对“水势是水的化学势”说法的商榷

水势是什么?怎样定义的?这是水势讨论的基本问题。一、水势的几种说法:就目前看主要有三种。第一种说法:水势是水的化学势。如: “水势就是水的化学势,衡量用于反应或移动的能量的高低。人们把相同温度下一个系统中一克分子容积的水与一克分子容积纯水之间的自由能差数,叫做水势。”——引自潘瑞炽、董愚得合编植物生理学第8页; “水势是水的化学势,化学势是每克分子的任何物质,不论是纯的,或存在于溶液中时,或存在于任何复杂体系中时的自由能。水势就是水中可用于     

偏摩尔体积

在讨论植物与水分的关系时,目前普遍认为水势是客观表示细胞水分状况的一个重要量度。它正本清源,恢复了事物的本来性质。它适用范围广泛,能更准确地解释植物水分与土壤水分及大气内水分的能量状况及相互关系。虽然,从能学的范畴来讨论细胞的水分状态,一开始是用水的化学势(μ_w)来标志的。细胞的吸水或失水也是用细胞与环境之间水的化学势差(μ_w-μ_w~0=△μ_w)来讨论的,并且,所用的单位是尔格·摩尔~(-1)。但是,目前通用的水势是指每偏摩尔体积的水的化学势差(φ_w=△μ_w/V_w)。水势与水的化学势的概念是不     

水势单位的换算

水势是相同温度下物系中每偏摩尔体积的水与纯自由水之间的化学势之差［‘j。即：式中：——水势；—水的化学势；。——纯自由水的化学势；——水与纯自由水的化学势差；——水的偏摩尔体积。物质B的化学势的单位是焦［耳」每摩［尔〕（J／mol）．摩尔体积的单位是立方米每摩「尔」（m‘／mol），则水势的单位为：能量／体积单位，与目前所采用的水势单位帕［斯卡」（Pa）的关系为：IPa—IN／m’一IJ’／m””如按VaultHoff公式计算实验温度为25．OC，KCI的浓度c为0．lmol／L溶液的水势：gb—一c。。RT，式中：。、＿物质B的浓度，…     

关于“渗透势”与“渗透压”、“压力势”与“压力”问题的一些看法

读了前几期有关“水势”的讨论文章之后,觉得在“渗透势”与“渗透压”、“压力势”与“压力”的关系问题上还有些可商讨之处。现仅就自己的一些不成熟的看法,提请诸位指教。我们知道,渗透势(ψx)就是体系中由溶质所决定的那部分水势(ψw),是体系中由于加入溶质后而引起水势降低的一种数量指标,其热力学含义为:     

热带雨林和亚热带季雨林灌木光合作用对水分胁迫的反应

生长在热带植物温室的热带雨林植物Piper hispidum和亚热带季风常绿阔叶林植物九节(Psychotria rubra),在灌水、环境的CO_2浓度和26℃下,饱和光强的最大光合速率(PN)分别为6.3和9.8μmol·m~(-2)·s~(-1)。在低的叶片/空气水蒸汽压陡度(△w=10毫巴·巴~(-1))情况下,每降低叶片水势(ψ)1巴,P.hispidum的PN降低0.38μmol·m~(-2)·s~(-1);当ψ为-8巴时,PN随△w增高而降低,其关系PN=7.02-0.06△w(r~2=0.7);ψ为—13巴时,PN与△w关系的直线斜率变小(0.02)。对于九节,PN对△w变化的反应更为敏感。在ψ为-8.75巴时,PN=11.16—0.1△w(r~2=0.65)。在高ψ(-8和-8.75巴)情况下,两种灌木的气孔传导率(g)随△w的变化而相近;但ψ降低时,九节的g对△w的变化反应较P.hispidum敏感。ψ降低导致两种灌木的水分利用效率(WUE,μmol·m~(-2)·s~(-1)CO_2同化/mmol·m~(-2)·s~(-1)水散失)增高;而△w增高,WUE降低。九节的PN对△w增高的反应较P.hispidum敏感。     

关于细胞水势问题

问题　“有一被水充分饱和的细胞 ,将其放入比细胞液浓度低 5 0倍的溶液中 ,则体积不变。”请问这一说法是否正确 ?现有两种回答。一种认为这个说法错误。因为细胞“被水充分饱和”后 ,水势为 0 ,与纯水水势相等 ,而外界溶液浓度尽管比细胞液浓度低 ,但水势低于 0 ,故水应由细胞向外界溶液运动 ,即细胞失水 ,因此细胞体积应变小。同时其水势降低 ,直至与外界溶液水势 (渗透势 )相等。关于这一点 ,教科书上是这样写的 :“知道任何两个部位的水势 ,就可确定水分运转的方向 ,因此水分运动的动力就是供应水分的部位与接受水分部位之间的水势差。…     

