(一)名词解释
pcu h1、束缚水(bound water)
与细胞组分紧密结合不能自由移动、不易蒸发散失的水。 2、自由水(free water)
与细胞组分之间吸附力较弱，可以自由移动的水。
3、化学势(chemical potential)
偏摩尔自由能被称为化学势，以希腊字母μ表示，组分j的化学势(μj)为：μj=( G/ nj)t.p. ni.ni≠nj，在一个庞大的体系中，在等温等压以及保持其他各组分浓度不变时，加入1摩尔j物质所引起体系自由能的增量。
每偏摩尔体积的水的化学势差称为水势，用ψw表示。Ψw= (μw-μow)/ Vw,m，即水势为体系中水的化学势与处于等温、等压条件下纯水的化学势之差，再除以水的偏摩尔体积的商。用两地间的水势差可判别小区供水系统
它们间水流的方向和限度，即水分总是从水势高处流向水势低处，直到两处水势差为O为止。医用材料与应用
5、溶质势ψs(solute potential，ψs)
由于溶质颗粒的存在而引起体系水势降低的数值。溶质势表示溶液中水分潜在的渗透能力的大小，因此，溶质势又可称为渗透势(osmotic potential,ψπ)。溶质势可用ψs=RTlnNw/Vw.m公式计算，也可按范特霍夫公式ψπ=-π=-iCRT计算。
6、衬质势(matrix potential，ψm)
由于衬质(表面能吸附水分的物质，如纤维素、蛋白质、淀粉等)的存在而使体系水势降低的数值。
7、压力势(pressure potential，ψp)
由于压力的存在而使体系水势改变的数值。若加正压力，使体系水势增加，加负压力，使体系水势下降。
8、重力势(gravity potential，ψg)
由于重力的存在而使体系水势增加的数值。集流(mass flow或bulk flow) 指液体中成的原子或分子(例如组成水溶液的各种物质的分子)在压力梯度(水势梯度)作用下共同移动的现象。
9、渗透作用（osmosis）
溶液中的溶剂分子通过半透膜扩散的现象。对于水溶液而言，是指水分子从水势高处通过半透膜向水势低处扩散的现象。
10、水通道蛋白(water channel protein)
存在在生物膜上的具有通透水分功能的内在蛋白。水通道蛋白亦称水孔蛋白(aquaporins,AQPs)。
11、吸胀吸水(imbibing absorption of water) 依赖于低的衬质势而引起的吸水。干种子的吸水为典型的吸胀吸水。吸胀作用（imbibition）亲水胶体物质吸水膨胀的现象称为吸胀作用。胶体物质吸引水分子的力量称为吸胀力。蛋白质类物质吸胀力最大，淀粉次之，纤维素较小。12、根压(root pressure)
由于植物根系生理活动而促使液流从根部上升的压力。它是根系与外液水势差的表现和量度。根系活力强、土壤供水力高、叶的蒸腾量低时，根压较大。伤
流和吐水现象是根压存在证据。
13、伤流(bleeding)
从受伤或折断的植物组织伤口处溢出液体的现象。伤流是由根压引起的，是从伤口的输导组织中溢出的。伤流液的数量和成分可作为根系生理活性高低的指标。
14、吐水(guttation)
从未受伤的叶片尖端或边缘的水孔向外溢出液滴的现象。吐水也是由根压引起的。作物生长健壮，根系活动较强，吐水量也较多，所以，吐水现象可以作为根系生理活动的指标，并能用以判断苗长势的好坏。
15、暂时萎蔫(temporary wilting)
植物在水分亏缺严重时，细胞失去膨压，茎叶下垂的现象称为萎蔫(wilting)。萎蔫植株如果当蒸腾速率降低后，可恢复正常，则这种萎蔫称为暂时萎蔫。暂时萎蔫是由于蒸腾失水量一时大于根系吸水量而引起的。
