第四節 植物對水分的吸收和利用
基礎掃描
一、水分代謝的概念：水分的 、 、 、 四個方面
二、植物吸水的主要器官是 、吸水的最活躍部位是
三、植物吸水的方式：分為 吸水和 吸水兩種，以 吸水為主。比較：
細胞特點 原理 舉例
吸脹吸水
無中央大液泡
（未成熟細胞）吸脹作用：利用 性物質吸水
親水性：蛋白質＞淀粉＞纖維素干種子、形成層、
分生區（生長點）
滲透吸水
有中央大液泡
（成熟細胞）
滲透作用：水分子或其他溶劑分子通過 的擴散
（二個條件：半透膜、濃度差）成熟區表皮細胞、葉肉細胞、洋蔥鱗片葉表皮細胞、蘿卜根細胞、馬鈴薯塊莖細胞
四、水分的運輸、利用和散失
水分的運輸途徑是
水分的利用：1%～5%參與 作用和 作用等
水分的散失：95%～99%
吐水：經水孔進行，是水稻秧苗長出新根的標志
散失方式 ①促進水分 的主要動力
蒸騰作用：經氣孔進行 ②促進礦質離子 的主要動力
（主要方式） ③防止灼傷葉片
五、合理灌溉
1、植物的需水規律：不同植物的需水量不同，同一種植物在不同的生長時期，需水量也不同
2、合理灌溉：根據植物的需水規律，適時地、適量地灌溉，以便使植物茁壯地生長，并且用最少的水獲得最大的效益
傳統：漫灌，特點是用水量 ，水的利用效率很
3、灌溉方式
現代：噴灌、滴灌，特點是用水量 ，水的利用效率很
難點突破
一、滲透作用 蔗糖分子 細胞壁
細胞膜 細胞液
濃度差 半透膜 原生質層 細胞質 濃度差
液泡膜 外界溶液
水分子
細胞核
人工滲透裝置示意圖 成熟的植物細胞示意圖（質壁分離狀態）
討論：
（1）[外界溶液]＞[細胞液]時，細胞 水，可用 實驗驗證
（2）[外界溶液]＜[細胞液]時，細胞 水，可用 實驗驗證
（3）[外界溶液]＝[細胞液]時，內外達到平衡
（4）通常情況下，[土壤溶液]＜[細胞液]，細胞 水
即： 表皮細胞 表皮內層層細胞 導管
土壤溶液中的水 （細胞液濃度依次升高）
細胞壁 細胞間隙 導管
特殊情況下（施肥過多或鹽堿地），[土壤溶液]＞[細胞液]，細胞 水或吸水困難，植物難以生存
內因：具大液泡而能形成原生質層；原生質層的伸縮性大，細胞壁的伸縮性小
（5）質壁分離
的原因 外因：[外界溶液]＞[細胞液]
（6）質壁分離和質壁分離的復原實驗可驗證：
①證明細胞的死活（此實驗中，細胞始終是活的，死細胞是不能發生質壁分離和復原的）
②測定細胞液的濃度：梯度濃度法（撕取數片紫色洋蔥磷片葉表皮，分別放入不同濃度的蔗糖溶液中，則細胞液濃度介于細胞尚未發生質壁分離和最初發生質壁分離的兩種相鄰的溶液之間）
③驗證：原生質層是一層選擇透過性膜 ④協助觀察細胞膜
二、概念區分
1、擴散：溶質或溶劑，通過或不通過半透膜
滲透：溶劑，通過半透膜（滲透是擴散的特殊形式）
2、全透膜=透性膜，如細胞壁、死亡細胞的細胞膜
選透膜=選擇透過性膜，如活細胞中所有生物膜（包括核膜），是生物活性材料，上有載體蛋白，
不易于人工操作
半透膜：一些物質可以通過，另一些物質不可以通過的多孔性薄膜，物質能否通過，完全取決于分子的大小，如玻璃紙、腸衣、魚鰾等，不一定是生物活性材料，可指人工材料，上無載體蛋白，易于人工操作
原生質層：相當于一層半透膜
選透和半透的相同點：都是有的物質能過，有的物質不能過
3、滲透作用是雙向的；水分的凈移動方向：水往低處流
人工滲透裝置：單位體積內水分子多的一側 單位體積內水分子少的一側
成熟的植物細胞：低濃度一側 高濃度一側（指溶質的濃度）
