植物生理期末考试复习笔记,.docx

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1、植物生理期末考试复习笔记,第一章，植物水分代谢 1，植物生理学 定义：研究植物生命活动规律的科学。 对象：植物 范畴：活动规律、机制 植物生理学研究的内容： 1，生长发育与形态建成2，物质与能量代谢 3，组织和器官层次的信息传递以及细胞内的信号转导等三个方面。 注释： 生长：是指增加细胞数目和扩大细胞体积而导致植物体积和质量的增加。 发育:是指细胞不断分化，形成新组织，新器官，即形态建成，具体表现为种子萌发，根、茎、叶生长，开花，结实，衰老死亡等过程。 代谢：物质与能量转化是生长发育的基础，而物质转化与能量转化又紧密联系，构成统一的整体，统称为代谢。 物质转化与能量转化:绿色植物的光合作用将无

2、机物CO2和H2O合成糖类的同时，将太阳能转化为化学能，贮存于糖类中，这就完成物质转化和能量转化步骤。 2，生命活动表征： 1.基础代谢活动：水分、矿物质吸收，呼吸，光合、物质转变等。 2.生长发育活动：种子萌发，幼苗生长，细胞和组织分化，器官形成，开花结果，休眠等。 规律：在各种环境因子相互作用下植物的生命活动的一般表现。 3，物质和能量代谢 代谢过程：运行于植物体内的一系列生物化学和生物物理的变化过程。 物质代谢：指物质的合成与分解过程； 能量代谢：指能量的贮存、转化、释放过程。 代谢是生命活动的基础，而生长发育是代谢作用的综合表现与最终结果。代谢作用遭受破坏，生命过程就会受到影响，代谢一

3、旦停止，生命过程就不复存在。绿色植物代谢的一个显著特点就是它的自养性。 代谢：是维持各种生命活动过程中化学变化的总称。 植物是地球上最重要的自养生物。其代谢特点：植物能把环境中简单的无机物直接合成为复杂的有机物。 性质上：物质代谢 ，能量代谢 方向上：同化或合成 异化或分解 同化作用： 是指植物将环境中简单无机物合成复杂有机物的同时贮存能量的过程。 异化作用： 是指植物将体内复杂的有机物分解为简单的无机物，同时释放能量的过程。 4，信息传递和信号转导 信息传递是指植物将感受到的环境信息从一个部位传递到另一个部位的过程。是细胞外的各种物理或化学信号，包括来自环境的外部信号和来自植物体其他部分的内

4、部信号，在细胞内通过一系列分子生物学机制转变为植物生理效应的全过程。(是指单个细胞水平上，信号与受体结合后，通过信号转导系统，产生生理反应。) 5，植物生理学的任务：探索和明了植物在各种自然环境下生长发育的规律、机制，尤其是植物特有的一些代谢机制之后，将这些研究成果应用到与植物生产业相联系的行业中去，为国民经济和社会发展服务。 服务:农业、林业、水产养殖业、畜牧业、中医药业、轻工业、航空航天等；水土保持、环境净化、沙漠治理等 我国植物生理学在国民经济中的任务是:1,深入基础理论研究2，大力开展应用基础研究与应用研究。 植物生理学的发展大致分为3个时期： 1.植物生理学的孕育时期 2.植物生理学

5、的奠基与成长时期 3.植物生理学发展的时期 植物生理学的发展有4大特点:1,研究层次越来越宽广；2，学科之间相互渗透；3，理论联系实际；4，研究手段现代化 6，植物的水分生理：包括水分的吸收、水分在植物体内的运输和水分的排出。 植物的水分代谢：植物对水分的吸收、 运输、利用、散失的过程，被称为植物的水分代谢(water metabolism)。 水是生命起源的先决条件，没有水就没有生命。植物的一切正常生命活动都必须在细胞内含有一定的水分状况下才能进行。农谚“有收无收在于水” 7，植物的含水量： 植物种类间差异：草本木本植物。 生态环境差异：水生 陆生 旱生 植物生长环境：不同环境下生长的同一种

6、植物含水量有差异。 植物组织、器官间差异： 生长点、根尖、幼嫩茎等含水量达90%以上 功能叶70-90% 树干40-50% 休眠芽40% 风干种子8-14%。 一般来说，凡是生命活动越旺盛的部分，含水量也越高。 总结：植物的含水量：1，不同植物的含水量有很大的不同；2，同一种植物生长在不同的环境中，含水量也有差异；3，在同一植株中，不同器官和不同组织的含水量的差异也很大。 8，水分子的组成及物理，化学性质： 水分子由2个氢原子和1个氧原子以共价键结合，呈“V”型结构，键角为104.5。 氧原子的电负性比氢原子的大，电子云偏向于氧原子，使之成为极性分子 。 由于分子中正、负电荷相等，所以水分子仍