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16、永久萎蔫(permanent wilting)
萎蔫植物若在蒸腾降低以后仍不能使恢复正常，这样的萎蔫就称为永久萎蔫。永久萎蔫是由于土壤缺乏可利用的水分引起的。只有向土壤供水才能消除植株的萎蔫现象。
17、蒸腾作用(transpiration)
植物体内的水分以气态散失到大气中去的过程。蒸腾作用可以促进水分的吸收和运转，降低植物体的温度，促进盐类的运转和分布。
18、小孔扩散律(small opening diffusion law)
指气体通过多孔表面扩散的速率，不与小孔的面积成正比，而与小孔的周长或直径成正比的规律。气孔蒸腾速率符合小孔扩散律。
19、蒸腾速率(transpiration rate)
螺旋伞齿轮又称蒸腾强度或蒸腾率，指植物在单位时间内、单位叶面积上通过蒸腾作用散失的水量。
20、蒸腾效率（transpiration ratio)
植物每蒸腾1kg水时所形成的干物质的g数。
21、蒸腾系数(transpiration coefficient)
植物每制造1g干物质所消耗水分的g数，它是蒸腾效率的倒数，又称需水量(water requirement)。
22、水分临界期(critical period of water)
植物在生命周期中，对缺水最敏感、最易受害的时期。一般而言，植物的水分临界期多处于花粉母细胞四分体形成期，这个时期一旦缺水，就使性器官发育不正常。作物的水分临界期可作为合理灌溉的一种依据。
（二）写出下列符号的中文名称，并简述其主要功能或作用
1、μw
水的化学势(water chemical potential)，水的化学势的热力学含义是：当温度、压力及物质数量（水分以外）一定时，由水（摩尔）量变化引起的体系自由能的改变量。水的化学势之差，可用来判断水分参加化学反应的本领或两相间移动的方向和限度。
2、ψw 水势(water potential)
每偏摩尔体积的水的化学势差，即体系中水的化学势与处于等温、等压条件
下纯水的化学势之差(μw-μow)，再除以水的偏摩尔体积(Vw,m)。MPa 兆帕，表示水势的单位，1 MPa = 106Pa = 10bar = 9.87atm 。
3、Nw
水的摩尔分数(molar numeric of water)，Nw = 水的摩尔数/（水的摩尔数+ 溶质的摩尔数），它表示水在水溶液中的含量，Nw大表示水溶液中水分含量高，溶质含量少，水势高。纯水的Nw≈55.1mol/dm3。
4、RH 相对湿度(relative humidity)
为气相中的蒸气压与纯水的饱和蒸气压的百分数，RH高表示气相中的水分含量高，水势高。
5、SPAC
土壤-植物-大气连续体(soil-plant-atmosphere continuum), 土壤的水分由根吸收，经过植物，然后蒸发到大气，这样水分在土壤、植物和大气间的运动就构成一个连续体。一般情况下，土壤的水势>根水势≥茎水势≥叶水势>大气水势，因此，土壤-植物-大气连续体就成为土壤中水分经植物体散失到大气的途径。
（三）问答题
1.简述水分在植物生命活动中的作用。
答：⑴细胞的重要组成成分一般植物组织含水量占鲜重的75％～90％。
⑵代谢过程的反应物质如果没有水，许多重要的生化过程如光合作用放氧反应、呼吸作用中有机物质的水解都不能进行。
⑶各种生理生化反应和物质运输的介质如矿质元素的吸收、运输、气体交换、光合产物的合成、转化和运输以及信号物质的传导等都需以水作为介质。