細胞膜的物質交換：高濃度一側 低濃度一側（指水本身的濃度）
滲透壓（與溶質濃度成反比）：低滲溶液一側 高滲溶液一側
水勢：高水勢一側 低水勢一側
4、滲透和吸脹吸水，一般同時存在，只是以誰為主
三、影響根吸收水分的因素
1、蒸騰作用：這是根吸水的動力
2、土壤溶液的濃度3、溫度
四、[實驗九]觀察植物細胞的質壁分離與復原
實驗原理①細胞壁和原生質層都能發生一定程度的收縮；但原生質層的收縮性比細胞壁大
②當[細胞液]＜[外界溶液]時，細胞失水，發生質壁分離
③當[細胞液]＞[外界溶液]時，細胞吸水，發生質壁分離的復原
方法步驟
1、制作紫色洋蔥鱗片葉表皮的臨時裝片
2、高倍鏡觀察：能看到紫色的中央液泡、原生質層緊貼細胞壁
3、滴入蔗糖溶液
4、高倍鏡觀察：能看到紫色的中央液泡逐漸變小、顏色逐漸加深、原生質層逐漸與細胞壁分離開來（最初從四角分離）
5、滴入清水
6、高倍鏡觀察：能看到紫色的中央液泡逐漸脹大、顏色逐漸變淺、原生質層又逐漸貼向細胞壁
設計方法自身對照：正常表皮細胞 質壁分離表皮細胞 質壁分離復原表皮細胞
注意事項
1、實驗材料的選擇：常用紫色洋蔥，因其細胞液中有紫色花青素，便于觀察。如無紫色洋蔥，可用蘚類葉片，其葉綠體可隨原生質層的收縮而聚攏，觀察也很方便
2、試劑種類的選擇：不傷害細胞即可。如食鹽、蔗糖、甘油、硝酸鉀（后二種能發生自動復原）
3、試劑濃度的選擇：蔗糖溶液濃度從5%到30%遞增，質壁分離時間逐漸縮短，但濃度超過60%后，一般不能發生復原。
問題討論
當紅細胞細胞膜兩側的溶液具有濃度差時，紅細胞會不會發生質壁分離現象？
，為什么？因為紅細胞沒有
例題：
1、．在根吸收無機鹽離子的過程中，一般情況下，下列因素中最重要的是
A．蒸騰速率 B．根尖表皮細胞內外無機鹽離子的濃度差
C．離子進入根尖表皮細胞的擴散速率 D．根可利用的氧
2、從整個細胞來看，具有生命活力的原生質層指的是
①細胞壁②細胞膜③細胞質④液泡膜⑤液泡
A．①②③B．②③④C．③④⑤D．①④⑤
3、與根尖生長點細胞吸水無關的物質是
A．纖維素B．淀粉C．脂肪D．蛋白質
4、人和哺乳動物的紅細胞在0.9％的生理鹽水中，能基本保持常態的原因是
A．水分不進不出B．膜具有全透性C．水分進出平衡D．膜具有流動性
5、放在30％蔗糖溶液中會發生質壁分離的細胞是
A．人的口腔上皮細胞B．洋蔥根尖生長點細胞
C．洋蔥表皮細胞D．干種子細胞
6、觀察植物細胞的質壁分離和復原實驗回答下列問題：
（1）當把成熟細胞放入30％蔗糖液時， 的體積會縮小，的伸縮性小，而的伸縮性大，所以發生質壁分離現象。
（2）質壁分離是指植物細胞的與分離。
（3）將洋蔥表皮細胞分別放入5％、30％、50％的蔗糖溶液中，在5％的蔗糖溶液中不發生質壁分離，原因是；放入50％蔗糖溶液的洋蔥表皮細胞發生質壁分離，而且不能復原，原因是。
第五節 植物的礦質營養
基礎掃描
一、植物的礦質營養：植物對礦質元素的 、 和 。
思考：植物吸收的礦質元素，是通過 作用或 回到無機環境中的。
二、植物必需的礦質元素
1、礦質元素：除 以外，主要由植物的根系從土壤中吸收的元素。
判斷：礦質元素都是由根系從土壤中吸收的（ ）
根系從土壤中吸收的元素都是礦質元素（ ）
2、植物必需的礦質 大量元素（共6種）：
元素：共14種
微量元素（共8種）： Ni（鎳）
3、溶液培養法：用含有全部或部分礦質元素的營養液培養植物的方法。
