Wondershare EdrawMind
Mindmap-Galerie Pflanzenphysiologie Kapitel 2 Wasserstoffwechsel
Pflanzenphysiologie Kapitel 2 Wasserstoffwechsel
Pflanzenphysiologie: Pflanzen nehmen einerseits Wasser aus der Umgebung auf und geben andererseits kontinuierlich Wasser an die Umgebung ab. Der Prozess der Aufnahme, des Transports, der Nutzung und des Verlusts von Wasser durch Pflanzen wird als pflanzlicher Wasserstoffwechsel bezeichnet.
Bearbeitet um 2024-03-19 10:48:00
- Hundert Jahre Einsamkeit Charakter-Beziehungsdiagramm
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
- Hundert Jahre Einsamkeit Charakter-Beziehungsdiagramm
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
- Projektmanagement-Prozess-Vorlage
Projektmanagement ist der Prozess der Anwendung von Fachwissen, Fähigkeiten, Werkzeugen und Methoden auf die Projektaktivitäten, so dass das Projekt die festgelegten Anforderungen und Erwartungen im Rahmen der begrenzten Ressourcen erreichen oder übertreffen kann. Dieses Diagramm bietet einen umfassenden Überblick über die 8 Komponenten des Projektmanagementprozesses und kann als generische Vorlage verwendet werden.
Pflanzenphysiologie Kapitel 2 Wasserstoffwechsel
- Hundert Jahre Einsamkeit Charakter-Beziehungsdiagramm
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
- Hundert Jahre Einsamkeit Charakter-Beziehungsdiagramm
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
- Projektmanagement-Prozess-Vorlage
Projektmanagement ist der Prozess der Anwendung von Fachwissen, Fähigkeiten, Werkzeugen und Methoden auf die Projektaktivitäten, so dass das Projekt die festgelegten Anforderungen und Erwartungen im Rahmen der begrenzten Ressourcen erreichen oder übertreffen kann. Dieses Diagramm bietet einen umfassenden Überblick über die 8 Komponenten des Projektmanagementprozesses und kann als generische Vorlage verwendet werden.
- Für Sie empfohlen
- Gliederung
Kapitel Zwei Wasserstoffwechsel
Konzept Einerseits nehmen Pflanzen Wasser aus der Umgebung auf, andererseits geben sie kontinuierlich Wasser an die Umgebung ab. Der Prozess der Aufnahme, des Transports, der Nutzung und des Verlusts von Wasser durch Pflanzen wird als pflanzlicher Wasserstoffwechsel bezeichnet.
Abschnitt 1 Die Rolle von Wasser bei Aktivitäten im Pflanzenleben
Physikalische und chemische Eigenschaften von Wasser im Zusammenhang mit Pflanzenaktivitäten
Wasser hat eine höhere spezifische Wärmekapazität
Wasser hat eine hohe Verdampfungswärme
Kohäsion, Adhäsion und Oberflächenspannung von Wasser
Kohäsion: die intermolekulare Anziehung zwischen ähnlichen Molekülen
Adhäsion: die gegenseitige Anziehung zwischen der flüssigen Phase und der festen Phase
Wasser ist ein gutes Lösungsmittel
Wasser ist eine transparente Flüssigkeit
Wassergehalt der Pflanze
Feuchtigkeitsgehalt = [(Frischmaterialqualität - Trockenmaterialqualität) / Frischmaterialqualität] x 100 %
Verschiedene Pflanzen haben unterschiedliche Wassergehalte
Im Allgemeinen beträgt der Wassergehalt von Pflanzengewebe 75–90 %.
Der Wassergehalt von Wasserpflanzen kann 95 % erreichen
Der Wassergehalt niederer Pflanzen wie Flechten und Moose, die in trockenen Umgebungen wachsen, beträgt nur 5 bis 7 %.
Verschiedene Organe und Gewebe derselben Pflanze haben unterschiedliche Wassergehalte
Im Allgemeinen haben kräftig wachsende Organe und Gewebe (wie zarte Stängel, junge Wurzeln, neue Blätter und sich entwickelnde Früchte) einen höheren Wassergehalt von 80–90 %.
Organe und Gewebe, die dazu neigen, zu altern und inaktiv zu werden, haben einen geringeren Wassergehalt, im Allgemeinen unter 60 %.
⛛Der Feuchtigkeitsgehalt trockener Samen beträgt 10 % bis 14 %.
Dieselben Organe und Gewebe weisen in verschiedenen Wachstumsstadien unterschiedliche Wassergehalte auf
Der Wassergehalt der Blätter ist während der Wachstumsphase relativ hoch, nach dem Wachstum und der Fertigstellung nimmt der Wassergehalt jedoch ab.
Der Feuchtigkeitsgehalt von Getreidesamen kann in den frühen Entwicklungsstadien 90 % erreichen und sinkt im reifen Zustand auf weniger als 25 %.
Dieselbe Pflanze wächst in unterschiedlichen Umgebungen mit unterschiedlichem Wassergehalt.
Pflanzen, die in schattigen, feuchten Umgebungen wachsen, haben einen höheren Wassergehalt als Pflanzen, die in sonnigen, trockenen Umgebungen wachsen.
Den ganzen Tag über haben Pflanzen morgens im Allgemeinen einen höheren Wassergehalt als mittags und nachmittags.
Je intensiver die Lebensaktivitäten sind, desto höher ist der Wassergehalt.
Der Zustand des in Pflanzen vorhandenen Wassers
Unter gebundenem Wasser versteht man Wasser, das fest an Zellbestandteile gebunden ist und sich nicht frei bewegen kann. Der gebundene Wassergehalt ist relativ stabil, verdunstet nicht leicht und wirkt nicht als Lösungsmittel oder nimmt an chemischen Reaktionen teil.
In der Nähe hydrophiler kolloidaler Partikel
Adsorbiert durch protoplasmatische Komponenten
Unter freiem Wasser versteht man Wasser, das nur schwach an Zellbestandteile adsorbiert und sich frei bewegen kann. Der Gehalt an freiem Wasser verändert sich und kann an verschiedenen Stoffwechselaktivitäten teilnehmen.
Halten Sie sich von hydrophilen Partikeln fern
Wird nicht von protoplasmatischen Komponenten adsorbiert
Wenn das Verhältnis von freiem Wasser zu gebundenem Wasser hoch ist, befindet sich das Zellprotoplasma in einem solähnlichen Zustand, die Pflanze hat einen starken Stoffwechsel, wächst schnell und weist eine schwache Stressresistenz auf. Im Gegenteil, das Zellprotoplasma befindet sich in einem Gelzustand. hat eine geringe Stoffwechselaktivität, ein langsames Wachstum und eine schwache Stressresistenz. Starkes Geschlecht.
