植物生理學第一章 植物的水分生理

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一、名詞解釋

1．水分代謝2．自由水3．束縛水4．擴散5．集流6．滲透作用7．水勢8．滲透勢9．壓力勢10．襯質勢11．質外體途徑12．共質體途徑13．根壓14．蒸騰拉力15．內(nèi)聚力學說16．蒸騰作用17．蒸騰速率18．蒸騰系數(shù)19．蒸騰比率20．水分臨界期21．跨膜途徑二、縮寫符號翻譯

1.ψw2.ψp3.ψm4.ψs5.ψπ6.MPa7.WUE三、填空題

1．植物細胞吸水方式有、和。

2．簡單擴散是物質依而移動，集流是物質依而移動，而滲透作用是物質依而移動。3．植物散失水分的方式有和。4．植物細胞內(nèi)水分存在的狀態(tài)有和。5．細胞質含水較多呈狀態(tài)，含水較少呈狀態(tài)。

6．自由水/束縛水比值越大，則代謝；其比值越小，則植物的抗逆性。

7．一個典型細胞的水勢等于；具有液泡的細胞的水勢等于；干種子細胞的水勢等于。

8．形成液泡后，細胞主要靠吸水。9．風干種子的萌發(fā)吸水主要靠。10．溶液的水勢就是溶液的。11．溶液的滲透勢決定于溶液中。

12．在細胞初始質壁分開時，細胞的水勢等于，壓力勢等于。

13．當細胞吸水達到飽和時，細胞的水勢等于，滲透勢與壓力勢絕對值。14．相鄰兩細胞間水分的移動方向，決定于兩細胞間的。15．植物根系吸水方式有：和。16．證明根壓存在的證據(jù)有和。17．葉片的蒸騰作用有兩種方式：和。

18．某植物制造10克干物質需消耗5公斤水，其蒸騰系數(shù)。19．小麥的第一個水分臨界期是，其次個水分臨界期是。20．常用的蒸騰作用的指標有、和。21．影響氣孔開閉的因子主要有、和。22．影響蒸騰作用的環(huán)境因子主要是、、和。

23．田間一次施肥過多，作物變得枯萎發(fā)黃，俗稱，其原因是土壤溶液水勢于作物體的

水勢，引起水分外滲。

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24．可以較靈敏地反映出植物的水分狀況的生理指標有、、和。25．近年來出現(xiàn)的新型的澆灌方式有、和。四、選擇題

1．植物的根系結構中，共質體是指（）。

A.原生質B.胞間連絲C.細胞壁D.導管和管胞2．一般而言，進入冬季越冬作物組織內(nèi)自由水/束縛水的比值：（）A.升高B.降低C.不變D.無規(guī)律

3．有一個充分為水飽和的細胞，將其放入比細胞液濃度低10倍的溶液中，則細胞體積：（）A.變大B.變小C.不變D.可能變小，也可能不變4．水勢單位用帕(Pa)表示，一般用兆帕(MPa)，兩者關系為（）A.1MPa＝l06PaB.1MPa＝105PaC.1Pa＝106MPaD.1Pa＝105Mpa

5．已形成液泡的細胞，其襯質勢尋常省略不計，其原因是：（）A.初質勢很低B.襯質勢不存在

C.襯質勢很高，絕對值很小D.襯質勢很低，絕對值很小

6．充分浸泡大豆和水稻子粒,結果大豆種子膨脹的體積比水稻的大，原因主要是大豆種子（A.原有的含水量比水稻的小B.種皮具有效強的滲透吸水能力C.含蛋白質較多，親水性較強D.含糖類較多，細胞液濃度大7．將一個細胞放入與其滲透勢相等的外界溶液中，則細胞（）A.吸水B.失水

C.既不吸水也不失水D.既可能失水也可能保持平衡8.在土壤水分充足的條件下，一般植物的葉片的水勢為()