7、表现电中性。 水分子与水分子之间可借氢键相互结合，产生一定的内聚力。 1. 极性：水分子有很强的极性，水分子之间通过氢键形成很强的内聚力，在高大乔木的木质部导管中，水柱在受到上部枝叶的蒸腾拉力和水柱本身重力的作用下，正是由于内聚力的存在，确保水流不会中断。 2. 液体 ：由于水分子有很强的分子间力(氢键的作用), 所以, 虽然分子很小(分子量18), 但在生理温度下是液体，是细胞中原生质的很好溶剂，根据相似相溶原理，水极容易与其它极性的原生质分子结合。这对于生命过程非常重要。 3.高比热 ：水的比热为4.187Jg-1-1。因为需要很高的能量来破坏氢键，所以，水的比热很高。由于植物体含有大量的

8、水分，所以当环境温度变化较大，植物体吸收或散失较多热能时，植物仍能维持相当恒定的温度。 4. 高气化热 ：这同样是由于水分之间的氢键造成的，破坏氢键需要很高的能量。在炎热的夏天植物通过蒸腾作用散失水分，同时带走大量热能，可以降低温度。 5.水是很好的溶剂 :由于水分子的极性，它是电解质和极性分子如糖、蛋白质和氨基酸等强有力的溶剂。水分子还可结合在带电荷的离子的周围，使其成为高度可溶的水化离子。水溶液中Cl-和Na+周围的水分子排列取向屏蔽了各离子本身的电场，该屏蔽效应减少了离子重新结合形成晶体的可能性。 9，植物体水分的存在状态 细胞质组成：蛋白质、核酸、糖类、脂类、矿质盐、水等。 束缚水:是

9、指与细胞的组分紧密结合不易自由移动的水分。(靠近植物胶体微粒而被胶体微粒吸附束缚不易自由流动的水分）不参与代谢作用；其含量高低与植物抗脱水能力密切相关。束缚水不参与代谢作用，但植物要求低微的代谢强度去度过不良的外界条件，因此束缚水含量与植物抗性大小有密切关系。 自由水:是指不与细胞的原生质组分紧密结合，能在细胞内微空间中自由移动的水分。与凝胶 由于细胞内水分含量不同，原生质的状态也有两种状态：溶胶状态与凝胶状态。 溶胶状态:水分含量高时，自由水含量高，原生质胶体颗粒完全分散在水分介质中，胶粒之间联系弱，原生质胶体呈溶液状态，称为溶胶状态。 凝胶状态:自由水含量少时，胶粒与胶粒相互连接成网状，原

10、生质胶体失去流动性而形成近似固体的状态，这种状态称为凝胶状态。 正常代谢的组织，其原生质呈溶胶状态；代谢弱的干种子，原生质呈凝胶状态。 11,水分在植物生命活动中的作用 1. 水分是细胞质的主要成分。 2 .水分是代谢作用过程的反应物。 3. 水是各种生理生化反应和物质运输的介质。 4. 水分能够保持植物的固有姿态。 12,水分跨膜物质运输的途径有两种: 1，跨膜脂双分子层的扩散:单个水分子通过膜脂双分子层的间隙扩散入细胞内，速率较慢； 2，跨膜水孔蛋白的扩散：许多水分子通过膜的水通道呈线形扩散，水分流速快。 细胞吸水的三种方式: 扩散；集流； 渗透作用 1. 扩散方式吸水 扩散是物质顺浓度梯

11、度进行的，适合于水分短距离运输。 2. 集流方式吸水 集流是溶液中成群的原子或分子在压力梯度下的共同移动。植物细胞间的水分集流是通过质膜上的水孔蛋白形成的水通道实施的。水孔蛋白是水分进出细胞的通道蛋白。 3. 渗透作用方式吸水 是水分依水势梯度而移动的现象。渗透作用是溶剂分子通过半透膜而移动的现象。 13，水孔蛋白 原生质膜和液泡膜中存在的一种蛋白，起着选择性使水通过的作用，被称为水孔蛋白或水通道蛋白。 水孔蛋白家族成员属于整合膜蛋白。水孔蛋白构成选择性水分通道。它们允许水分自由通过，有些也允许小分子的非电解质通过，但排斥离子。 水孔蛋白能让水分通过，但并不起泵的作用。水分运动的驱动力在本质上

