![图片[1]-《植物生理学》(pdf电子书下载)|百度网盘下载-不可思议资源网](https://static.xuexizoo.com/tos-cn-i-p5dcpqge47/45cac473e79240d9ac85b5189bb465f3~tplv-p5dcpqge47-1.webp)
1、汉译英并解释名词
植物生理学 生长 发育 代谢
答：（1）植物生理学的英文名称是plant physiology，是指研究植物生命活动规律的科学。植物生理学其目的在于认识植物的物质代谢、能量转化和生长发育等的规律与机理、调节与控制以及植物体内外环境条件对其生命活动的影响。包括光合作用、植物代谢、植物呼吸、植物水分生理、植物矿质营养、植物体内运输、生长与发育、抗逆性和植物运动等研究内容。（2）生长的英文名称是growth，在植物学中是指增加细胞数目和扩大细胞体积而导致植物体积和质量的增加的现象。（3）发育的英文名称是development，是指细胞不断分化，形成新组织、新器官，即形态建成，具体表现为种子萌发，根、茎、叶生长，开花，结实，衰老死亡等过程。（4）代谢的英文名称是metabolism，是指物质转化与能量转化紧密联系，构成的统一整体，是生物体内所发生的用于维持生命的一系列有序的化学反应的总称。这些反应进程使得生物体能够生长和繁殖、保持它们的结构以及对外界环境做出反应。
2、思考题
1．植物生理学的定义是什么？根据你所知的事实，举例分析讨论。
答：（1）植物生物学是指研究植物生命活动规律的科学。（2）植物生理学的内容大致可分为生长发育与形态建成、物质与能量转化、信息传递和信号转导等3个方面。以植物的信息传递为例：
信息传递是指信息感受部位将信息传递到发生反应部位的过程。土壤干旱（物理信号）时，根系迅速合成脱落酸，运送到叶片，使气孔关闭，以适应干旱，完成信息传递的过程，其中的反应原理和机制属于植物生理学的范畴。
2．为什么说“植物生理学是农业的基础学科”？
答：之所以说“植物生理学是农业的基础学科”，是因为植物的生长发育是农业生产和林业生产的中心过程，主要表现在：（1）植物通过光合作用，利用光能同化CO和其他无机物，形成2有机物，作为动物（包括人类）和微生物的食物和能量来源。（2）植物体内的光合产物，通过转变形成各式各样的有机化合物（其中有些是次生物质），是工业、医药原料或中草药的有效成分。（3）植物对地表、水域和大气的化学成分产生着巨大的影响，占大气体积21%的氧气就是植物光合过程中释放出来的。（4）植物遗体参与土壤形成的过程。（5）豆科植物与固氮微生物共生的生物固氮，大大丰富了生物圈中流通和积累的总氮量。（6）植物根部吸收矿质元素，对岩石和水流中某些无机元素也起到了集聚作用。
3．有些学生反映：“植物生理学是一门引人入胜但不易学好的课程”，你同意这种看法吗？为什么？
答：我同意这种说法。这是由植物生理学本身的特点决定的。植物生理学的发展有四大特点：（1）研究层次越来越宽广。由于科学发展，植物生理学研究水平从个体水平深入到器官、组织、细胞、细胞器一直到分子水平，向微观方向发展；此外，根据生态平衡，农林生产需要，则从个体水平扩展到群体、群落水平向宏观方向发展。防止环境污染、保持生态平衡和提高农林生产等问题，都需要从宏观方面研究环境和植物的相互影响、植物（作物）成为群体时的生理生化变化等。（2）学科之间相互渗透。随着科学发展，学科与学科之间相互渗透、相互借鉴的现象越来越多。植物生理学不断引进相关学科新的概念、新的方法以增强本学科的活力，解决理论问题和实际问题。从学科间的相互关系上看，植物生理学正是基因水平与性状表达之间的“桥梁”。（3）理论联系实际。植物生理学虽是一门基础学科，但其任务是运用理论于生产实践，满足人类的需要。植物生理学的研究成果对一切以植物生产为对象的事业具有普遍性和指导性的作用。例如，对农业、林业和海洋业的植物，植物生理学不只是为它们的栽培和育种提供理论依据，而且不断提供新的和有效的手段，为进一步提高产量和改良品质以及综合利用作出贡献。（4）研究手段现代化。由于数学、物理和化学等学科的发展，实验技术越来越先进，仪器设备越来越精密和自动化。层析、电泳、分级离心、放射性同位素示踪、分光光度计等已是实验室的基本设备或必须掌握的技术。气相色谱仪、高效液相色谱仪、质谱仪、电子显微镜等仪器的应用逐渐普遍；分析仪与计算机配合，可以自动地分析蛋白质中各种氨基酸的含量和序列，以及其他物质等。基因组学、蛋白质组学、代谢组学等研究手段的现代化，使研究数据精确可靠，而且获得速度快，大大促进了植物生理学的发展。