A.-0.2～0.8MpaB.–2～8MpaC.-0.02～0.08MpaD.0.2～0.8MPa9．作為確定澆灌時期的澆灌生理指標有：()

A.葉片水勢B.細胞汁液濃度C.滲透勢D.氣孔開度10．蒸騰作用快慢，主要決定于（）A.葉內(nèi)外蒸汽壓差大小B.氣孔開度C.葉面積大小D.葉片形狀

11．保衛(wèi)細胞的水勢變化與以下無機離子有關（）A.Ca2+B.K+C.Cu2+D.Mg2+12.保衛(wèi)細胞的水勢變化與以下有機物質有關（）。A.丙酮酸B.脂肪酸C.蘋果酸D.草酸乙酸13.調理植物葉片氣孔運動的主要因素是()

A.光照B.溫度C.氧氣D.二氧化碳14．根部吸水主要在根尖進行，吸水能力最大的是（）A.分生區(qū)B.伸長區(qū)C.根毛區(qū)D.根冠15．土壤通氣不良使根系吸水量減少的原因是（）

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。）A.缺乏氧氣B.水分不足C.水分太多D.CO2濃度過高16.植物體內(nèi)水分長距離運輸?shù)耐緩绞?)

A.篩管和伴胞B.導管和管胞C.通道細胞D.胞間連絲17.植物體內(nèi)水分向上運輸?shù)膭恿τ?)

A.大氣溫度B.蒸騰拉力C.水柱張力D.根壓18．土壤溫度過高對根系吸水不利，由于高溫會（）

A.加強根的老化B.使酶鈍化C.使生長素減少D.原生質粘度增加五、是非判斷題

1．影響植物正常生理活動的不僅是含水量的多少，而且還與水分存在的狀態(tài)有密切關系。（）2．在植物生理學中被普遍采用的水勢定義是水的化學勢差。（）3．植物細胞壁可看作是半透膜。(）

4．1mol蔗糖溶液和1molNaCl溶液的滲透勢是一致的。（）5．植物細胞吸水方式有主動吸收和被動吸水。（）

6．水分在細胞水平移動時或在高度相差不大時，與滲透勢和壓力勢相比，重力勢尋常省略不計。()

7．在細胞初始質壁分開時，細胞水勢等于壓力勢。（）8．在細胞為水充分飽和時，細胞的滲透勢為零。（）

9．把一個細胞放入某溶液中體積不變，說明該細胞液的濃度與此溶液的濃度相等（）。10．蒸騰效率高的植物，一定是蒸騰量小的植物。（）

11．蒸騰作用與物理學上的蒸發(fā)不同，由于蒸騰過程還受植物結構和氣孔行為的調理。（）12．空氣相對濕度增大，空氣蒸汽壓增大，蒸騰加強。（）

13．低濃度CO2促進氣孔關閉，高濃度CO2促進氣孔迅速張開。（）

14．糖、蘋果酸和K+、Cl-進入液泡，使保衛(wèi)細胞壓力勢下降，吸水膨脹，氣孔張開。（）15．高大喬木水分上升的主要動力是根壓。（）16．水分集流與溶質濃度梯度有關。（）

17.植物輕度缺水時，光合作用尚未受影響，但生長已受抑制。()18.當細胞吸水達到飽和時，滲透勢與壓力勢相等。()

19.當葉片猛烈蒸騰時，細腦失水，但并不產(chǎn)生質壁分開，壓力勢變?yōu)樨撝?，水勢低于滲透勢。

()

20.作物一定時期缺水并不一定會降低產(chǎn)量，還可能對作物增產(chǎn)更為有利。()六、問答題

1．植物體內(nèi)水分的存在狀態(tài)與代謝活動的關系如何？2．簡述蒸騰作用的部位及其生理意義？

3．水分從被植物吸收到蒸騰到體外，需要經(jīng)過哪些途徑？4．試述植物根系吸收水分的方式與動力。5．內(nèi)聚力學說的主要內(nèi)容是什么？6．簡述影響根系吸水的外界條件？