12、是水压或渗透压。在植物体中，水孔蛋白存在于液泡膜和原生质膜中。 水孔蛋白的活性受磷脂化和去磷脂化作用调节：1，依赖于Ca离子的蛋白激酶可使特殊丝氨酸残基磷酸化，水孔蛋白组成的水通道加宽，水扩散通过量就剧增。2，如果残基去磷酸化，则水通道变窄，水通过量就减少。 14，系统中物质的总能量可分为束缚能和 自由能 束缚能： 是不能转化为用于作功的能量； 自由能： 是在温度恒定的条件下可以用于作功的能量。 自由能 ：在热力学当中，自由能指的是在某一个热力学过程中，系统减少的内能中可以转化为对外作功的部分。 它衡量的是：在一个特定的热力学过程中，系统可对外输出的“有用能量”。 化学势：1mol物质的自由能

13、就是该物质的化学势(单位: Jmol-1)。 引入“化学势”概念的意义：可衡量物质反应或做功的能量大小。 在处理相变和化学变化的问题时的度量值。 物质总是从化学势较高的相转移到化学势较低的相。 当物质在两相中的化学势相等时，则相变过程停止，系统达到平衡。 水的偏摩尔体积：是指在一定温度和压力下，在1mol水溶液中， 加入1mol纯水后，该1mol纯水所占的有效体积。 例如：纯水的摩尔体积=18.00cm3 某一水溶液的摩尔体积=17.98cm3 混合后的总体积cm3 混合后的总体=cm3 该1mol纯水所占的有效体积=17.99cm3 偏摩尔体积的单位是m3mol-1 15，水势：是指每偏摩尔

14、体积水的化学势，即水溶液的化学势与同温、同压、同一系统中的纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得的商。 人为地设定：在等温等压条件下，纯水的化学势为零，其它任一系统中水的化学势与纯水的差值定义为该系统中水的水势。 由于纯水中的自由能最大，化学势最大，水势也最高，其它任何系统中的水势均为负值。 水势的大小和单位： 纯水的水势(w0)最大w0=0，植物细胞的水势都为负值。 水势的单位：帕、巴(bar)、大气压(atm)。 1巴 = 0.987 大气压 = 105 帕 纯水的自由能最大，水势也最高。纯水的水势定为零，其他溶液就与它相比，溶液中的溶质颗粒降低了水的自由能，所以溶液中的水的自由能要比纯

15、水低，溶液的水势就成负值，溶液越浓，水势越低。 16，水势也可以通俗理解为水分移动的趋势。 水分总是从高水势的地方流向低水势的地方。 溶液中的溶质越多，则水势越低。 溶质的性质对溶液的水势影响很大，非极性溶质对水势影响不大，极性越强的溶质对水势影响越大。 17，渗透现象：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。(渗透作用是是水分跨膜运输动力) 原生质体：包括质膜、细胞质和液泡膜。整个原生质体可以看作一个选择透过性膜来看待。 植物细胞是一个渗透系统，质膜和液泡膜均为半透膜。 质壁分离现象：细胞由于液泡失水而使原生质体与细胞壁分离的现象称为质壁分离现象。 质壁分离现象可以证明植物细胞

16、是一个渗透系统 植物细胞质壁分离和复原 质壁分离现象：在高浓度溶液中，植物细胞液泡失水，原生质体与细胞壁分离的现象。 质壁复原现象：在低浓度溶液中，植物细胞液泡吸水，原生质体与细胞壁重新接触的现象。 实验时，观察质壁分离现象，可解决或说明以下几个问题： 1）说明生活细胞的原生质具有选择透性或具有半透膜的性质； 2）鉴定细胞的死活。 细胞死后，原生质层的结构被破坏，丧失了选择透性，渗透系统不复存在，细胞不能再发生渗透作用，细胞也就不能再发生质壁分离。 3）用来测定细胞的水势。 通过测定植物发生质壁分离现象时等渗溶液的渗透势可测定细胞的水势。 18，细胞水势：植物细胞是一个渗透系统。 细胞吸水取决

17、于细胞水势，细胞水势反映细胞吸水的倾向。 水势越低，吸水倾向越大； 反之，水势越高，吸水倾向越小。 典型细胞的水势w w= s + p+ m + g 一般水势的公式为w= s + p，适用有液泡的细胞。 A,细胞的渗透势(s)：又称细胞的溶质势，由于细胞液中含有大量的糖，氨基酸以及各种离子，特别是液泡的存在，这些内含物的存在使得细胞的水势大大下降。溶质势常用s或 来表示，为负值。 B,重力势：是由于水分受地球引力作用而产生的重力，尤其是水分在垂直于地面的茎中运输时，水分因重力下移而使细胞失水。 由于重力使细胞失水，在细胞内产生一种反作用力，这种反作用力增加细胞的水势。 重力势：提高植物细胞水势