由此可见，植物生理学在社会主义建设中和实现农业现代化过程中的任务非常艰巨，虽引人入胜但不易学好。任重道远，我们要勇挑重担。
注：此题为开放题，言之有理即可。
0.3 名校考研真题详解
选择题
新中国成立后，我国植物生理学的研究成果众多，其中比较突出的是（ ）关于光合磷酸化高能态的研究。[浙江农林大学2012研]
A．汤佩松
B．殷宏章
C．沈允钢
D．娄成后【答案】C【解析】新中国成立后，我国植物生理学取得的比较突出的研究成果有：A项，汤佩松等首先提出呼吸的多条途径的论证；B项，殷宏章等的作物群体生理研究；C项，沈允钢等证明光合磷酸化中高能态存在的研究；D项，娄成后等对细胞原生质的胞间运转的深入研究。
第一篇 水分和矿质营养
第一章 植物的水分生理
1.1 复习笔记
1、植物对水分的需要
1．植物的含水量
①不同植物的含水量有很大的不同；
②同一种植物生长在不同环境中，含水量有差异；
③在同一植株中，不同器官和不同组织的含水量的差异很大。
2．植物体内水分存在的状态（1）类型
水分在植物体内通常呈束缚水和自由水两种状态。（2）定义
①束缚水（bound water）是指靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分。
②自由水（free water）是指距离胶粒较远而可以自由流动的水分。（3）与植物生长关系
①自由水参与各种代谢作用，其含量制约着植物的代谢强度。自由水占总含水量的比例越大，则植物代谢越旺盛。
②束缚水不参与代谢作用，但植物要求低微的代谢强度去渡过不良的外界条件，因此束缚水含量与植物抗性大小有密切关系。
3．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的反应物质；
③水分是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。
2、植物细胞对水分的吸收
1．水分跨膜运输的途径（1）跨膜脂双分子层的扩散
跨膜脂双分子层的扩散是单个水分子通过膜脂双分子层的间隙扩散入细胞内，速率较慢。（2）跨膜水孔蛋白的扩散
跨膜水孔蛋白的扩散是许多水分子通过膜的水通道呈线形扩散，水分流速快。
2．水分跨膜运输的原理（1）自由能和水势
①束缚能（bound energy）是不能用于做功的能量。
②自由能（free energy）是在温度恒定的条件下可用于做功的能量。
③化学势（chemical potential）是指1mol物质的自由能。
④水势（water potential）是每偏摩尔体积水的化学势差。纯水的水势最高，在25℃下，纯水水势为0。（2）渗透作用的定义
渗透作用是指水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。（3）证明植物细胞是一个渗透系统的现象
质壁分离（plasmolysis）和质壁分离复原（deplasmolysis）。（4）细胞的水势
①典型细胞水势（ψ）组成：ψ＝ψ＋ψ＋ψ＋ψwwspgm
②水势各组分含义
a．ψ为溶质势（solute potential）又称渗透势（osmotic spotential），渗透势是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的水势。在标准压力下，溶液的渗透势等于溶液的水势，因为溶液的压力势为0。
b．ψ为压力势（pressure potential），是指细胞的原生质体吸水p膨胀，对细胞壁产生一种作用力，同时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。压力势是由于膨压和细胞壁压力的存在而增加水势的值，常为正值。
c．ψ为重力势（gravity potential），是水分因重力下移与相反力g量相等时的力量，是增加细胞水分自由能，提高水势的值，以正值表示，常忽略不计。
d．ψ为衬质势（matric potential），是指由于细胞胶体物质如蛋m白质、淀粉粒、纤维素等的亲水性和毛细管（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。未形成液泡的细胞具有较低的ψ，但已经形成液泡的细胞，ψ值与ψ值较难区分，通常认mms为ψ只有－0.01MPa左右，只占整个水势的微小部分，常忽略不m计。