7．若施肥不當，易產(chǎn)生―燒苗‖現(xiàn)象，原因是什么？

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8.試述水分的生理生態(tài)作用。

9.氣孔開關機理假說有哪些？并加以說明。10.試述外部因子對氣孔運動的影響。11.蒸騰作用的強弱與哪些因素有關？為什么?12.合理澆灌增產(chǎn)的原因是什么？

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習題解答

一、名詞解釋

1.水分代謝：植物對水分的吸收、運輸、利用和散失的過程。2.自由水：距離膠粒較遠而可以自由滾動的水分。

3.束縛水：靠近膠粒而被膠粒所束縛，不易自由滾動的水分。

4.擴散：是指分子的隨機熱運動所造成的物質順著濃度梯度從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域移動，適于水分短距離的(如細胞間)遷徒。

5.集流：指液體中成群的原子或分子(如組成水溶液的各種物質的分子)在壓力梯度作用下共同移動的現(xiàn)象。例如，水分在木質部中遠距離的運輸。

6.滲透作用：水分從水勢高的系統(tǒng)通過半透膜向水勢低的系統(tǒng)移動的現(xiàn)象。7.水勢：每偏摩爾體積水的化學勢差。符號：ψw

8.滲透勢：由于溶液中溶質顆粒的存在而引起的水勢降低值（ψπ）。用負值表示。亦稱溶質勢（ψs）。9.壓力勢：由于細胞壁壓力的存在而增大的水勢值（ψp）。一般為正值。始質壁分開時，ψp為0；猛烈蒸騰時，ψp會呈負值。

10.襯質勢：:由于細胞膠體物質親水性和毛細管對自由水的束縛而引起的水勢降低值，以負值表

示。符號：ψm

12.共質體途徑：是指水分從一個細胞的細胞質經(jīng)過胞間連絲，移動到另一個細胞的細胞質，形

成一個細胞質的連續(xù)體，水分在共質體中移動阻力大，速度較慢。

11.質外體途徑：指水分通過沒有細胞質的質外體的移動，水分在質外體中移動阻力小，速度快。13.根壓：植物根部的生理活動使液流從根部上升的壓力。

14.蒸騰拉力：由于蒸騰作用產(chǎn)生的一系列水勢梯度使導管中水分上升的力量。

15.內(nèi)聚力學說：又稱蒸騰流一內(nèi)聚力—張力學說。即以水分的內(nèi)聚力來解釋水分沿導管上升的

原因的學說。

16.蒸騰作用：水分以氣體狀態(tài)通過植物體表面從體內(nèi)散失到體外的現(xiàn)象。

17.蒸騰速率：又稱蒸騰強度，指植物在單位時間內(nèi)，單位葉面積通過蒸騰作用而散失的水分量。（g/dm2·h）

18.蒸騰比率：植物每消耗1kg水時所形成的干物質重量（g）。

19.蒸騰系數(shù)：植物制造1g干物質所需消耗的水分量（g）。又稱為需水量，是蒸騰比率的倒數(shù)。20.水分臨界期：植物對水分缺乏最敏感的時期。一般為花粉母細胞四分體形成期。21.跨膜途徑：水分從一個細胞移動到另一個細胞，要兩次通過質膜，還要通過液泡膜。二、縮寫符號翻譯

1.ψW—水勢2.ψp—壓力勢3.ψm—襯質勢4.ψs—溶質勢5.ψπ—滲透勢6.MPa—兆帕7.WUE—蒸騰效率三、填空題

1.擴散；集流；滲透作用

2.濃度梯度；壓力梯度；濃度梯度和壓力梯度3.蒸騰作用；吐水4．自由水；束縛水

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5.溶膠；凝膠6.越旺盛；越強7.ψπ+ψp+ψm；ψπ+ψp；ψm8.滲透作用9.吸脹作用10.滲透勢11.溶質顆?？倲?shù)12.滲透勢；零13.零；相等14.水勢差異