18、的值，增加细胞水分自由能，为正值。水高1m时， g=0.01 M Pa。 考虑到单个细胞的体积很小以及水分在细胞内水平移动时，g与和p相比很小，通常忽略不计。 因此，细胞水势公式： w= + p+ m + g 可简化为：w= + p+ m C,衬质势:是细胞内胶体分子在严重失水状态下形成网络状结构，产生毛细管作用和胶体分子本身的亲水性而引起水势降低的值。 未形成液泡的细胞m常常很低，如干种子m= -100 MPa。这时和p都为零， w= m 已形成液泡的细胞m = 0 MPa 因此，细胞水势公式： w= + p+ m 可再次简化为： w= + p D,细胞的P是由于具有弹性的细胞壁对原生质体的

19、压力造成的。当细胞充分吸水后，原生质体膨胀，就会对细胞壁产生一个压力，这个压力称为膨压。 在原生质体对细胞壁产生膨压的同时，细胞壁对原生质体产生一个大小相等方向相反的作用力，这个作用力就是细胞的压力势 压力势一般为正值，有时为零，甚至负值。 当细胞刚刚质壁分离时，P为零，则： w= 细胞的压力势是一种限制水分进入细胞的力量，它能增加细胞的水势，一般为正值。 但当细胞发生质壁分离时，P为零。 处在强烈蒸发环境中的细胞P会成负值。 19，细胞间的水分移动决定于细胞间水势差异。 水势高低的不同不仅影响水分移动的方向，而且还影响水分移动的速度。两细胞间水势差越大，水分移动越快，反之则慢。 细胞之间的水

20、分流动方向取决于什么呢? A,相邻两细胞的水分移动方向，取决于两细胞间的水势差异，水势高的细胞中的水分向水势低的细胞流动。 B,当有多个细胞连在一起时，如果一端的细胞水势较高，另一端的水势较低，顺次下降，就形成一个水势梯度，水分便从水势高的一端流向水势低的一端。 总结：不同的细胞或组织的水势变化很大。 1，在同一植株中，地上器官的细胞水势比根部低。 2，同是叶子，水势随着距离地面高度的增加而降低。 3，同一叶子，水势距离主脉越远，水势越低。 4，在根部，内部水势低于外部水势。 20，根系的吸水主要在根尖进行，在根尖中，根毛区的吸水能力最大，根冠、分生区和伸长区较小。后三个部分之所以吸水差，与细

21、胞质浓厚、输导组织不发达、对水分移动阻力大等因素有关。 根毛区吸水能力大的原因:1,根毛区有许多根毛，增大了吸收面积；2，根毛细胞壁的外部由果胶质组成，黏性强，亲水性也强，有利于与土壤颗粒黏着和吸水；3，根毛区的输导组织发达，对水分移动的阻力小，所以根毛区的吸水能力最大。 为什么在移栽苗木时要将根系周围的土壤捆绑，并剪去部分枝叶： 原因：根的吸水主要在根尖部分进行，尤以根毛区的吸水能力最大。由于植物吸水主要靠根尖，因此，在移栽时尽量保留细根，减轻移栽后植株的萎蔫程度。剪去部分枝叶也是为了减少水分的蒸腾。 根系吸水的两个动力：蒸腾拉力和根压(root pressure) 一般来说，蒸腾拉力在根系

22、吸水过程中是主要的。 根压机理：渗透理论。一般认为是由于根部细胞生理活动导致皮层细胞中的离子连续不断地通过内皮层细胞进入中柱导致中柱内细胞离子浓度升高，渗透势降低，水势降低从而吸收水分。 蒸腾拉力：也称为蒸腾牵引力，是由于植物的蒸腾作用而产生一系列水势梯度，使导管中的水分上升的一种力量。 伤流 (Bleeding)汁液从伤口的切口溢出的现象 21，水分在根部的运输途径： 根系吸水的途径有三条：即质外体途径(apoplast pathway)、跨膜途径(transmembrane pathway)、共质体途径(symplast pathway) 质外体途径(apoplast pathway)：是

23、指水分通过细胞壁、细胞间隙等没有原生质的部分移动，速度快。 跨膜途径(transmembrane pathway)：是指水分从一个细胞移动到另一个细胞，要两次经过质膜。 共质体途径(symplast pathway)：是指水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝，移动到另一个细胞的细胞质。 共质体途径和跨膜途径统称为细胞途径 根中的质外体常常是不连续的，它被内皮层的凯氏带分隔成为两个区域： 一是内皮层以外，包括根毛、皮层的胞间层、细胞壁和细胞间隙，称为外部质外体。 二是内皮层以内，包括成熟的导管和中柱各部分细胞壁及胞间隙，称为内部质外体。 22，水分在植物体内的运输途径分为两个步骤：径向运输和轴向运

