植物生理学理论总结归纳第一篇植物的物质产生和光能利用第一章植物的水分生理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等3个过程。

第一节植物对水分的需要一、植物的含水量1、不同植物的含水量不同；2、同一种植物生长在不同环境中，含水量也不同；3、在同一植株种，不同器官和不同组织的含水量的差异也甚大。

二、植物体内水分存在的状态1、水分在植物细胞内通常呈束缚水和自由水两种状态（1）束缚水：靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分（不参与代谢作用，但与植物抗性大小有密切关系）（2）距离胶粒较远而可以自由流动的水分（参与各种代谢作用，自由水占总含水量的百分比越大，则植物代谢越旺盛）①由于自由水含量多少不同，所以细胞质亲水胶体有两种不同的状态：一种是含水较多的溶胶（sol）;另一种含水较少的凝胶（gel）2、水分子距离胶粒越近，吸附力越强；相反，则吸附力越弱。

3、自由水/束缚水低→凝胶耐旱自由水/束缚水高→溶胶三、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中的反应物质3、水分的植物对物质吸收和运输的溶剂4、水分能保持植物的固有姿态第二节植物细胞对水分的吸收植物细胞吸水主要有3中方式：扩散、集流、和渗透作用一、扩散：这是一种自发过程，指由于分子的随机热运动所造成的物质从浓度高的区域向浓度低的区域移动，扩散是物质顺着浓度梯度进行的。

二、集流：是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动。

水分集流与溶质浓度梯度无关。

●水孔蛋白的作用：水分在细胞内的运输；水分长距离运输；调整细胞内的渗透压。

三、渗透作用：指溶剂分子通过半透膜而移动的现象。

渗透作用水势梯度儿移动。

1、水势的公式：ΨW=μW-μ0W/V W=△μW/V W2、水势=水的化学势/水的偏摩尔体积=N·m·mol-1/m3·mol-1=N·m-2=Pa3、溶液越浓，水势越低。

4、水的水势为0MPa。

5、系统中总能量可分为束缚能和自由能。

束缚能是不能用于做功的的能量；自由能是在温度恒定的条件下可用于做功的能量。

四、细胞的水势细胞吸水情况决定于细胞水势。

Ψw=Ψs+Ψp+Ψg+ΨmΨw：水势Ψs：渗透势Ψp：压力势Ψg：重力势Ψm：衬质势水势：水溶液的化学势与纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得商，称为水势。

渗透势：由于溶质颗粒的存在，降低了水的自由能，因而其水势低于纯水水势的水势下降值。

压力势：指的是细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一种作用力相互作用的结果，与引起富有弹性的细胞壁产生一种限制原生质体膨胀的反作用力。

重力势：是水分因重力下移与相反力量相等时的力量，它是增加细胞水分自由能，提高水势的值，以正值表示。

衬质势：是指细胞胶体物质如蛋白质、淀粉粒、纤维素等亲水性和毛细管（凝胶内部的空隙）对自由水束缚而引起水势降低的值，以负值表示。

（未形成液泡的，如干种子Ψw=Ψm第三节根系吸水和水分向上运输一、根系吸水（一）根系吸水的途径：质外体途径：是指水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻力小，所以这种移动方式速度快。

共质体途径：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，形成一个细胞质的连续体，移动速度较慢。

跨膜途径：是指水分从一个细胞移动到另一个细胞，要两次通过质膜，还要通过液泡膜，故称跨膜途径。

●共质体途径和跨膜途径统称为细胞途径。

（二）根系吸水的动力根系吸水有两种动力：根压和蒸腾拉力，后者较为重要。

根压：由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力成为根压。

伤流：从伤口或这段的植物组织溢出液体的现象，称为伤流。

流出的汁液是伤流液。

伤流液的数量和成分，可作为根系活动能力强弱的指标。

吐水：这种从未受伤叶片尖端或边缘向外溢出液滴的现象，称为吐水。

吐水也是由根压所引起的。

在自然条件下，当植物吸水大于蒸腾时（如早晨、傍晚），往往可以看到吐水现象。

蒸腾拉力：叶片蒸腾时，气孔下腔附近的叶肉细胞因蒸腾失水而水势下降，所以从旁边细胞取得水分。

（三）影响根系吸水的土壤条件1、土壤中可用水分2、土壤通气情况3、土壤温度4、土壤溶液浓度二、水分向上运输（一）水分在木质部运输的速度具体速度以植物疏导组织隔膜的大小而定。