15.主動吸水；被動吸水16.吐水；傷流17.角質蒸騰；氣孔蒸騰18.500

19.孕穗期；灌漿始期—乳熟末期20.蒸騰速率；蒸騰比率；蒸騰系數(shù)21.光；空氣相對濕度；溫度；CO2濃度22.光；溫度；CO2濃度23.燒苗現(xiàn)象；低于

24.葉片相對含水量；葉片滲透勢；水勢；氣孔阻力或開度25.確切澆灌；調虧澆灌；控制性分根區(qū)交替澆灌四、選擇題

1.A2.B3.B4.A5.C6.C7.D8.A9.A,B,C,D10.A,B,C11.B12.C13.A,B,D14.C15.A,D16.B17.B,D18.A,B五、是非判斷題

1-5√×××√6-10√×××√11-15√××××16-20×√×√√六、簡答題

1．植物體內(nèi)水分的存在狀態(tài)與代謝活動的關系如何？

植物體中水分的存在狀態(tài)與代謝關系極為密切，并且與抗性有關。一般來說，束縛水不參與植物的代謝反應，在植物某些細胞和器官主要含束縛水時，則其代謝活動十分微弱，如越冬植物的休眠芽和枯燥種子，僅以極弱的代謝維持生命活動，但其抗性卻明顯加強，能渡過不良的逆境條件。而自由水主要參與植物體內(nèi)的各種代謝反應，含量多少還影響代謝強度，含量越高，代謝越旺盛。因此常以自由水/束縛水比值作為衡量植物代謝強弱和抗性的生理指標之一。2．簡述蒸騰作用的部位及其生理意義？

部位：幼小植物全部表面；皮孔蒸騰；角質蒸騰；氣孔蒸騰。

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意義：

（1）是植物對水分吸收和運輸?shù)闹饕獎恿Α?/p>

（2）促進植物對礦物質和有機物的吸收及其在植物體內(nèi)的運輸。（3）能夠降低葉片的溫度，以免灼傷。3．土壤通氣不良造成的根系吸水困難的原因是什么？

主要原因有：（1）根系環(huán)境內(nèi)O2缺乏，CO2積累，呼吸作用受到抑制，影響根系吸水。（2）長期缺O(jiān)2條件下根進行無O2呼吸，產(chǎn)生并積累較多的乙醇，使根系中毒受傷。。（3）土壤處于還原狀態(tài)，加之土壤微生物的活動，產(chǎn)生一些有毒物質，造成―黑根‖或―爛根‖。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的中耕耘田、排水曬田等措施就是為了增加土壤的透氣性。4．試述植物根系吸收水分的方式與動力。

水分上運的動力有二，根壓和蒸騰拉力。

關于根壓產(chǎn)生的原因目前認為，土壤溶液沿質外體向內(nèi)擴散，其中的離子則通過依靠于細胞代謝活動的主動吸收進入共質體中，這些離子通過連續(xù)的共質體進入中柱活細胞，然后釋放導管中，引起離子積累。其結果是，內(nèi)皮層以內(nèi)的質外體滲透勢低，而內(nèi)皮層以外的質外體滲透勢高，水分通過滲透作用透過內(nèi)皮層細胞到達導管內(nèi)，這樣在中柱內(nèi)就產(chǎn)生了一種靜水壓力，這就是根壓。

當植物進行蒸騰時，水便從氣孔蒸騰到大氣中，失水的細胞便向水勢較高的葉肉細胞吸水，如此傳遞，接近葉脈導管的細胞向葉脈導管、莖導管、根導管和根部吸水。這樣便產(chǎn)生了一個由低到高的水勢梯度，使根系再向土壤吸水。這種因蒸騰作用所產(chǎn)生的吸水力量，叫做蒸騰拉力。5．禾谷類作物的水分臨界期在什么時期？為什么？

