植物根系对水分的吸收和运输.ppt

1.3 植物根系对水分的吸收和运输 1.3.1 植物根系对水分的吸收和运输途径 1. 从土壤溶液到根表皮 (1) 土壤溶液水势很高，接近0(-0.01MPa)，只有干旱时才很低(可达-3MPa)。 (2) 根吸水的部位是根尖，并以根毛区为主。 (3) 土壤中的水可经扩散作用进入表皮细胞间隙，或通过渗透作用进入表皮细胞内部。 2. 从表皮到皮层可经三条途径 (1) 非质体或质外体途径(apoplast pathway) (2) 共质体途径(symplast pathway) (3) 越膜途径(transmembrane pathway) SOLUTE ACCUMULATION IN THE XYLEM AT NIGHT CAN GENERATE ROOT PRESSURE 1.3.4　影响根系吸水的外界条件（土壤和大气）　 （一）土壤中水分的性质 1.　土壤中水分存在三种物理状态： A.　重力水：存在于大的土壤空隙中，很容易因 重力的作用而渗透到土壤深层去的水。重力水因占据空气空间而有害无利。 B.　束缚水：被土壤颗粒所紧紧吸附的水合层中的水，植物不能利用。 C.　毛细管水：存在于土壤颗粒间的毛细管中的水分。能为植物吸收利用。 2.　田间持水量（field capacity): 当土壤中的重力水全部排掉，而只剩下毛细管水和束缚水时，土壤含水量称为田间持水量，通常用水分占土壤干重的百分比来表示。 　　　　　　　 4.　按植物能否利用，土壤中的水可分为可利用水与不可利用水。 　萎焉：当植物水分亏缺严重时，植物细胞因丧失水分而松驰，靠膨压维持挺立状态的叶片和茎的细嫩部分下垂，这种现象叫wilting。萎蔫分暂时萎蔫和永久萎蔫。 暂时萎蔫：靠降低蒸腾可以恢复原状的萎蔫叫暂时萎蔫（temporary wilting）。 永久萎蔫：靠降低蒸腾不能消除水分亏缺，植物不能恢复原状的萎蔫叫（permanent wilting）。 发生暂时萎蔫是因为蒸腾太快而根吸水供就不足；而发生永久萎蔫是因为土壤中已无植物可利用的水分(土壤水势＜根水势)。 1.4　蒸腾作用 一　蒸腾作用的概念及其生理意义 1.概念：蒸腾作用(transpiration): 指植物体内的水分以气体状态，通过植物体表面（主要是叶子）从体内散失到体外的现象。 水分排出休外的方式有吐水和蒸腾（为主）两种。 2.意义：1）是植物对水分吸收和运输的主要动力。 　　　 2）是植物吸收和运输无机物、有机物的主 要动力。 　　　 3) 降低叶片温度，保护叶片（强光高温下萎蔫叶片温度比正常叶片高4℃） 6. 合理灌溉的生理基础 灌溉增产原因（略） 作物的需水规律 　1) 不同作物需水不同：C4C3 2) 同一作物不同生育期需水量不同 　3)最大需水期和需水临界期(critical period of water) 合理灌溉的指标 　1)形态指标：长势、叶色 　2)生理指标：水势、渗透势、气孔导度、细胞汁液浓度 灌溉的方法：漫灌、喷灌、滴灌 4. 气孔运动的机理： 　气孔运动的直接原因是保卫细胞的吸水膨胀与失水收缩，而气孔之所以吸水与失水，在历史上是曾有淀粉—糖转化学说、K＋吸收学说和有机酸代谢假说。目前流行的并有大量证据的是K＋吸收学说： H＋ 光 K＋ H＋ K＋ Mal Mal－ 　＋H+ V PM 质膜上有H＋－ATPase,可被红光和蓝光激活，将细胞内H ＋ 泵出胞外，引起质膜超极化，导致质膜上的K ＋ －内整流通道开放，胞外大量进入，并进一步进入液泡；同时，保卫细胞内的淀粉降解，产生PEP，PEP在PEPCase的作用下与HCO3-合成OAA，OAA进一步生成Mal, Mal解离的H＋被质子泵运出细胞，而Mal-运进液泡，与K+平衡；也可能在K+进入细胞的同时，Cl-经Cl-通道进入细胞，并进入液泡。 实验发现：气孔开放时，保卫细胞K+浓度可达0.5M，阴离子积累可达0.2~0.5M。总之使渗透势下降2MPa，从而使水进入。 气孔的关闭与质膜去极化，K+经外整流通道运出细胞有关。 H＋ H＋ Cl- Cl- 图 1.15 鸭跖草气孔开放或关闭时，气孔复合体细胞内K+的浓度和pH变化（引自潘瑞炽，2001） 5. 影响气孔运动的因素： 1）光：光是影响气孔运动的主要因素，多数植物（CAM植物外）在光下气孔开放，晚上关闭。蓝光是影响气孔开放的最有效光，受体可能是核黄素或类胡萝卜素。 2）温度：30℃左右开度最大。 3）CO2：低浓度促进开放，高浓度促进关闭。 4）含水量：水充足时开放，水不足时关闭。 　　（气孔既是水分进出的通道，又是CO2进出的通道，植物既要降低水分散失，又要让C