ———— Vw Vw 水的偏摩尔体积：是指溶液中水的体积，在一定的温度和压力下，在无限大的体系（如溶液）中加入 1 mol 水时对体系体积的增量，即 1 mol 水所占的有效体积。 水势的单位 水的化学势 Nm · mol-1 水势 = ——————— = ————— 水的偏摩尔体积 m3 mol-1 = N m-2 = Pa (帕) 植物生理学习惯上用压力单位表示能量，水势单位用Pa或MPa 表示。 1MPa = 106 Pa 溶液的水势小于零 由于纯水的自由能最大，所以纯水的水势最高，并规定为零。 由于溶液中有溶质颗粒存在或水分子被一些亲水性物质所吸引，降低了自由能，因此溶液的水势比纯水的水势低，即溶液的水势小于零（为负值），溶液越浓，其水势越低。 渗透势(溶质势) 渗透势 (osmotic potential，以Ψπ表示) : 溶液的水势低于纯水的水势, 存在水势差。 通过半透性膜发生渗透作用而使水分移动的水势差叫做渗透势。因渗透势是由于溶质的存在而引起的，所以也称为溶质势 (solute potential ) ，以Ψs 表示。 植物细胞的渗透势是由细胞液浓度引起的一种吸水的动力。渗透势呈负值。  渗透作用产生液柱的静水压力 静水压力 = mgh m — 溶液质量 g — 重力加速度 h — 液柱的高度 在图4-1中，当静水压力等于 –Ψπ时，达到平衡，水柱不再上升。 在图4-3中，当外加压力等于 –Ψπ时，水柱不能上升。  压力势 压力势 (pressure potential,Ψp)：由于压力的存在而使体系水势改变的数值，称为压力势。 植物细胞的压力势，是细胞吸水后体积增大所造成的细胞壁限制原生质体膨胀的反作用力，常称为膨压，它是由于细胞壁压力的存在而增加的水势，一般是正值。 衬质势 衬质势 (matrix potential,Ψm)： 表面能够吸附水分的物质称为衬质，由于衬质的存在而引起