③典型细胞水势组成公式的简化式（只适用于有液泡的细胞或细胞群）
ψ＝ψ＋ψwsp
3．细胞间的水分移动
①相邻两细胞，水分从水势高的细胞中向水势低的细胞流动。
②当有多个细胞连在一起时，水分从水势高的一端流向水势低的一端。
3、根系吸水和水分向上运输
径向运输（radial transport）是指水分从土壤溶液中运输至木质部导管的过程，即根系吸水。
轴向运输（axial transport）是指水分在木质部导管向上运输至植物顶部的过程，即水分向上运输。
1．土壤中的水分
土壤中的水分按物理状态可分为重力水、毛细管水和束缚水。（1）重力水（gravitational water）
重力水是指在重力作用下通过土壤颗粒间的孔隙下降的水分。（2）毛细管水（capillary water）
毛细管水是指存在于土壤颗粒间毛细管内的水分。（3）束缚水（bound water）
束缚水是指土壤颗粒或土壤胶体的亲水表面所吸附的水合层，植物一般不能利用。
2．根系吸水（1）根系吸水的部位
根的吸水部位主要是根尖。根尖中，根毛区的吸水能力最大，根冠、分生区和伸长区较小。（2）根系吸水的途径
①质外体途径（apoplast pathway）
质外体途径是指水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质的部分移动，阻力小，移动速率快。
②跨膜途径（transmembrane pathway）
跨膜途径是指水分从一个细胞移动到另一个细胞，需两次经过质膜，还需通过液泡膜的途径。
③共质体途径（symplast pathway）
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，移动速率较慢。
图1-1 根系从外通过质外体、跨膜和共质体途径吸水至木质部的图解（3）根系吸水的动力
①根压（root pressure）
a．定义
根压是指靠根部水势梯度使水沿导管上升的动力。
b．原理
在正常情况下，因根部细胞生理活动的需要，皮层细胞中的离子会不断地通过内皮层细胞进入中柱（内皮层细胞相当于皮层与中柱之间的半透膜），导致中柱内细胞的离子浓度升高，渗透势降低，水势也降低，便向皮层吸收水分。
c．现象
第一，伤流（bleeding）是指从受伤或折断的植物组织溢出液体的现象。
第二，吐水（guttation）是指从未受伤叶片尖端或边缘向外溢出液滴的现象。
②蒸腾拉力（transpiration pull）
叶片蒸腾时，气孔下腔附近的叶肉细胞因蒸腾失水而使水势下降，需要从旁边细胞取得水分，旁边细胞又从另一个细胞取得水分，因此靠近气孔下腔的细胞需要从相邻的远离气孔下腔的细胞取得水分，最终从导管要水，导致根部从环境吸收水分，这种吸水的能力完全是由蒸腾拉力所引起的，是由枝叶形成的力量传到根部而引起的被动吸水。（4）影响根系吸水的土壤条件
①土壤中可用水分；
②土壤通气状况；
③土壤温度；
④土壤溶液浓度。
3．水分向上运输（1）动力
根压、蒸腾拉力（主要动力）。（2）内聚力学说（cohesion theory）
内聚力学说又称蒸腾－内聚力－拉力学说，是指以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。
4、蒸腾作用
蒸腾作用（transpiration）是指水分以气体状态，通过植物体的表面（主要是叶片），从体内散失到体外的现象。
1．蒸腾作用的生理意义、部位和指标（1）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；
②矿质盐类要溶于水中才能被植物吸收和在体内运转，而蒸腾作用又是水分吸收和流动的动力；
③蒸腾作用能够降低叶片的温度。（2）蒸腾作用的部位
①幼小植物
暴露在空气中的全部表面都能蒸腾。
②成熟植物
a．皮孔
皮孔蒸腾（lenticular transpiration）。
b．叶片（绝大部分）
第一，角质膜蒸腾（cuticular transpiration）；
第二，气孔蒸腾（stomatal transpiration）（最主要形式）。（3）蒸腾作用的指标