准噶尔盆地南缘"丰收林"胡杨水势

以准噶尔盆地南缘150团丰收林的胡杨为研究对象,通过比较其与梭梭和柽柳水势变化的规律,以及与土壤含水量和大气温、湿度的关系,探讨了干旱环境下胡杨水势的变化特点.结果表明:胡杨叶、茎水势日变化呈"V"型,梭梭和柽柳水势日变化呈"W"型.相关分析表明,胡杨老林叶、茎水势与温度呈极显著负相关(r分别为-0.839和-0.818),胡杨幼林的茎水势与温度呈显著负相关(r=-0.650);胡杨幼林叶水势与空气湿度呈正相关(r=0.786).胡杨老林2 m处叶、茎的清晨水势与5和10 m处均存在显著性差异(P<0.05),而5和10 m处叶、茎的清晨水势无显著差异(P>0.05);2、5和10 m处的叶、茎正午水势均存在显著差异(P<0.05);在20:00,胡杨老林在不同高度叶水势存在显著性差异(P<0.05).     

再回顾——读汤佩松和王竹溪的一篇早期论文

本刊自1981年第3期开始讨论“水势”以来,已经整整四个年头了。当时,我们介绍了六十年代初、中期发表的 Slatyer及 Taylor和 Kramer等的两篇文章。两文在国际上被视为当今普遍采用的水势概念的原始文献。四年来的讨论也基本上是在两文的基础上进行的。在这次讨论中,涉及了本刊五十年代下半期(1956—1958)开展的细胞吸水力问题的讨论。在那次讨论中,汤佩松先生和王竹溪先生曾分别重申了他们在四十年代初用热力学原理分析细胞水分关系所提出的“势能”、“化学势差”观点。但是,这些重要的观点当时未获响应,直到这次讨论中才理所当然地肯定了。水势概念的基本内容是,根据平衡态热力学原理用“势能”——水的化学势——来标志细胞水分的状况、运行方向和限度。水势测定的基本原理是蒸气压平衡法。这两点,早在1941年已由汤佩松、王竹溪的论文提出来了。但这篇论文长期以来未引起国内外学术界的重视。为了发扬我国科学家的首创精神,再认识该论文在国际植物生理学史上的重要地位,也鉴于国内同志或恐多有未见该文者,现在我们发表叶绿同志《再回顾》一文,同时特将汤、王的论文译出重载,供大家研究讨论。最近,美国植物生理学家、水势概念提出者之一——Kramer,P.J.撰文高度评价了汤、王(1941)论文的超时代意义,检讨了国外“长期忽视”该文的原因,承认了汤、王的先驱性贡献和首创地位。现将Kramer文也一并译出,供参考。     

西双版纳绞杀植物斜叶榕的水分利用策略

以斜叶榕为研究对象,通过测定其不同生长阶段木质部与各潜在水源的稳定氢、氧同位素组成,以及土壤水分含量、土壤水势、叶片水势等参数,揭示西双版纳地区不同生长阶段的绞杀榕（斜叶榕）在不同季节的水分利用策略.结果表明：浅层土壤（10～50 cm）的水势在干热季与雾凉季变化较大,较深土壤（51～120 cm）的水势在各季节无明显变化;雾凉季与干热季的土壤含水量之间无显著差异（P=0.64）;植物黎明前叶片水势与中午叶片水势随不同生长阶段而异;根据木质部水与各潜在水源的稳定氧同位素以及植物水势等其他参数判定,浅层土壤水是斜叶榕全年最主要的水分来源,不同生长阶段的斜叶榕在不同季节采取了不同的水分利用策略来应对环境的变化.     

塔里木河上游胡杨与灰杨光合水分生理特性

在自然条件下对塔里木河上游优势树种-胡杨、灰杨的光合水分生理特性进行比较研究.结果表明,整个生长季胡杨、灰杨的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr,除8月份)日进程均为单峰曲线,水分利用效率(WUE)变化无明显规律性.胡杨与灰杨12:00后Pn的下降主要取决于非气孔因素限制.胡杨Pn、WUE高于灰杨,而Tr低于灰杨,表明胡杨属高光合、低蒸腾、高WUE型树种,灰杨属低光合、高蒸腾、低WUE型树种.胡杨、灰杨枝水势(Ψw)、清晨与正午水势日进程均呈"V"字型曲线,胡杨水势日变幅、正午水势月变幅均小于灰杨,但两树种水势间无显著差异.胡杨与灰杨具有较强的水分吸收和减少水分丧失的能力,但胡杨调节气孔导度(Gs)控制蒸腾失水的能力较强,对干旱环境表现出更强的生态适应性,从而导致两树种产生了种群地理分化.     

