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第一章 植物水分生理

一、名词解释 （写出下列名词的英文并解释）

自由水free water：不与细胞的组分紧密结合，易自由移动的水分，称为自由水。其特点是参与代谢，能作溶剂，易结冰。所以，当自由水比率增加时，植物细胞原生质处于溶胶状态，植物代谢旺盛，但是抗逆性减弱。

束缚水bound water：与细胞的组分紧密结合,不易自由移动的水分，称为束缚水。其特点是不参与代谢，不能作溶剂，不易结冰。所以，当束缚水比率高时，植物细胞原生质处于凝胶状态，植物代谢活动减弱，但是抗逆性增加。

生理需水：直接用于植物生命活动与保持植物体内水分平衡所需要的水称为生理需水

生态需水：水分作为生态因子，创造作物高产栽培所必需的体外环境所消耗的水

水势Water potential：水势是指在同温同压同一系统中，一偏摩尔体积（V）溶液（含溶质的水）的自由

0

能(μw）与一摩尔体积（V）纯水的自由能(μw)的差值(Δμw)。

00

Ψw=(μw / Vw) -（μw／Vw） =(μw-μw)／Vw=Δμw／Vw 植物细胞的水势是由溶质势、压力势、衬质势来组成的。

溶质势Solute potential、渗透势Osmotic potential ：由于溶质的存在而降低的水势，它取决于细胞内溶质颗粒(分子或离子)总和。和溶液所能产生的最大渗透压数值相等，符号相反。

压力势pressure potential：由于细胞膨压的存在而提高的水势。一般为正值；特殊情况下，压力势会等于零或负值。如初始质壁分离时，压力势为零；剧烈蒸腾时，细胞的压力势会呈负值。

衬质势matric potential：细胞内胶体物质（如蛋白质、淀粉、细胞壁物质等）对水分吸附而引起水势降低的值。为负值。未形成液泡的细胞具有明显的衬质势，已形成液泡的细胞的衬质势很小（-0.01MPa左右）可以略而不计。

扩散作用diffusion：任何物质分子都有从某一浓度较高的区域向其邻近的浓度较低的区域迁移的趋势，这种现象称为扩散。

渗透作用osmosis：指溶剂分子（水分子）通过半透膜的扩散作用。

半透膜semipermeable membrane：是指一种具有选择透过性的膜，如动物膀胱、蚕豆种皮、透析袋等。理想的半透膜只允许水分子通过而不允许其它的分子通过。

吸胀作用Imbibition ：是亲水胶体吸水膨胀的现象。只与成分有关：蛋白质>淀粉>纤维素> >脂类。豆科植物种子吸胀现象非常显著。未形成液泡的植物细胞，如风干种子、分生细胞主要靠吸胀作用。

代谢性吸水Metabolic absorption of water ：利用细胞呼吸释放出的能量，使水分通过质膜而进入细胞的过程——代谢性吸水。

质壁分离Plasmolysis：高浓度溶液中，植物细胞液泡失水，原生质体与细胞壁分离的现象。

质壁分离复原Deplasmolysis：低浓度溶液中，植物细胞液泡吸水，原生质体与细胞壁重新接触的现象。

土壤有效水Soil available water：指土壤中能被植物直接吸收利用，其含水量高于萎蔫系数以上的水。

萎蔫wilting：植物体内水分不足时，叶片和茎的幼嫩部分下垂，这种现象称为萎蔫

永久萎蔫Permanent wilting ：土壤中缺少有效水，根系吸不到水而造成的萎蔫叫做永久萎蔫。

暂时萎蔫Temporary wilting：当蒸腾作用过于强烈，根系吸水及转运水分的速度不足以弥补蒸腾失水，植物所产生的萎蔫现象称暂时萎蔫。

萎蔫系数wilting coefficient：萎蔫系数是指当植物发生永久萎蔫时，土壤中尚存的水分含量(以占土壤干重的百分率计)。

主动吸水Active absorption of water：根系本身生理活动而引起植物吸收水分的现象。

被动吸水Passive absorption of water ：被动吸水是指由于地上部的的蒸腾作用而引起根部吸水的现象。

根压Root pressure ：由于根系的生理活动使液流从根部沿木质部导管上升的压力。它的成分和大小代表根的生理活动及其强弱。

伤流Bleeding：汁液从伤口（残茎的切口）溢出的现象。由根压所引起。伤流液的成分和多少代表根生理活动的内容和强弱。

吐水Guttation ：土壤水分充足、大气温暖、湿润的环境中或清晨，未受伤叶尖或叶缘向外溢出液滴的现象。荷叶、草莓及禾本科吐水较多。可利用吐水作为选择壮苗的一种生理指标。