可驗證某一礦質元素是否為植物生活所必需的礦質元素。方法如下：
植物生長發育正常：所缺元素不是植物必需的礦質元素
缺素培養 植物生長發育不正常 補充所缺元素后，植物生長發育又恢復正常：所補元素是植物必需的礦質元素
實驗方案：
思考：①溶液培養法所用的培養液，是天然培養基還是合成培養基？ 培養基
②溶液培養法為什么不用基質？
③溶液培養法能同時缺乏兩種元素嗎？ ，每次培養只缺乏一種元素，這是按照實驗設計的
原則來設計的。
三、根對礦質元素的吸收
1、吸收形式： ；吸收器官：主要是 ，次要是
主要部位：
2、吸收部位 次要部位： （根外施肥。優點是： ）和根尖伸長區的表皮細胞
3、吸收過程：主動運輸（如何用實驗證實其吸收方式為主動運輸）
4、吸收特點： 性（不同植物吸收的礦質元素的種類和數量是不同的，這是由細胞膜上的 決定的）
5、根吸收礦質元素和呼吸作用有密切關系：呼吸作用為主動運輸提供
（呼吸抑制劑能抑制礦質元素的吸收，不能抑制水分的吸收。說明①
② ）
6、根吸收礦質元素和滲透吸水是二個相對獨立的過程。比較：
水分吸收礦質元素的吸收
區
別
原理
中央液泡形成之前，通過 作用吸水
中央液泡形成之后，主要通過 作用吸水（理解主要的含義）
方向水分從溶液濃度低的一側向高的一側滲透礦質離子從 溶液吸收進入 內
動力 作用 作用
特點受 二側溶液濃度的影響具有 性
聯系
①吸收的主要器官和部位一致，都是 和 細胞
②礦質離子 運輸
③根吸收礦質離子，提高了 的濃度，從而提高了吸水能力
7、影響根吸收礦質元素的因素
內因：載體的 、 不同
外因：土壤 和氧氣量；土壤溶液的酸堿度和
問題討論：中耕松土為什么能提高氮肥的利用率？
四、礦質元素的運輸和利用
1、運輸途徑是 ，運輸動力是
（比較：水分的運輸途徑是 ，運輸動力是 ）
判斷：礦質元素的運輸是隨水分的運輸而運輸的（ ）
礦質元素的吸收是隨水分的吸收而吸收的（ ）
2、礦質元素的利用
礦質
元素吸收形式：
全是離子存在
形式利用形式能否
轉移缺乏
危害鑒別方法葉中含量
KK+可以重復再利用（反復利用）
能轉移
老葉
嫩葉老葉先
受損害
溶液培養法：
嫩葉中含量高，可用來漚制綠肥
N、
P、
MgNO3―、NH4+
PO43―、
Mg2+
Ca、
FeCa2+、
Fe2+等穩定化合物
不能轉移：
老葉中含量高
五、礦質元素的作用
①組成植物體的成分 ②調節植物體的生命活動
其中，植物營養的三要素是N、P、K
N：促進細胞的分裂和生長，使枝葉長得繁茂。（光合作用中還有何作用？）
P：促進幼苗的發育和花的開放，使果實和種子提早成熟（光合作用中還有何作用？）
K：使莖桿健壯，抗倒伏；促進淀粉的形成和運輸
另外，缺硼（B）會使油菜花而不實
六、合理施肥
1、植物的需肥規律：不同植物的需肥量不同，同一植物在不同生長期，需肥量也不同。
2、合理施肥：根據植物的 規律，適時地、適量地施肥，以便使植物茁壯地生長，并且獲得
的效果。
3、施肥方式：①深土施肥好于表土施肥，不僅肥料損失少，而且有利于利用根的向肥性（應激性一），促進根系向土壤深處生長；②根外施肥：特點是 ；③農家肥好于化肥：有利于疏松土壤（為什么？）
④光照充足時，大棚中可施氣肥 （為什么？）
七、無土栽培
1、概念：利用溶液培養法的原理，把植物體生長發育過程中所需要的各種 ，按照一定的比例配制成 ，來栽培植物的技術。
2、特點：人工環境取代土壤環境，能直接調節和控制這種人工環境，使植物更好地生長發育。