禾谷類作物有2個水分臨界期，一個在孕穗期，即花粉母細胞四分體到花粉粒形成階段。由于此階段小穗正在分化，莖、葉、穗迅速發(fā)育，葉面積快速擴大，代謝較旺盛，耗水量最多，若缺水，小穗發(fā)育不良、植株矮小、產(chǎn)量低。另一個是在開始灌漿到乳熟末期。此時主要進行光合產(chǎn)物的運輸與分派，若缺水，有機物運輸受阻，造成灌漿困難，功能葉早衰，籽粒瘦小，產(chǎn)量低。6．土壤溫度過低為什么對根系吸水不利？

①原生質粘度增大，水不易透過生活組織，植物吸水減弱。②水分運動減慢，滲透作用降低。③根系生長受抑，吸收面積減少。④根系呼吸速率降低，主動吸水減弱。7．若施肥不當，易產(chǎn)生―燒苗‖現(xiàn)象，原因是什么？

一般土壤溶液的水勢都高于根細胞水勢，根系順利吸水。若施肥太多或過于集中，會造成土壤溶液水勢低于根細胞水勢，根系不但不能吸水還會喪失水分，故引起―燒苗‖現(xiàn)象。8.試述水分的生理生態(tài)作用。

（1）水是細胞原生質的主要組成成分；（2）水分是重要代謝過程的反應物質和產(chǎn)物；（3）細胞分裂及伸長都需要水分；（4）水分是植物對物質吸收和運輸及生化反應的一種良好溶劑；（5）水分能使植物保持固有的神態(tài)，有利于光合和傳粉;（6）可以通過水的理化特性以調理植物周邊的大氣濕度、溫度等。對維持植物體溫穩(wěn)定也有重要作用。9.氣孔開關機理假說有哪些？并加以說明。

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（1）淀粉－糖變化學說：在光照下保衛(wèi)細胞進行光合作用合成可溶性糖。另外由于光合作用消耗CO2使保衛(wèi)細胞pH值升高，淀粉磷酸化酶水解細胞中淀粉形成可溶性糖，細胞水勢下降。當保衛(wèi)細胞水勢低于周邊的細胞水勢時，便吸水迫使氣孔張開，在暗中光合作用中止，狀況與上述相反，氣孔關閉。

（2）K+積累學說：在光照下，保衛(wèi)細胞質膜上具有光活化H+泵ATP酶，分解光合磷酸化產(chǎn)生的ATP并將H+分泌到細胞壁，同時將外面的K+通過膜上的內(nèi)流鉀通道吸收到細胞中來，Cl-也伴隨著K+進入，Cl-與蘋果酸負離子平衡K+電性。保衛(wèi)細胞中積累較多的K+、Cl-和蘋果酸，降低水勢而吸水，氣孔就張開，反之，則氣孔關閉。

（3）蘋果酸代謝學說：在光下保衛(wèi)細胞內(nèi)的CO2被利用，pH值就上升（8.0～8.5），從而活化PEPC，剩余的CO2就轉變成重碳酸鹽（HCO-3），PEP與HCO3-作用形成草酰乙酸，然后還原成蘋果酸，蘋果酸解離為2H+和蘋果酸根，在H+／K+泵驅使下，K+與H+交換，K+進入保衛(wèi)細胞，Cl也伴隨進入與蘋果酸負離子一起平衡K+電性。同時蘋果酸也可作為滲透調理物與K+、

－

Cl共同降低保衛(wèi)細胞的水勢。保衛(wèi)細胞吸水，氣孔開啟。反之，氣孔關閉。10.試述外部因子對氣孔運動的影響。

①CO2：葉片內(nèi)低CO2分壓，可使氣孔開啟，高CO2分壓，使氣孔關閉。

②光：一般狀況下，光照使氣孔開啟，黑暗