水通道蛋白Water channel proteins or aquaporins ：指细胞膜或液泡膜上，可减少水分跨膜运输阻力，加快水分进出生物膜的一类蛋白质。

共质体Symplast：是指活细胞内的原生质体通过胞间连丝及质膜本身互相连结成的一个连续的整体。水分在其间依次从一个细胞经过胞间连丝进入另一个细胞。

质外体Apoplast：是指原生质以外的包括细胞壁、细胞间隙和木质部的导管等无生活物质互相连结成的一个连续的整体。水分子移动阻力小，移动速度快。

蒸腾作用Transpiration：是指植物地上部分以水气状态向外界散失水分的过程。受植物结构和气孔行为的调控。

蒸腾拉力transpiration pull：由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使水分沿着导管上升的力

气孔蒸腾stomatal transpiration：通过气孔的蒸腾。是一般中生和旱生植物蒸腾作用的主要形式。

小孔定律Law of micropore diffusion：水蒸汽通过多孔表面扩散的速率不与小孔的面积成正比，而与小孔的周长成正比。

气孔复合体Stomatal complex：保卫细胞与邻近细胞或副卫细胞共同组成。

蒸腾速率Transpiration rate：单位面积单位时间内叶子蒸腾的水量。

蒸腾效率transpiration ratio：植物每消耗1kg的水所产生的干物质的克数

蒸腾系数（需水量）Transpiration coefficient or water requirement ：制造1克干物质所需的水分的克数。

内聚力学说cohesion theory：水分子由于蒸腾作用和水分子间的内聚力大于张力而使水分在导管内连续不断向上输送的学说。

水分临界期Critical period of water：是指需水量不一定多，但植物对水分不足最敏感，最易受害的时期。如小麦从分蘖末期到抽穗期之间的孕穗期。

水分利用效率Water use efficiency：生理学意义上定义叶片净光合速率( Pn) 与蒸腾速率( E) 的比值( Pn/ E)。

二、填空题

1 水分在植物细胞内以束缚水 和自由水 状态存在， 自由水/束缚水 比值大时，代谢旺盛。

2 细胞中的自由水越多，原生质粘性 越低 ，代谢 越旺盛 ，抗性 越弱 。 3 植物细胞自由水比束缚水比值低时，植物 抗性 提高，而 代谢活动 降低。 4 当植物体内自由水比值增加时，代谢活动 增强 ，抗逆性 减弱 。

5 自由水比束缚水比值的大小，常作为衡量植物 代谢活动 和 抗性 强弱的指标。 6 当细胞内自由水比束缚水比值增高时，原生质胶体的粘性 降低 ，细胞代谢活动 变旺盛 。

7 当细胞内束缚水比值上升时，原生质胶体呈 凝胶 态，代谢 减弱 ，抗逆性 增强 。 8 植物细胞吸水的三种方式是 吸胀吸水 、 渗透吸水 和 降压吸水 。 9 植物细胞内起半透性膜作用的部位是指 质膜 、 细胞质 、 液泡膜 三个部分。 10 在相同 温度压力下，一个系统中一偏摩尔容积的 水溶液化学势（或称自由能） 与一偏摩容积的 纯水化学势（或称自由能） 之间的 差值 ，叫做水势。

11 在标准状况下，纯水的水势为0 。加入溶质后其水势 降低 ，溶液愈浓，其水势越低 。

12 当相同质量的溶质加入水中时，溶质的分子量越大，其Ψs 越大 ；溶质的分子量越小，其Ψs 越小 。（Ψs不是指绝对值，Ψs为负值）

13 把成熟的植物生活细胞放在高水势溶液中，细胞通常表现 吸水保胀 ；放在低水势溶液中，细胞常表现 失水萎缩（质壁分离）；放在与细胞水势相等的溶液中，细胞表现为 既不吸水也不失水 。 14 与纯水相比，含有溶质的水溶液的沸点 较高 ，冰点 较低 ，渗透势 较小 。 15 植物组织的水势由渗透势 ， 压力势 和 衬质势 组成。