24、输 径向运输：指水分从土壤溶液中运输至木质部导管的过程，即根系吸水。 轴向运输：指水分在木质部导管向上运输至植物顶部的过程，即水分向上运输。 水分在植物体内的运输 水分运输的途径 土壤根毛根的皮层根的中柱鞘根的导管和管胞茎的导管和管胞叶柄的导管和管胞叶脉的导管和管胞叶肉细胞叶细胞间隙气孔下腔气孔大气中。 水分在茎叶的运输途径 经过死细胞，即输导系统，其特点是对水分运输的阻力小，适于长距离的运输。 经过活细胞，其特点是对水分运输的阻力大，用于短距离的运输。 23，土壤是由固相、液相和气相3相物质构成的。 固相：指由矿物质、有机质等组成； 液相：指土壤中的水分； 气相：指土壤中的各种气体； 土壤中

25、的水分按照物理状态来分，可以分为3种：重力水、毛细管水、束缚水 重力水：指在重力作用下通过土壤颗粒间的孔隙下降的水分。土壤中存在重力水并大量长期停留会影响植物生长。 毛细管水：指存在于土壤颗粒间毛细管内的水分。植物吸收的水分主要是毛细管水。 束缚水：指土壤颗粒或土壤胶体的亲水表面所吸附的水合层，植物一般不能利用。 与细胞的水势相似，土壤水势也是由渗透势s和静水压p，两个组分构成的。 除了少量水分通过扩散作用移动外，土壤中的大部分水是在压力梯度的驱动下，以集流的方式移动的：当植物从土壤中吸收水分时，消耗根表面附近的水分，使该处水的压力下降，便与邻近区域之间产生压力梯度，由于土壤中被水填充的孔隙是

26、连续的，水便沿着这些孔道顺着压力梯度向根系移动。 影响根系吸水的土壤条件： 1，土壤中可用水分：土壤中的水分对植物来说，并不是都能被利用，植物根有吸水的能力，而土壤也有保水的本领，植物与土壤是争夺水分。 2，土壤通气状况：通气不良影响根的呼吸，从而影响根的吸水。 3，土壤温度：低温降低根系吸水的速率，原因：水分本身的黏性增大，扩散速率降低；细胞质黏性增大，水分不易通过细胞质；呼吸作用减弱，影响吸水； 温度过高对根系吸水也不利，原因：高温加速根的老化过程，使根的木质化部位几乎达到尖端，吸收面积减少，吸收速率也下降；温度过高使酶钝化，也影响根系的主动吸水。 4，土壤溶液浓度:土壤溶液所含盐分的高低

27、，直接影响其水势的大小。 张力：植物叶片蒸腾失水后，便向导管吸水，而水本身又有重量，会受到向下的重力影响，这样，一个上拉的力量和一个下拖的力量共同作用于导管水柱上就会产生张力。其张力可达-3.0MPa。 24，水分沿导管或管胞上升的动力 水分是靠什么力量从根部上升到最高叶片的呢?这涉及到两个问题，一是动力问题，二是水柱的连续性问题。 动力：下部的根压, 上部的蒸腾拉力。 根压一般不超过0.2MPa，至多能使水分上升20.4 m。 蒸腾拉力在一般情况下是水分上升的主要动力。 水柱的连续性：内聚力大于张力，故不会断裂 水分子之间的内聚力可达20-30MPa以上，而张力为0.5-3MPa。 25，蒸

28、腾拉力-内聚力-张力学说： 水分子由于蒸腾拉力而向叶片输送，同时水分子间内聚力大于张力使得水柱连续，这种以蒸腾拉力、内聚力和张力来解释水分在导管内连续不断向上输送的学说，称为蒸腾拉力-内聚力-张力学说。 26，蒸腾作用 (Transpiration)是指水分以气体状态通过植物体的表面从体内散失到体外的现象。 蒸腾方式：角质蒸腾 气孔蒸腾 蒸腾作用生理意义： 1. 植物吸收和运输水分的主要动力； 2. 矿物质和有机物的吸收和运输的动力； 3. 降低叶片的温度。 气孔蒸腾：气孔是蒸腾过程中水蒸汽从体内排到体外的主要出口，也是光合作用和呼吸作用与外界气体交换的大门。 小孔扩散原理 1、水分从大表面上

29、蒸发时，蒸发速率与表面积成正比。 2、水分从很小表面上蒸发时，蒸发速率与表面的直径或周长成正比。 3、叶片上众多气孔增加了扩散水分的总的周长。 27，保卫细胞运动的结构基础 双子叶植物肾型保卫细胞外壁薄，内壁厚。 细胞中存在以气孔为中心的扇形辐射状排列的微纤丝。当保卫细胞吸水膨胀时，外壁易于伸长，连接内外壁的微纤丝难以伸长，微纤丝将作用力传到内壁，使内壁背离气孔口方向运动。气孔张开。 28，气孔运动的机理(Mechanism for stomatal opening and closing) 三种学说： 淀粉糖转化学说 无机离子吸收学说 苹果酸生成学说 图 光下气孔开启的机理 光照下保卫细胞液

