第一章植物的水分代谢讲解.ppt

2. 蒸腾拉力（transpiration pull）（被动吸水） （三）影响根系吸收水分的主要外界条件 1. 土壤可用水分 土壤可用水分与土粒粗细、胶粒数量等有关 土壤可用水：粗砂土细砂土砂壤壤土粘土 2. 土壤通气状况 CO2↑O2 ↓吸水能力↓ （长时间无氧呼吸使根系受毒害） 3. 土壤温度 高温：根系老化和木质化，酶活力下降，吸收面积减少，吸收速率下降，吸水能力减弱。 低温：水分粘性增大，扩散速率降低；原生质粘性增大，水分不易透过；呼吸速率下降，影响根压；根系生长缓慢，影响吸水面积。 4. 土壤溶液浓度 土壤溶液浓度↑吸水能力↓ 三、水分向上运输 （一）水分在木质部中运输的速率 木质部薄壁细胞 具环孔材的树木具散孔材的树木裸子植物 （二）水分沿导管或管胞上升的动力 主要动力：蒸腾拉力 蒸腾拉力必须拉动导管内连续的水柱向上运输。 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。 争议： 1、是否有活细胞参与水分运输？（茎部局部死亡对水分上升的影响不大。） 2、小气泡在导管或管胞中形成空穴化，大气泡则堵塞管道，形成栓塞，破坏水柱连续性。（植物有多种途径避免空穴化和栓塞；植物体内水分上升只需部分木质部起作用，主要是年轮外围幼嫩的木质部。） 第四节 蒸腾作用 一、蒸腾作用的生理意义、部位和指标 蒸腾作用（transpiration）：水分以气体状态，通过植物体的表面（主要是叶子）从体内散发到体外的现象。 （一）蒸腾作用的生理意义 （1）植物吸水和运输的主要动力； （2）有利于矿质、盐类的吸收； （3）能降低叶片温度。 （二）蒸腾作用部位：幼体、成体 蒸腾作用的方式：皮孔蒸腾、角质蒸腾、气孔蒸腾 （三）蒸腾作用的指标 1.蒸腾速率（transpiration rate）：植物在一定时间内单位面积蒸腾的水量。单位：[g/(m2·h)]。 2. 蒸腾比率（ transpiration ratio, TR）：植物蒸腾作用丧失水分与光合作用同化CO2的物质量（mol）比值。 3. 水分利用效率（water use efficiency, WUE）：TR的倒数。 二、气孔蒸腾 （一）气孔运动 气孔结构特点：保卫细胞细胞壁不均匀加厚，导致细胞有伸缩性 （三）气孔运动的机理： 1.K+ 细胞膜上有ATP质子泵，它可被蓝光和红光激活，利用ATP将H+从保卫细胞运到周围细胞，同时吸收K+和Cl-，降低了细胞的水势，气孔张开。 2.苹果酸 PEP+HCO-3+NADH→苹果酸+磷酸+NAD+ 保卫细胞吸水产生大量苹果酸平衡K+和Cl-，维持电中性。水势下降，气孔张开。 3.淀粉-蔗糖 保卫细胞水势变化是糖和淀粉互相转化产生的结果。 蔗糖可能是气孔运动重要的渗透调节物质。蔗糖生成途径： ⑴ 保卫细胞叶绿体的淀粉水解（或经过卡尔文循环产生）的中间产物—— 3-磷酸二羟丙酮由叶绿体转运到细胞质经由1-磷酸葡萄糖合成蔗糖。 ⑵ 叶肉细胞的质外体产生蔗糖进入保卫细胞。 值得注意的是保卫细胞中的3-磷酸二羟丙酮也转变成PEP，进一步生成苹果酸。 日变化： 上午为K+渗透调节阶段，下午为蔗糖渗透调节阶段 （三）影响气孔运动的因素 三、影响蒸腾作用的因素 气孔蒸腾即是水蒸气扩散过程 蒸腾速率 =扩散力/扩散途径阻力 =（气孔下腔蒸腾压-叶外蒸腾压）/（气孔阻力+扩散层阻力） （一）外界因素 1. 光照（最主要）：提高气温和叶温，增大叶片内外蒸汽压的差值；促进气孔张开，减少内部阻力 2. 空气相对湿度：空气相对湿度增大时，叶内外蒸汽压差变小，蒸腾变慢。 3. 温度：相对湿度相同时，温度越高，蒸汽压越大，蒸腾增强。 4. 风：微风促进蒸腾；强风引起气孔关闭，内部阻力增大，蒸腾减弱。 5. 昼夜变化：视天气情况而定（以光照为主要影响因素）。 （二）内部因素对蒸腾作用的影响 1.气孔频度（stomatal frequency）：每平方厘米叶片的气孔数 2.气孔大小 3.气孔下腔大小 4.叶片内部面积：内部暴露的面积，即细胞间隙的面积 水分在植物体内传送的途径是根毛从土壤溶液中吸水，运送到根内 →茎→叶→蒸腾到空气中，于是形成土壤-植物-大气连续体 （soil-plant-atmosphere continuum, SPAC）。在SPAC中，水分运动的 驱动力是水势梯度，即从水势高处流向水势低处。 第五节 合理灌溉的生理基础 灌溉的基本任务是用最少量的水取得最大的效果。 一、作物的需水规律 作物需水量因种类而异 大豆，水稻小麦，甘蔗高粱，玉米 同一作物在不同生育期对水分的需要量也有很大的差别。 如小麦生育期分五个阶段： 1.萌芽到分蘖前期：需水量不大； 2.分蘖末期到抽穗