⑷使植物保持固有的姿态植物细胞含有大量水分，产生的静水压可以维持细胞的紧张度，使枝叶挺立，花朵开放，根系得以伸展，从而有利于植物捕获光能、交换气体、传粉受精以及对水肥的吸收。
⑸具有重要的生态意义通过水所具有的特殊的理化性质可以调节湿度和温度。例如：植物通过蒸腾散热，调节体温，以减轻烈日的伤害；水温的变化幅度小，在水稻育秧遇到寒潮时可以灌水护秧；高温干旱时，也可通过灌水来调节植物周围的温度和湿度，改善田间小气候；此外可以水调肥，用灌水来促进肥料的释放和利用。因此水在植物的生态环境中起着特别重要的作用。
2.植物体内水分存在的形式与植物的代谢、抗逆性有什么关系？
答：植物体内的水分存在两种形式，一种是与细胞组分紧密结合而不能自由移动、不易蒸发散失的水，称为束缚水，另一种是与细胞组分之间吸附力较弱，可以自由移动的水，称为自由水。自由水可参与各种代谢活动，因此，当自由水/束缚水比值高时，细胞原生质呈溶胶状态，植物的代谢旺盛，生长较快，抗逆性弱；反之，自由水少时，细胞原生质呈凝胶状态，植物代谢活性低，生长迟缓，但抗逆性强。
3.在植物生理学中引入水势概念有何意义？
答：⑴可用热力学知识来分析水分的运动状况不论在生物界、非生物界，还是在生物界与非生物界之间，水分总是从水势高处流向水势低处，直到两处水势差为O为止。
⑵可用同一单位来判别水分移动水势的单位为压力(Pa)，与土壤学、气象学
中的压力单位相一致，使在土壤-植物-大气的水分连续系统中，可用同一单位来判别水分移动。
⑶与吸水力联系起来水势概念与传统的吸水力（S）概念有联系，在数值上ψw = -S，使原先前人测定的吸水力数值在加上负号后就变成水势值。
4.土壤溶液和植物细胞在水势的组分上有何异同点？
答：(1)共同点：土壤溶液和植物细胞水势的组分均由溶质势、衬质势和压力势组成。
(2)不同点：①土壤中构成溶质势的成分主要是无机离子，而细胞中构成溶质势的成分除无机离子外，还有有机溶质；②土壤衬质势主要是由土壤胶体对水分的吸附所引起的，而细胞衬质势则主要是由细胞中蛋白质、淀粉、纤维素等亲水胶体物质对水分的吸附而所引起的；③土壤溶液是个开放体系中，土壤的压力势易受外界压力的影响，而细胞是个封闭体系，细胞的压力势主要受细胞壁结构和松驰情况的影响。
5.植物吸水有哪几种方式？
答：植物吸水主要有三种方式：
⑴渗透吸水指由于ψs的下降而引起的细胞吸水。含有液泡的细胞吸水，如根系吸水、气孔开闭时保卫细胞的吸水主要为渗透吸水。
⑵吸胀吸水依赖于低的ψm而引起的吸水。无液泡的分生组织和干燥种子中含有较多衬质(亲水物体)，它们可以氢键与水分子结合，吸附水分。
⑶降压吸水这里是指因ψp的降低而引发的细胞吸水。如蒸腾旺盛时，木质部导管和叶肉细胞(特别是萎蔫组织)的细胞壁都因失水而收缩，使压力势下降，从而引起细胞水势下降而吸水。失水过多时，还会使细胞壁向内凹陷而产生负压，这时ψp<0，细胞水势更低，吸水力更强。
6.温度为什么会影响根系吸水？
答：温度尤其是土壤温度与根系吸水关系很大。过高过低对根系吸水均不利。
(1)低温使根系吸水下降的原因：①水分在低温下粘度增加，扩散速率降低，同时由于细胞原生质粘度增加，水分扩散阻力加大；②根呼吸速率下降，影响根压产生，主动吸水减弱；③根系生长缓慢，不发达，有碍吸水面积扩大。
(2)高温使根系吸水下降的原因：①土温过高会提高根的木质化程度，加速根的老化进程；②使根细胞中的各种酶蛋白变性失活。
土温对根系吸水的影响还与植物原产地和生长发育的状况有关。一般喜温植物和生长旺盛的植物的根系吸水易受低温影响，特别是骤然降温，例如在夏天烈日下用冷水浇灌，对根系吸水很为不利。