Die Rolle von Wasser bei Aktivitäten im Pflanzenleben
Wasser ist der Hauptbestandteil des Zellprotoplasmas
Wasser spielt eine wichtige Rolle bei den physiologischen Aktivitäten von Pflanzen
Wasser ist ein Stoffwechselreaktant
Wasser ist das Medium für Stofftransport, Absorption und biochemische Reaktionen
Wasser hält den Zellturgor aufrecht und fördert das Wachstum
Wasser hält Pflanzen in ihrer richtigen Position
Wasser hat eine wichtige ökologische Bedeutung für das Überleben der Pflanzen
Regulierung der Körpertemperatur von Pflanzen durch Wasser
Regulierung des Wassers auf die Lebensumgebung der Pflanzen
Die Lichtdurchlässigkeit von Wasser ermöglicht einen normalen Ablauf der lichtintensiven Reaktionen von Wasserpflanzen
Der physiologische Wasserbedarf bezieht sich auf das Wasser, das für die Aktivitäten des Pflanzenlebens und die Aufrechterhaltung des Wasserhaushalts in Pflanzen benötigt wird.
Der ökologische Wasserbedarf bezieht sich auf das Wasser, das zur Regulierung des ökologischen Umfelds von Pflanzen durch Nutzung der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Wassers benötigt wird.
*Sektion 3 Wasseraufnahme durch Pflanzenwurzeln
Der Teil des Wurzelsystems, der Wasser aufnimmt
Die Teile des Wurzelsystems, die Wasser absorbieren, befinden sich hauptsächlich an der Wurzelspitze, einschließlich der Wurzelkappe, der meristematischen Zone, der Dehnungszone und der Wurzelhaarzone. Unter diesen weist die Wurzelhaarzone die stärkste Wasseraufnahmekapazität auf.
Der Grund, warum Wurzelhaare eine starke Fähigkeit haben, Wasser aufzunehmen
Im Wurzelhaarbereich befinden sich viele Wurzelhaare, wodurch die Absorptionsfläche vergrößert wird.
Die äußere Schicht der Wurzelhaarzellwand ist mit Pektin bedeckt, das sehr klebrig und hydrophil ist, was die Haftung an kolloidalen Bodenpartikeln und die Wasseraufnahme begünstigt.
Das leitende Gewebe im Wurzelhaarbereich ist gut entwickelt und hat einen geringen Widerstand gegen die Wasserbewegung, sodass die Wasserübertragung schnell erfolgt.
Wie Wurzeln Wasser aufnehmen
Das von den Wurzeln aufgenommene Wasser gelangt über Wurzelhaare, Kortex, Endodermis und Perizykelparenchymzellen in die Gefäße.
Apoplastischer Weg
Bezieht sich auf die Bewegung von Wasser durch den Apoplasten, der aus Zellwänden, Interzellularräumen und Xylemgefäßen besteht.
Symplast-Weg
Bezieht sich auf die Bewegung von Wasser vom Zytoplasma einer Zelle in das Zytoplasma einer anderen Zelle durch Plasmodesmen.
Transmembranweg
Bezieht sich auf den Transportweg von Wasser durch Zellmembranen
Der Mechanismus der Wasseraufnahme durch Wurzeln
Nehmen Sie aktiv Wasser auf
Das Phänomen der aktiven Wasseraufnahme
Wurzeldruck
Der Wurzeldruck ist der positive Druck im Xylem
Pflanzenwurzeln absorbieren kontinuierlich Ionen aus dem Boden und transportieren sie zur Endodermis der Wurzeln, wodurch die Menge an gelösten Stoffen in den Stelenzellen und Gefäßen zunimmt und das Potenzial für gelöste Stoffe abnimmt. Wenn das Wasserpotential in der Endodermis niedriger ist als das Bodenwasserpotential, dringt das Wasser im Boden vom äußeren Apoplasten durch die Endodermis in die Stele und Kanäle entlang des Wasserpotentialgefälles ein, wo die Endodermis als selektiv durchlässige Membran fungiert. Darüber hinaus befindet sich der obere Teil der Leitung in einem offenen Zustand und erzeugt keinen Druck, sodass sich die Wassersäule unter dem Aufwärtsdruck in Richtung des oberirdischen Teils bewegt und so Wurzeldruck entsteht.
Verletzung
Unter Blutungen versteht man das Phänomen, dass Flüssigkeit aus Pflanzenwunden austritt.
Als Wurzelphysiologie können Menge und Zusammensetzung der Wundflüssigkeit herangezogen werden Aktivitätsindikatoren
Auch Verletzungen und Erbrechen können das Vorhandensein von Wurzeldruck belegen.
Wasser ausspucken
Unter Spucken versteht man das Phänomen, dass Wassertröpfchen aus den Wasserlöchern an den Spitzen oder Rändern der Blätter der Pflanze austreten.
In einer Umgebung mit ausreichender Bodenfeuchtigkeit, feuchter Wärme und schwacher Transpiration lässt sich das Phänomen des Wasserspuckens von Pflanzen leicht beobachten.
Das Phänomen des Wasserspuckens kann als Indikator für die physiologische Wurzelaktivität und das Überleben von Pflanzentransplantationen verwendet werden.
Aktiver Wasseraufnahmemechanismus
Pflanzen nutzen Stoffwechselenergie, um externe gelöste Stoffe aktiv zu absorbieren, wodurch das Wasserpotential der Lösung in der Endothelschicht niedriger ist als das Wasserpotential der externen Lösung. Wasser gelangt passiv von außen entlang des Wasserpotentialgefälles in den Katheter.
Passive Wasseraufnahme
Die durch Transpiration verursachte Wasseraufnahme der Wurzeln wird als passive Wasseraufnahme bezeichnet
Unter Transpirationszug versteht man die Kraft des Wasserpotentialgradienten, der durch die Blatttranspiration erzeugt wird und dazu führt, dass das Wasser in der Pflanze ansteigt.
Primärer Betriebsmodus der Pflanze, unabhängig von der Stoffwechselaktivität
Das Verhältnis von aktiver Wasseraufnahme und passiver Wasseraufnahme
Transpirierende Pflanzen, insbesondere hohe Bäume, nehmen Wasser überwiegend passiv auf. Die aktive Wasseraufnahme wird nur im Sämlingsstadium zur Hauptmethode der Wasseraufnahme, wenn sich die Blätter des Baumes nicht ausgedehnt haben oder abgefallen sind, und nachts, wenn die Transpirationsrate sehr niedrig ist. Wenn das Bodenwasserpotential außerdem zwischen 0,2 und -0,1 MPa oder darunter liegt, ist die aktive Wasseraufnahme wirkungslos, die passive Wasseraufnahme kann jedoch weiterhin erfolgen, bis sich die Bodenfeuchtigkeit dem permanenten Welkepunkt nähert (ca. 1,5 MPa), den Pflanzen nicht nutzen können das Wasser im Boden.