16 植物细胞发生初始质壁分离时，其Ψw＝Ψs ；当细胞吸水达到饱和时，其Ψw= 0 。 17 一般植物细胞ΨW=Ψs＋Ψp（指有液泡的细胞）；当细胞刚发生质壁分离时，其ΨW=Ψs 。 18 液泡化的植物细胞，其水势主要由Ψs 和Ψp 组成，而Ψm 可以忽略不计。 19 植物细胞处于临界质壁分离时其Ψw=Ψs ；充分吸水后其Ψw= 0 。

20 当叶片失水出现萎蔫状态时，这时细胞的膨压呈 下降趋势直至0 ，其水势 比正常值低，直至与Ψs相等 。（注：“萎蔫状态”这个词太含糊，此题答案不唯一）

21 在通常情况下，植物细胞的压力势总是呈正值，但在 剧烈蒸腾 时，其压力势可呈负值，这时其Ψw < Ψs。

22 植物细胞间水分移动的快慢，取决于它们之间的 水势差 和 。

23 茎叶的水势比根的水势 低 ；在同一根部，内侧细胞的水势比外侧细胞的水势 低 。 24 种子萌发时靠 吸胀 作用吸水，其吸水量与 种子原生质凝胶分子（组成物质） 有关。 25 分生组织主要依靠 吸胀作用 吸水，形成液泡的细胞主要靠 渗透 吸水。

26 种子萌发时，原生质胶体变 溶胶 状态，这时其代谢 变旺盛 ，抗逆性 降低 。

==

27 下列吸水过程中水势的组分分别是: 吸胀吸水Ψw Ψm ；渗透吸水Ψw Ψs+Ψp ；干燥种子

===

吸水Ψw Ψm ；分生组织细胞吸水Ψw Ψm ；一个典型细胞水势组分，Ψw Ψs＋Ψp+Ψm ； 成长植株

=

的细胞吸水Ψw Ψs+Ψp ；

28 当细胞发生质壁分离时，压力势为 0 ，细胞的水势等于 溶质势 ，当细胞水势等于零时，细胞的 溶质 势和 压力 势相等，但方向 相反 。

===

29 当细胞处于质壁分离时，Ψp 0 , Ψw Ψs ； 当细胞充分吸水完全膨胀时，Ψp －Ψs , ===Ψw 0 ；在细胞初始质壁分离与充分吸水膨胀之间，随着细胞吸水，Ψs Ψw-Ψp ,Ψp Ψw-Ψs , Ψ=

w Ψs＋Ψp 。

30 写出下列情况下，土壤溶液水势（Ψw土）与根细胞水势（Ψw细 ）之间的状况（采用<、>或=符号表示）。水分进入根毛细胞Ψw细 < Ψw土;水分外渗至土壤溶液，Ψw细 > Ψw土;细胞不吸水也不外渗水Ψw细 ＝ Ψw土;施肥不当产生“烧苗” Ψw细 > Ψw土。 31 有两个相邻细胞，甲细胞的Ψs为-1.6Mpa，Ψp为0.9Mpa，乙细胞的Ψs为-1.3Mpa，Ψp为0.9Mpa。那么，甲细胞的Ψw是 –0.7 Mpa，乙细胞的Ψw是 –0.4 Mpa。水分的流向是由 乙 细胞向 甲 细胞。 32 有一个细胞的Ψs=-1.9Mpa,Ψp=1.8Mpa将其放入装有纯水的烧杯中, 当达到水分平衡时，如细胞体积增加可忽略不计，该时细胞的Ψs为 ，Ψp为 ΨW为 。

33 一个细胞的Ψs=-1.9Mpa,Ψp=0.9Mpa将其放入装有纯水的烧杯中, 当达到平衡时细胞体积增加了30%，该时细胞的Ψs为 ，Ψp为 ，ΨW为 。

34 植物根部吸水能力最强的部位为 根毛区 ，因为 1、根毛区吸水表面积大；2、根毛细胞壁较薄，且含有丰富的果胶质，粘性和亲水性较强；3、根毛区的输导组织发达，对水分移动的阻力小 。

