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第二章 植物的水分生理
 

 

一 教学大纲基本要求

1了解是物理化学性质和水分在植物生命活动中的作用;

2了解水的化学势、水势的概念、植物生理学中引入水势的意义;

3了解植物细胞水势的组成、溶质势、衬质势、压力势的功能及其在植物细胞水势组成中的作用,学会植物组织水势的测定方法;

4了解植物根系对水分吸收的部位、途径、吸收的机理以及影响根系吸水的土壤条件;

5了解植物蒸腾作用的生理意义、气孔蒸腾的机理、蒸腾作用的指标、测定方法和降低蒸腾速率的途径;

6了解植物体内水分运输的途径、速度、动力

7作物的需水规律、合理灌溉的指标及节水灌溉的方法、发展节水农业促进水资源持续利用的重要性

二 本章知识要点

(一)名词解释

1水分代谢2自由水3束缚水4化学势5水势6渗透作用7半透膜8溶质势9衬质势10压力势11膨压12集流13质壁分离14水通道蛋白15吸胀作用16根压17伤流18吐水19萎蔫20永久萎蔫系数21蒸腾作用22蒸腾拉力23小孔扩散律24蒸腾速率25蒸腾效率26蒸腾系数27内聚力28水分临界期29调亏灌溉30节水农业

(二)知识要点

水是植物生命活动不可缺少的条件。水是植物的主要组成成分。除了直接或间接地参与生理生化反应之外,还由于水所具有的特殊理化性质,可调节植物的体温和生态环境。植物体内的水分以自由水和束缚水两种形态存在, 两者的比例与代谢强度和抗逆性强弱有着密切的关系。

水分移动需要能量作功。每偏摩尔体积水的化学势差就是水势。水势由溶质势、压力势和衬质势组成,采用压力单位(MPa)。水分从水势高处通过半透膜移向水势低处, 就是渗透作用。细胞吸水有渗透吸水和吸涨吸水之分。具有液泡的植物细胞以渗透吸水为主,其水势组成为溶质势和压力势。细胞与细胞之间的水分移动方向,决定于两者的水势差,水分总是从水势高的细胞流向水势低的细胞,直流到两者水势差为零。水通道蛋白使细胞对水的通透能力大大提高。

土壤中可利用水主要是毛细管水,能被植物根系吸收。根系吸收水分最活跃的部位是根毛区,根系吸水可分为主动吸水和被动吸水。它们的动力分别为根压和蒸腾拉力。 对绿色植物来讲,被动吸水是主要的。凡是影响根压形成和蒸腾速率的内外条件,都影响根的吸水。

蒸腾作用在植物生活中具有重要的作用。气孔蒸腾是蒸腾作用的主要方式。气孔开闭机理可以用无机离子吸收学说和苹果酸生成学说解释。关键问题是保卫细胞中溶质的增加,保卫细胞水势下降,向周围细胞吸水,气孔就张开。反之,则关闭。影响气孔运动和蒸腾速率的外界因素主要是光照、温度、水分和二氧化碳。

水分在植物体内有质外体和共质体运输。水分在导管或管胞内上升的动力,是根压与蒸腾拉力,并以蒸腾拉力为主。由于来自于水分子与水分子之间的强大内聚力和水分子与导管壁之间的粘附力远大于水柱张力,因而导管中的水柱连续不中断,这是水分源源不断上升的保证。

灌溉的基本原则是:用少量的水取得最大的效果。要进一步发挥灌溉的作用,就需要掌握作物的需水规律。作物需水量(蒸腾系数)因作物种类、生长发育时期不同而有差异。合理灌溉则要以作物需水量和水分临界期为依据,参照生理指标制定灌溉方案,采用先进的灌溉方法及时地进行灌溉是获得作物高产稳产及品质改善的基本保证。合理灌溉增产的原因在于生理效应和生态效应,特别是提高了光合效率,所以增产效果显著。

三 重点、难点

(一)重点

1水分在植物生命活动中的作用

2植物细胞水势的组成、水分移动的方向

3细胞对水分的吸收

4根系对水分的吸收

5气孔蒸腾的机理和影响因素

6植物体内水分运输的途径

7作物需水规律和合理灌溉

(二)难点

1植物细胞水势的基本概念、组成和有关计算

2气孔开闭的机理

(三)基本内容

第一节 水分在植物生命活动的重要性

一、水的物理化学性质;比热、气化热、溶剂和表面张力。

二、植物的含水量及水分存在的状态,自由水和束缚水。

三、水的生理生态作用,水对植物的重要作用,生理需水,生态需水。

第二节 植物细胞对水分的吸收

一、植物细胞的吸水方式:(一)渗透性吸水(二)吸胀吸水(三)代谢性吸水或降压吸水

二、植物细胞是一个渗透系统:自由能、化学势、水势的概念;植物细胞的水势及其组分;,细胞间水分的运转。植物细胞的水势:。

二、

第三节植物根系对水分的吸收

一、土壤中的水分

二、根系的吸水部位

三、水分吸收的机理:主动吸水:伤流、吐水、产生根压的机理。被动吸水:蒸腾拉力。

四、影响根系吸水的环境条件:土壤温度、土壤通气条件、土壤溶液浓度。

第四节

第五节 植物体内水分的运输

第六节 蒸腾作用

一、蒸腾作用的生理意义

二、蒸腾作用的部位及指标

三、气孔蒸腾:气孔的结构、大小、数目及分布、气孔运动、气孔蒸腾过程与小孔定律,气孔开闭的机理。

四、环境条件对蒸腾作用的影响:温度、空气湿度、风速、光强等。

第七节 合理灌溉的生理基础

一、作物的需水规律

二、灌溉的指标

三、灌溉需注意的问题


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