Bodenbedingungen, die die Wasseraufnahme der Wurzeln beeinflussen
Bodenfeuchtigkeitsstatus
Physischer Zustand der Bodenfeuchtigkeit und ihre Verfügbarkeit
Wasser im Boden kann je nach physikalischem Zustand in gebundenes Wasser, Kapillarwasser und Schwerkraftwasser unterteilt werden.
Unter gebundenem Wasser versteht man Wasser, das von kolloidalen Bodenpartikeln adsorbiert wird. Das Wasserpotential liegt unter -3,1 MPa und kann von Pflanzen nicht genutzt werden.
Schwerkraftwasser bezieht sich auf Wasser, das nach Niederschlag oder Bewässerung nicht von Bodenpartikeln und Kapillaren absorbiert wird und unter der Wirkung der Schwerkraft von oben nach unten austreten kann. Das Wasserpotential ist höher als -0,01 MPa.
Unter Kapillarwasser versteht man das Wasser, das in den Kapillaren zwischen Bodenpartikeln gespeichert ist. Das Wasserpotential beträgt -3,10~-0,01 MPa. Es ist die Hauptwasserquelle, die von Pflanzen aufgenommen wird.
Wasserspeicherkapazität des Bodens
Der Indikator für die Wasserspeicherkapazität des Bodens ist die Feldwasserkapazität
Er bezieht sich auf den Bodenfeuchtigkeitsgehalt, wenn das gesamte Kapillarwasser und gebundene Wasser zurückgehalten wird, nachdem das gesamte Schwerkraftwasser im Boden beseitigt wurde, ausgedrückt als Verhältnis von Wasser zur Bodentrockenmasse (%).
Das Bodenwasserpotential beträgt 0,03 bis 0,01 MPa. Wenn der Bodenfeuchtigkeitsgehalt etwa 70 % der Feldwasserkapazität beträgt, ist es am besten für die Landwirtschaft und die Wurzelwasseraufnahme geeignet.
Pflanzenleistung bei Bodenwassermangel
Wenn weniger Wasser aufgenommen als verloren wird, verlieren die Zellen den Turgordruck und die Pflanze welkt. Wenn die Transpirationsrate abnimmt, können sich die verwelkten Pflanzen wieder normalisieren, und dieses Welken wird als vorübergehendes Welken bezeichnet.
Wenn sich die verwelkte Pflanze auch nach Reduzierung der Transpirationsrate immer noch nicht normalisieren kann, spricht man von permanentem Welken.
Dauerhaftes Welken kann nur durch eine Erhöhung der Wasserverfügbarkeit des Bodens verhindert werden. Dauerhaftes Welken kann bei anhaltendem Welken zum Absterben der Pflanze führen.
Der Dauerwelkekoeffizient bezeichnet den Anteil (%) des im Boden verbliebenen Wassers an der Trockenmasse des Bodens, wenn die Pflanze dauerhaft verwelkt.
Bodentemperatur
Auswirkung niedriger Temperatur
Niedrige Temperaturen verringern die Wasseraufnahme durch die Wurzeln
Grund ① Die Viskosität von Wasser nimmt bei niedriger Temperatur zu und die Diffusionsgeschwindigkeit nimmt ab. Gleichzeitig erhöht sich aufgrund der Erhöhung der Viskosität des Zellprotoplasmas der Wasserdiffusionswiderstand. ② Die Stoffwechselaktivität des Wurzelsystems wird geschwächt und die aktive Wasseraufnahme verringert. ③ Das Wurzelsystem wächst langsam, was sich auf die Vergrößerung der Wasseraufnahmefläche auswirkt.
Wirkung hoher Temperatur
Eine zu hohe Bodentemperatur beeinträchtigt auch die Wasseraufnahme durch das Wurzelsystem. Sie erhöht den Verholzungsgrad der Wurzeln, beschleunigt die Wurzelalterung und verursacht eine Denaturierung des Kaseins.
Wurzelhaare fallen ab und die Wasseraufnahmefläche nimmt ab
Im Allgemeinen nehmen wärmeliebende und kräftig wachsende Pflanzen Wasser auf und werden von niedrigen Temperaturen beeinträchtigt.
Bodenbelüftungsstatus
Wenn die Feuchtigkeit im Boden angemessen ist, der Gasaustausch reibungslos verläuft und ausreichend Sauerstoff vorhanden ist, kann dies die aerobe Atmung der Wurzeln fördern und die aktive Wasseraufnahme erhöhen. Außerdem fördert es das Wachstum der Wurzeln und die Ausweitung der Wasseraufnahme Bereich.
Wenn der Boden verhärtet ist oder zu viel Wasser, zu wenig Sauerstoff und Kohlendioxid enthält, wird die normale Atmung des Wurzelsystems beeinträchtigt. Nicht nur wird die Aufnahme von Wasser und Dünger verringert, sondern es sammeln sich auch mehr Schadstoffe im Boden an anaerobes Atmungssystem, das das Wurzelsystem vergiftet.
Maßnahmen wie die Bewirtschaftung von Feldern sowie die Entwässerung und Trocknung von Feldern können die Bodenbelüftung verbessern und die Aufnahmefähigkeit der Wurzeln erhöhen.
Wenn der Sauerstoffgehalt im Boden weniger als 5 % beträgt, ist die Wasseraufnahmefähigkeit der Wurzeln deutlich reduziert.
Konzentration der Bodenlösung
Die Konzentration der Bodenlösung bestimmt das Wasserpotential des Bodens. Im Allgemeinen ist die Konzentration der Bodenlösung gering und hat keinen Einfluss auf die normale Wasseraufnahme der Wurzeln.
Es gibt zwei Situationen, die dazu führen können, dass die Konzentration der Bodenlösung zu hoch ist: ① Es werden zu viele oder zu konzentrierte chemische Düngemittel verwendet, wodurch das lokale Bodenwasserpotential abnimmt. ② In salzhaltigen Böden, weil dort mehr Salzionen vorhanden sind Durch die Bodenlösung nimmt die Konzentration der Bodenlösung zu und das Wasserpotential ab. Unter diesen Umständen können die Wurzeln kein Wasser aufnehmen und es kommt sogar zu einer Umkehrosmose des Wassers, was zu einem „Verbrennen der Sämlinge“ führt. Maßnahmen wie Bewässerung und Salzwäsche können eingesetzt werden, um die Konzentration der Bodenlösung zu reduzieren
Um Wasser im Boden aufzunehmen, muss das Wasserpotential seiner Zellen niedriger sein als das Wasserpotential der Bodenlösung.
