植物生理学全课程讲义 (3)

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近年蚕豆叶片研究表明：气孔运动可能有不同的渗透调节阶段，气孔张开主要吸收较多的K+，气孔关闭则与蔗糖浓度下降有关。 4 影响气孔运动的因素

? 光照：光强、光质（红光、蓝光效果好） ? 温度：一定范围内随温度增高而增大 ? CO2浓度：低浓度，气孔开放 ? 水分：缺水，气孔变小 ? 化学物质：ABA、敌草隆

v气孔“午休”现象—-夏天中午高温强光下气孔暂时关闭现象。v原因：蒸腾太快，水分供应不足

温度过高，呼吸增强，光合减弱，CO2增高 叶周围湿度小，保卫细胞弹性减小

六 影响蒸腾作用的内外因素

取决于水蒸气向外扩散力和扩散途径阻力

?叶子扩散阻力——水蒸汽由叶组织内部细胞表面通过叶表面扩散到大气中，或大气中CO2通过叶表面进入叶绿体时所受到的阻力。由叶表面空气边界阻力ra、气孔阻力rs、细胞间隙阻力ri等组成，对CO2而言，还有叶肉细胞阻力rm。 ?叶子导度——叶子表面透过水蒸汽或CO2的能力称~，是叶子扩散阻力的倒数。 ㈠ 内部因素

v气孔频度和气孔大小 v 气孔下腔容积的大小 v 气孔开度调节：主要 v 气孔结构

v 叶片内部面积的大小 ㈡ 外 部 因 素 ?光 ?温度 ? 水分 ?大气湿度

? 风速：微风、强风

第五节 植物体内水分的运输

一 、水分运输的途经和速度 土壤----植物----大气连续系统

水分 → 根毛 → 根的皮层 →根中柱 → 根导管 → 茎导管 → 叶脉导管 → 叶肉细胞 →气孔腔

（一） 经过活细胞的运输（短距离） 通过共质体，阻力大，速度慢10-3cm/h v 从根毛到根部导管通过内皮层凯氏带 v 从叶脉到叶肉细胞

（二）经过死细胞的运输（长距离）

通过质外体，阻力小，速度快，多为3~45m/h v 通过根、茎的导管、管胞等运输

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二、水分运输的动力 （一）根压

（二）蒸腾拉力

H.Dixon:蒸腾流—内聚力—张力学说（内聚力学说） 内聚力：物质相同分子间具有相互吸引的力量

张力(0.5~3MPa)：远小于内聚力(20MPa)，且水与胞壁有大的附着力，使水柱连续不断

争论焦点： 是否有活细胞参与？

木质部里有气泡会使水柱中断？ 三、水分运输的方向 * 从下往上：快

* 侧向运输：经微管射线作辐射运输；通过导管壁孔作切向运输 * 从上而下：

第六节 合理灌溉生理基础

植物与水分的关系：

吸水》散失 吸水 = 散失 吸水《散失 一 、作物的需水规律

不同种类、生育期需水量不同

水分临界期---植物对水分不足特别敏感的时期 二、合理灌溉指标： 1、土壤指标 2、植物指标：

*形态指标：叶色、萎焉状态、生长势

*生理指标：叶的水势、细胞液渗透势、气孔开度、脯氨酸、甜菜碱、脱落酸积累

三、灌溉中的要点 v一次灌溉量不能过大

v两次灌溉时间间隔不能过长 v注意灌溉水质与水温

v注意灌溉方法：喷灌、滴灌、漫灌 四、理灌溉增产的原因

?改善作物各种生理作用，尤其是光合作用

?改善栽培环境： 满足生理需水、生态需水

思考题 ?植物细胞和土壤溶液水势的组成有何异同点？ ?一个细胞放在纯水中其水势及体积如何变化？

?植物体内水分存在形式及与植物代谢强弱、抗逆性关系。 ?试述气孔运动机制及其影响因素。 ?哪些因素影响植物吸水和蒸腾作用？ ?试述水分进出植物体的途径及动力。

?区别主动吸水与被动吸水、永久萎焉与暂时萎焉。 ?合理灌溉在节水农业中意义？如何才能做到合理灌溉？

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第二章 植物的矿质营养

矿质代谢过程：吸收、转运、同化 【重、难点提示】7学时讲授

第一节 植物的必需元素及其生理作用

一、 植物体内的元素 （一）元素组成 植物材料--（105℃）→水分95—5％+干物质5—95％→（600℃）→有机物90％

（挥发CHON）+灰分10%残留

灰分元素——构成灰分的元素，包括金属元素及部分 P、S 非金属元素。因其直接或间接来自土壤矿质，又称矿质元素。

灰分——植物体充分燃烧后，有机物中的C、H、O、N、部分S挥发掉，剩下的不能挥发的灰白色残渣为灰分。

（二） 植物体内矿质元素的含量现知植物体内元素最少有60种 C-45％、O-45％、H-6.0％、N-1.5％ 、S-0.1％

年龄、环境变化较大

（三） 植物矿质元素分类

1、根据含量划分 大量元素(n ×10-2%以上)

C、H、O、N、P、K、Mg﹑Ca﹑S、 Si 微量元素(n ×10-3%－n ×10-5%) Fe﹑Mn﹑B﹑Zn﹑Cu﹑Mo﹑Cl 、 Ni、Na

超微量元素（n×10-6%－n ×10-12%）：Hg﹑Ag﹑Se﹑Ra﹑Au

2、按必需性划分必需元素（19种)

