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植物的水分代谢一、水在植物生命活动中的作用植物的含水量1.不同植物的含水量不同：一般绿色植物70%-90%.2.不同器官、组织含水量不同：幼根、幼芽树干，休眠的种子含水量很低。3.环境条件不同含水量不同：潮湿环境，阴生植物干燥，向阳环境中的植物。4.年龄不同含水量有差异：幼年老年。水对植物的生理作用（一）水是原生质的主要成分（二）水是许多代谢过程的反应物质（三）水是生化反应和植物对物质吸收运输的溶剂（四）水能使植物保持固有姿态（五）细胞分裂及伸长都需要水分水对植物的生态作用（一）植物的温度调节器（二）水对可见光吸收极少（三）对植物生存环境的调节水分在植物体内的存在状态：束缚水与自由水1.自由水(freewater)：一种远离原生质胶体微团、与大分子有机物之间吸附力较弱、可以自由移动的水；2.束缚水(boundwater)：一种为构成原生质的大分子有机物紧密吸附、不易移动、不易蒸腾散失、不易结冰、不能作为溶剂、也不易被夺取的水。通常以自由水/束缚水的比值作为为衡量植物代谢强弱和植物抗逆性大小的指标之一。自由水/束缚水比值高,植物代谢强度大;自由水/束缚水比值低,植物抗逆性强。二、植物细胞对水分的吸收(方式：渗透性吸水、吸涨吸水、代谢性吸水、水分的跨膜运输)渗透作用：溶剂分子从水势高的区域通过半透膜向水势低的区域扩散的现象。水势(Ψw)：每偏摩尔体积水的化学势差。Ψw=Ψs+Ψp+Ψg+Ψm溶质势Ψs也叫渗透势（ψS）、压力势Ψp:、重力势Ψg、衬质势Ψm三、植物根系对水分的吸收根系是陆生植物吸收水分的主要器官。吸水部位以根毛区为主。被动吸水动力——蒸腾拉力。蒸腾拉力：由于蒸腾作用产生一系列水势梯度使导管中水分上升的力量称为蒸腾拉力。主动吸水的动力——根压。根压：指植物根系的生理活动促使液流从根部上升的压力。影响根系吸水的因素根系自身的因素（根系密度；根系对水的透性；根系对水的吸收速率）土壤因素（土壤水分状况、土壤通气状况、土壤温度状况、土壤溶液状况）四、蒸腾作用（transpiration）定义：指水分以气体状态，通过植物体的表面（主要是叶片）从体内散发到体外的现象。蒸腾作用的生理意义：1.是植物体内水分吸收和运输的主要动力。2.能够降低植物体和叶片的温度。3.是植物吸收矿质盐类和在体内运转的动力。①角质蒸腾(cuticulartranspiration)：角质层的厚薄影响角质层蒸腾的比重。②气孔蒸腾(stomataltranspiraton)：可占蒸腾总量的80－90％。②皮孔蒸腾(lenticulartranspiration)：高大木本植物，只占全部蒸腾量的0.1%左右。气孔蒸腾作用气孔（stomata）：植物叶表皮组织上的两个特殊的小细胞即保卫细胞（guardcell）所围成的一个小孔。是植物叶片与外界进行气体交换的主要通道。气孔运动的机理：K+积累学说1.在保卫细胞的质膜上存在内向和外向的K＋通道（离子通道），还存在着K＋/H＋离子泵（ATPase）。K＋的吸收依赖于H＋从膜内向外泌出。2.白天光下，光合形成的ATP不断供给质膜上的K＋/H＋离子泵做功，促进H＋从保卫细胞排出，K＋则从外面进入保卫细胞，造成保卫细胞水势降低，促进吸水而使气孔张开。3.夜间，光合作用停止，ATP供应停止，K+从保卫细胞中排出，水势升高，失水，气孔关闭。影响蒸腾作用的内外条件1.内部因素：气孔和气孔下腔、叶片内部面积2.外部因素：光照、大气湿度、大气温度、风、土壤条件水分运输的动力：上端原动力——蒸腾拉力、中间原动力——水分子间的内聚力及导管壁附着力、下端原动力——根压植物的矿质营养植物的必需元素大量营养元素：C，H，O，N，P、K、Ca、Mg、S微量营养元素：FeMnCuZnBMoCl植物必需元素的标准（1）不可缺少性。缺乏该元素，植物生长发育发生障碍，不能完成生活史；（2）不可替代性。缺乏该元素，则表现专一的缺素症，不能被其它元素替代，只有加入该元素才可预防或恢复；（3）直接功能性。该元素的功能必需是直接的，绝对不是因土壤或培养基的物理、化学、微生物条件的改变所产生的间接效应。植物必需元素的确定方法溶液培养法（简称水培法）：是在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物的方法。砂基培养法（Sandculturemethod）（简称砂培法）：是用洗净的石英砂或玻璃球等，加入含有全部或部分营养元素的溶液来栽培植物的方法。