Abschnitt 5 Wassertransport in Pflanzen
Wege und Geschwindigkeiten des Wassertransports in Pflanzen
Im Kontinuum Boden-Pflanze-Atmosphäre ist der Wassertransportweg: Bodenhaar, Kortex, Endodermis, Perizykel, Wurzelgefäß, Stammgefäß, Blattstielgefäß, Venengefäß, Mesophyllzellen, Blattinterzellularraum, Stomata Untere Kammer – Stomata und Atmosphäre
Der Mechanismus, durch den Wasser in Pflanzen aufsteigt
Die Kraft der Feuchtigkeit, die entlang der Leitung aufsteigt
Die Kraft des Wassers, entlang der Leitung (oder Tracheide) aufzusteigen, wird durch die Druckpotentialdifferenz zwischen den beiden Enden der Leitung bestimmt.
Die Entstehung der Druckpotentialdifferenz beruht hauptsächlich auf zwei Aspekten: zum einen dem Wurzeldruck (positives Druckpotential) und zum anderen der Transpirationszugkraft (negatives Druckpotential).
Kontinuität der Wassersäule
Durch die Transpiration verlieren die Blätter Wasser, das Wasserpotential nimmt ab und Wasser wird in die Leitung aufgenommen. Das obere Ende der Leitung unterliegt der Transpiration nach oben, und die Schwerkraft der Wassersäule selbst und der Wasserströmungswiderstand ziehen das Wasser Säule nach unten, so dass die Wassersäule der Leitung einer Art Spannung unterliegt.
Je höher der Pflanzenteil über dem Boden liegt, desto größer ist die Spannung auf die Wassersäule der Leitung.
Da die Kohäsionskraft des Wassers viel größer ist als die Spannung der Wassersäule und es gleichzeitig zu einer Adhäsion zwischen Wassermolekülen und Zellulosemolekülen an der Katheterwand kommt (gegenseitige Anziehung zwischen der flüssigen Phase und der festen Phase), ist die Die Kontinuität der Wassersäule im Katheter bleibt erhalten, wodurch das Wasser weiter ansteigt. Daher sollte diese Theorie als Transpirationsfluss-Kohäsions-Spannungs-Theorie bezeichnet werden.
Gas wird im Flüssigkeitsstrom des Katheters gelöst. Wenn die Spannung der Wassersäule zunimmt, entweicht das gelöste Gas aus dem Wasser und bildet Blasen. Dies wird Kavitation genannt und die Blasen dehnen sich unter der Wirkung der Spannung weiter aus. Große Blasen können Rohre verstopfen, was als Embolien bezeichnet wird
Das Kavitationsphänomen verringert die Wasserleitfähigkeit des Xylems bis zu einem gewissen Grad, ist jedoch nicht unbedingt negativ für den Wasserhaushalt der Pflanze. Da Kavitation hauptsächlich an den Enden von Materialleitungsgeweben mit hoher Spannung und niedrigem Wasserpotential (Blätter und kleine Äste) auftritt, kann sie die Wassertranspiration wirksam reduzieren und dabei helfen, die Austrocknung von Pflanzenstämmen und Wurzeln zu verhindern.
Abschnitt 6 Die physiologische Grundlage rationeller Bewässerung
Gründe für eine rationelle Bewässerung zur Steigerung der Produktion
Eine angemessene Bewässerung ist der effektivste Weg, den Wasserhaushalt der Pflanzen aufrechtzuerhalten. Eine angemessene Bewässerung kann den physiologischen Wasserbedarf der Pflanzen decken, insbesondere die Wasserversorgung während der kritischen Phase des Pflanzenwassers sicherstellen, das Wachstum der Pflanzen beschleunigen, die Blattfläche vergrößern und die Wurzelaktivität erhöhen, was die Wasseraufnahme fördert und Dünger und sorgt für eine normale Transpiration, erhöht die Transportrate von Wasser und Nährstoffen, beschleunigt dadurch die Photosyntheserate, reduziert das Phänomen des Photosynthese-Schlafs, verbessert die Verteilung und Nutzung von Photosyntheseprodukten und erhöht den Ertrag. Eine angemessene Bewässerung kann auch den ökologischen Wasserbedarf der Pflanzen decken und die Boden- und Klimabedingungen der Anbauumgebung verbessern. Beispielsweise kann es die Auflösung von Düngemitteln fördern, Salz und Alkali auswaschen, warm halten und Kälte vorbeugen, abkühlen und befeuchten, Sauerstoff liefern und entgiften sowie Luft- und Bodentrockenheit lindern.
Wasserbedarf der Pflanzen
Verschiedene Kulturpflanzen haben unterschiedliche Wasseranforderungen
Mit dem Transpirationskoeffizienten lässt sich der Wasserbedarf von Kulturpflanzen abschätzen, d. h. als theoretischer Mindestwasserbedarf wird das Produkt aus dem biologischen Ertrag der Kulturpflanze und dem Transpirationskoeffizienten verwendet.
Dieselbe Kulturpflanze hat in verschiedenen Wachstumsstadien einen unterschiedlichen Wasserbedarf.
Im Lebenszyklus von Pflanzen wird die empfindlichste und anfälligste Phase für Wassermangel als wasserkritische Phase bezeichnet.
Pflanzen mit begrenzten Auswirkungen von Wasserstress
Wasserstress ist nicht unbedingt eine negative Auswirkung. In bestimmten Entwicklungsstadien von Nutzpflanzen wirkt sich begrenzter Wasserstress positiv auf Ertrag und Qualität aus. Die Auswirkungen der Wasserknappheit auf Nutzpflanzen umfassen einen Prozess von der Anpassung bis zur Schädigung. Solange der Wassermangel den Anpassungsbereich nicht überschreitet, können nach der Wiederbewässerung häufig Kompensationseffekte auf die Wassernutzung und das Wachstum auftreten, die sich positiv oder negativ auf den Endertrag auswirken. Dies ist der begrenzte Wassermangeleffekt von Nutzpflanzen.
Bewässerungsindex
Bodenindex
Im Allgemeinen sollte der Bodenfeuchtigkeitsgehalt in der aktiven Schicht der Pflanzenwurzeln (0–90 cm) 60–80 % der Feldwasserkapazität ausmachen.
morphologische Indikatoren
Zu den Symptomen eines Wassermangels bei Pflanzen gehören: Welken junger Stängel und Blätter; verringerte Wachstumsrate; dunklere Stängel und Blätter;
Physiologische Indikatoren
Blätter sind die empfindlichsten Teile, die physiologische Veränderungen in Pflanzen widerspiegeln. Der relative Wassergehalt, das osmotische Potenzial, das Wasserpotenzial, die Zellsaftkonzentration und die Spaltöffnungen der Blätter können alle als physiologische Indikatoren für die Bewässerung verwendet werden.
Der relative Wassergehalt von Blättern bezieht sich auf das Verhältnis (%) des tatsächlichen Wassergehalts zum Wassergehalt bei gesättigtem Wasser. Normalerweise beträgt der relative Feuchtigkeitsgehalt der Blätter 85 % bis 95 %. Wenn der relative Feuchtigkeitsgehalt unter dem kritischen Wert (ca. 50 %) liegt, verdorren die Blätter im Allgemeinen.
