植物生理學(xué)-植物的水分生理

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1、第三節(jié)植物根系對水分的吸收一、根系吸水的部位二、根系吸水的途徑三、根系吸水的機(jī)制四、影響吸水的土壤條件根系是植物吸水的主要器官一、根系吸水的部位（自學(xué)）伸長區(qū)分生區(qū)根冠根毛區(qū)土壤中水分根滲透擴(kuò)散根毛導(dǎo)管質(zhì)外體途徑共質(zhì)體途徑中柱細(xì)胞內(nèi)皮層的徑向遷移皮層二、根系吸水的途徑1.共質(zhì)體途徑（apoplastpathway）2.質(zhì)外體途徑（symplastpathway）是指水分從一個細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)經(jīng)過胞間連絲，移動到另一個細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)。移動速度較慢。1.共質(zhì)體途徑2.質(zhì)外體途徑水分通過細(xì)胞壁、細(xì)胞間隙等沒有原生質(zhì)的部分移動，移動速度快。根系的

2、質(zhì)外體被內(nèi)皮層分為兩部分：內(nèi)皮層以內(nèi)的質(zhì)外體和內(nèi)皮層以外的質(zhì)外體外部質(zhì)外體內(nèi)皮層外，包括根毛、皮層的胞間層、細(xì)胞壁和細(xì)胞間隙凱氏帶木栓化，膜與壁緊貼在一起。水、溶質(zhì)不能自由通過。內(nèi)部質(zhì)外體內(nèi)皮層內(nèi)，包括成熟的導(dǎo)管和中柱各部分。內(nèi)皮層細(xì)胞壁上的凱氏帶水分只能通過內(nèi)皮層的原生質(zhì)體進(jìn)入細(xì)胞。即進(jìn)入共質(zhì)體。質(zhì)外體空間→內(nèi)皮層細(xì)胞原生質(zhì)層(共質(zhì)體)→質(zhì)外體空間(導(dǎo)管)。三、根系吸水的機(jī)理根據(jù)吸水的動力植物根系吸水的方式有兩種：主要方式兩種方式動力主動吸水根壓（activeabsorptionofwater）（rootpressure）被動吸水

3、蒸騰拉力(passiveabsorptionofwater)（transpirationalpull)(一)主動吸水1.根壓（rootpressure）主動吸水是由于根系本身生理活動引起的水分吸收,一般認(rèn)為主動吸水的動力是根壓?！捎谥参锔瞪砘顒??)產(chǎn)生的促使水分從根部上升的壓力。傷流吐水證實(shí)根壓存在的兩種現(xiàn)象：如果從植物的莖基部靠近地面的部位切斷，不久可看到有液滴從傷口流出。這種從受傷或折斷的植物組織中溢出液體的現(xiàn)象，叫做傷流（bleeding）。流出的汁液是傷流液（bleedingsap）。傷流吐水證實(shí)根壓存在的兩種現(xiàn)象

4、：傷流液的成分有水、無機(jī)物、有機(jī)物、植物激素，可以根據(jù)傷流研究根部的代謝。傷流量的多少可做為根系生理活動的一個指標(biāo)。傷流吐水證實(shí)根壓存在的兩種現(xiàn)象：沒有受傷的植物如處在土壤水分充足，氣溫適宜，天氣潮濕的環(huán)境中，葉片的尖端或邊緣也有液體外泌的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為吐水（guttation）。2.根壓產(chǎn)生的機(jī)理主要內(nèi)容：內(nèi)皮層、內(nèi)皮層以外的質(zhì)外體（皮層細(xì)胞壁、細(xì)胞間隙）、內(nèi)皮層以內(nèi)的質(zhì)外體（中柱導(dǎo)管）形成一個滲透系統(tǒng)，由于根部的代謝活動產(chǎn)生內(nèi)皮層以外質(zhì)外體和內(nèi)皮層以內(nèi)質(zhì)外體間的水勢差，水分順?biāo)畡莶钔ㄟ^內(nèi)皮層滲透到根部導(dǎo)管。滲透理論根部導(dǎo)管與

5、外液之間是如何建立起滲透系統(tǒng)的？內(nèi)皮層上具有四面木栓化加厚的凱氏帶,不能允許水分和物質(zhì)自由通過。水分只能通過內(nèi)皮層細(xì)胞原生質(zhì)向內(nèi)運(yùn)輸。整個內(nèi)皮層細(xì)胞就象一圈選擇性透膜把中柱與皮層隔開。只要中柱中的水分與皮層中的水分存在水勢差，水分便會通過滲透作用進(jìn)出中柱了。為什么導(dǎo)管內(nèi)的水勢能低于外液的水勢？土壤中的溶質(zhì)可以與水分一起通過質(zhì)外體向根部擴(kuò)散，當(dāng)達(dá)到內(nèi)皮層以后，擴(kuò)散被凱氏帶阻檔。由于皮層中O2濃度較高，因此可以產(chǎn)生足夠強(qiáng)的呼吸，產(chǎn)生的能量以利于離子的主動吸收。并通過多次的主動轉(zhuǎn)運(yùn)，將離子通過胞間聯(lián)絲轉(zhuǎn)運(yùn)到中柱的薄壁細(xì)胞中去。中柱內(nèi)細(xì)胞中

6、的離子順著濃度梯度擴(kuò)散到質(zhì)外體（特別是導(dǎo)管）中，使導(dǎo)管中的離子濃度升高，水勢降低。這樣就建立了一個跨越內(nèi)皮層的水勢梯度，水分就會通過滲透進(jìn)入中柱，產(chǎn)生根壓。支持滲透理論的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:當(dāng)把植物根部放在純水中，傷流加快；如果把植物根部放在濃溶液中，傷流減少，已流出的傷流液甚至?xí)恢匦挛厝?；由此可見，根壓的產(chǎn)生是一個滲透過程，并與植物的代謝有關(guān)。主動吸水通常不是根系主動吸收水本身而是植物利用代謝能量主動吸收外界溶質(zhì)，從而造成導(dǎo)管溶液的水勢低于外界溶液的水勢，而水則是被動地順?biāo)畡萏荻葟耐獠窟M(jìn)入導(dǎo)管，水流的真正動力是水勢差。（二）被動吸水通過

7、蒸騰拉力進(jìn)行的吸水方式稱為被動吸水。1.蒸騰拉力（transpirationalpull）由于蒸騰作用產(chǎn)生一系列水勢梯度使導(dǎo)管中水分上升的力量稱為蒸騰拉力。主動吸水和被動吸水在植物吸水的過程中所占的比重，因植物生長狀況和蒸騰速率而異。通常正在蒸騰著的植株，尤其是高大的樹木，其吸水的主要方式為被動吸水。只有春季葉片未展開或樹木落葉后，以及蒸騰速率很底的夜晚，主動吸水才是主要的吸水方式。主動吸水和被動吸水暫時萎蔫（temporarywilting）永久萎蔫（permanentwilting）永久萎蔫系數(shù)（permanentwilting

8、coefficient）：指植物剛發(fā)生永久萎蔫時，土壤水分與土壤干重的百分比。與土壤顆粒粗細(xì)、土壤膠體數(shù)量，作物種類等有關(guān)，粗砂、細(xì)砂、壤土、粘土依次遞增。萎蔫四、影響根系吸水的條件(自學(xué))第四節(jié)蒸騰作用(transpiration)