2-根系生理13-ppt课件.ppt
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- 根系 生理 13 ppt 课件
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1、无土栽培与植物根系无土栽培与植物根系Soilless culture and plant root system1ppt课件植物根系对于无土栽培的重要性植物根系对于无土栽培的重要性 无土栽培的特点之一在于采用人工创造的根系环无土栽培的特点之一在于采用人工创造的根系环境代替土壤环境,研究植物的根系生理显得尤为境代替土壤环境,研究植物的根系生理显得尤为重要。重要。 植物产量的形成,不仅要求地上部分能进行良好植物产量的形成,不仅要求地上部分能进行良好的光合作用和高效的光合产物运转效率,而且要的光合作用和高效的光合产物运转效率,而且要求地下部分具有良好的吸收与代谢功能,产量与求地下部分具有良好的吸收与
2、代谢功能,产量与根系的发育有密切的联系。根系的发育有密切的联系。2ppt课件第一节第一节 植物根系与地上部分的关系植物根系与地上部分的关系 根系根系 地上部分地上部分 信息交流信息交流水分、矿质营养水分、矿质营养有机营养有机营养3ppt课件u须根系的植物多为浅根性,直根系的植物多为深根性。须根系的植物多为浅根性,直根系的植物多为深根性。u在进行无土栽培时,要根据植物根系的特点选用适宜的无在进行无土栽培时,要根据植物根系的特点选用适宜的无土栽培类型,如浅根性的植物可选用液层较浅的水培系统土栽培类型,如浅根性的植物可选用液层较浅的水培系统进行栽培,深根性的植物要求液层较深或基质比较深厚。进行栽培,
3、深根性的植物要求液层较深或基质比较深厚。一、植物根系的生育与分布特征 a.须根系须根系 b.直根系直根系 Fibrous root system Tap root system 4ppt课件直根系须根系5ppt课件 根系作物根系与作物种类和品种特性有关根系作物根系与作物种类和品种特性有关 果菜类蔬菜根系粗、多;叶菜类和根菜类根系小果菜类蔬菜根系粗、多;叶菜类和根菜类根系小 瓜类作物中冬瓜和南瓜根系生长量大,分布广,而黄瓜类作物中冬瓜和南瓜根系生长量大,分布广,而黄瓜根系少,分布浅瓜根系少,分布浅 茄子粗根较多,纵向横向分布广,番茄主根少,细根茄子粗根较多,纵向横向分布广,番茄主根少,细根多多
4、地上部分较高的品种根系分布深,地上部分较矮的品地上部分较高的品种根系分布深,地上部分较矮的品种根系趋向横向分布种根系趋向横向分布 根系生长深度与作物根系生长方法、栽培方式有根系生长深度与作物根系生长方法、栽培方式有关关6ppt课件二、植物根系与地上部分的关系二、植物根系与地上部分的关系 植物植物根系生长数量与根系活力根系生长数量与根系活力直接影响到地上部分的生长直接影响到地上部分的生长状况。状况。 植物根系的发育状况是影响产量的主要因素,同种作物的产量随植物根系的发育状况是影响产量的主要因素,同种作物的产量随着根量的增加而增加。着根量的增加而增加。 根系矿质营养吸收量和细胞分裂素产生量与产量密
5、切相关。根系矿质营养吸收量和细胞分裂素产生量与产量密切相关。 根系的生长状况直接影响叶片的功能和寿命。根系的生长状况直接影响叶片的功能和寿命。 根系的优劣不仅在于根量有关,还与根系的优劣不仅在于根量有关,还与根系活力根系活力有关。有关。7ppt课件粗根数及粗根数及S/R值与产量的相关关系值与产量的相关关系 8ppt课件NPKCaMgFe 根系木质部伤流液中无机养分含量与产量的关系根系木质部伤流液中无机养分含量与产量的关系 9ppt课件CTKGAIAAABA根系木质部伤流液中激素与产量的关系根系木质部伤流液中激素与产量的关系 10ppt课件根系活力根系活力 根系活力是指根系新陈代谢活动的强弱,是
6、反映根系吸收根系活力是指根系新陈代谢活动的强弱,是反映根系吸收功能的一项综合指标。根系作为植物重要的吸收器官和代功能的一项综合指标。根系作为植物重要的吸收器官和代谢器官,它的生长发育直接影响到地上部茎叶的生长和作谢器官,它的生长发育直接影响到地上部茎叶的生长和作物产量的高低。物产量的高低。伤流液测定伤流液测定TTCTTC还原染色法(氯化三苯基四氮唑)还原染色法(氯化三苯基四氮唑)根系吸收根系吸收面积(甲稀兰作吸附物质)面积(甲稀兰作吸附物质)吸收面积(吸收面积(m2)= (CC)V1.11 mg甲烯蓝成单分子层时所占面积为1.1 m2 呼吸代谢途径中呼吸代谢途径中由脱氢酶催化所由脱氢酶催化所脱