①蒸腾速率（transpiration rate）是指植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。
②蒸腾比率（transpiration ratio，TR）是指植物蒸腾作用丧失水分与光合作用同化CO的物质的量（mol）比值。2
③水分利用效率（water use efficiency，WUE），WUE是TR的倒数。
2．气孔蒸腾（1）气孔运动
①双子叶植物
保卫细胞呈肾形，内壁（靠气孔一侧）厚而外壁薄，微纤丝从气孔呈扇形辐射排列。保卫细胞吸水膨胀时，较薄的外壁易于伸长，向外扩展，但微纤丝难以伸长，于是将力量作用于内壁，把内壁拉过来，气孔张开。
②禾本科植物
保卫细胞呈哑铃形，中间部分的胞壁厚，两头薄，微纤丝径向排列。保卫细胞吸水膨胀时，微纤丝限制两端胞壁纵向伸长，而横向膨大，将两个保卫细胞的中部推开，气孔张开（图1-2）。
图1-2 微纤丝在肾形保卫细胞（A）和哑铃形保卫细胞（B）中的排列（2）气孔运动的机理＋
①K累积学说
a．保卫细胞质膜上的ATP质子泵，分解由氧化磷酸化或光合磷＋酸化产生的ATP，将H分泌到保卫细胞外，使得保卫细胞的pH升高；＋
b．保卫细胞的质膜超极化，质膜内侧的电势变得更负，驱动K从表皮细胞经过保卫细胞质膜上的钾通道进入保卫细胞，再进入液泡；＋－
c．K进入细胞同时，伴随着少量Cl的进入，以保持保卫细胞＋－的电中性。保卫细胞中积累较多的K和Cl，水势降低，水分进入保卫细胞，气孔就张开。
②苹果酸代谢学说
a．保卫细胞的苹果酸是在细胞内合成的。当保卫细胞内的部分CO被利用时，pH值上升，剩余的CO就转变成重碳酸盐（HCO223－）。
b．淀粉通过糖酵解作用产生磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），在PEP－羧化酶作用下，PEP与HCO作用，产生草酰乙酸，进一步还原为3苹果酸。＋＋＋
c．苹果酸除在保卫细胞中起着提供H/K交换所需的H及平＋衡胞内K所需的阴离子外，还可作为渗透物，降低保卫细胞水势，使气孔开放。
③淀粉－糖互变学说
a．保卫细胞的叶绿体在光照下进行光合作用，消耗CO，使细2胞内pH值升高，淀粉磷酸化酶便水解淀粉为葡萄糖-1-磷酸，细胞内葡萄糖浓度提高，水势下降，副卫细胞（或邻近细胞）的水分进入保卫细胞，使保卫细胞膨胀，气孔便张开。
b．黑暗则相反，呼吸产生CO使保卫细胞pH值下降，淀粉磷酸2化酶把葡糖-1-磷酸合成为淀粉，细胞水势升高，水分从保卫细胞向副卫细胞（或邻近细胞）排放，使保卫细胞失去膨压，气孔关闭。（3）影响气孔开放的渗透物质的代谢途径＋－
①伴随着K的进入，苹果酸和Cl也不断地进入，以维持电中性；
②淀粉水解或通过卡尔文循环形成的中间产物转变为蔗糖（同时也形成苹果酸）；
③叶肉细胞产生的蔗糖，从质外体进入保卫细胞。（4）影响气孔运动的因素
光照、水、温度、CO。2
3．影响蒸腾作用的因素（1）外界条件
光照、空气相对湿度、温度、风。（2）内部因素
气孔、气孔下腔、叶片内部面积。
5、合理灌溉的生理基础
水分平衡（waterbalance）是指植物吸水量足以补偿蒸腾失水量的状态。
1．作物的需水规律
①作物需水量因作物种类而异；
②同一作物在不同生长发育时期对水分的需要量有很大的差别。
2．合理灌溉的指标（1）灌溉形态指标
茎叶颜色、生长速率等。（2）灌溉生理指标
叶片水势、细胞汁液浓度、渗透势和气孔开度等。
3．节水灌溉的方法（1）喷灌（sprinkling irrigation）
喷灌是指利用喷灌设备将水喷到作物的上空成雾状，再降落到作物或土壤中。（2）滴灌（drop irrigation）
滴灌是指在地下或土表装上管道网络，让水分定时定量地流出到作物根系的附近。（3）调亏灌溉（regulated deficit irrigation，RDI）
调亏灌溉是指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水分临界期，满足生殖器官形成和生长的要求。（4）控制性分根交替灌溉（CRAI）
①部分根系处于土壤干燥的区域（干燥区）中，作物受到水分胁迫，根部形成大量ABA，传送到叶片，气孔开度减少，降低蒸腾耗水量；
②部分根系处于灌水的区域（湿润区）中，作物从土壤中吸收水分，满足正常的生理活动的需要。
③干燥区和湿润区交替灌溉。
1.2 课后习题详解
1、汉译英并解释名词
