1、第二章 植物的水分生理(2),第二篇 代谢生理,第四节 蒸腾作用,植物体内的水分以气态散失到大气中去的过程。,一、蒸腾作用的生理意义、方式和指标,(一)蒸腾作用的生理意义 1.蒸腾作用产生的蒸腾拉力是植物吸收与转运水分的主要动力 2.蒸腾作用促进木质部汁液中物质的运输 3.蒸腾作用能降低植物体的温度 4.蒸腾作用的正常进行有利于CO的同化,(二)蒸腾作用的方式 主要靠叶片,蒸腾方式： 质层蒸腾 气孔蒸腾,气孔蒸腾是中生和旱生植物蒸腾作用的主要方式,(三)蒸腾作用的指标 1.蒸腾速率 蒸腾强度。植物单位时间内、单位叶面积上蒸腾散失的水量。 2.蒸腾效率 蒸腾生产率。植物每蒸腾1kg水所形成的干物
2、质的克数。 3.蒸腾系数 需水量。植物每制造1克干物质所蒸腾水分的克数。 4.蒸腾比率 光合作用每固定1摩尔CO2所需蒸腾散失的摩尔水量。C3植物:约为500,C4:250,2008年考研题,某植物制造100g干物质消耗了75kg水，其蒸腾系数为（ ） A.750；B.75；C.7.5；D.0.75,二、气孔蒸腾,(一)气孔的形态结构及生理特点,保卫细胞、副卫细胞以及中间的小孔合在一起称为气孔器,表2-1 不同类型植物的气孔数目和大小,1.不同植物气孔的数目、大小及分布不同,气孔面积仅占叶面积的1%左右，但气孔的蒸腾量却相当于叶片等面积的自由水面蒸发量的50左右。 不与小孔的面积成正比，而与小
3、孔的周缘长度成正比，这就是小孔律。,2.气孔的面积小，蒸腾速率高,细胞质中含有丰富的线粒体 一般表皮细胞所没有的叶绿体。,A.双子叶植物烟草一对保卫细胞的电子显微照片(与叶面垂直),3.保卫细胞具有多种细胞器,鸭跖草表皮气孔保卫细胞中的叶绿素荧光,双子叶植物和大多数单子叶植物的保卫细胞呈肾形,靠气孔口一侧的腹壁厚,背气孔口一侧的背壁薄。,4.保卫细胞具有不均匀加厚的细胞壁及微纤丝结构,(二)气孔运动的机理(调节机制) 气孔运动 由于保卫细胞的膨压变化引起的。 K+泵学说、苹果酸代谢学说、淀粉与糖转化学说等。,保卫细胞的水势变化是由K+及苹果酸等渗透调节物质进出保卫细胞引起的。,1.无机离子泵学
4、说,保卫细胞,气孔开,气孔闭,外副卫细胞,内副卫细胞,气孔开放和关闭时的保卫细胞的副卫细胞K+和pH变化示意图,0.16,0.29,0.2,0.10,pH5.78,pH5.56,0.1,pH5.60,pH5.19,2.苹果酸代谢学说,气孔运动是由于保卫细胞中淀粉和糖之间的相互转化而形成的。 淀粉转化为可溶性糖时渗透势降低，气孔张开；可溶性糖转化为淀粉时渗透势上升，气孔关闭,3.淀粉与糖转化学说,2010年考研题,下列学说中，不属于解释气孔运动机制的是 A.K+累积学说； B.压力流动学说； C.淀粉-糖互变学说； D.苹果酸代谢学说,(三)影响气孔运动的外界因素 1.光 主要环境因素。 红光和
5、蓝光都可引起气孔张开，红光是通过间接效应；蓝光是调控气孔开放最为有效的光质(隐花色素和向光素)。,2.二氧化碳 低浓度CO2促进气孔张开,高浓度CO2促使气孔关闭。,3.温度 气孔开度 一般随温度的上升而增大。在30左右气孔开度最大，超过30或低于10，开度变小或关闭。这表明气孔运动是与酶促反应有关的生理过程。,4.水分 植物含水量降低时，气孔开度减小，严重失水时，即使在光下，气孔也会关闭。5.植物激素 细胞分裂素促进气孔张开，而脱落酸促进气孔关闭。,1.光照 光是影响蒸腾作用的最主要外界条件 2.温度 3.湿度 4.风速 5.土壤状况 蒸腾失水量与根系吸水量在正常情况下是等量的,三、影响蒸腾
6、作用的外界因素,2009年考研题,简述环境因素对蒸腾作用的影响(简答题,每小题8分),降低蒸腾的途径和措施 1.减少蒸腾面积 移栽植物时，去掉一些枝叶，减少蒸腾面积，降低蒸腾失水量，以提高成活率。,在傍晚或阴天移栽植物，栽后喷水遮荫。 在温室、大棚中栽培植物或用地膜、遮阳网、秸秆覆盖等措施。,2.降低蒸腾速率,脱落调节 在干旱季节许多植物通过使叶片脱落减少叶面积，降低蒸腾作用，以保持含水量。,This is a baobab tree（猴面包树）. Baobabs drop their leaves during the dry season to reduce evaporation.,CE
7、IBA（木棉） TREEIN DRY SEASON,3.使用抗蒸腾剂 抗蒸腾剂:降低植物蒸腾速率但对其光合作用和生长影响不太大的物质。 含有高分子成膜剂、蒸腾抑制剂、植物生长调节剂和微量元素等。,第二章 植物的水分代谢,第一节 水在植物生命活动中的作用 第二节 植物细胞对水分的吸收 第三节 植物根系对水分的吸收 第四节 蒸腾作用 第五节 植物体内水分的运输 第六节 合理灌溉的生理基础 小结,第五节 植物体内水分的运输 一、水分运输的途径和速度,土壤根毛根皮层内皮层中柱鞘根导管或管胞茎导管叶柄导管叶脉导管叶肉细胞叶细胞间隙气孔下腔气孔大气。,二、水分在植物体中上升的机制,一是动力 二是水柱的连续
8、性,红杉树 生长在潮湿的雨林中，高80米。,北美红杉高可达110m,澳洲桉树,美国普林斯登大学里中的水杉树,Giant California redwood trees: How can water ascend 100 m tall?,动力决定于导管两端的压力势差: 一是根压 二是蒸腾拉力 根压一般不超过0.2 MPa，至多能使水分上升20.4m。,1.水分沿导管上升的动力,蒸腾拉力,内聚力 几十MPa,重力,张力 0.5-3.0 MPa,附 着 力,根压 0.2MPa,十几个Mpa,水分子间存在大量的氢键，水的内聚力可达几十MPa。水的内聚力远大于水柱张力; 水分子与导管壁的纤维素分子间还有附着力。,2.水柱的连续性 爱尔兰人H.H.Dixon 内聚力学说(蒸腾流内聚力张力学说):,（一） 名词解释 水势；压力势；衬质势；渗透吸水；自由水；束缚水；吸胀吸水；根压；吐水；伤流；蒸腾作用；蒸腾系数；蒸腾效率；内聚力学说 （二）说出下列符号的中文名称 w s m p AQP SPAC （三）问答题 1.植物体内水分存在的形式与植物代谢、抗逆性有什么关系？ 2.植物细胞的水势由哪些组分组成？ 3.植物细胞吸水有哪几种方式？ 4.气孔开闭机理如何？ 5.适当降低蒸腾的途径有哪些?,本章复习思考题,
