【正文】 得失 組織的體積 長(zhǎng)度或重量變化 外液的比重變化 外液的濃度變化 外液的電導(dǎo)變化 △Ψ ＞ 0 吸水 增加 升高 增加 增高 △Ψ ＜ 0 失水 降低 降低 降低 降低 △Ψ ＝ 0 平衡 不變 不變 不變 不變 測(cè)定方法 組織體積 (重量 )法 小液流法 折射儀法 電導(dǎo)儀法 使用器材 直尺 (天平 ) 測(cè)量組織的體積 (重量 )變化 用毛細(xì)移液管測(cè)定外液的比重變化 用折射儀測(cè)定外液的濃度變化 用電導(dǎo)儀測(cè)定外液的電導(dǎo)變化 適用的材料 塊莖、塊根和果實(shí) 葉片或碎的組織 葉片或碎的組織 葉片或碎的組織 (二 )蒸氣壓法 用于測(cè)定含有樣品的密閉容器中的水蒸氣壓。把植物組織樣品封入小室中，小室內(nèi)裝有作為溫度傳感器的熱電偶，熱電偶上帶一滴溶液。開(kāi)始時(shí)，水分同時(shí)從組織和液滴蒸發(fā)，使小室內(nèi)的濕度升高，直至小室中的空氣被水蒸氣飽和或接近飽和。此時(shí)，如果植物組織與液滴的水勢(shì)不同，則會(huì)發(fā)生水分的遷移，液滴溫度也會(huì)發(fā)生變化。要是組織的水勢(shì)低于液滴的水勢(shì)，那么，水分將從液滴蒸發(fā)，通過(guò)空氣擴(kuò)散，最后被組織吸收。液滴水分蒸發(fā)的結(jié)果是使其溫度降低，且蒸發(fā)得越迅速（即組織與液滴間水勢(shì)差越大），溫度降得越低。反之，要是液滴的水勢(shì)低于組織的水勢(shì)，水分將從組織蒸發(fā)，在液滴上凝結(jié)，使液滴的溫度升高。如果植物組織與液滴的水勢(shì)相同，則在組織與液滴間就沒(méi)有水分的 凈遷移，液滴的溫度將與環(huán)境溫度相同。因而，通過(guò)改變液滴溶液濃度，可找到一個(gè)溫度不變的液滴，即一個(gè)與組織水勢(shì)相同的溶液。 如果把植物組織事先冷凍，破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，然后按上法測(cè)定，所得結(jié)果為植物組織的滲透勢(shì)。而壓力勢(shì)為 Ψp ＝ Ψw Ψπ 。用此法也能測(cè)定純膠體溶液的襯質(zhì)勢(shì)。 (三 )壓力室法 快速測(cè)定枝條、完整葉片水勢(shì)的方法。可將植物枝條或葉片切下，導(dǎo)管中原為連續(xù)的水柱斷裂，水柱會(huì)從切口向內(nèi)部收縮。將切下的材料密封于鋼制壓力室中；使枝條的切割端或葉柄伸出壓力室。測(cè)定時(shí)向壓力室通壓縮空氣（或氮?dú)猓?，直至小水?恰好重新回到切面上為止，所加的壓力，稱為平衡壓力，可以從儀器的壓力表上讀出，加上負(fù)號(hào)即為該水柱的壓力勢(shì)，又由于木質(zhì)部的溶質(zhì)勢(shì)絕對(duì)值很小，因此可用測(cè)得的壓力勢(shì)來(lái)近似地代表該器官的水勢(shì)。該法簡(jiǎn)單迅速，被廣泛應(yīng)用。 (四 )計(jì)算題 1．一個(gè)細(xì)胞的 Ψw 為 ，在初始質(zhì)壁分離時(shí)的 Ψs 為－ ，設(shè)該細(xì)胞在發(fā)生初始質(zhì)壁分離時(shí)比原來(lái)體積縮小 4%，計(jì)算其原來(lái)的 Ψπ 和 Ψp 各為多少 MPa？ 