水势 渗透势 压力势 质外体 共质体 渗透作用 根压 蒸腾作用 蒸腾速率 蒸腾比率 水分利用率 内聚力学说 水分临界期
答：（1）水势的英文名称是water potential，是指每偏摩尔体积水的化学势差。水溶液的化学势（μ）与纯水的化学势（）之差w（Δμ），除以水的偏摩尔体积（）所得的商，称为水势。细胞的W水势可表示为：（2）渗透势的英文名称是osmotic potential，又称溶质势，是指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。在标准压力下，溶液的渗透势等于溶液的水势。溶液的渗透势取决于溶液中溶质颗粒（分子或离子）总数。（3）压力势的英文名称是pressure potential，是指细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一种作用力，与此同时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。压力势是由于膨压和细胞壁压力的存在而增加水势的值。压力势往往是正值。（4）质外体的英文名称是apoplast，又称非原质体，是指植物体原生质外的非生命部分，在解剖学上包括细胞壁、细胞间隙和木质部的导管等部位所构成的整体。组成质外体的物质主要是纤维素、木质素、果胶质等，由这些物质组成的结构，空隙大、阻力小、水分和溶质分子在其中可自由扩散，这一区域也被称为自由空间。（5）共质体的英文名称是symplast，是指组成植物体的各细胞的原生质通过胞间连丝相互联系，组成的一个相互联系、执行生理功能的系统。（6）渗透作用的英文名称是osmosis，是指两种不同的溶液用半透膜隔离后，水分子或其他溶剂分子从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动，或水分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。渗透作用是水分跨膜运输动力。（7）根压的英文名称是root pressure，是指靠根部水势梯度使水沿导管上升的动力。在正常情况下，因根部细胞生理活动的需要，皮层细胞中的离子会不断地通过内皮层细胞进入中柱（内皮层细胞相当于皮层与中柱之间的半透膜），于是中柱内细胞的离子浓度升高，渗透势降低，水势也降低，便向皮层吸收水分。（8）蒸腾作用的英文名称是transpiration，是指水分以气体状态，通过植物体的表面（主要是叶片），从体内散失到体外的现象。蒸腾作用是植物吸收和运输水分的主要动力，矿物质也是随着水分的吸收而被吸收，蒸腾作用还能够降低叶片的温度。（9）蒸腾速率的英文名称是transpiration rate，是指植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。蒸腾速率是衡量蒸腾作用常用的指标之一，一般用每小时每平方米叶面积蒸腾水量的质量（g）表示[g/2(m·h)]。（10）蒸腾比率的英文名称是transpiration ratio，简称TR，是指植物蒸腾作用丧失水分与光合作用同化CO的物质的量（mol）比2值。蒸腾比率的公式表示为：（11）水分利用率的英文名称是water use efficiency，简称WUE，是指植物光合作用同化CO的物质的量（mol）与蒸腾作用丧2失水分的物质的量（mol）的比值，是蒸腾比率（TR）的倒数。（12）内聚力学说的英文名称是cohesion theory，又称蒸腾－内聚力－拉力学说，是指以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。该学说阐述了植物体内水分向上输送的机理，植物体内水分的上升，是由叶的吸引产生的上部动力，使从叶到根一直连续的水柱被吸引而上升，即水分上升的动力是蒸腾作用引起的吸水力，但向上吸引水柱时，水必须有相当大的内聚力，水柱才不致被拉断，所以称为内聚力学说。（13）水分临界期的英文名称是critical period of water，是指植物对缺水最敏感的生长发育时期。在水分临界期内水分不足，会对植物的生长发育造成明显的影响，产量和品质下降。这一时期一般是生殖器官形成和发育时期，应对植物是否缺少水分应引起特别注意。
2、思考题
1．将植物细胞分别放在纯水和1mol/L蔗糖溶液中，细胞的渗透势、压力势、水势及细胞体积各会发生什么变化？