Wenn der Wasserhaushalt im Pflanzenkörper aus dem Gleichgewicht gerät, nimmt das Lösungspotential der Blätter ab, das Wasserpotential nimmt ab, die Zellsaftkonzentration steigt und die Stomata-Öffnung nimmt ab oder schließt sich sogar.
Bewässerungsmethode
Gängige Bewässerungsmethoden
Hochwasserbewässerung
Wasser, auch Oberflächenbewässerung genannt, bildet eine Wasserschicht oder fließt auf der Ackerlandoberfläche durch Gräben und versickert im Boden.
Es bietet die Vorteile einer einfachen und bequemen Bedienung sowie niedriger Betriebskosten.
Der Nachteil besteht darin, dass dadurch viele Wasserressourcen verschwendet werden und es zu Bodenerosion, Fruchtbarkeitsverlust und anderen Nachteilen kommt. Der Schlüssel zur Verbesserung der Oberflächenbewässerung besteht darin, die Ebenheit des Landes zu verbessern und die Wasserverteilung auf dem Feld zu verbessern.
Sprinklerbewässerung
Dabei handelt es sich um das Sprühen von Wasser in die Luft mit Hilfe von Elektrogeräten, um Wassertröpfchen zu bilden, die auf Pflanzen und Boden landen.
Diese Methode kann atmosphärische Dürre und vorzeitige Bodentrocknung wirksam lindern, Arbeitskräfte einsparen, weniger kultiviertes Land beanspruchen und weist eine starke Anpassungsfähigkeit an das Gelände auf.
Seine Nachteile bestehen darin, dass es stark vom Wind beeinflusst wird und hohe Investitionen in die Ausrüstung erfordert.
Tröpfchenbewässerung
Eine Methode der lokalen Bewässerung, bei der Bewässerungswasser und Nährstoffe über ein Netzwerk aus im Boden vergrabenen oder verlegten Rohren direkt an die Pflanzenwurzeln geliefert werden.
Bei der Tropfbewässerung gibt es nahezu keine Verdunstungsverluste und keine tiefe Versickerung, so dass die Pflanzenwurzeln stets in einem guten Zustand mit Feuchtigkeit, Luft und Nährstoffen sind. Die Tropfbewässerung kann in unterschiedlichen Gelände- und Bodenverhältnissen eingesetzt werden und eignet sich besonders für Gebiete mit Wasserknappheit oder hohem Salzgehalt.
Der Nachteil besteht darin, dass die Tropferöffnung leicht verstopft und das Bewässerungswasser daher gefiltert werden muss.
Mehrere neue wassersparende Bewässerungsmethoden
präzise Bewässerung
Es handelt sich um eine intelligente, wassersparende Bewässerungsmethode, die auf dem tatsächlichen Wasserbedarf der Pflanzen basiert und Informationstechnologie wie automatische Computersteuerung und Fernerkundung nutzt.
Das präzise Bewässerungssystem kann die Wassernutzung erheblich verbessern und Frischwasserressourcen sparen; es kann automatisch und zeitnah Wasser entsprechend dem Bedarf der Pflanzen liefern und so die Qualität des Pflanzenwachstums erheblich verbessern. Präzisionsbewässerung ist ein Trend in der grünen Bewässerung der Zukunft
geregelte Defizitbewässerung
Es handelt sich um eine wassersparende Bewässerungsmethode, die auf den physiologischen Eigenschaften von Nutzpflanzen basiert und einen moderaten Wasserverlust während der Phase des höchsten vegetativen Wachstums, eine ausreichende Wasserversorgung während der kritischen Phase des Wasserbedarfs und eine Kombination aus Förderung und Kontrolle aufweist.
Die künstliche Ausübung eines gewissen Wasserstresses in bestimmten Wachstumsstadien kann das Verteilungsverhältnis von Photosyntheseprodukten zwischen verschiedenen Geweben und Organen regulieren, die Wachstumsdynamik ober- und unterirdischer Teile regulieren, das vegetative Wachstum kontrollieren und das Fortpflanzungswachstum fördern und so die Wirtschaftsleistung steigern. Erreichen Sie die Ziele Wassereinsparung, hohe Effizienz, hoher Ertrag und hohe Qualität und vergrößern Sie die Bewässerungsfläche.
Kontrollierte Wechselbewässerung im Wurzelbereich
Bei der Wechselbewässerung handelt es sich, kurz abgekürzt, um eine wassersparende Bewässerungsmethode, bei der während des Bewässerungsvorgangs nur einige Bereiche bewässert werden, während andere Bereiche trocken bleiben, sodass die Wurzelsysteme in verschiedenen Bereichen abwechselnd Wasserstress ausgesetzt sind.
① Die Wurzeln im lokalen Trockengebiet übertragen Abscisinsäure in die oberirdische Erde, um die Stomata-Öffnung der Pflanze anzupassen und so den übermäßigen Wasserverlust der gesamten Pflanze durch Transpiration zu reduzieren. ② Wenn einige Wurzeln einem gewissen Grad an Wasserstress ausgesetzt werden, kann dies die Ausgleichsfunktion der Wurzeln stimulieren und die Wurzelleitfähigkeit verbessern. ③Photosynthese und Transpiration reagieren unterschiedlich auf die Spaltöffnung. Die Photosyntheserate nimmt mit der Spaltöffnung zu . Ebenso wird die Spaltöffnung kleiner, die Photosyntheserate nimmt weniger ab und der Wasserverlust durch Transpiration wird stark reduziert. Daher ist es theoretisch möglich, das Maximum zu erreichen, ohne die Ansammlung photosynthetischer Produkte der Pflanzen zu beeinträchtigen. ④ Reduzieren Sie die Bodenverdunstung zwischen den Pflanzen und das tiefe Eindringen in die Wurzelzone, verbessern Sie die Wirksamkeit des in der Wurzelzone gespeicherten Wassers und verbessern Sie die Effizienz der Wassernutzung.
*Sektion 4 Transpiration
Konzept Der Prozess, bei dem Wasser in Pflanzen seinen gasförmigen Zustand an die Atmosphäre verliert
Die physiologische Bedeutung, Methoden und Indikatoren der Transpiration
Physiologische Bedeutung der Transpiration
Der durch die Transpiration erzeugte Transpirationssog ist die Hauptantriebskraft für Pflanzen, Wasser aufzunehmen und zu transportieren.
Transpiration fördert den Stofftransport im Xylemsaft
Transpiration kann die Temperatur von Pflanzen senken
Normale Transpiration fördert die Aufnahme von Kohlendioxid
Art der Transpiration
Während die Pflanze wächst, bilden sich Korken auf der Oberfläche der Stängel und Zweige, und in den entkorkten Teilen befinden sich Lentizellen, die die Transpiration der Lentizellen ermöglichen. Die Menge der Lentizellentranspiration ist jedoch sehr gering und macht nur etwa 0,1 % der gesamten Transpiration aus . Die Transpiration der Pflanzen erfolgt hauptsächlich über die Blätter.