7.以下论点是否正确，为什么？
(1)一个细胞的溶质势与所处外界溶液的溶质势相等，则细胞体积不变。
答：该论点不完全正确。因为一个成熟细胞的水势由溶质势和压力势两部分组成，只有在初始质壁分离ψp＝0时，上述论点才能成立。通常一个细胞的溶质势与所处外界溶液的溶质势相等时，由于压力
势（常为正值）的存在，使细胞水势高于外界溶液的水势（也即它的溶质势），因而细胞失水，体积变小。(2)若细胞的ψp＝-ψs，将其放入某一溶液中时，则体积不变。
答：该论点不正确。因为当细胞的ψp＝-ψs时，该细胞的ψw = 0。把这样的细胞放入任溶液中，细胞都会失水，体积变小。
(3)若细胞的ψw＝ψs，将其放入纯水中，则体积不变。
答：该论点不正确。因为当细胞的ψw ＝ψs时，该细胞的ψp = 0，而ψs为负值，即其ψw < 0，把这样的细胞放入纯水中，细胞吸水，体积变大。
8.气孔开闭机理如何？
答：关于气孔开闭机理主要有两种学说:
⑴无机离子泵学说又称K+泵假说。光下K+由表皮细胞和副卫细胞进入保卫细胞，保卫细胞中K+浓度显著增加，溶质势降低，引起水分进入保卫细胞，气孔就张开；暗中, K+由保卫细胞进入副卫细胞和表皮细胞，使保卫细胞水势升高而失水，造成气孔关闭。这是因为保卫细胞质膜上存在着H+_ATP酶，它被光激活后，能水解保卫细胞中由氧化磷酸化或光合磷酸化生成的ATP，产生的能量将H+从保卫细胞分泌到周围细胞中，使得保卫细胞的pH值升高，质膜内侧的电势变低，周围细胞的pH值降低，
质膜外侧电势升高，膜内外的质子动力势驱动K+从周围细胞经过位于保卫细胞质膜上的内向K+通道进入保卫细胞，引发开孔。
⑵苹果酸代谢学说在光下, 保卫细胞内的部分CO2被利用时,pH值上升至8.0～
8.5，从而活化了PEP羧化酶, PEP羧化酶可催化由淀粉降解产生的PEP与HCO3-结合形成草酰乙酸，并进一步被NADPH还原为苹果酸。苹果酸解离为2H+和苹果酸根，在H+／K+泵的驱使下，H+与K+交换，保卫细胞内K+浓度增加，水势降低；苹果酸根进入液泡和Cl-共同与K+在电学上保持平衡。同时，苹果酸的存在还可降低水势，促使保卫细胞吸水，气孔张开。当叶片由光下转入暗处时，该过程逆转。
9、植物气孔蒸腾是如何受光、温度、CO2浓度调节的？。限时保护
答：⑴光光是气孔运动的主要调节因素。光促进气孔开启的效应有两种，一种是通过光合作用发生的间接效应；另一种是通过光受体感受光信号而发生的直接效应。光对蒸腾作用的影响首先是引起气孔的开放，减少内部阻力，从而增强蒸腾作用。其次，光可以提高大气与叶子温度，增加叶内外蒸气压差，加快蒸腾速率。
(2)温度气孔运动是与酶促反应有关的生理过程，因而温度对蒸腾速率影响很大。当大气温度升高时，
叶温比气温高出2～10℃，因而，气孔下腔蒸气压的增加大于空气蒸气压的增加，这样叶内外蒸气压差加大，蒸腾加强。当气温过高时，叶片过度失水，气孔就会关闭，从而使蒸腾减弱。
⑶CO2 CO2对气孔运动影响很大，低浓度CO2促进气孔张开，高浓度CO2能使气孔迅速关闭（无论光下或暗中都是如此）。在高浓度CO2下，气孔关闭可能的原因是：①高浓度CO2会使质膜透性增加，导致K+泄漏，消除质膜内外的溶质势梯度，②CO2使细胞内酸化，影响跨膜质子浓度差的建立。因此CO2浓度高时，会抑制气孔蒸腾。
10.高大树木导管中的水柱为何可以连续不中断？假如某部分导管中水柱中断了，树木顶部叶片还能不能得到水分？为什么？
答：蒸腾作用产生的强大拉力把导管中的水往上拉，而导管中的水柱可以克
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