35 植物以液体状态散失水分的过程叫做 吐水 ，而以气体状态散失水分的过程叫做 蒸腾作用 。 36 植物从叶尖、叶缘分泌液滴的现象称为 吐水 ，其动力是 根压 。

37 在 土壤水分充足 、 大气温度湿度较高 的环境条件下，比较容易见到草本植物的吐水现象，这时其吸水动力主要是 根压（主动吸水） 。

38 在暖湿天气条件下，植物吸水动力主要是 主动吸水（根压） ，在干热天气下，植物吸水动力主要是 被动吸水（蒸腾拉力） 。

39 植物的 伤流 和 吐水 现象可以证明根压的存在。

40 一般说来，蒸腾强烈的植物，吸水主要是由 被动吸水（蒸腾拉力） 引起的，蒸腾程度很弱的植物，吸水主要由 主动吸水（根压） 引起。

41 比较容易在清晨见到吐水现象的植物，如 荷 、 禾本科植物 等。

42 永久萎蔫是 土壤中缺少植物可利用的水 引起的，暂时萎蔫则是 蒸腾作用过于强烈 引起的。

43 消除永久萎蔫可采用 立即灌水 ，消除暂时萎蔫常用 降低蒸腾作用 。

44 根系吸水动力有 主动吸水 和 被动吸水 两种。前者与 根系生理活动 有关，后者则与 蒸腾作用 有关。

45 影响根系吸水的主要土壤因素是 土壤可利用水分 、 土壤通气状况 和 土壤温度 。 46 消除暂时萎蔫的方法有 遮阴 、 降温 和 增大空气湿度 等。 47 植物失水有 吐水现象 和 蒸腾作用 两种方式。

48 蒸腾可促进植物体内的 水分 和 无机盐 向上运输，又可避免叶面受到 高温灼 害。

49 气孔在叶面上所占的面积一般 很小(1%左右) ，但气孔蒸腾失去了植物内的大量水分，这是因为气孔蒸腾符合 小孔 原理，这个原理的基本内容是 水蒸气通过多孔表面扩散的速率，不与小孔的面积成正比，而与小孔的周长成正比 。

50 气孔不仅是 气体 交换通道，也是 水分 交换通道。

51 水分通过气孔扩散的速度与小孔的 周长 成正比，不与小孔的 面积 成正比。 52 水分经大孔扩散的速度大小与孔的 面积 成正比，而不与孔的 周长 成正比。 53 气孔开放时，水分通过气孔扩散的速度与 气孔下腔蒸汽压 、 叶外蒸汽压 、 气孔阻力 、 扩散层阻力 等因素密切相关。

54 植物气孔开闭直接由 保卫细胞性状的改变所控制 ，因此有人认为气孔运动就是 保卫 细胞吸水， 保卫细胞与表皮细胞膨压差 加大，气孔 张开 ，该细胞缺水保卫细胞与表皮细胞膨压差减小，气孔 关闭 。

55 叶肉细胞因在大气中损失太多水分而使细胞壁水分饱和程度降低，引起蒸腾作用减弱的现象称为 。

+

56 保卫细胞内CO2含量 减少 ， pH 升高 ， K 浓度增加 ，或水分 增加 等，都能促使气孔开放。

+

57 保卫细胞内CO2含量 增加 ， pH 降低 ， K 浓度减少 ，或水分 减少 等，都能导致气孔关闭。

58 提高保卫细胞内 、 和 等可使气孔关闭。

59 气孔开闭的无机离子吸收（K泵）学说认为气孔在光照下张开时，保卫细胞内 钾 离子浓度升高，这是因为保卫细胞内含 叶绿体 ，在光照下可以产生 ATP ，供给质膜上的 H＋泵ATPase，引起主动吸收 钾 离子，降低保卫细胞的水势而使气孔开放。