Es gibt zwei Arten der Transpiration in Blättern. Die eine ist die Transpiration durch die Maisschicht, die sogenannte Maisschichttranspiration.
Die stomatäre Transpiration ist die Haupttranspirationsart bei mesophytischen und früh wachsenden Pflanzen.
Indikatoren für Transpiration
Transpirationsrate
Sie wird auch als Transpirationsintensität bezeichnet und bezieht sich auf die Wassermenge, die Pflanzen durch Transpiration pro Zeiteinheit und Blattfläche verlieren. Häufig verwendete Einheiten sind g/(m^2·h), mg/(dm^2·h)
Transpirationseffizienz
Sie wird auch als Transpirationsproduktivität bezeichnet und bezieht sich auf die Menge an Trockenmasse, die durch die Transpiration von Pflanzen pro Kilogramm Wasser entsteht. Die übliche Einheit ist g/kg.
Transpirationskoeffizient
Er wird auch als Wasserbedarf bezeichnet und bezieht sich auf die Wassermenge (g), die von Pflanzen pro 1 g produzierter Trockenmasse abgegeben wird. Die Einheit ist g/g.
Je kleiner der Transpirationskoeffizient ist, desto höher ist die Effizienz der Wasserdampfnutzung.
Transpirationsverhältnis
Bezieht sich auf die Wassermenge (Mol), die für die Transpiration und Dissipation pro 1 Mol Kohlendioxid erforderlich ist, das durch die Photosynthese der Pflanzen gebunden wird.
Im Allgemeinen ist die Transpirationsrate von Gehölzen kleiner als die von krautigen Pflanzen.
stomatäre Transpiration
Morphologische Struktur und physiologische Eigenschaften von Stomata
Stomata ist die allgemeine Bezeichnung für die beiden Schließzellen des Epidermisgewebes und die von ihnen gebildeten Poren.
Wenn die angrenzenden Epidermiszellen morphologisch mit anderen Epidermiszellen identisch sind, werden sie als benachbarte Zellen bezeichnet. Wenn sie offensichtlich unterschiedlich sind, werden sie als akzessorische Zellen bezeichnet.
Die Schließzellen, die Nebenzellen und die Poren in der Mitte werden zusammen als stomatales Organ, auch Stomatalkomplex genannt, bezeichnet.
Normalerweise haben einkeimblättrige Blätter Spaltöffnungen an der oberen und unteren Epidermis, zweikeimblättrige Blätter haben Spaltöffnungen hauptsächlich an der unteren Epidermis und schwimmende Pflanzen haben Spaltöffnungen an der oberen Epidermis.
Je kleiner das Loch, desto deutlicher ist der Kanteneffekt und desto schneller ist die Diffusionsrate.
Die Schutzzellen von Dikotyledonen und den meisten Monokotyledonen sind nierenförmig und die Schutzzellen von Gräsern sind hantelförmig.
Der Mechanismus der Stomata-Bewegung
Stomata-Bewegungen werden durch Veränderungen im Turgordruck der Schließzellen verursacht
Theorie der anorganischen Ionenpumpe
Angetrieben durch den elektrochemischen Potentialgradienten von H gelangen Kaliumionen aus den umgebenden Zellen durch den nach innen gerichteten K*-Kanal auf der Plasmamembran der Schutzzelle in die Vakuole. Die K*-Konzentration nimmt zu und das Wasserpotential nimmt ab Schutzzellen, um Wasser aufzunehmen und die Spaltöffnungen zu öffnen. Chloridionen können über den CI-H*-Cotransporter in die Schließzellen gelangen. Im Dunkeln stoppt die Photosynthese, die H*-ATPase-Aktivität nimmt ab und die Plasmamembran der Schutzzellen depolarisiert, wodurch K* über den nach außen gerichteten K*-Kanal zu den umgebenden Zellen übertragen wird, begleitet von der Freisetzung von Anionen, was das Wasserpotential von verursacht Die Schließzellen nehmen zu, das Wasser wandert nach außen und schließt die Spaltöffnungen
Theorie des Apfelsäurestoffwechsels
Unter Licht wird das Kohlendioxid in den Schließzellen genutzt, der pH-Wert steigt auf 8,0–8,5 und die Phosphoenolpyruvat-Carboxylase im Zytoplasma wird aktiviert und katalysiert das beim Stärkeabbau entstehende Phosphoenolpyruvat. Es verbindet sich mit Bicarbonat zu Oxalacetat wird durch NADPH (oder NADH) zu Apfelsäure reduziert. Apfelsäure zerfällt in 2H und Malatradikale. Angetrieben durch die H*/K*-Pumpe gelangen H*-Radikale in die Vakuole und Cl* hält zusammen mit K* das elektrische Gleichgewicht aufrecht. Gleichzeitig kann die Anwesenheit von Apfelsäure auch das Wasserpotential verringern, was dazu führt, dass Schließzellen Wasser aufnehmen und Stomata öffnen. Wenn sich die Blätter von hell nach dunkel bewegen, nimmt der Apfelsäuregehalt ab, was dazu führt, dass die Schließzellen Wasser verlieren und die Stomata schließen.
Theorie der Stärke- und Zuckerumwandlung
Wenn Stärke in löslichen Zucker umgewandelt wird, nimmt das osmotische Potenzial ab und die Stomata öffnen sich. Wenn löslicher Zucker in Stärke umgewandelt wird, erhöht sich das osmotische Potenzial und die Stomata schließen sich.
Äußere Faktoren, die die Stomata-Bewegung beeinflussen
Licht
Licht ist der wichtigste Umweltfaktor, der die Stomata-Bewegung beeinflusst. Die Spaltöffnungen der meisten Pflanzen öffnen sich im Licht und schließen sich im Dunkeln.
Es gibt zwei Wirkungen von Licht, die die Spaltöffnung fördern: ① Die indirekte Wirkung, die durch die Photosynthese auftritt, die durch den photosynthetischen Elektronentransferinhibitor Dichlorphenyldimethylharnstoff gehemmt werden kann; ② Die direkte Wirkung, die durch Photorezeptoren entsteht, die Lichtsignale wahrnehmen, die nicht gehemmt wird durch Dichlorphenyldimethylharnstoff. Sowohl rotes als auch blaues Licht können dazu führen, dass sich Stomata öffnen, wobei rotes Licht durch einen indirekten Effekt wirkt; blaues Licht ist die effektivste Lichtqualität, um die Spaltöffnung zu regulieren. Es kann die Plasmamembran H*-ATPase aktivieren und Protonen aus dem Plasma pumpen Zelle und öffnen Sie direkt die Spaltöffnungen. Darüber hinaus kann Licht die Temperatur der Atmosphäre und der Blätter erhöhen, den Dampfdruckunterschied zwischen der Innen- und Außenseite der Blätter erhöhen und die Transpirationsrate beschleunigen.