答：（1）将植物细胞放在纯水中，由于细胞水势低于纯水水势，细胞会吸收水分。具体变化如下：
①渗透势变大；②压力势变大；③水势变大；④细胞体积变大。（2）将植物细胞放在1mol/L的蔗糖溶液中，由于细胞水势高于1mol/L的蔗糖溶液水势，细胞会失去水分。具体变化如下：
①渗透势变小；②压力势变小；③水势变小；④细胞体积变小。
2．从植物生理学角度，分析农谚“有收无收在于水”的道理。
答：从植物生理学的角度，农谚“有收无收在于水”说明水分在植物生命活动中的作用十分重要，主要体现在以下几个方面：（1）水分是细胞质的主要成分。细胞质的含水量一般在70%～90%，使细胞质呈溶胶状态，保证了旺盛的代谢作用正常进行，如根尖、茎尖。如果含水量减少，细胞质便变成凝胶状态，生命活动就大大减弱，如休眠种子。（2）水分是代谢作用过程的反应物质。水分在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中，都有水分子参与。（3）水分是植物对物质吸收和运输的溶剂。植物不能直接吸收固态的无机物质和有机物质，这些物质只有溶解在水中才能被植物吸收，各种物质在植物体内的运输，也要溶解在水中才能进行。（4）水分能保持植物的固有姿态。由于细胞含有大量水分，维持细胞的紧张度（即膨胀），而使植物枝叶挺立，便于充分接受光照和交换气体，也使花朵张开，有利于传粉。
3．水分是如何跨膜运输到细胞内以满足正常的生命活动的需要的？
答：水分跨膜运输到细胞内以满足正常的生命活动需要的途径有两种：（1）跨膜脂双分子层扩散
单个水分子通过膜脂双分子层的间隙扩散入细胞内，速率较慢。（2）跨膜水孔蛋白扩散
许多水分子通过膜的水通道呈线形扩散，水分流速快。植物的水孔蛋白有三种类型：质膜上的质膜内在蛋白、液泡膜上的液泡膜内在蛋白和根瘤共生膜上的内在蛋白，其中液泡膜的水孔蛋白在植物体中分布最丰富、水分透过性最大。
4．水分是如何进入根部导管？水分又是如何运输到叶片？
答：（1）水分进入根部导管的三条途径
①质外体途径
水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质的部分移动，阻力小，移动速率快。
②跨膜途径
水分从一个细胞移动到另一个细胞，需两次通过质膜，还要通过液泡膜的途径。
③共质体途径
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，移动速率较慢。（2）水分运输到叶片的方式
根系以根压和蒸腾拉力为动力吸水，其中蒸腾拉力是根系吸水的主要动力。蒸腾拉力要使水分在茎内上升到达叶片，导管的水分必须形成连续的水柱。而水分子具有较大的内聚力，足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断，从而使水分不断上升。
5．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？
答：植物叶片的气孔在光照条件下会张开，在黑暗条件下会关闭的原因如下：（1）在光照条件下，保卫细胞的叶绿体在光合作用下会形成蔗糖，并累积在液泡中，使细胞的渗透势降低，保卫细胞吸水膨胀，气孔张开；（2）在黑暗条件下，保卫细胞进行呼吸作用，消耗细胞中的有机物，使液泡的渗透势升高，于是保卫细胞失水，气孔关闭。
6．气孔的张开与保卫细胞的什么结构有关？
答：植物叶片的气孔能够运动与保卫细胞的结构特点有关。（1）保卫细胞的胞壁有伸缩性，细胞体积能可逆性地增大40%～100%（因植物种类而异）。由于保卫细胞壁的厚度不同，加上纤维素微纤丝与胞壁相连，所以会导致气孔运动。（2）双子叶植物和单子叶植物的保卫细胞结构存在差异，其气孔的张开与保卫细胞结构的具体关系如下：
①双子叶植物
保卫细胞呈肾形，内壁（靠气孔一侧）厚而外壁薄，微纤丝从气孔呈扇形辐射排列。当保卫细胞吸水膨胀时，较薄的外壁易于伸长，向外扩展，但微纤丝难以伸长，于是将力量作用于内壁，把内壁拉过来，于是气孔张开。
②禾本科植物
保卫细胞呈哑铃形，中间部分的胞壁厚，两头薄，微纤丝径向排列。当保卫细胞吸水膨胀时，微纤丝限制两端胞壁纵向伸长，而改为横向膨大，这样就将两个保卫细胞的中部推开，于是气孔张开。
7．节水农业工程对我国的农业生产有什么意义？
答：节水农业工程对我国农业生产的意义如下：（1）节约土地
