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陈昭

 植物根系对水分的吸收和运输
一 植物根系对水分的吸收和运输途径
1. 从土壤溶液到根表皮
  (1) 土壤溶液水势很高，接近0(-0.01MPa)，只有干旱时才很低(Ψp可达-3MPa)。
  (2) 根吸水的部位是根尖，并以根毛区为主。
  (3)  土壤中的水可经扩散作用进入表皮细胞间隙，或通过渗透作用进入表皮细胞内部。

2. 从表皮到皮层可经三条途径
    (1) 非质体或质外体途径(apoplast pathway)
    (2) 共质体途径(symplast pathway)
    (3) 越膜途径(transmembrane pathway)

 

陈昭

质外体：是指由细胞壁、细胞间隙、胞间层以及导管的空腔组成的部分。
共质体：是指由活的细胞通过胞间连丝组成的连续整体。
越膜途径：水分从一个细胞的一端进入，从另一端流出，并进入第二个细胞，依次进行下去，在这条途径中，每通过一个细胞，水分都至少两次越过质膜，甚至越过液泡膜。

陈昭

陈昭

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3. 穿越内皮层 Do you remember the casparian strip（凯氏带）?

    1) 从共质体来的水可通过胞间连丝进入内皮层细胞(扩散)。

    2)  质外体的水必须通过内皮层的质膜才能进入内皮层(渗透)。

      The function of casparian strip: Casparian strips ensure that all substances entering the stele at least one membrane,allowing only selected ions to pass into the stele. It also prevents stele contents from leaking back to the apoplast and out into soil.

陈昭

4.  从内皮层到中柱导管——共质体和质外体途径(扩散或渗透)
5. 根导管→茎导管→叶脉导管(长距离运输) ——质外体途径(集流)
6. 叶脉导管→叶肉细胞及细胞间隙→气孔下腔→大气———共质体或质外体途径(扩散或渗透)    

 

陈昭

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二 水分运输的速率

      共质体 10-5m/h；质外体：被子植物的导管20~30m/h，裸子植物的管胞0.6m/h。

三 水分由根部向地上部分运输的动力

    1. 根压 (root pressure):由于根系本身的代谢活动而使根系吸水并使水沿导管向上运输的力量。

　　证据: (1)伤流　bleeding; (2)吐水　guttation

    2. 蒸腾拉力 (transpiration pull):由于蒸腾 作用产生的水势梯度而使水分上升的力量。

陈昭

5.　土壤水势：土壤水势包括渗透势和压力势两部分，通常土壤溶液渗透势较高，约－0.01MPa，盐碱土可达－0.2MPa，压力势一般接近0，但干燥土壤的压力势可达－3MPa。
          一般来说，低于-3.1MPa的水为土壤束缚水，-3.1MPa～-0.01 MPa的水为毛细管水，高于-0.01 MPa的水为重力水。对于大多数植物，当土壤含水量达到永久萎蔫系数时，其水势约为-1.5 MPa，该水势称为永久萎蔫点（permanent wilting point）。
(二).　土壤通气状况
   土壤通气不良造成根系吸水困难：根系环境内缺乏O2，CO2积累，短期内使呼吸减弱，影响根压，继而影响根系吸水；长时期缺氧，根进行无氧呼吸，产生并积累较多的乙醇，使根系中毒受伤，吸水更少。

陈昭

(三)　土壤温度
低温:
原生质粘性增大，对水的阻力增大，水不易透过生活组织，植物吸水减弱；
水分子运动减慢，渗透作用降低；根系生长受抑，吸收面积减少；
根系呼吸速率降低，离子吸收减弱，影响根压。
高温:
加速根系老化过程，使根的木质化部位几乎到达根尖端，根吸收面积减少，吸水速率也下降。

陈昭

(四)土壤溶液浓度
一般情况下，土壤溶液浓度较低，水势较高，根系能够正常吸水。
但其土壤溶液浓度很高时，水势很低，作物吸水困难，甚至体内水分有可能外渗，作物不能维持体内水分平衡而处于缺水状态，形成生理干旱。

陈昭

§5　蒸腾作用
一　蒸腾作用的概念及其生理意义
1.概念：指水分以气体状态，通过植物体表面（主要是叶子）从体内散失到体外的现象。
　　　植物体所吸收的水分，除小部分用于代谢，大部分排出体外。
　　　排出休外的方式有吐水和蒸腾两种。
2.意义：1）是植物对水分吸收和运输的主要动力。
　　　   2）是植物吸收和运输无机物、有机物的主要动力。
　　　   3)   降低叶片温度，保护叶片（强光高温下萎蔫叶片温度比正常叶片高4℃）