30、泡中的离子积累。由光合作用生成的ATP驱动H+泵，向质膜外泵出H+，建立膜内外的H+梯度，在H+电化学势的驱动下，K+经K+通道、Cl-经共向传递体进入保卫细胞。另外，光合作用生成苹果酸。K+、Cl-和苹果酸进入液泡，降低保卫细胞的水势。 B. 气孔开启机理图解 。 29，蒸腾速率=扩散力/扩散途径的阻力/ T=(el-ea)/(rs+ra) 30，对蒸腾作用的影响分为外界条件和内部因素 一，外界条件对蒸腾作用的影响 凡是影响叶片内外蒸气压差和扩散途径阻力的外界条件，都会影响蒸腾速率的高低。 (1)光照：光照，气孔开度，气孔阻力， 蒸腾速率。 光照，气温和叶温，但叶温更大，叶内外的蒸汽压梯度,

31、 蒸腾速率 。 (2)温度：一定范围，温度，蒸腾。温度过低过高，蒸腾速率。 (3)湿度： 湿度 ，蒸腾 ；湿度 ，蒸腾 。 (4)风速：微风促进蒸腾。强风可能会引起气孔关闭或开度减小，内部阻力加大，蒸腾减弱。 二，内部因素对蒸腾作用的影响 (1)气孔频度 气孔频度(stomatal frequency)为1 cm2叶片上的气孔数，气孔频度大有利于蒸腾的进行。 (2)气孔大小 气孔孔径较大，内部阻力小，蒸腾较强。 (3)气孔下腔 气孔下腔容积大，叶内外蒸气压差大，蒸腾快。 (4)气孔开度 气孔开度大，蒸腾快，反之，蒸腾减弱。 (5)气孔构造 气孔构造不同也会影响蒸腾作用，气孔下陷的，扩散层相对加

32、厚，阻力大，蒸腾较慢。 31，蒸腾作用的表示方法 蒸腾速率(Transpiration rate )：单位时间单位叶面积内蒸腾的水量。 蒸腾效率(Transpiration efficiency or transpiration ratio) ：植物在一定时间内积累的干物质与蒸腾失水量的比值。 蒸腾系数(Transpiration coefficient or water requirement） ： 植物制造1g干物质所需消耗的水分克数。 32，水分利用效率(efficiency of water utilization) 是指植物消耗单位水分所产生的同化物质的量，它反映了植物生产中单位水分

33、的能量转化效率，在本质上与蒸腾效率完全相同，可以从单叶和群体两个水平上表达。 单叶水分利用效率又称瞬时水分利用效率：用单叶净光合速率和蒸腾速率之比表示或用单叶净光合速率与气孔蒸汽导度之比或群体水分利用效率：以一段时间或整个生育期内地上部生物量的增加数与同期蒸腾量之比表示：WUE=DW/T 33，合理灌溉的生理基础 一、 作物的需水规律 (一) 不同作物对水分的需要量不同 一般可根据蒸腾系数的大小来估计某作物对水分的需要量，即以作物的生物产量乘以蒸腾系数作为理论最低需水量。 (二) 同一作物不同生育期对水分的需要量不同 早稻： 在苗期, 蒸腾面积较小，水分消耗量不大； 分蘖期，蒸腾面积扩大，水分

34、消耗量明显增大； 到孕穗开花期蒸腾量达最大值，耗水量也最多； 进入成熟期后，叶片逐渐衰老脱落，水分消耗量又减少。 小麦: 种子萌发到分蘖前期，消耗水不多； 分蘖末期到抽穗期，消耗水最多； 抽穗到乳熟末期，消耗水较多，缺水会严重减产； 乳熟末期到完熟期，消耗水较少。此时供水过多，反而会使小麦贪青迟熟，籽粒含水量增高，影响品质。 作物的水分临界期 (critical period of water) 水分临界期:是指植物在生命周期中，对水 分缺乏最敏感、最易受害的时期。 一般而言，植物的水分临界期多处于花粉母细胞四分体形成期，这个时期一旦缺水，就使性器官发育不正常，最终影响授粉受精和结实。 34，

35、合理灌溉指标 作物是否需要灌溉可依据:气候特点、土壤墒情、作物的形态、 生理性状和指标 土壤指标 一般来说，适宜作物正常生长发育的根系活动层(090cm)，其土壤含水量应保持在6080，如果低于此含水量时，应及时进行灌溉。 形态指标 : 我国农民自古以来就有看苗灌水的经验。 作物缺水的形态表现为： 幼嫩的茎叶在中午前后易发生萎蔫； 叶、茎颜色由于生长缓慢，叶绿素浓度相对增大，而呈暗绿色； 茎、叶颜色有时变红。 (三）生理指标: 生理指标可以比形态指标更及时、更灵敏地反映植物体的水分状况。 植物叶片的细胞汁液浓度、渗透势、水势和气孔开度等均可作为灌溉的生理指标。 35，灌溉的方法 作物需水量和灌

