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植物生理学

第一章植物的水分生理

束缚水：靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分

自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分

水势：水溶液的化学势与纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得商。

渗透势：亦称溶质势，是由于溶质颗粒的存在，降低了水的自由能，因而其水势

低于纯水水势的水势下降值。

压力势：指细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一种作用力相互作用的结果，

与引起富有弹性的细胞壁产生一种限制原生质体膨胀的反作用力。

质外体途径：指水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻力小，

移动速度快。

共质体途径：指水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝，移动到另一个细胞的细

胞质，形成一个细胞质的连续体，移动速度较慢。

渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。

根压：由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力。

证明根压的两个现象

伤流：从受伤或折断的植物组织溢出液体的现象

吐水：从未受过伤叶片尖端或边缘向外溢出液滴的现象

蒸腾作用：指水分以气体状态，通过植物体的表面（主要是叶子），从体内散失

到体外的现象。

蒸腾速率：植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。

蒸腾比率（TR）：植物蒸腾作用丧失水分与光合作用同化CO2的物质的量比值

水分利用效率(WUE)：WUE是TR的倒数。

内聚力学说：以水分具有较大的内聚力足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断来

解释水分上升原因的学说。水分临界期：植物对水分不足特别敏感的时期。

蒸腾作用的生理意义

蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的主要动力

矿物盐类要溶于水中才能被植物吸收和在体内运转

蒸腾作用能够降低叶片的温度

水分生理包括水分的吸收、水分在植物体内的运输和水分的排出三个过程

自由水占总水量的比例越大，植物代谢越旺盛。束缚水占总水量的比例越大，植

物抗性越大。

水分散失的两种方式：

1.以液体状态散失：伤流、吐水2.以气体状态散失：蒸腾作用

影响气孔运动的因素：光照、水分、温度、CO2、脱落酸

1.将植物细胞分别放在纯水和1mol/L蔗糖溶液中，细胞的渗透势、压力势、水

势及细胞体积各会发生什么变化？

答：在纯水中，各项指标都增大；在蔗糖中，各项指标都降低。

2.从植物生理学角度，分析农谚“有收无收在于水”的道理

在农业生产上，水是决定收成有无的重要因素之一。

水分在植物生命活动中的作用很大，主要表现在4个方面：

水分是细胞质的主要成分。细胞质的含水量一般在70~90%，使细胞质呈溶胶状

态，保证了旺盛的代谢作用正常进行，如根尖、茎尖。如果含水量减少，细胞质

便变成凝胶状态，生命活动就大大减弱，如休眠种子。水分是代谢作用过程的

反应物质。在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中，都有水分子

参与。

水分是植物对物质吸收和运输的溶剂。一般来说，植物不能直接吸收固态的无机

物质和有机物质，这些物质只有在溶解在水中才能被植物吸收。同样，各种物质

在植物体内的运输，也要溶解在水中才能进行。

水分能保持植物的固有姿态。由于细胞含有大量水分，维持细胞的紧张度（即膨

胀），使植物枝叶挺立，便于充分接受光照和交换气体。同时，也使花朵张开，

有利于传粉。

4.水分是如何进入根部导管的？水分又是如何运输到叶片的？

答：答：进入根部导管进入根部导管有三种有三种途径途径：：质外质外体体途径途径跨膜途径跨膜途径共质共质体体途径途径

这三条途径共同作用，使根部吸收水分。根系吸水的动力是根压和蒸腾拉力。运

输到叶片的方式：蒸腾拉力是水分上升的主要动力，使水分在茎内上升到达叶片，

导管的水分必须形成连续的水柱。造成的原因是：水分子的内聚力很大，足以抵

抗张力，保证由叶至根水柱不断，从而使水分不断上升。

5.植物叶片的气孔为什么在光照条件下会张开，在黑暗条件下会关闭？

保卫细胞细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%。保卫

细胞细胞壁的厚度不同，分布不均匀。双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外

壁薄，外壁易于伸长，吸水时向外扩展，拉开气孔；禾本科植物的保卫细胞是哑

铃形，中间厚、两头薄，吸水时，横向膨大，使气孔张开。保卫细胞的叶绿体

在光下会形成蔗糖，累积在液泡中，降低渗透势，于是吸水膨胀，气孔张开；在

黑暗条件下，进行呼吸作用，消耗有机物，升高了渗透势，于是失水，气孔关闭。

6.气孔的张开与保卫细胞的什么结构有关？

细胞壁具有伸缩性