◆第一章植物的水分代谢一、名词解释水势、渗透作用、水通道蛋白、蒸腾作用、共质体、质外体、蒸腾系数、水分临界期二、问答题1. 简述水分在植物生命活动中的作用。

2. 简述植物细胞水势的构成。

3. 水分在植物体内是如何运输的？4. 简述蒸腾作用的生理意义。

5. 简述气孔运动机理之“淀粉-糖转化学说”。

◆第二章植物的矿质与氮素营养一、名词解释必需元素、被动吸收、主动吸收、质子泵、生理酸性盐、单盐毒害与离子拮抗、根外追肥、生物固氮二、问答题1. 植物必需的大量元素、微量元素有哪些？氮、磷、钾元素有哪些生理功能？2. 被动吸收有哪几种主要形式？3. 植物根系吸收矿质元素有何特点？4. 影响根系吸收矿质元素的因素有哪些？5. 试述作物需肥规律和合理施肥的指标。

参考答案第一章植物的水分代谢一、名词解释水势：同温同压下，每偏摩尔体积的水在体系中的化学势与纯水的化学势之差。

渗透作用：溶液中的溶剂分子通过半透膜扩散的现象。

水通道蛋白：存在于生物膜上的具有通透水分功能的内在蛋白，又称水孔蛋白。

蒸腾作用：指水分以气体状态，通过植物体的表面（主要是叶子），从体内散失到体外的现象。

共质体：指相邻细胞间由胞间连丝把原生质连成一体的体系。

质外体：指相邻细胞间由细胞壁和细胞间隙等空间组成的体系。

蒸腾系数：植物每制造1克干物质所消耗的水分的克数。

水分临界期：指植物生活周期中，对水分缺乏最敏感最易受伤害的时期。

二、问答题1.答：（1）水是原生质的主要成分。

无论在根尖、茎间等植物代谢作用旺盛的部位，还是在休眠的种子中，都具有一定的水分含量，水分与蛋白质、核酸等其他物质一起，共同构成原生质的成分。

（2）水是代谢过程的反应物质。

在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中，水分子都是不可或缺的反应物质，直接参与各项生化反应。

（3）水是生命活动的介质。

植物对营养物质的吸收、运输和转化，都要在水溶液中进行，水是各种生理生化反应和物质运输的介质。

（4）水使植物体保持固有的姿态。

水维持细胞的紧张状态，使细胞膨胀，枝叶挺立，便于充分接受光照和交换气体。

（5）水可以调节植物的温度。

水的比热大，汽化热高，植物可以通过蒸腾作用等方式调节体温，避免环境温度剧烈变化带来的伤害。

2.答：植物细胞的水势（ψw）主要由溶质势（ψs）、衬质势（ψm）和压力势（ψp）组成，即ψw＝ψs＋ψm＋ψp 。

溶质势是由于细胞液内溶质的存在而引起水的自由能下降而降低的水势值。

衬质势是由于细胞的胶体物质、细胞壁和毛细管吸附水而使水的自由能下降而降低的水势值。

压力势是由于细胞壁压力的存在而使水势改变的数值。

对于具有中央大液泡的成熟细胞，其衬质势接近于零对水分。

进入细胞的作用很小，通常忽略不计，则水势公式简化为：ψw＝ψs＋ψp 。

3.答：水分从被植物吸收至蒸腾到体外，大致经过下列途径：土壤中的水分被根系吸收，首先进行横向运输进入根的内部，即由表皮经皮层薄壁细胞到中柱，进入木质部的导管和管胞中；然后，水分沿着木质部纵行向上运输到茎和叶的木质部；接着，水分在叶的木质部末端细胞，又进行横向运输，经过叶肉细胞到气孔下腔，经气孔蒸腾，散失到大气中。

水分在植物体内的运输有两种途径，一种是经过死细胞的长距离运输，导管、管胞是空管状的死细胞，运输阻力小、速度快；一种是经过活细胞的横向运输，由根毛到根部导管以及由叶部导管到气孔下腔，这一段距离很短，但水分运输受到的阻力较大，速度慢。