36、溉时期及指标的确立，为制定合理的灌溉制度提供了科学依据。在具体进行灌溉时，应本着节约用水，科学用水的原则，不断改善灌溉设施，改进灌溉方法，以解决我国单位面积灌溉用水偏大和灌溉效益不高的问题 。 漫灌(wild flooding irrigation)是我国目前应用最为广泛的灌溉方法，它的最大缺点是造成水资源的浪费, 还会造成土壤冲刷, 肥力流失, 土地盐碱化等诸多弊端。 喷灌(spray irrigation) 是借助动力设备把水喷到空中成水滴降落到植物和土壤上。这种方法既可解除大气干旱和土壤干旱，保持土壤团粒结构，防止土壤盐碱化，又可节约用水。 滴灌(drip irrigation) 是通过

37、埋入地下或设置于地面的塑料管网络，将水分输送到作物根系周围，水分从管上的小孔缓慢地滴出，让作物根系经常处在保持在良好的水分、空气、营养状态下。 36，合理灌溉的生理基础 合理灌溉的生理效应 ：合理的灌溉可以改善植物的各种生理状况，改善作物的光合性能。 合理灌溉的生态效应 ：灌溉能改善灌溉地上的气候条件，改善栽培环境，间接地对植物产生影响。 如：夏季灌溉可以降低株间的气温；早春与晚秋季节灌溉可以保温；碱地灌溉可以洗盐压碱；施肥后灌溉可以溶解肥料 1 若施肥不当会产生“烧苗”现象，试用水分代谢原理说明原因？ 2 移栽苗木时为何要将根系周围的土壤捆绑，并剪去部分枝叶？ 3 简述光下气孔开启机理的三个

38、学说。 4 填空：写出下列吸水过程中影响水势的组分 吸胀吸水，w=； 渗透吸水，w=； 干燥种子吸水，w=； 分生组织细胞吸水，w=； 一个典型细胞水势组分；w=； 成长植株吸水，w=。 5 选择题： 有一充分饱和细胞，将其放入比细胞浓度低10倍的溶液中，则细胞体积： A不变 B变小 C变大 将一个生活细胞放入与其渗透势相等的糖溶液中，则会发生： A细胞吸水 B细胞失水 C细胞既不吸水也不失水 第二章，植物的矿质营养 1，植物体内的元素： 分析植物体内元素的实验流程： 植物 水分10-95% 干物质5-90% 干物质 有机物90% 无机物10% 植物烘干燃烧灰分。 灰分：将烘干的植物成分燃烧，

39、燃烧后余下的一些不能挥发的残烬称为灰分。 矿质元素：以氧化物的形式存在于灰分中的元素，又称灰分元素。 特殊： N不是灰分元素，但通常从土壤中以硝酸盐、铵盐等形式吸收，所以归并于矿质元素一起讨论。 同样，SSO2，S不是灰分元素，以但从土壤中硫酸盐形式被吸收，所以也归并于矿质元素一起讨论。 必需元素 (Essential element )：简单地说就是植物生长发育必不可少的元素。 2，土培法？成分太复杂，难以控制！ 鉴定植物必需元素的方法-溶液培养法。 溶液培养法:用人工配制含已知矿质元素成分的营养液培养植物。 优点：通过添加或减少某种元素，从植物生长状况判断该元素是否为植物所必需。 国际植物

40、营养学会规定的植物必需元素的三条标准是： 第一，由于缺乏该元素，植物生长发育受阻，不能完成其生活史； 第二，除去该元素，表现为专一的病症，这种缺素病症可用加入该元素的方法预防或恢复正常； 第三，该元素在植物营养生理上能表现直接的效果，而不是由于土壤物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接效果。 3，溶液培养法的形式 水培法：植物直接栽培于营养液中。 砂培法：支撑物 溶液培养法亦称水培法，是在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物的方法。 植物必需矿质元素的种类 大量元素：(Major element)是指植物需要量较大，在植物体内含量较高。 微量元素 (trace element)：是指植物需

41、要量较少, 在植物体中含量较低(0.01%或10mmol/kg)的元素。 常见培养液 Hoagland营养液，Knop培养液，Espino培养液，Arnon营养液，B5营养液等 4，植物必须矿质元素的生理作用 必须矿质元素在植物体内的生理作用概括起来有四个方面：1，细胞结构物质的组成成分，如N、S、P等。2，植物生命活动的调节者，参与酶的活动，如K、Ca。3，起电化学作用，即离子浓度的平衡、氧化还原、电子传递和电荷中和，如K、Fe、CI。4，作为细胞信号转导的第二信使，如Ca。 有些大量元素同时具备上述二三个作用，大多数微量元素只具有酶促功能。 氮Nitrogen(N)吸收形式：NH4+ ，