答 ：根據(jù)溶液滲透壓的稀釋公式，溶質(zhì)不變時(shí)，滲透壓與溶液的體積成反比，有下列等式： π 1V1＝ π 2V2 或 Ψπ 1V1＝ Ψπ 2V2 Ψπ 原來(lái) 100% ＝ Ψπ 質(zhì)壁分離 96% Ψπ 原來(lái) ＝ (96)/100 ＝ Ψp ＝ Ψw – Ψπ ＝ – ()＝ 原來(lái)的 Ψπ 為 MPa， Ψp 為 . 2．將 Ψm 為 100MPa 的干種子，放置在溫度為 27℃ 、 RH 為 60%的空氣中，問(wèn)干種子能否吸水 ? 答 ：氣相的水勢(shì)可按下式計(jì)算 : Ψw ＝ (RT/Vw， m)lnRH ＝ [MPamol 1K 1(273 ＋ 27)K/18cm3mol 1]ln60% ＝ ( )＝ 由于 RH 為 60%的氣相水勢(shì)大于 100MPa 干種子的水勢(shì)，因此干種子能從 RH 為 60%空氣中吸水 . 15 3．一組織細(xì)胞的 Ψs 為 ， Ψp 為 ，在 27℃ 時(shí)，將該組織放入 L 1的蔗糖溶液中，問(wèn)該組織的重量或體積是增加還是減小 ? 答 ：細(xì)胞的水勢(shì) Ψw ＝ Ψs ＋ Ψp ＝ ＋ ＝ 蔗糖溶液的水勢(shì) Ψw 溶液＝ iCRT＝ molL 10 .0083 LMPamol 1k 1(273 ＋ 27)K ＝ MPa 由于細(xì)胞的水勢(shì)＞蔗糖溶液的水勢(shì) ，因此細(xì)胞放入溶液后會(huì)失水，使組織的重量減少，體積縮小。 4．若室溫為 27℃ ，將洋蔥鱗葉表皮放在 L 1的蔗糖溶液中，細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞質(zhì)壁分離；放在 L 1的蔗糖溶液中，細(xì)胞有脹大的趨勢(shì)；放在 L 1的蔗糖溶液中，細(xì)胞基本上不發(fā)生變化，這表明細(xì)胞水勢(shì)約為多少？ 答 ：植物細(xì)胞放在已知水勢(shì)的溶液中，只有和溶液間水分交換保持動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，溶液的水勢(shì)等于 細(xì)胞水勢(shì)。本題中洋蔥鱗葉表皮細(xì)胞水勢(shì)相當(dāng)于 L 1的蔗糖溶液的水勢(shì)。 Ψw ＝ RTC＝ LMPamol 1K 1L(273 ＋ 27)K＝ Mpa 洋蔥鱗葉表皮細(xì)胞水勢(shì)為 Mpa。 5． 有 A、 B 兩細(xì)胞， A 細(xì)胞的 Ψπ ＝ 106Pa， Ψp ＝ 410 5Pa， B 細(xì)胞的 Ψπ ＝ 610 5Pa， Ψp ＝ 310 5Pa。請(qǐng)問(wèn)： (1) A、 B 兩細(xì)胞接觸時(shí)，水流方向如何？ (2) 在 28℃ 時(shí)，將 A 細(xì)胞放入 molL 1 蔗糖溶液中， B 細(xì)胞放入 molL 1 蔗糖溶液中。假設(shè)平衡時(shí)兩個(gè)細(xì)胞的體積沒(méi)有發(fā)生變化，平衡后 A、 B 兩細(xì)胞的 Ψw 、 Ψπ 和 Ψp 各為多少？如果這時(shí)它們相互接觸，其水流方向如何？ 答 ： (1) A 細(xì)胞： Ψw ＝ 106Pa＋ 410 5Pa＝ 610 5Pa B 細(xì)胞： Ψw ＝ 610 5Pa＋ 310 5Pa＝ 310 5Pa 由于 B 細(xì)胞水勢(shì)高于 A 細(xì)胞的，所以相互接觸時(shí)從 B 細(xì)胞流入 A 細(xì)胞； (2) A 細(xì)胞： Ψw ＝外液水勢(shì)＝ RTC＝ LMPamol 1k 1(273 ＋ 28)K molL 1 ＝ 310 5Pa Ψπ ＝ 106Pa， Ψp ＝ Ψw － Ψπ ＝ 310 5Pa－ 106Pa＝ 710 5Pa； B 細(xì)胞的 Ψw ＝外液水勢(shì)＝ RTC＝ LMPamol 1k 1(273 ＋ 28)K molL 1 ＝ 510 5Pa， Ψπ ＝ 610 5Pa， Ψp ＝ Ψw － Ψπ ＝ 510 5Pa－ 610 5Pa＝ 105Pa， 由于 A 細(xì)胞水勢(shì)高于 B 細(xì)胞的，所以相互接觸時(shí)水從 A 細(xì)胞流入 B 細(xì)胞。 