4.答：蒸腾作用是植物水分吸收和运输的主要动力；并能促进植物对矿物质和有机物的吸收和运输；还能通过水分蒸发降低叶片的温度，避免烈日灼伤。

5.答：淀粉-糖转化学说认为气孔运动是由于保卫细胞中可溶性糖和淀粉间的相互转化而引起渗透势改变而造成的。

保卫细胞的叶绿体在光照下进行光合作用，消耗二氧化碳，使细胞内PH增高，淀粉磷酸化酶便水解淀粉为葡萄糖-1-磷酸，细胞里的水势下降，副卫细胞（或周围表皮细胞）的水分进入保卫细胞，吸水膨胀，气孔张开。

在黑暗里则相反，呼吸产生的二氧化碳使保卫细胞的PH下降，淀粉磷酸化酶便将葡萄糖-1-磷酸合成淀粉，细胞液浓度降低，水势升高，水分从保卫细胞流到副卫细胞（或周围表皮细胞），保卫细胞失水收缩，气孔关闭。

PH增高淀粉 + 磷酸淀粉磷酸化酶葡萄糖-1-磷酸己糖 + 磷酸PH降低第二章植物的矿质与氮素营养一、名词解释必需元素：指在植物生长发育中不可缺少、不可替代、作用直接的元素。

被动吸收：细胞顺电化学势梯度吸收矿质的过程，不需要直接消耗代谢能量。

主动吸收：细胞利用代谢提供的能量，逆电化学势梯度吸收矿质的过程。

质子泵：又称H+-ATP酶，是存在于生物膜上的特殊蛋白复合体，它能够催化膜内侧的ATP水解释放能量，驱动膜内侧的质子（H+）向外泵出。

生理酸性盐：根系从溶液中有选择性地吸收离子后，根细胞释放H+与该盐的阳离子进行交换，使溶液pH值下降，酸度增加，这类盐被称为生理酸性盐。

单盐毒害与离子拮抗：植物培养在某种单一的盐溶液中所引起的毒害现象称为单盐毒害。

若在单盐溶液中加入少量其他盐类，即可减弱或消除毒害作用，这种离子间能够相互消除毒害的现象，称为离子拮抗。

根外追肥：把速效性肥料直接喷洒在叶片上，供植物吸收利用的施肥方法。

生物固氮：微生物自生或与植（动）物共生，通过体内固氮酶的作用，将大气中的游离氮固定转化为含氮化合物(氨)的过程。

二、问答题1.答：植物必需的大量元素有：碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、硅；微量元素有：铁、铜、硼、锌、锰、钼、氯、镊、钠。

氮元素的生理功能：（1）是构成蛋白质、核酸、磷脂等细胞结构物质的组成成分；（2）是酶、辅酶、ATP、植物激素、维生素、生物碱等细胞调节物质的组成成分，与物质代谢、能量代谢有关，调节生命活动；（3）是叶绿素的组成成分，与光合作用密切相关。

磷元素的生理功能：（1）是细胞中许多重要化合物（如核酸、核蛋白和磷脂）的主要成分，与蛋白质合成、细胞分裂、生长有关；（2）是AMP、ADP、ATP、NAD、 FAD等能量物质的成分，也是多种辅酶和辅基如NAD+、NADP+等的组成成分，在物质代谢（如碳代谢、氮代谢、脂肪转化等）和能量转化中起重要作用。

钾元素的生理功能：（1）是许多酶的活化剂，如PEP激酶、果糖激酶、淀粉合成酶等；（2）促进蛋白质的合成；（3）促进糖类的合成与运输；（4）重要渗透调节物质，参与根系吸水调节和气孔开闭，调节水分代谢。