白刺叶不同水分状况下光合速率及其叶绿素荧光特性的研究

采用L I-COR 6400便携式光合测定系统测定并研究了乌兰布和沙漠白刺叶不同水分状况下光合速率及其叶绿素荧光参数的变化特征.结果表明,随着白刺水势降低其净光合速率和气孔导度快速下降,当水势降低到一定值时,净光合速率、气孔导度几乎不变;而叶绿素荧光指标与叶水势关系在高水势时随着叶水势下降叶绿素荧光指标值近似不变,当水势下降到一定值时近似呈直线下降.白刺水饱和状况下的光补偿点为(43.1±4.8)μm o l.m-2.-s 1,光饱和点为(676±150)μm o l.m-2.-s 1;叶生长初期和叶成熟期净光合速率水势补偿点(净光合速率为0时的水势)分别为-3.65 M Pa和-5.76 M Pa,NPQ初始水分胁迫水势分别为-2.20 M Pa和-6.63 M Pa.研究指出运用净光合速率水势补偿点和非光化学猝灭初始水分胁迫水势可评价白刺对干旱环境的适应性.     

福建平潭岛海岸不同演化阶段草丛沙堆表面老鼠艻叶水势日变化特征

以福建省平潭岛海岸不同演化阶段草丛沙堆表面典型沙生植物老鼠艻为对象,研究其叶水势日变化特征及其影响因素.结果表明: 老鼠艻叶水势日变化以“W”型为主,午间出现短暂升高现象.发育阶段沙堆表面老鼠艻叶水势日均值较稳定阶段高,且夜间水分恢复能力更强;老鼠艻叶水势与大气水势和相对湿度呈显著正相关,与气温呈显著负相关,但与不同深度土壤水势无显著相关性;发育阶段沙堆丘间地老鼠艻叶水势在10:00—16:00皆高于迎风坡和背风坡,迎风坡除10:00和12:00外皆低于背风坡.不同坡位叶水势日变异程度表现为背风坡>迎风坡>丘间地,但无显著差异.沙堆迎风坡老鼠艻叶水势与大气水势和相对湿度呈显著正相关,与气温呈显著负相关;沙堆背风坡和丘间地老鼠艻叶水势与气象因子有一定相关性,但不显著.     

干旱胁迫下桃树果实直径的动态模拟

根据SPAC理论和果实的体积公式我们模拟出了桃树(Prunus persica var.nec- tarina Maxim.)果实直径的动态变化.数值模拟表明果实的水势在晴天大致呈正弦规律波动,阴天的水势变化比较平缓.果实贮存水的变化与水势的变化率成正比.果实直径呈波动式增长,早晨最大,傍晚最小,晚上平稳增大,在阴天的变化较小,干旱胁迫处理后直径的大小和振幅均小于对照.直径的变化是由水势的变化引起的,而水势的变化最终由气象因子、土壤水势和植物自身的特性所决定.在整个生长季果实直径的生长大致呈“S”型曲线,可用Logistic曲线来拟和.     

9种针阔叶幼树的蒸腾速率、叶水势与环境因子关系的研究

应用QK-1气孔仪和压力室测定了樟子松、青杨等9种针阔叶幼树的蒸腾速率与其叶水势及与环境因子的关系。采用多元线性回归和逐步回归对观测值的统计分析结果表明:在土壤供水良好的条件下,其蒸腾速率主要受气象因子的影响,与其叶水势的相关性不显著。控水试验结果表明:在水分胁迫条件下其蒸腾速率与其叶水势和土壤含水量的相关性最显著。     

干旱-复水对两种石斛属植物叶水势的影响

石斛属植物多附着在其他植物体或岩石上,水分获取困难,其特殊的水分利用策略是其生存和发展的重要保证。为弄清石斛属植物对干旱胁迫的适应能力和机制,该文选用3年生金钗石斛和铁皮石斛,通过盆栽控水进行干旱胁迫和复水处理,探讨在不同干旱历时和干旱后复水条件下两种石斛的叶水势变化情况。结果表明:随着干旱时间的延长,两种石斛叶水势均呈升高趋势;金钗石斛叶水势由充分供水时的(-1.04±0.02)MPa增加到干旱60 d时的(-0.86±0.03)MPa,铁皮石斛叶水势由(-1.04±0.02)MPa增加到(-0.87±0.03)MPa;两种石斛均表现出高水势延迟脱水的抗旱适应机制;干旱结束后复水,两种石斛的叶水势随着复水时间的增加均呈下降趋势;复水20 d时,金钗石斛和铁皮石斛叶水势分别为(-0.96±0.05)MPa和(-0.96±0.02)MPa,其叶水势均未恢复到干旱前充分供水时的水平;相关分析结果显示,两种石斛的土壤含水率和叶水势间相关关系显著(P<0.05)。由此认为,两种石斛属植物均表现出较强的干旱胁迫耐受能力和相对较差的胁迫后恢复能力。     