60 在光下由于进行光合作用，保卫细胞内 CO2浓度 减少，导致pH上升， 淀粉磷酸化 酶在pH降低时把 葡萄糖－1－磷酸 转变为 淀粉 ，使水势 升高 ，气孔 关闭 。（本题不同学说有不同解释，这里指提供了淀粉－糖转化学说的答案）

61 影响气孔开闭的主要环境因素有 光 、 CO2 、 温度 和 水分胁迫 等。 62 影响蒸腾作用的主要环境因素是 光照 、 空气湿度 、 温度 等 63 常用的蒸腾作用指标是 蒸腾速率 、 蒸腾效率 和 蒸腾系数 。 64 细胞水分充足，空气的相对湿度下降时，蒸腾速度 增加 。

65 某植物每制造1克干物质，需耗水500克，其蒸腾系当数是 500g ，蒸腾效率是 2g 。 66 某植物蒸腾系数为400，每制造1克干物质需耗水 400 克，其蒸腾效率为 2.5g 。 67 某植物蒸腾效率为3，蒸腾系数为 1000/3 g ，每制造1克干物质需耗水 1000/3 克。

2

68 某植物0.5m叶片，在10min蒸腾了180g水，同化了12 m mol CO2，该植物的蒸腾强度是100/3

22-1

m mol H2O/ms，光合速率是 40 μmol CO2/ms，水分利用效率是 1.2μmol .mmol。

22

69 甲植物光合速率为15μmol/ms，蒸腾速率为5mmol/ ms, 如固定的CO2全变为干物质，即其蒸

-1

腾系数为 136g ，蒸腾效率为 7.3g 。水分利用效率为 3μmol .mmol 。

70 植物水分代谢的三个过程为 水分的吸收 、水分在植物体内运输分配 和 水分的排出 。 71 水分在植物体内的运输，一部分是通过 死细胞（导管和管胞） 的长距离运输，另一部分是通过活细胞的短距离径向运输，包括水分由根毛到根部导管，主要经过 和 ，由叶脉到气孔下腔要经过 。

72 植物体内水分运输阻力最大的部位是 根部 ，阻力最小的部位是 导管和管胞 。 73 水的内聚力对高大植物中的 水分运输 具有重要作用。

74 作物灌水的生理指标有 叶组织相对含水量 、 叶片水势 和 溶质势、细胞汁液浓度、气孔开度。

75 当水势作为植物灌溉的指标时，以 叶片水势 较为可靠。

三、选择题

1. 当细胞内自由水/束缚水比值低时，这时植物细胞 2 。

（1）代谢强、抗性弱 （2）代谢弱、抗性强 （3）代谢、抗性都强 （4）代谢、抗性都弱 2. 一般说来，越冬作物细胞中自由水与束缚水的比值 2 。 （1）大于1 （2）小于1 （3）等于1 （4）等于零 2. 生长活跃、代谢旺盛的植物组织，其水分含量一般为 3 。 （1）?50% （2）50—70%（3）70—90%（4）?90% 3. 根据下列中 3 ，就可以判断植物组织是活的。

（1）组织能吸水（2）表皮能撕下来（3）细胞能质壁分离（4）细胞能染色 4. 植物细胞吸水后，体积增大，这时其Ψs 1 。

（1）上升 （2）下降 （3）不变 （4）等于零

5. 设根毛Ψs为-0.8Mpa，Ψp为0.6Mpa，土壤Ψs为-0.2Mpa，这时 3 。

（1）根毛吸水 （2）根毛失水 （3）根毛和土壤水分处于进出动态平衡 （4）全可能 6. 设植物根毛的ΨS为－0.7MPa，ΨP 为0.6MPa，土壤溶液ΨS－0.1MPa，这时 3 。 （1）根毛会吸水（2）根毛要失水（3）根毛和土壤水分处于进出动态平衡（4）全可能