3、優點：①全年栽培，產量很高
②節水節肥，產品清潔衛生，有利于實現農作物栽培的工廠化和自動化
③擴大了農作物栽培的范圍和面積
注意：培養時，應注意向培養液中通空氣，為什么？
八、元素小結
C： 元素
：含量最多的元素
CH：有機物共有元素； 中相對最多，使單位質量的脂肪氧化分解時，耗氧最多，放能最多
HO：細胞中含量最多的兩種化合物即 的共有元素
CHO；是必需元素，但不是 元素；糖類、脂肪、蛋白質、核酸的共有元素
CHON：原生質的基本元素； 的必有元素
：導致水體富營養化的元素
CHONP：ADP、ATP、核苷酸、核酸、磷脂的組成元素
CHONS：胰島素、青霉素的組成元素
：原生質的主要元素，占97%
CHONPSKCaMg：必需元素中的 元素
FeMnBZnCuMoClNi： 必需元素中的微量元素
FeMnBZnCuMoClNiCoINa： 的培養基中微量元素
CHONPSKCaMg，FeMnBZnCuMoClNi： 必需元素
：礦質元素
有害元素： ―水俁病、Cd―痛痛病
例題：
1．下圖的曲線為表示呼吸強度與根對礦質元素離子吸收的數量關系（橫軸表示呼吸的強度，縱軸表示離子吸收量），其中正確的是（ ）
A B C D
2、寫出四種與光合作用有關的礦質元素的元素符號及它們在光合作用中的作用
元素：______，作用
元素：______，作用
元素： ，作用
元素：______，作用
3、下表是用于無土栽培的一種培養液配方，請回答下列問題：
Ca(NO3)2………………………………1.0克
MgSO4…………………………………0.25克
KH2PO4…………………………………0.25克
KCl……………………………………0.12克
FeCl3…………………………………0.005克
H2O…………………………………1000毫升
(1)用此培養液培育某高等植物時，往往要給培養液中通人空氣，這一措施的目的是用以促進 ，以利于對礦質元素的吸收。要使該植物生長良好，根據光合作用所必須的條件，除了適宜的溫度外，還需要 和 。
(2)植物在吸收培養液中的礦質離子時，主要是通過 方式進行的。經過一段時間后，檢測到培養液中留存的Ca2+較多，而NO3-較少，這一現象與細胞膜的 有關。
(3)若除去該培養液中的MgSO4，將直接影響植物體內 的合成。
(4)該配方中屬于植物所需的大量礦質元素是 ，微量元素是 。
4、下圖表示水培法栽培植物的簡圖，請分析回答：
成分Ca（NO3）2MgSO4KH2PO4KClFeCl3H2O
含量/g1.00.250.250.120.0051000
(1)如果用18O標記的CO2來進行大氣施肥,則18O首
先出現在 (物質)中；如果培養液中的水
為18O標記的水,不久發現周圍空氣中出現放射性元
素,其存在于 (物質)中
（2）如果A、B分別為等質量的番茄和水稻幼苗，培
養一段時間檢測A、B培養液發現，A比B中含Ca2+少，
可以斷定番茄根細胞膜表面運載Ca2+的載體 ，
該實驗說明 。
（3）除了通氣外，其它條件不變，較長時間培養后，
比較B裝置中三個葉片的Mg，Ca含量，含Mg量最大的是 ，Ca含量最大的是 。
（4）若用上表所示的培養液培養硝化細菌，成分應如何調整？
如果培養圓褐固氮菌，成分應如何調整？
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