6．三個(gè)相鄰細(xì)胞 A、 B、 C 的 Ψs 、 Ψp 如下圖，三細(xì)胞的水勢(shì)各為多少？用箭頭表示 出三細(xì)胞之間的水分流動(dòng)方向。 A Ψs ＝ 1Mpa Ψp ＝ B Ψs ＝－ Ψp ＝ C Ψs ＝－ Ψp ＝ 答 ：細(xì)胞水勢(shì)： A： Ψw ＝－ ， B： Ψw ＝－ ， C： Ψw ＝－ 水流方向： 細(xì)胞 C 流向細(xì)胞 A。 7． 25℃ 時(shí)，純水的飽和蒸汽壓為 3168 Pa1 molL – 1 蔗糖溶液中水的飽和蒸汽壓為 3105 Pa.。水的偏摩爾體積近似為18cm3 mol– 1。請(qǐng)計(jì)算 1 molL – 1 蔗糖溶液的 水勢(shì)是多少？ 答 ：氣相的水勢(shì)公式則按下式計(jì)算： Ψw ＝ RT/Vw， mln （ P ww/P0w） w＝ MPamol 1K 1(273 ＋ 25)K/18cm3mol 1ln （ 3168/3105）＝ 10 6Pa 8．假設(shè)一個(gè)細(xì)胞的 Ψπ ＝ 8105Pa ，將其放入 Ψπ ＝ 310 5Pa 的溶液中，請(qǐng)計(jì)算細(xì)胞 Ψp 為何值時(shí)才能分別發(fā)生以下三種情況：(1)細(xì)胞失水； (2)細(xì)胞吸水； (3)細(xì)胞既不吸水又不失水。 答 ： (1) 細(xì)胞失水： 810 5 Pa≥Ψp ＞ 510 5Pa (2) 細(xì)胞吸水： 0Pa≤Ψp ＜ 510 5Pa (3) 細(xì)胞既不吸水又不失水： Ψp ＝ 510 5Pa 9．假定土壤的滲透勢(shì)和襯質(zhì)勢(shì)之和為 – 105Pa，生長(zhǎng)在這種土壤中的植物根的 Ψπ 為 – 106Pa， Ψp 為 710 5Pa。在根與土壤達(dá)到平衡時(shí)，其 Ψw 、 Ψπ 和 Ψp 各為多少？如果向土壤加入鹽溶液，其水勢(shì)變?yōu)?510 5Pa ，植物可能會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ 答 ：達(dá)到平衡時(shí)，根的 Ψw ＝ 105Pa， Ψπ ＝ 106Pa， Ψp ＝ 910 5Pa，當(dāng)土壤水勢(shì)降為 510 5Pa，因?yàn)楦械乃至飨蛲寥?，所以植物?huì)發(fā)生萎蔫。 10．氣 溫為 ℃ 時(shí)，假定水分在植物體內(nèi)的運(yùn)輸不受任何阻力，僅有 1 大氣壓 (10 5Pa)的作用能使水在植物體內(nèi)升高多少米？如果僅有根壓在水分運(yùn)輸中起作用，根壓為 310 5Pa 時(shí)，植物的最大高度能為多少米？ 答 ： 10 5Pa＝ 10 5Nm 2； 310 5Pa＝ 310 5Nm 2 根據(jù) Ψg ＝ ρWgh ， h＝ Ψg247。ρWg ＝ 10 5 Nm 2247。(1000Kgm Kg 1)＝ h＝ Ψg247。ρWg ＝ 310 5 Nm 2247。 (1000Kgm 3Kg 1)＝ 1 大氣壓 (10 5Pa)能使水在植物體內(nèi)升高 米。根壓為 310 5Pa 時(shí)，植物最大高度可為 米。 11．實(shí)驗(yàn)測(cè)得表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)計(jì)算這些植物的蒸騰系數(shù)和蒸騰效率（ 1mg 干物質(zhì)＝ ） 4 種植物的光合速率及蒸騰速率 植物 光合速率 mgCO2m 2s 1 蒸騰速率 mgH2Om 2s 1 蒸騰系數(shù) gH2Og 1干物 蒸騰效率 gKg 1H2O 杉樹(shù) 246 油茶 296 樟樹(shù) 245 馬尾松 501 答 ：蒸騰系數(shù)是指植物每制造 1g 干物質(zhì)所消耗水分的 g 數(shù)。蒸騰效率是指植物每蒸騰 1kg 水時(shí)所形成的干物質(zhì)的 g 數(shù)。在忽略呼吸消耗的情況下，二者可以通過(guò)植物的光合速率和蒸騰速率來(lái)計(jì)算。 蒸騰系數(shù) : 247。(247。) ＝ 247。 ＝ 246 247。(247。) ＝ 247。 ＝ 296 247。(247。) ＝ 247。 ＝ 245 247。(247。) ＝ 247。 ＝ 501 蒸騰效率 : 1000247。246 ＝ 17 1000247。296 ＝ 1000247。245 ＝ 1000247。501 ＝ 12．請(qǐng)根據(jù)下表數(shù)據(jù)計(jì)算蒸騰效率： 植物 高粱 玉米 小麥 燕麥 紫苜蓿 蒸騰系數(shù) 272 346 471 636 831 答 ：蒸騰系數(shù)是指植物每制造 1g 干物質(zhì)所消耗水分的 g 數(shù)，它的倒數(shù)為蒸騰效率，指植物每蒸騰 1kg 水時(shí)所形 成的干物質(zhì)的 g 數(shù)，單位為 gkg 1H2O。那么： 蒸騰效率＝ 1000/蒸騰系數(shù) 植物 高粱 玉米 小麥 燕麥 紫苜蓿 蒸騰系數(shù) 272 346 471 636 831 蒸騰效率 gKg 1H2O 13． A， B， C 三種土壤的田間持水量分別為 38%， 22%， 9%，其永久萎蔫系數(shù)分別為 18%， 11%， 3%，用這三種土分別盆栽大小相同的同一種植物，澆水到盆底剛流出水為止，此后不再澆水，請(qǐng)問(wèn)哪種土壤中的植物將首先萎蔫？ 答 ：可利用水量為田間持水量與永久萎 蔫系數(shù)的差值。因此， A， B， C 三種土壤的中的可利用水分別為 20%， 11%和 6%，三種土壤中如種的是大小相同的同一種植物，其消耗水的速度應(yīng)該是基本相同的，所以 C 土壤中的可利用水會(huì)首先消耗完而植物發(fā)生萎蔫，其次是 B，最后是 A。 2 植物的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng) 植物的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng) (一 )填空 1．礦質(zhì)元素中植物必需的大量元素包括 、 、 、 、 、 。 (N， P， K， Ca，Mg， S) 2．植物必需的微量元素有 、 、 、 、 、 、 、 。(Fe， Cl， Cu， Zn， Mn， B， Mo， Ni) 3．植物體中，碳和氧元素的含量大致都為干重的 %。（ 45） 4．除了碳、氫、氧三種元素以外，植 物體內(nèi)含量最高的元素是 。（氮） 5．植物體干重 %為鐵元素，與鐵元素含量大致相等的是 。（氯）