植物与水(水文)

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1、第五章植物与水§5-1植物水分生理一、植物体内水分及其生理作用1.1植物体内含水量植物种类：水生>陆生草本>木本块茎类、蔬菜>禾谷类器官类型：根、肉质茎、叶：60％～90％树干：40％～50％风干成熟种子：10％～15％1.2植物体内水分类型束缚水：被植物细胞中的胶体微粒紧密吸附，不能自由运动自由水:与胶体微粒距离较远，能在植物细胞间自由移动细胞内束缚水与自由水的比值能反映植物的抗寒性和抗旱性。1.3水分的生理作用(2)光合作用的主要原料6CO2+6H2O（CH2O)6+6O2+2822kJ叶绿素光(3)生化反应

2、的介质（反应物或产物）(1)细胞质的重要组分溶解运输养分韧皮部的向上运输木质部的向下运输(5)保持植物体的充涨叶片的舒展；气孔的开闭根尖的刚性；花瓣的展开(6)调节植物体的温度依赖于植物叶片的蒸腾作用土壤根毛根木质部气孔大气叶木质部叶片茎木质部二、植物对水分的吸收（一）植物细胞的吸水1、吸胀作用（Imbibition）:未形成液泡前的吸水方式干种子吸水萌发(germination）根尖分生组织细胞溶剂分子通过半透膜的扩散作用半透膜/选择透性膜：允许溶剂（水）分子自由通过，而限制溶质分子无机离子或有机分子）透过。火

3、棉胶袋，动物膀胱膜，植物细胞原生质膜2、渗透作用（Osmosis）产生原因：半透膜两边存在水势差h半透膜糖液纯水ψw=ψs＋hψwψs3、植物细胞的渗透作用细胞壁：全透性原生质层:（细胞膜＋中质＋液泡膜）相当于半透膜外界溶液－原生质层－细胞(液泡)液构成渗透系统内渗:c外界ccell，细胞失水质壁分离（plasmolysis）：植物细胞失水时，因原生质的收缩性大于细胞壁的伸缩性，使原生质与细胞壁分离。质壁分离后降低外界溶液浓度，水分内渗，使质壁复合。4、植物细胞的水势未形成液泡

4、时：ψt=ψm＋ψp＋ψs有液泡时：ψt=ψp＋ψs渗透势（ψs）/Osmoticpotential：决定于细胞液中溶质分子的总数，一般为负值压力势（ψp）/Pressurepotential：细胞壁伸缩性对细胞内容物产生的静水压（细胞壁受细胞吸水的膨压作用而产生的反压力）。一般为正值，质壁分离时ψp＝0。细胞初始质壁分离时：ψp＝0ψw＝ψs<0细胞吸水饱和时：ψp＝－ψsψw＝05、细胞间的水分运动相邻单细胞：水分从水势高的细胞向水势低的细胞运动，且水势差越大，运动越快。多细胞之间：沿水势梯度（waterpo

5、tentialgradient）降低的方向运动。根部地上部根周边根中柱下位叶上位叶叶片中脉叶片边缘（二）植物根系的吸水根尖的根毛区是根系吸水的主要部位1、根系吸水的动力(1)根压（rootpressure）：主动吸水由于根系的生理活动使水分从根部向上提升的压力。是无叶面蒸腾时植物吸水的主要方式。0.1～0.2MPa伤流现象（Bleeding）：沿地面将健壮植株地上部分切除，切口就会有水液流出的现象。吐水现象（guttation）：在空气湿度大的清晨，一些植物幼苗的叶尖出现水珠的现象。(2)蒸腾拉力（transpi

6、rationpull）叶面蒸腾使气孔附近叶肉细胞水势下降，进而从相邻细胞吸水，依次到中脉—茎导管－根。是旺盛蒸腾时根系吸水的主要动力。2、根系吸水速率及其影响因素Q:单位时间内根系吸收水量；A:根系的吸收表面积；R：水从土壤进入根系所受的阻力；Ψs：土壤水势；Ψr：根系水势(1)根系吸水速率:(2)影响因素a.土水势（ψs）：ψs越小（土壤含水量越低），Δψ（ψs–ψr）越小，Q越小。Ψs＝ψr时（约为-1.5MPa）——土壤：凋萎系数植物：永久凋萎b.通气状况：根系缺O2时水分吸收作用收抑制，吸水速率减小涝害的

7、影响；植物水培时通气c.土壤温度：在一定范围内，土温升高，可促进根系吸水（水粘滞性降低；原生质粘性降低；呼吸作用增强；促进根系生长）高温使根系木质化严重，降低吸水速率夏季作物灌水避免在中午进行三、植物水分的散失－蒸腾（transpiration）植物体内水分通过植物体表面（主要是叶片）以气态散失到体外（大气）的过程。受植物体结构和气孔运动的影响。作物吸收1kg水，只合成3～4g干物质，若以碳水化合物计算，只同化1.5～2g水，其余水都用于蒸腾。3.1蒸腾作用的生理作用意义♠植物吸收运输水分的主要动力♠促进植物体内

8、养分的吸收与转运♠降低植物体（叶片）的温度♠有利于气体交换，有利于光合作用3.2蒸腾途径和气孔运动(1)蒸腾途径a.皮孔蒸腾：成熟茎枝、花、果实表面；通过木栓层的皮孔进行；蒸腾量很小。b.叶面蒸腾角质蒸腾气孔蒸腾气孔蒸腾(2)气孔的分布每mm2植物叶片上有50～500个气孔：草本植物：叶片上下表皮木本植物：只在下表皮气孔完全开放时，总面积为叶表面积的1%左右，但蒸腾量可达