Kohlendioxid
Niedrige Kohlendioxidkonzentrationen begünstigen das Öffnen der Spaltöffnungen, während hohe Kohlendioxidkonzentrationen das Schließen der Spaltöffnungen fördern.
Temperatur
Die Öffnung der Stomata vergrößert sich im Allgemeinen mit steigender Temperatur
Feuchtigkeit
Wenn der Wassergehalt der Pflanze abnimmt, verringert sich die Öffnung der Spaltöffnungen. Wenn die Pflanze stark Wasser verliert, schließen sich die Spaltöffnungen auch im Licht.
Wind
Breeze erleichtert das Öffnen der Spaltöffnungen und die Transpiration
Pflanzenhormon
Cytokinin (CTK) fördert das Öffnen der Stomata, während Abscisinsäure (ABA) das Schließen der Stomata fördert.
Interne und externe Faktoren, die die Transpiration beeinflussen
Interne Einflussfaktoren der Transpiration
Die internen Einflussfaktoren der stomatalen Transpiration sind vor allem die Blattstruktur, insbesondere die morphologische Struktur des Stomataapparates und seiner umgebenden Zellen.
Äußere Faktoren, die die Transpiration beeinflussen
Erleuchtung
Licht ist die wichtigste äußere Bedingung, die die Transpiration beeinflusst. Licht bewirkt die Öffnung der Stomata und verringert den Stomata-Widerstand; Licht erhöht die Temperatur der Atmosphäre und der Blätter, erhöht den Dampfdruckunterschied zwischen der Innenseite und der Außenseite der Blätter und beschleunigt die Transpiration.
Temperatur
Wenn die Temperatur steigt, kann die Blatttemperatur 2 bis 10 °C höher sein als die Lufttemperatur. Der Anstieg des Dampfdrucks in den Mesophyllzellen ist größer als der Anstieg des Dampfdrucks zwischen den Die Feuchtigkeit innerhalb und außerhalb des Blattes nimmt zu und die Transpiration wird gefördert. Wenn die Temperatur zu hoch ist, verlieren die Blätter übermäßig viel Wasser und die Spaltöffnungen schließen sich, wodurch die Transpiration geschwächt wird.
Feuchtigkeit
Bei gleicher Temperatur ist der Dampfdruck umso größer, je höher die relative Luftfeuchtigkeit in der Atmosphäre ist. Der Dampfdruck innerhalb und außerhalb der Blätter wird kleiner und der Wasserdampf im unteren Hohlraum der Spaltöffnungen kann nicht mehr leicht austreten , und die Transpiration wird abgeschwächt. Wenn die relative Luftfeuchtigkeit hingegen niedrig ist, nimmt die Transpiration zu.
Windgeschwindigkeit
Bei hoher Windgeschwindigkeit kann die Wasserdampfdiffusionsschicht außerhalb der Stomata auf der Blattoberfläche weggeblasen und durch Luft mit geringerer relativer Luftfeuchtigkeit ersetzt werden, was nicht nur den Diffusionswiderstand verringert, sondern auch den Dampfdruckunterschied zwischen den Stomata im Inneren erhöht und außerhalb des Blattes, was die Transpiration beschleunigen kann. Eine starke Belüftung kann dazu führen, dass sich die Stomata schließen oder ihre Öffnung verringern, der innere Widerstand erhöht und die Transpiration geschwächt wird.
Bodenbeschaffenheit
Die kontinuierliche Transpiration der oberirdischen Pflanzenteile hängt von der kontinuierlichen Wasseraufnahme der Wurzeln aus dem Boden ab, und die durch Transpiration verlorene Wassermenge und die von den Wurzeln aufgenommene Wassermenge sind unter normalen Umständen gleich. Daher können alle Bodenbedingungen, die die Wasseraufnahme der Wurzeln beeinflussen (z. B. Bodenfeuchtigkeitsgehalt, Temperatur, Gas, Lösungskonzentration usw.), indirekt die Transpiration beeinflussen.
Möglichkeiten und Maßnahmen zur Reduzierung der Transpiration
Reduzieren Sie die Transpirationsfläche
Beim Umpflanzen von Pflanzen können einige Zweige und Blätter entfernt werden, um die Transpirationsfläche und den Wasserverlust durch Transpiration zu verringern und so die Überlebensrate zu verbessern.
Reduzieren Sie die Transpirationsrate
Vermeiden Sie äußere Bedingungen, die die Transpiration fördern, pflanzen Sie Pflanzen abends oder an bewölkten Tagen um und sprühen Sie Wasser zur Beschattung nach dem Pflanzen oder verwenden Sie Mulchfolien, Sonnenschutznetze, Strohabdeckungen und andere Maßnahmen, um die Luftfeuchtigkeit und Diffusion in der Umgebung zu erhöhen Widerstand. Reduzieren Sie die Transpirationsrate
Verwenden Sie Mittel gegen Transpiration
Stoffe, die die Transpirationsrate von Pflanzen reduzieren können, aber kaum Einfluss auf ihre Photosynthese und ihr Wachstum haben, werden als Antitranspirationsmittel bezeichnet
Einige Antitranspirationsmittel können die Ausdehnung der Schließzellen beeinflussen und die Öffnung der Stomata verringern, wie z. B. Abscisinsäure, Atrazin usw.; andere können nach dem Auftragen auf die Blattoberfläche einen Schutzfilm bilden, um Wasserverlust zu verhindern, wie z. B. Silikon oder Latex , Polyethylenwachs usw.; einige können die Lichtreflexion auf der Blattoberfläche erhöhen, die Blatttemperatur senken und die Transpiration verringern, wie z. B. Kaolin-Ton. Einige multifunktionale Antitranspirationsmittel (z. B. Polymerfilmbildner, Transpirationsinhibitoren, Pflanzenwachstumsregulatoren und Spurenelemente usw.) werden inzwischen in der Produktion gefördert und können bei Baumtransplantationen, Rasenblumen und Obst verwendet werden Baumheilmittel, Feldfrüchte, Autobahnhänge, Dachgärten usw., es hat die Wirkung, die Transpiration zu reduzieren, Wind und Kälte zu verhindern, die Stressresistenz der Pflanzen zu verbessern und eine hohe Überlebensrate und Überlebensqualität zu erzielen.
*Sektion 2 Aufnahme von Wasser durch Pflanzenzellen
Das Konzept des Wasserpotentials
Chemisches Potential
Konzept Chemisches Potenzial: Es ist die freie Energie pro Teilmol Substanz, dargestellt durch den griechischen Buchstaben μ.