The decoupling between gas exchange and water potential of Cinnamomum camphora seedlings during drought recovery and its relation to ABA accumulation in leaves

气候变化将改变降雨格局,从而导致极端干旱事件增多。然而,树木如何协调生理和生化响应来应对干旱-恢复的机制仍不清楚。本 研究探讨了干旱-恢复过程中树木生理与生化特征的耦联关系。我们首先将香樟(Cinnamomum camphora)盆栽幼苗种植在水分充足的条件下,然后通过停止浇水以达到干旱处理的目的。当幼苗胁迫至轻度干旱(气孔关闭)和中度干旱(ψxylem = −1.5 MPa)时,分别对其进行复水处理。在干旱及复水4天过程中,我们测定了香樟叶片水势、气体交换、脱落酸以及非结构性碳水化合物的变化规律。我们发现干旱强度在很大程度上决定了香樟的生理与生化响应,并影响其干旱后恢复。轻度干旱导致气孔关闭,并引起叶片脱落酸累积和水势下降,而中度干旱可进一步引起叶片脯氨酸累积和非结构性碳水化合物的变化。干旱强度的增加会导致气体交换恢复滞后,但对水势的恢复无显著影响。另外,干旱与复水过程中水势与气体交换之间的关系存在较大差异: 即干旱过程中水势与气体交换存在很强的耦联关系,而这种耦联关系在复水过程中并不存在,其主要原因是由于叶片脱落酸累积,从而延缓了气孔导度的恢复。综上,本研究结果表明,脱落酸可能是导致香樟旱后气孔导度恢复滞后的主要影响因素。此外,干旱强度对树木生理和生化的恢复具有显著影响。     

CHO-K1细胞中基因瞬时转染的条件优化

目的:以CHO-K1细胞为宿主基因瞬时转染条件的优化.方法:以GFP(Green Fluorescence Protein)为报告基因,考察了DNA∶PEI比例、DNA用量及血清的加入对CHO-K1细胞的转染效率和细胞数目的影响.结果:DNA∶PEI=1∶2(w/w)、2 gDNA/106 cells时,转染结果最优;血清的加入可降低细胞转染效率.结论:在CHO-K1细胞中进行瞬时转染的最佳条件为DNA∶PEI=1∶2(w/w)、2 gDNA/106 cells,及血清的加入抑制细胞转染.     

叶片内水传输的模拟

根据水在介质中的流动规律和能量守恒原理,在植物叶片内建立了一个稳态的水传输模型。该模型考虑了气孔复合体内外、共质体与质外体、原生质与细胞壁在水传输上的不同,应用计算机详细地分析和计算了叶内(特别是气孔复合体内)水的传输,得到水势在叶片内近似分布的关系式。应用这些关系式对叶内的水势和水势差作了估计,并对不同解剖特征叶片内的水势差作了比较。     

群体分布对夏大豆产量和水分利用效率的影响

在田间试验条件下研究了群体不同分布对夏大豆产量构成和水分利用的影响.夏大豆‘鲁豆4号'(Glycine max cv. Ludou 4)在同一群体密度(3.09×10~5株/hm~2)下设5种分布方式,即行距×株距分别为A:18 cm×18 cm,B:27 cm×12 cm,C:36 cm×9 cm,D:45 cm×7.2 cm,E:54 cm×6cm.结果表明,群体分布影响夏大豆的产量、叶片水分特征和水分利用效率(WUE).A、B处理的产量显著高于D、E处理(P<0.05),其他处理间均无显著差异;随着行距加大,单株有效荚数、粒数及百粒重呈下降趋势;叶片相对含水量(RWC)、水势(Ψw)和渗透势(Ψs)随生育进程的推进呈整体下降趋势,其中,A、B处理RWC、Ψw 和Ψs的平均值均显著高于D、E处理,E处理的Ψw在日变化的正午阶段明显低于其他处理;WUE与行距呈负相关(R=-0.935~*),与产量呈正相关(R=0.997~(**)),其中,A、B处理的WUE显著高于其他处理(P<0.05),D、E处理极显著低于B处理(P<0.01).夏大豆植株相对均匀分布的处理可改善产量构成因素及叶片水分状况,进而形成较高的产量,提高水分利用效率.     

关于水势公式写法的意见

水势公式φ_w=φ_s φ_p现已通用。但偶而也见到不同的写法。例如有的书上说:由于蒸腾作用引起叶片气孔腔周围的细胞水分不足,造成细胞压力势成为负值。因为φ_w=φ_s φ_p,φ_s本身为负值,则φ_w=(-φ_s) (-φ_p),所以使得这些细胞形成极低的水势”。对于这一写法,有的同志评说:“不妥,