植物生理学课件(王小菁-第8版)-第一章-植物的水分生理.pptxVIP

第一章植物水分生理

学习目标

植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，被称为植物的水分代谢。

植物的水分代谢

水分的吸收

水分的运输和利用

水分的排出

一植物的含水量和水分状况

二水的性质及其对植物的重要性

第一节植物对水分的需要

（一）植物的含水量

（二）植物的水分状况

一植物的含水量和水分状况

1不同的植物含水量有很大的不同

草本70%-85%＞木本

2同一植物生长在不同环境中含水量也有差异

水生＞陆生；阳生＜阴生

3在同一植株中，不同器官和不同组织的含水量的差异也很大

生命活动旺盛处含量高，如生长点

（一）植物的含水量

束缚水(boundwater)

被固体亲水表面以及亲水或水溶性生物大分子吸附的

自由水(freewater)

不受固体表面或大分子的吸附力作用或者受到的吸附力可以忽略的水

（二）植物体的水分状况和水势

1.水分状况

根据存在状态分为

这两种状态水分的划分是相对的，它们之间并没有明显的界线

细胞内的水分状态不是固定不变的，随着代谢的变化，自由水/束缚水比值亦相应改变

自由水/束缚水是衡量植物代谢强弱和抗性的生理指标之一。

自由水/束缚水

两者比值

原生质

代谢

生长

抗逆性

高

溶胶

旺盛

快

弱

低

凝胶

活性低

迟缓

强

2.水势

（1）自由能

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

物质能量

束缚能(boundenergy)：是不能用于做有用功的能量。

自由能(freeenergy)：是在恒温、恒压条件下能够作功的那部分能量。

（2）化学势

在等温、等压条件下，1mol物质的自由能就是该物质的化学势，可衡量物质反应或作功所用的能量

（3）水势：指每偏摩尔体积水的化学势差。用(ψW)表示

偏摩尔体积，指在恒温恒压1mol水中加入1mol某溶液后，该1mol水所占的有效体积。

水势的单位：

水势的单位是压强的单位：帕斯卡（Pa）、大气压（atm）、巴（bar）。

1bar=105Pa=0.1MPa=0.987atm

水势的大小：

水势是一个相对值，其绝对值不容易测的

纯水的自由能最大，因此水势最高，这样规定纯水的水势为0，其他溶液与它相比较，而得出其大小。

由于溶液中溶解了溶质，而溶质颗粒存在降低了水的自由能，所以溶液中水的自由能要比纯水低，溶液的水势就成为负值，溶液越浓，水势越低，负值越大。

水总是水势高处流到水势低处。

（三）植物细胞的水势

压力势(Ψp)：由于细胞壁压力的存在而引起的水势增加值。

ψp＞0，正常情况压力正向作用细胞，增加Ψw

ψp＜0，剧烈蒸腾压力负向作用细胞，降低Ψw

ψp=0，质壁分离时，壁对质无压力

渗透势(ψπ)：在某系统中由于溶质颗粒的存在而使水势降低的值，又叫溶质势(ψs)。

ψπ大小取决于溶质颗粒总数0.1M蔗糖ψs高于0.1MNaClψs(电解质；80%电解)

Ψw=ψπ+ψp+ψm+ψg

Ψw：细胞的水势Ψπ：渗透势Ψp：压力势Ψm：衬质势Ψg：重力势

（三）植物细胞的水势

Ψw=ψπ+ψp+ψm+ψg

Ψw：细胞的水势Ψπ：渗透势Ψp：压力势Ψm：衬质势Ψg：重力势

重力势(ψg)：是水分因重力下移与相反力量相等时的力量。(水分因重力下移引起的水势降低力量)

。

重力势依赖参比状态下水的高度、水的密度和重力加速度而定。当水高1m时，重力组分是0.01MPa。考虑到水分在细胞水平移动，与渗透势和压力势相比，重力组分通常省略不计。

衬质势（Ψm）：由于细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水的束缚而引起的水势降低值。

恒为负值。未形成液泡的细胞有一定的衬质势（如干燥种子的可达；-100MPa），已形成液泡的细胞衬质势很大（-0.01MPa），但绝对值很小（趋于零），可忽略不计

有液泡细胞，原生质几乎已被水饱和，ψm=-0.01MPa,忽略不计；Ψg也忽略，所以水势公式简化为：

ψw=ψπ+ψp

*没有液泡的分生细胞、风干种子胚细胞：ψw=ψm

*初始质壁分离细胞：ψw=ψπ

*水饱和细胞：ψw=0

细胞水势各组分之间与相对体积的关系

（1）初始质壁分离时，V=1.0，

Ψp=0，Ψw=Ψs

（2）充分膨胀时，V=1.5，

Ψw=Ψπ+Ψp=0或Ψw=0Ψπ=-Ψp

（3）剧烈蒸腾时，

Ψp0ΨwΨπ

细胞吸水过程中水势变化

稀溶液的渗透势：ψπ≈-iαCSRT

CS:溶液中溶质颗粒的