Stoffe bewegen sich immer spontan von Orten mit hohem chemischem Potenzial zu Orten mit niedrigem chemischem Potenzial. Bei gleichen chemischen Potenzialen herrscht ein dynamisches Gleichgewicht.
chemisches Potenzial von Wasser
Konzept Wenn Temperatur, Druck und die Menge anderer Stoffe (außer Wasser) unverändert bleiben, wird die durch die Wassermenge verursachte Änderung der freien Energie des Systems (molares Inkrement) in μw ausgedrückt.
Wasser bewegt sich immer von Bereichen mit hohem chemischem Potenzial in Bereiche mit niedrigem chemischem Potenzial
Wasserpotential
Konzept Chemische Potentialdifferenz pro Teilmolvolumen Wasser
Die freie Energie von Wasser in einer Lösung ist niedriger als die von reinem Wasser und das Wasserpotential der Lösung ist negativ. Je konzentrierter die Lösung, desto niedriger ist das Wasserpotential.
Gebundene Energie: Energie, die nicht in Arbeit umgewandelt werden kann
Freie Energie: Energie, die zur Verrichtung von Arbeit bei konstanter Temperatur verwendet wird
Wasserpotential von reinem Wasser = 0
Wasserpotentialbestandteile wässriger Systeme
Das Wasserpotential von reinem Wasser ψw
Reines Wasser hat das höchste Wasserpotential
Potential gelöster Stoffe ψs
Konzept Bezieht sich auf den numerischen Wert, der das Wasserpotential des Systems aufgrund der Anwesenheit gelöster Partikel verringert.
Das Wasserpotential einer Lösung ist gleich dem Potential des gelösten Stoffes, das immer negativ ist. Je mehr gelöste Stoffe eine Lösung enthält, desto geringer ist ihr Lösungspotenzial.
In einem osmotischen System stellt das Potential des gelösten Stoffes die potenzielle osmotische Fähigkeit des Wassers in der Lösung dar, daher kann das Potential des gelösten Stoffes auch als osmotisches Potential ψπ bezeichnet werden
Der absolute Wert von osmotischem Potenzial und osmotischem Druck ist gleich, das Vorzeichen ist jedoch umgekehrt.
Das gelöste Potenzial einer verdünnten Lösung kann mithilfe der empirischen Formel von van't Hoff berechnet werden: ψs=ψπ=-π=-icRT.i ist der Dissoziationskoeffizient des gelösten Stoffes
Verdünnte Nichtelektrolytlösung ψs = -CRT
Substratpotential ψm
Stoffe, die an ihrer Oberfläche Wasser aufnehmen können, nennt man Substrate
Der Wert des Systemwasserpotentials, der aufgrund der Anwesenheit des Substrats steigt und fällt, wird als negativer Wert ausgedrückt.
Druckpotential ψp
Bezieht sich auf den Wert, der das Wasserpotential des Systems aufgrund des vorhandenen Drucks verändert.
Wenn ein Überdruck hinzugefügt wird, erhöht sich das Wasserpotential des Systems; wenn ein Unterdruck hinzugefügt wird, verringert sich das Wasserpotential des Systems.
Im Allgemeinen gilt ψp>0 Erstes Erkennungsstadium der Plasmolyse ψp=0 ψp<0 bei heftigem Sieden
Gravitationspotential ψg
Bezieht sich auf den Wert des Anstiegs des Wasserpotentials im System aufgrund der Schwerkraft.
Das Gravitationspotential hängt von der Höhe der Wassersäule ab und findet sich häufig an der Basis von Pflanzen
Wasserpotential der Lösung
ψw=ψs ψm ψp ψg
Bewegung von Wasser
Konvergenz
Konzept Es bezieht sich auf das Phänomen, dass sich Gruppen von Atomen oder Molekülen in einer Flüssigkeit unter der Wirkung eines Druckgradienten zusammenbewegen. (Fern)
Diffusion
Dabei handelt es sich um das Phänomen, dass Stoffmoleküle von einem Bereich mit hohem chemischem Potential in einen Bereich mit niedrigem chemischem Potential übergehen, bis sie gleichmäßig verteilt sind. (Kurzedistanz)
Die Diffusionsgeschwindigkeit ist direkt proportional zum Konzentrationsgradienten einer Substanz und umgekehrt proportional zur Diffusionsentfernung
Osmose
Bezieht sich auf das Phänomen der Diffusion von Lösungsmittelmolekülen in einer Lösung durch eine semipermeable Membran
Die Protoplasmaschicht ist selektiv durchlässig und ähnelt einer semipermeablen Membran
Wasseraufnahme durch Pflanzenzellen
Komponenten des Wasserpotentials pflanzlicher Zellen
Zelllösungspotential
Zelldruckpotential
Zellmatrixpotential
Potenzielle Zusammensetzung des Zellwassers
Wasserpotentialzusammensetzung von Zellen ohne Vakuolen
ψ Zelle = ψ Zytoplasma = ψs ψm ψp
Vakuoläres Meristem und trockene Samen
ψw=ψm
Die Wasserpotentialzusammensetzung von Vakuolenzellen
ψ Zelle = ψ Zytoplasma = ψ Vakuole = ψ Organelle
reife Zellen mit Vakuolen
ψ Zelle = ψ Vakuole = ψs ψp
Wie Pflanzenzellen Wasser aufnehmen
Penetration und Wasseraufnahme
Aufnahme von Zellwasser aufgrund der Verringerung des Potenzials gelöster Stoffe
Die Wasseraufnahme durch Zellen, die Vakuolen enthalten (z. B. Wasseraufnahme durch Wurzeln und Wasseraufnahme durch stomatale Schließzellen), ist hauptsächlich eine osmotische Wasseraufnahme.
Quellt und nimmt Wasser auf
Bezieht sich auf die Wasseraufnahme, die durch ein niedriges Matrixpotential verursacht wird
Druck reduzieren und Wasser aufnehmen
Zelluläre Wasseraufnahme aufgrund verringerten Druckpotentials
Veränderungen des Volumens und der potenziellen Wasserbestandteile von Zellen während der Wasseraufnahme
Das Potenzial für gelöste Stoffe, das Druckpotenzial und das Wasserpotenzial der Zellen nehmen zu, wenn der Wassergehalt zunimmt, und die Wasseraufnahmekapazität der Zelle nimmt entsprechend ab Die Aufnahmekapazität erhöht sich entsprechend.
Wasserbewegung zwischen den Zellen
Wasser fließt immer entlang des Wasserpotentialgefälles
Da das Wasserpotential des Bodens > das Wasserpotential der Pflanzenwurzeln > das Wasserpotential des Stammxylems > das Wasserpotential der Blätter > das Wasserpotential der Atmosphäre ist, kann das von den Wurzeln aufgenommene Wasser kontinuierlich zum Boden transportiert werden oberen Teil des Bodens.