2.答：植物细胞对矿质离子的被动吸收主要通过简单扩散、离子通道运输、载体蛋白运输这三种方式进行：（1）简单扩散：物质从高浓度向低浓度移动，直至达到平衡。

当细胞外溶液浓度大于细胞内时，溶质就会由于扩散作用进入细胞内。

（2）离子通道运输：细胞质膜上有内在蛋白形成的圆形孔道，横跨质膜的两侧，控制离子顺电化学势梯度、被动地、单方向地跨质膜运输。

（3）载体蛋白运输：质膜上的载体蛋白选择性地与质膜一侧的物质结合，形成载体-物质复合物，通过载体蛋白构象的变化透过质膜，把物质释放到质膜的另一侧。

如果运输方向是顺电化学势梯度，则不需直接消耗能量，为被动吸收。

3.答：(一) 根系吸收矿质与吸收水分是既相互关联又相互独立的过程。

（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。

（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。

(二) 根系对离子吸收具有选择性。

植物对同一溶液中不同离子或同一盐分的阴阳离子吸收的比列不同，从而引起外界溶液pH发生变化。

(三) 根系吸收单盐会受毒害。

任何植物,假若培养在某一单盐溶液中,不久即呈现不正常状态,最后死亡。

无论在营养元素还是非营养元素的单一溶液中，都可发生，且浓度很稀时就会受害。

4.答：(一)土壤温度在一定范围内,根系吸收矿质元素的速度,随土温的升高而加快，当超过一定温度时，吸收速度反而下降。

这是因为土温变化：①影响呼吸而影响根对矿质的主动吸收。

②影响酶的活性,影响各种代谢。

③影响原生质胶体状况低温下原生质胶体粘性增加,透性降低,吸收减少。

(二)土壤通气状况土壤通气状况直接影响到根系的呼吸作用，通气良好时根系吸收矿质元素速度快。

(三)土壤溶液浓度当土壤溶液浓度很低时,根系吸收矿质元素的速度,随着浓度的增加而增加,但达到某一浓度时,再增加离子浓度,根系对离子的吸收速度不再增加。

(四)土壤pH值一般阳离子的吸收速率随土壤pH值升高而加速;而阴离子的吸收速率则随pH值增高而下降。

(五)离子间的相互作用某些不同离子间存在竞争同一载体结合位点，从而影响另一离子的吸收；还有的离子能促进另一种离子的吸收，具有离子协和作用，如磷能促进氮的吸收和利用。

5.答：作物需肥规律：(一)不同作物或同一作物的不同品种需肥情况不同。

禾谷类作物需氮较多,同时又要供给足够的P、K, 以利于籽粒饱满；叶菜类多施氮肥有力于叶片肥大；薯类和甜菜等块茎、块根等作物需多的K、P和一定量的N，有利于地下部分累积糖类；(二) 作物不同,需肥形态不同。

烟草和马铃薯用草木灰做K肥比氯化钾好；水稻宜施铵态氮不宜施硝态氮,因水稻体内缺乏硝酸还原酶；烟草既需要铵态氮,又需要硝态氮,因为铵态N有利于芳香油的形成；硝态氮有利于有机酸的形成, 烟草施用NH４NO３效果最好。

(三) 同一作物在不同生育期需肥不同不同作物、不同品种、不同生育期对肥料要求不同, 要针对作物的具体特点,进行合理施肥，特别要注意作物的养分临界期和营养最大效率期的肥料供应。

合理施肥的指标：(一)形态指标：(1)相貌氮肥多,生长快,叶片大,叶色浓,株形松散;氮不足,生长慢,叶短而直,叶色变淡,株形紧凑。

(2)叶色叶色是反映作物体内的营养状况（尤其是氮素水平）和代谢类型（叶色深，氮代谢为主；叶色浅，碳代谢为主）的指标。

(二)生理指标：(1)体内养分状况通过“叶分析”测定叶片或叶鞘等组织中矿质元素含量, 判断营养的丰缺情况。

(2) 叶绿素含量反应体内含氮量；不同作物，不同时期叶绿素含量不同。

(3) 酰胺含量当氮素水平高时，氮会以酰胺状态贮藏，所以酰胺含量可以作为体内氮素水平的指标。

(4)酶活性某些矿质离子与酶结合，当这些离子不足时，相应酶的活性就要下降，可根据某种酶活性的变化,来判断某一元素的丰缺情况。