以往传统的灌溉方法是水通过干渠、支渠、斗渠、毛渠输送到田间的，而在田间还要挖大量的埂、畦、沟渠，这样真正有效的种植面积只有70%～80%，而采用喷、滴灌取消了田埂、沟渠，可增加15%～20%的种植面积，使土地得到节约。（2）提高经济效益，增加产量
①采用节水灌溉节约的水能扩大可灌溉的农田面积，以此来增加产量；
②采用节水灌溉有利于运用科学的方法进行灌溉，因为采用节水灌溉是可以根据作物生长的需求按时按量进行灌溉，有利于作物的生长，因此总的说来采用节水灌溉技术能显著增加农业产量。（3）减轻工作量，促进了农业现代化的发展
采用传统的地面沟灌、畦灌、自流漫灌，需要大量平整土地，因此加大了农田水利基本建设的工作量，采用喷灌后，土地基本不需平整，种地实现了“三无”，即无渠、无沟、无埂，大大减轻了水利建设的工作量，有力促进了农业向机械化、产业化、现代化方向的发展。（4）有利于保护环境
渠道防渗，田间实行节水灌溉，就能有效地防止由大水漫灌造成的土壤次生盐碱化，缓解了由地下水超采和大量引用河水带来的环境问题。
8．在栽培作物时，如何才能做到合理灌溉？
答：在作物栽培时，合理灌溉的的方法如下：（1）了解作物的需水规律，进行适时适量的灌溉。不同作物的需水量不同，而同种作物在不同的生长发育时期对水分的需要量也存在很大差异。（2）根据作物的灌溉形态指标和灌溉生理指标进行灌溉。灌溉的形态指标包括茎叶的颜色、生长速率等，灌溉的生理指标包括叶片水势、细胞汁液浓度、渗透势和气孔开度等，可以根据这些观察到的形态指标或测量得到的生理指标来确定灌溉的时期。（3）采用节水的灌溉方法，如喷灌、滴灌、调亏灌溉、控制性分根交替灌溉。
①喷灌是指利用喷灌设备将水喷到作物的上空成雾状，再降落到作物或土壤中。
②滴灌是指在地下或土表装上管道网络，让水分定时定量地流出到作物根系的附近。
③调亏灌溉是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水分临界期，满足生殖器官形成和生长的要求。
④控制性分根交替灌溉技术：一方面使部分根系处于土壤干燥的区域（干燥区）中，作物受到水分胁迫，根部形成大量ABA，传送到叶片，气孔开度减少，降低蒸腾耗水量；另一方面使部分根系处于灌水的区域（湿润区）中，作物从土壤中吸收水分，满足正常的生理活动的需要。干燥区和湿润区交替灌溉。交替胁迫后次生根大量增加，根系吸水吸肥能力增加，水分利用效率明显提高。
9．设计一个证明植物具有蒸腾作用的实验装置。
答：证明植物具有蒸腾作用的实验装置（两种）如下：（1）选择一株生长正常的植物，用塑料袋将植株某一枝条套住，袋口收紧于枝干上，注意避免植物以外部分（如栽培基质）位于袋内，将该植物放置于阳光下一段时间，观察塑料袋内壁上是否有水珠产生。如果内壁有小水珠，则证明该植物具有蒸腾作用。（2）在（1）装置中的塑料袋上安装一个空气湿度测量仪，将植物套住后，测量袋内空气相对湿度，将该植物转移到阳光下一段时间，再次测量袋内空气相对湿度。如果空气相对湿度变大，则证明该植物具有蒸腾作用。
10．设计一个测定水分运输速率的实验。
答：测定水分运输速率的实验及各步骤如下：（1）准备一株生长健康的植株（最好是水培法种植的植物）；（2）准备两个刻度精准并能够测量微量水分变化的容器（A和B）；（3）将准备好的植物根部清洗干净，尽量不要损伤植物的根尖区域；（4）在A、B两个容器中加入相同量的水，并放置在相同的环境之中；（5）将植物放入到A容器中，使根部完全浸在水中，记录此时水量V，并计时；0（6）经过时间t之后，分别测量容器A中水的体积V和容器B中水A的体积V；B（7）该植物水分运输速率为：
11．如何将作物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目的？
答：将作物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目的的方法：
作物水分亏缺的生理变化包括叶片的水势降低，细胞汁液浓度增加，渗透势降低，气孔闭合等。可以把作物的这些生理变化作为客观反映灌溉需要的、灵敏的生理指标，以作为确定灌溉时期的依据。根据这些灌溉生理指标的变化在不影响产量的前提下适时适量地进行灌溉，以达到节水高产双赢的目的。
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