C、H、O ——来自H2O、CO2

N、P、K、Ca、Mg、S、 Si ——大量元素，来自土壤 Fe、Mn、B、Zn、Cu 、Mo 、Cl Ni、Na——微量元素 非必需元素 Al、 Hg﹑Ag﹑Se﹑Ra﹑Au

有利元素：指对植物的生长有利，并能部分代替某一必需元素的作用，减轻其缺乏症状，如Na、 Se、 Si、 Co 二、必需元素的确定与研究方法

1、必需元素的确定标准（国际植物营养协会规定） ⑴ 缺少该元素植物生长发育受阻， 不能完成其生活史 ⑵ 除去该元素，表现为专一的缺乏症 ⑶ 该元素的作用是直接的

主要研究方法：溶液培养法（水培法）、砂培法 2.矿质元素的研究方法

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① 原子示踪法； ② 原子吸收光谱法；

③人工培养法：水培法、砂培法、气培法（将根系置于营养液气雾中栽培植物的方法）

注意：药品纯度、培养液PH值、浓度、通气、光、温 ④ 大田栽培法

三、必需元素的生理作用及缺乏症

必需元素的作用： *是细胞结构物质的组分和代谢产物

*是各种生理代谢的调节者，参与酶活动

*起电化学作用，即离子浓度的平衡、胶 体的稳定、电荷的平衡

根据必需元素的生理功能分组 第一组：作为碳水化合物部分的营养：N、S

P、Si、B

K、Ca、Mg、 Mn、Cl 、Na Fe、Zn、Cu 、Mo 、Ni、

大量元素 1 氮（占干重1~2%）

（1）吸收形式*: 氨态氮NH4+、硝态氮NO3- 、 有机氮

（2）存在形式：有机态氮

（3）生理功能：是蛋白质、核酸、磷脂、叶绿素、辅酶、激素、维生素等的组分，称生命元素

（4）缺乏症：植株矮小、叶黄缺绿，茎细，老叶先表现，是可再利用或再循环元素。

注意：在一般田间条件下，NO3—是植物吸收的主要形式，因 NH4+十分容易被消化细菌氧化为NO3—，只有在通气不良、PH较低的土壤中，由于消化作用受到抑制， NH4+才会积累而被植物吸收

2 磷

（1）吸收形式：HPO4= ， H2PO4-（多） （2）存在形式：多为有机物， （3）生理功能：

ATP、FMN、FAD、NAD、NADP、COA等）的组

分---代谢元素，利于糖运输、细胞分裂、分生组织的增长

（4）缺乏症：分枝少，矮小、叶暗绿，有时茎紫红（糖运输受阻），为可再利用元素。施P多易缺锌（磷酸盐与锌结合，阻碍锌吸收）。 3 钾：（含量最高金属元素，占1%） （1）吸收形式和存在形式：K+

（2）生理功能：酶的辅基或活化剂、增加原生质胶体的水合程度（抗旱）、促进碳水化合物的合成和运输、促进气孔的开放。

（3）缺乏症：茎杆易倒伏，叶干枯或叶缘焦枯、坏死，老叶开始，可再利用元

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素。

4 硫（占干重0.2%） （1）吸收形式：SO4=

（2）存在形式：多为有机物，少SO4=

（3）生理功能：是含硫氨基酸、COA、硫胺素、生物素、铁硫蛋白、谷胱甘肽的组分。

（4）缺乏症：幼叶先开始发黄，不可再利用元素 5 钙（占干重0.5%） （1）吸收形式：Ca++

（2）存在形式：Ca++、难溶盐、结合态

（3）生理功能：酶活化剂、细胞壁形成、解毒(与草酸形成草酸钙）、稳定膜结构、延缓衰老、抗病（有助于愈伤组织形成）第二信使作用（钙调素）。

（4）缺乏症：幼叶先皱缩变形、呈钩形、顶芽溃烂坏死，为不可再利用元素。

6 镁

（1）吸收形式：Mg++

（2）存在形式：Mg++、有机化合物

（3）生理功能：酶的活化剂、叶绿素的组分、与RNA、DNA、蛋白质的合成有关。 （4）缺乏症：老叶先开始缺绿，为可再利用元素。 7 硅（禾本科植物必需）

（1）吸收、运输形式：硅酸 H4SiO4

（2）存在形式：非结晶水 SiO2.nH2O化合物

（3）生理功能：形成细胞加厚物质，禾本科植物茎叶的表皮细胞内含量高，可增强抗病虫及抗倒伏的能力。适量可促进作物生长、增产。 （4）缺乏症：蒸腾加快，生长受阻、易感病、易倒伏。

微量元素 8 铁

（1）吸收形式：氧化态铁（Fe++、Fe+++） （2）存在形式：固定状态，不易移动

（3）生理功能：酶或辅酶的组分；叶绿素合成所必需；电子传递；与固氮有关（根瘤菌血红蛋白含铁）。

（4）缺乏症：幼叶叶脉间缺绿，华北果树的“黄叶病”（碱性土或石灰质土易缺乏） 9 硼

（1）吸收形式：BO3=

（2）存在形式：不溶态存在

（3）生理功能：参与糖运转与代谢，生殖（花粉形成、花粉管萌发及受精密切相关），抑制有毒酚类化合物的合成，促进根系发育（豆科植物根瘤形成）。 （4）缺乏症：受精不良、子粒减少，根粗短、叶皱缩；茎根尖生长点停止生长、腐烂死亡。

湖北甘蓝型油菜“花而不实”，华北棉花“蕾而不花黑龙江小麦不结实，， 甜菜干腐病，花菜褐腐病，马铃薯卷叶病。 10 铜

（1）吸收形式：Cu+， Cu++

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