文档介绍：第一章植物的水分代谢(6 学时)
水是生命的赋予者。那里有生命,那里就有水。“水是农业的命脉”,“收多收少在于肥,
有收无收在于水”,“水是命、肥是劲”等,都说明了水在农业生产中的重要性。
植物一生中不断从环境中吸收水分,以满足正常的生命活动,同时,植物地上部分又不可避
免地向环境散失水分。正是吸收与散失这一矛盾,导致了水分从土壤到植物再到大气的运动
过程。植物的正常生理活动就是在水分不断地吸收、传导和散失这个过程中进行的。了解植
物的需水规律,维持植物体内的水分平衡是保证农业生产稳产高产的基础。
第一节水在植物生命活动中的重要性
一、水的理化性质
二、植物体内的含水量和水分存在的状态
(一)植物的含水量
:一般绿色植物 70%~90%,草本>木本,水生>陆生。
、组织含水量不同:幼根、幼芽>树干,休眠的种子含水量很低。
:潮湿环境,阴生植物>干燥,向阳环境中的植物。
:幼年>老年。
(二)水分在植物体内的存在状态
细胞中蛋白质、高分子碳水化合物等能与水分子形成亲水胶体。在这些胶体颗粒周围吸附
着许多水分子,形成很厚的水层。水分子距离胶粒越近,吸附力就越强,反之,吸附力越
弱。水在植物体内通常以束缚水和自由水两种状态存在。靠近胶粒并被紧密吸附而不易流动
的水分,叫做束缚水;距胶粒较远,能自由移动的水分叫自由水。
自由水参与各种代谢活动,其数量的多少直接影响植物代谢强度,自由水含量越高,植物的
代谢越旺盛。束缚水不参与代谢活动,束缚水含量越高,植物代谢活动越弱,越冬植物的休
眠芽和干燥种子所含的水基本上是束缚水,这时的植物以微弱的代谢活动渡过不良的环境条
件。因此束缚水的含量与植物的抗逆性大小密切相关。通常以自由水/束缚水的比值做为衡
量植物代谢强弱和植物抗逆性大小的指标之一。
三、水对植物的生理生态作用
水对植物除了上述的生理作用之外,还可以通过水的理化性质调节植物周围的环境,如增加
大气湿度,改善土壤及土壤表面大气的温度等,这就是水对植物的生态作用。
第二节植物细胞对水分的吸收
在大多数生理状态下,植物细胞总是不断地进行水分的吸收和散失,水分在细胞内外和细胞
之间总是不断地运动。不同组织和器官之间水分的分配和调节也是要通过水分进出细胞才能
实现。因此,关于植物细胞水分关系的知识,是了解植物水分代谢的基础。
一般液体的流动总要有压力差存在,这种压力差可以是重力,也可以是机械力。那么水分进
出细胞时,是否在细胞两侧也存在一个压力差?毫无疑问,水分进出细胞和在细胞间的运输,
必然伴随着能量变化,那么这种能量来自何处,能量的转化与植物细胞的水分吸收是什么关
系?搞清这些问题后,就不难理解水分是怎样在土壤-植物-大气这个连续系统中运动的。
植物细胞吸水形式:
¾植物细胞的渗透性吸水:有液泡
¾吸涨性吸水:没有液泡或未形成
¾代谢性吸水:占总吸水量很少部分。利用呼吸作用释放出的能量,使水分通过质膜而进入
细胞的过程。
一、植物细胞的渗透性吸水
(一)水势的概念
物质的移动及方向取决于本身的能量,水分也具有自由能和化学势。
、化学势与水势
自由能:恒温条件下物质可用于做功的那部分能量。
自由能的大小不仅与物质的性质有关,还与物质的分子数目有关,分子数目越多,自由能
含量就越高。
常以单位体积和单位分子数目物质的自由能比较物质能量的高低。
化学势:指每摩尔物质的自由能。体系中某组分化学势的高低直接反映了每摩尔该组分物
质自由能的高低。
水和其它物质一样也是从化学势μw 高的地方向低的地方移动。
水势(Water potential)
与计算海拔高度以海平面为起点一样,为了确定某种物质的化学势的绝对值大小,需要选
用一个基准值。对水溶液来说,以纯水的化学势μw°做基准并定为 0,即早期水势ψw 的
定义:
ψw=μw-μw°
μw 为某含体系中水的化学势
μw°为纯水的化学势
J·mol-1(焦尔·摩尔-1)=N·m(牛顿·米) ·mol-1 ,
所以 J·mol-1=N·m·mol-1。
历史上人们习惯以压力单位描述水分移动,1962 年 Tayler 和 Slatyer 建议建议把水势的能