具环孔材的树木的导管较大而且较长，水流速度最高为20~40cm·h-1，甚至更高；具散孔材的树木的导管较短，水流速度慢，只有1~6cm·h-1,；裸子植物只有管胞，没有导管，水流速度更慢，还不到0.6cm·h-1.（二）水分沿导管或管胞上升的动力一般情况下，蒸腾拉力才是水分上升的主要动力。

通常蒸腾强的植物的吸水主要是由蒸腾拉力引起的；只有春季叶片未展开时，蒸腾速率很低的植株，根压才成为主要吸水动力。

水分内聚力使得水柱不断，把水分输送到叶片中。

（内聚力学说：水分具有较大的内聚力足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断来解释水分上升原因的学说，成为内聚力学说。

亦称蒸腾—内聚力—张力学说。

）第四节蒸腾作用水分从植物体中散失到外界的方式有两种：①以液体状态散失到体外（吐水、伤流）；②以气体状态散失到体外（蒸腾）。

（一）蒸腾作用的生理意义1、蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的主要动力（产生蒸腾拉力）；2、蒸腾作用有助于植物对矿物质和有机物的吸收；3、蒸腾作用能够降低叶片温度；4、蒸腾作用能促进CO2的吸收。

（二）蒸腾作用的部位当植物幼小的时候，暴露在空气中的全部表面都能蒸腾。

当植物长大后：⑴由于茎枝形成木栓，这是茎枝上的皮孔可以蒸腾，成为皮孔蒸腾；⑵植物的蒸腾作用大部分是在叶片上进行的，叶片的蒸腾所用有两种方式：①通过角质层的蒸腾，成为角质蒸腾；②通过气孔的蒸腾，称为气孔蒸腾（植物蒸腾的最主要方式）。

（三）蒸腾作用的指标1、蒸腾速率：即植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量（g·m-2·h·-1）。

通常白天的蒸腾速率是15~250g·m-2·h-1，夜间是1~20 g·m-2·h-1。

2、蒸腾比率（TR）：蒸腾比率=蒸腾H2O摩尔数/同化CO2摩尔数，指光合作用同化每摩尔CO2所需蒸腾散失的H2O的摩尔数。

C3植物的TR是500~1000，C4植物的是200~350，CAM植物的是50。

3、水分利用率（WUE）：WUE是指光合作用同化CO2的速率与同时蒸腾丢失水分的速率的比值。

一般情况下WUE是0.7~2.5mgCO2/gH2O。

二、气孔蒸腾（一）气孔运动一般来说气孔在白天开放，晚上关闭。

☞植物叶片的气孔为什么在光照条件下会张开，在黑暗条件下会关闭？●保卫细胞细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%。

●保卫细胞细胞壁的厚度不同，分布不均匀。

双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外壁薄，外壁易于伸长，吸水时向外扩展，拉开气孔；禾本科植物的保卫细胞是哑铃形，中间厚、两头薄，吸水时，横向膨大，使气孔张开。

●保卫细胞的叶绿体在光下会形成蔗糖，累积在液泡中，降低渗透势，于是吸水膨胀，气孔张开；在黑暗条件下，进行呼吸作用，消耗有机物，升高了渗透势，于是失水，气孔关闭。

☞气孔的张开与保卫细胞的什么结构有关？●细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%。

●细胞壁的厚度不同，分布不均匀。

双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外壁薄，外壁易于伸长，吸水时向外扩展，拉开气孔；禾本科植物的保卫细胞是哑铃形，中间厚、两头薄，吸水时，横向膨大，使气孔张开。