42、NO3- ， CO(NH2)2 ， Amino acid . 植物吸收的氮素主要是无机态氮，即铵态氮和硝态氮，也可以吸收利用有机态氮，如尿素等。 氮是蛋白质、核酸、核苷酸、辅酶等的主要成分，而它们又是原生质、细胞核等的重要组成部分，在生命活动中占有特殊作用。因此，氮被称为生命元素。 氮还参许多酶的活动。例如：辅酶如NAD+、NADP+、FAD等的构成。 氮还是某些植物激素、维生素吸收形式：H2PO4- ， HPO42-，通常磷呈正磷酸盐的形式被植物吸收。 磷是核酸、核蛋白和磷脂的主要成分，它与蛋白质合成、细胞分裂、细胞生长有密切关系； 磷是许多辅酶如NAD+、NADP+等的成分； 磷还参与碳水

43、化合物、蛋白质、脂肪的代谢和运输； ATP组成元素之一； 肌醇三酸磷为细胞信息的传递体。 缺磷症状：油菜叶红色或紫色、有些植物叶色暗绿。 症状发生部位：老叶。 钾Potassium 吸收形式：K+ 钾主要集中在植物生命活动最活跃的部位，如生长点、幼叶、形成层等 钾：是60多种酶的激活剂，如丙酮酸激酶、谷胱甘肽合成酶、淀粉合酶、核酮糖-1，5-二磷酸羧化加氧酶可调节细胞渗透势，气孔运动，蒸腾作用等。 钾：促进物质运输及蛋白质和多糖合成 。 钾：单糖合成、转化、向贮藏器官转运促进蔗糖、淀粉、纤维素、木质素合成提高抗性如抗倒、抗病虫提高产量。 缺钾症状：叶片出现褐色斑点、叶片卷曲、叶缘和叶尖焦枯坏死

44、。 症状发生部位：老叶。 硫sulphur 吸收形式： SO42- 体内存在形式： -SH ，-S-S- 几乎所有蛋白质都有：含S氨基酸 调节氧化还原过程 氢传递体 巯基是辅酶A的官能基团 缺硫症状：叶片黄绿色、植株矮小。 症状发生部位：嫩叶 钙Calcium吸收形式：Ca2+ Ca是细胞壁等的组分，Ca是某些酶类的活化剂； Ca-CaM系统行使第二信使功能； Ca2+参与光合放氧，钙能提高膜稳定性，提高植物适应干旱与干热的能力。 缺钾症状：茎尖、嫩叶卷曲。叶尖、叶缘内卷、坏死。 症状发生部位：嫩叶 镁Magnesium (Mg)吸收形式： Mg2+ 镁参与光合作用：叶绿素的组分，促进光合磷酸

45、化；活化RubisCO。 镁是很多酶的激活剂或组分，促进蛋白质合成。 镁能促进核糖体亚单位稳定结合。 缺镁症状：叶片叶脉间条纹状失绿，或叶片叶脉间斑点状失绿。 症状发生部位：嫩叶 硼Boron 吸收形式： H3B03- 硼与甘露醇、甘露聚糖等形成复合体,这些复合物是半纤维素的组成成分。 缺硼：花药、花丝、绒毡层、花粉发育不良，影响授精和结实。 如：湖北油菜“花而不实” 棉花“有蕾无铃” 黑龙江小麦不结实等。 必须元素加上钠，硅，钴称为有益元素。 5，作物缺乏矿质元素的诊断 病征诊断法 化学分析诊断法 加入诊断法 病征诊断法 第一，要分清生理病害、病虫危害和其它因环境条件不适而引起的病症。 第二，若肯定是生理病害，再根据症状归类分析。 第三，结合土壤及施肥情况加以分析。 化学分析诊断法 以叶片为材料来分析病株的化学成分，与正常植株的化学成分进行比较。 加入诊断法 初步确定植物缺乏某种元素后，可补充加入该种元素，如缺素症状消失，即可肯定是缺乏该元素。 对于大量元素可采用施肥方法加入，而对微量元素则可作根外追肥试验。 加入诊断需要经过一段时间后才能看出效果。 6，植物的缺素症：由于某种必需元素的缺乏，造成植物体内代谢紊乱，进而产生外观上可见的症状 。 组织中养分的浓度对生长的影响 。 临界浓度：生长速率低于最大生长速率10时养分的浓度。 缺素症的诊断