7. 用小液流法测定组织水分状况，当小液滴不浮不沉时，其糖液Ψs就等于植物组织的 1 。 （1）Ψw （2）Ψs （3）Ψp （4）Ψm

8. 将一植物组织浸入某一浓度糖液中，经一段时间后，若糖液浓度不变，则该糖液的Ψs等于植物组织的

1 。

（1）Ψw （2）Ψs （3）Ψp （4）Ψm

9. 植物细胞处于临界质壁分离时，这时外液?s等于细胞的 2 。 （1）Ψs+Ψp （2）Ψs （3）Ψp （4）Ψm

10. 有一充分吸水的细胞，将其放入比细胞浓度低10倍的溶液中，则细胞体积 1（若为植物细胞，动物细胞则胀破） 。

（1）不变 （2）变小 （3）变大 （4）不一定变化

11. 当把有一定膨压的活植物组织放入与其渗透势相等的糖溶液中时，则会发生 2 。 （1）细胞吸水 （2）细胞失水 （3）细胞保持吸水和失水动态平衡（4）以上全可 12. 把植物组织放在高渗溶液中，植物组织 2 。

（１）吸水 （２）失水 （３）水分动态平衡 （４）水分不动 13. 渗透作用进行条件是 4 。

（１）水势差 （２）细胞结构 （３）半透膜 （４）半透膜和膜两侧水势差 14. 如果外液的水势高于植物细胞的水势，这种溶液称为 4 。

（１）等渗溶液 （２）高渗溶液 （３）平衡溶液 （４）低渗溶液 15. A、B两细胞相邻，其渗透势和压力势都是A大于B，水势则是A小于B，这时水分总体应由 2 流

动。

（１）A向B （２）B向A （３）AB随机 （４）都有可能 16. 已形成液泡的成熟细胞，其衬质势通常忽略不计，原因是 4

（１）Ψw不存在 （2）Ψs很低 （3）Ψp值很大 （4）Ψm绝对值很小

17. 当细胞在0.25M蔗糖溶液中吸水达动态平衡时，将该其置于纯水中，细胞将 4 。 （１）完全吸水 （２）完全失水 （３）吸水和失水平衡 （４）吸水大于失水 18. 对于一个具有液泡的植物成熟细胞，其Ψw通常为 3 。 （１）Ψp+Ψs+Ψm （２）Ψp +Ψm （３）Ψp+Ψs （４）Ψs-Ψp 19. 当植物细胞Ψs与Ψp绝对值相等时，这时细胞 3 。

（1）吸水加快 （2）吸水减慢 （3）吸水和失水达动态平衡 （4）开始失水 20. 中生植物不能生长的最低环境水势，一般认为是 。

（１）< -0.5MPa （２）<-1.0MPa （３）<-2.0MPa （４）<-0.4MPa 21. 水分在根及叶的活细胞间传导的方向决定于 3 。

（1）细胞液的浓度 （2）细胞的渗透势 （3）细胞的水势梯度 （4）细胞压力势。 22、在同一枝条上，上部叶片的水势要比下部叶片的水势 2 。 （1）更高 （2）更低 （3）相等 （4）无一定变化规律

23. 在一张叶片中，距离叶脉越远的细胞，其水势与离叶脉近的细胞相比 2 （１）越高 （２）越低 （３）基本不变 （４）全可能 24 风干种子吸水的数量与 4 有关。

（1）温度高低 （2）氧气供应 （3）种子的死活 （4）种子成份的性质 25、下列植物中， 2 种子的束缚水含量相对较高。 （1）水稻 （2）大豆 （3）小麦 （4）油菜

26. 在萌发条件下、苍耳的不休眠种子开始4小时的吸水主要是属于 1 。 （1）吸胀吸水 （2）代谢性吸水 （3）渗透性吸水 （4）上述三种吸水都存在 27. 根系吸水的主要部位是 4 。

（１）伸长区 （２）分生区 （３）根冠 （４）根毛区 28. 在温暖湿润的天气条件下，植株的根压 1 。

（1）比较大 （2）比较小 （3）变化不明显 （4）测不出来 29. 根系被动吸水量与 4 有直接关系。

（1）土壤有效水 （2）土壤温度 （3）根的呼吸 （4）叶的蒸腾

30. 当土壤水分充足、天气晴朗时，影响根系吸水量的首要因素是 4 。 （1）根系活力 （2）土温 （3）土壤含氧量 （4）叶子的蒸腾量 31. 植物发生永久萎蔫及时灌水后，叶片能迅速 1 。

（1）消除萎蔫状态 （2）恢复原有光合效率 （3）恢复原有水势 （4）恢复原有气孔导度 32. 永久萎焉是 1 引起的。