1、氮主要吸收铵态氮(如NH4+)和硝态氮(NO-3)，有机态氮（如尿素）。作用：氮是细胞质、细胞核和酶的组成成分；是核酸、核苷酸、辅酶、磷脂、叶绿素、植物激素、维生素、生物碱等的成分。氮肥供应充分时，植株营养生长加快，但容易造成徒长。缺氮植株矮小，叶小色淡（叶绿素少）或发红。直接影响产量。2、磷通常以正磷酸盐（H2PO4－）形式被植物吸收。磷存在于磷脂、核酸和核蛋白中；磷参与组成的ATP、NADP+等参与光合、呼吸；维持细胞的渗透势。缺磷分蘖减少、植株矮小、茎叶呈现暗绿至紫红色、生长发育受阻，产量低。3、钾钾在植物中主要呈离子态。（1）酶的活化剂。（2）促进糖类合成和转运。（3）提高抗性。（4）促进气孔开放老叶先出现缺绿症，茎秆柔弱，易倒伏、叶片上有坏死的斑点、产量低。4、钙植物体内的钙有呈离子态。（1）与细胞壁（果胶钙）形成有关。（2）与细胞分裂有关。（3）稳定生物膜。（4）防止毒害作用。（5）某些水解酶的活化剂。（6）作为第二信使参与信息传递。被动吸收：不需要代谢提供能量，顺电化学势梯度主动吸收：需要利用代谢提供的能量,逆电化学势梯度生理酸性盐：根系吸收阳离子多于阴离子，如果供给（NH4）2SO4，大量的SO42-残留于溶液中，酸性提高，这类盐叫生理酸性盐。生理碱性盐：根系吸收阴离子多于阳离子，如果供给NaNO3，大量的Na+残留于溶液中，碱性提高，这类盐叫生理碱性盐。生理中性盐：根系吸收阴离子与阳离子的速率几乎相等，如果供给NH4NO3，PH值未发生变化，这类盐叫生理中性盐。根系吸收矿质与吸收水分的相互关系：1)相互关联：盐分一定要溶于水中,才能被根系吸收,并随水流进入根部的质外体。而矿质的吸收，降低了细胞的渗透势，促进了植物的吸水。这也叫做以水调肥，肥水互促。2)相互独立：①两者的吸收不成比例；②吸收机理不同:水分吸收主要是以蒸腾作用引起的被动吸水为主,而矿质吸收则是主动吸收为主。③分配方向不同：水分主要分配到叶片，而矿质主要分配到当时的生长中心。影响根系吸收矿质元素的外界条件:1.土壤温度状况影响主动吸收。2.土壤通气状况排水，增进土壤通气。3.土壤溶液浓度有饱和效应，太高造成“烧苗”。4.土壤pH状况当土壤pH低时，易吸收阴离子；高时易吸收阳离子。5.土壤含水量6.土壤微生物7.离子间的相互作用硝酸还原酶（硝酸还原酶是一种诱导酶）催化硝酸盐还原成亚硝酸盐亚硝酸还原酶催化亚硝态氮还原成氨。合理施肥的指标1、施肥的形态指标:a.相貌b.叶色2、施肥的生理指标:a.叶绿素含量b.酰胺c.酶活性植物的光合作用光合作用的意义：1.是合成有机物的主要途径2.是巨大的能量转换过程3.净化空气，改善人类居住环境4.光合作用的碳循环过程，带动了自然界其他元素的循环1.叶绿素（chlorophyl）2.类胡萝卜素(carotenoid)影响叶绿素形成的条件：(1)光(2)温度(3)营养元素(4)氧(5)水光合作用的机制根据需光与否，光合作用分为两个反应──光反应（lightreaction）和暗反应（darkreaction）。三个步骤：原初反应、电子传递和光合磷酸化、碳同化类囊体膜上的光合色素：①反应中心色素：少数叶绿素a，具有光化学活性，捕获光能将光能转变为电能。存在于反应中心。②聚光色素：又称天线色素，没有光化学特性，能吸收光能，并把光能传递到反应中心色素，绝大部分叶绿素a和全部的叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素。存在于光合膜上的色素蛋白复合体上。光合单位：每吸收与传递1个光子到反应中心完成光化学反应所需起协同作用的色素分子数。结合于类囊体膜上能完成光化学反应的最小结构的功能单位。反应中心(reactioncenter)是发生原初光化学反应的最小单位,它是由反应中心色素、原初电子受体、次级电子供体等电子传递体,以及维持这些电子传递体的微环境所必须的蛋白质等组成的。光化学反应实质上是由光引起的反应中心色素分子与原初电子受体和供体之间的氧化还原反应。光合电子传递与质子转移红降现象：用波长大于685nm(远红光)照射材料时,虽然仍被叶绿体大量吸收,但量子产额急剧下降,这种现象被称为红降现象(reddrop)。光合链（PHC）这种由一系列的电子传递体组成的，保证光合电子定向传递的总轨道称为光合链（photosyntheticchain）。“Z”方案：电子传递是由两个光系统串联进行，其中的电子传递体按氧化还原电位高低排列，使电子传递链呈侧写的“Z”形。H２O→PSⅡ→PQ→Cytb６/f→PC→PSⅠ→Fd→FNR→NADP＋光合磷酸化：叶绿体在光下把无机磷和ADP转化为ATP的过程