（二）气孔运动的机理气孔运动主要受保卫细胞的液泡水势的调节。

1、在20世纪20年代开始，有学者提出淀粉—糖互变学说：白天消耗CO2，PH上升，淀粉转化为糖，水势上升，失水，气孔关闭；夜间呼吸耗氧，PH下降，糖转变为淀粉，水势下降，吸水，气孔打开。

2、在20世纪70年代初，研究证明保卫细胞积累苹果酸。

（三）影响气孔运动的因素1、在供水充足的条件下，光照是调节气孔运动的主要环境信号；2、蓝光也会刺激气孔张开；3、植物激素的影响：细胞分裂素和细胞生长激素促进气孔张开；脱落酸促进气孔关闭；4、温度影响气孔运动：30°C左右气孔能打开到最大程度；5、CO2对气孔运动的影响显著：低浓度CO2促进气孔张开，高浓度CO2能使气孔迅速关闭。

6、ABA促使气孔关闭。

三、影响蒸腾作用的条件（一）外界条件1、光照是影响蒸腾作用的最主要的外界条件；2、蒸腾作用快慢取决于叶内外的蒸腾气压差大小；3、空气相对湿度和蒸腾速率有密切的关系：空气相对湿度大，蒸腾慢；4、温度对蒸腾速率影响很大：当相对湿度相同时，温度越高，蒸气压越大；当温度相同时，相对湿度越大，蒸气压就越大；5、风对蒸腾的影响比较复杂：微风时，蒸腾强；强风时，蒸腾弱；6、蒸腾作用的昼夜变化是由外界条件决定的。

（二）内部因素1、气孔和气孔下腔都直接影响蒸腾速率；2、叶片内部面积大小也影响蒸腾速率。

四、降低蒸腾的途径1、减少蒸腾面积。

例如：在对植物进行移植时，对于植物进行摘叶处理；2、降低蒸腾速率；3、使用抗蒸腾剂：①代谢型抗蒸腾剂；②薄膜型抗蒸腾剂；③反射型抗蒸腾剂。

第五节合理灌溉的生理基础一、作物的需水规律1、作物需水量因作物种类而异：大豆和水稻的需水量较多，小麦和甘蔗其次，高粱和玉米最少。

2、同一作物在不同的生长时期对水分的需要量也有很大的差别以小麦为例：第一个时期是从萌芽到分蘖前期第二个时期是从分蘖末期到抽穗期第三个时期是从抽穗到开始灌浆第四个时期是从开始灌浆到乳熟末期第五个时期是从乳熟末期到完熟期二、合理灌溉的指标1）.根据气候特点、土壤湿度决定灌溉时期。

判断准确，但不能充分发挥灌溉效益，因为灌溉的真正对象是植物而不是土壤。

2）.根据植物水分临界期事先拟定灌溉方案。

但因不同年份的气象条件不同、不同地块植物生长不同而常会有所变动。

3）.根据灌溉形态指标确定灌溉时期。

植物缺水时，幼嫩的茎叶因水分供应不上而发生凋萎，茎颜色转为暗绿或变红，生长速度下降。

这种方法的优点是灌溉形态指标易观察，缺点是需要经过多次实践才能掌握好。

4）.依据灌溉生理指标确定灌溉时期。

一般地，我们将叶片长势、细胞液浓度、渗透势和气孔开张度作为灌溉的生理指标。

三、节水灌溉的方法1、喷灌2、滴灌3、漫灌4、调亏灌溉5、控制性分根交替灌溉四、合理灌溉增产的原因1、干旱时，保持生长和光合作用；2、减缓“午休”现象；3、改变栽培环境。

☞如何利用水分亏缺的生理变化应用于农业生产，以达到节水高产双赢的目的？答：在作物的非临界期减少灌水（亏缺），处于干旱胁迫状态，减少蒸腾耗水和延缓营养生长，而把有限的水量集中供给作物的需水临界期，满足生殖器官形成和生长的要求。

☞节水农业工程对我国的农业生产有什么意义？答：我国是个水资源匮乏的国家，人均用水量只占世界人均用水量的四分之一。