7、下来的氢可以脱下来的氢可以将无色的将无色的 TTC还还原为红色、原为红色、 不溶不溶性性 的甲月替的甲月替 11ppt课件三、地上部分生长状态及栽培管理对根系生三、地上部分生长状态及栽培管理对根系生 长的影响长的影响 (一)整枝方式对根系走向的诱导(一)整枝方式对根系走向的诱导 (二)摘心和侧枝数量对根系发育的影响(二)摘心和侧枝数量对根系发育的影响 摘心抑制根系生长摘心抑制根系生长12ppt课件 (三)坐果数量与根系生长关系(三)坐果数量与根系生长关系 坐果过程中,根系生长受到抑制;坐果过程中,根系生长受到抑制; 茄果类生产中常常出现茄果类生产中常常出现产量波动产量波动现象;现象; 疏花疏果
8、;及时采收;培育壮苗;降低夜温,提高根际温疏花疏果;及时采收;培育壮苗;降低夜温,提高根际温度。度。 (四)摘叶对根系的影响(四)摘叶对根系的影响 根系数量与叶面积总量正相关。根系数量与叶面积总量正相关。 摘除不同部位的叶片对根系生长和根系活力的影响不同。摘除不同部位的叶片对根系生长和根系活力的影响不同。 摘除新叶抑制根系发育及伸长。摘除新叶抑制根系发育及伸长。 摘除成熟叶片使根系失去物质基础,导致根系早衰。摘除成熟叶片使根系失去物质基础,导致根系早衰。 (五)植株管理和环境对根系的影响(五)植株管理和环境对根系的影响 日照充足、稀植、根际温高、夜温低、肥料浓度低,光合日照充足、稀植、根际温高
9、、夜温低、肥料浓度低,光合能力强,促进根系生长。能力强,促进根系生长。13ppt课件第二节第二节 植物根系的结构植物根系的结构 植物根系无论是直根系还是须植物根系无论是直根系还是须根系,从结构上看都分为几个根系,从结构上看都分为几个部分:部分:根冠根冠、分生区分生区、伸长区伸长区、根毛区(成熟区根毛区(成熟区),),4 4个部分个部分共同构成植物的根尖。共同构成植物的根尖。14ppt课件scanning electron micrograph of soybean root hairs. 根毛的长度为根毛的长度为0.11.5 mm,直径为,直径为525 m 15ppt课件根的初生结构根的初生结
10、构 根的初生结构包括以下几个部分:根的初生结构包括以下几个部分: 表皮表皮(epidermis)(epidermis):根最外面的一层细胞构成。:根最外面的一层细胞构成。 皮层皮层(cortex )(cortex ):位于表皮内,由薄壁组织构成,具有贮藏有机养分的:位于表皮内,由薄壁组织构成,具有贮藏有机养分的功能,可分为外皮层功能,可分为外皮层(exodermis(exodermis) )与内皮层与内皮层(endodermis)(endodermis)。 中柱中柱(stele)(stele):皮层以内的部分称为中柱,一般由中柱鞘、木质部和韧:皮层以内的部分称为中柱,一般由中柱鞘、木质部和韧皮
11、部三部分组成,中柱主要起运输功能(水分和营养)。皮部三部分组成,中柱主要起运输功能(水分和营养)。1.Epidermis 表皮表皮2.Cortex 皮层皮层3.Endodermis 内皮层内皮层xylem (xy) 木质部木质部phloem (ph) 韧皮部韧皮部16ppt课件第三节第三节 植物根系功能植物根系功能Plant Roots Functions 吸收功能吸收功能(核心核心)固定支撑功能固定支撑功能 合成与分泌功能合成与分泌功能 输导功能输导功能 贮藏功能贮藏功能 繁殖功能繁殖功能 呼吸与气体交换功能呼吸与气体交换功能 感应功能感应功能 攀援功能攀援功能 寄生功能寄生功能 根与菌的共
12、生功能根与菌的共生功能17ppt课件1 1、根系的吸收功能、根系的吸收功能 根系的吸收功能:根系的吸收功能: 根系吸收的物质包括水分、无机盐类的分根系吸收的物质包括水分、无机盐类的分子或离子、简单的小分子有机化合物以及子或离子、简单的小分子有机化合物以及气体等。气体等。 根系各个部位的吸收能力有较大差异,根根系各个部位的吸收能力有较大差异,根毛区吸收能力最强。毛区吸收能力最强。根系对水分的吸收动力是根系对水分的吸收动力是蒸腾拉力和根压蒸腾拉力和根压。18ppt课件根系吸收的肥料,都是以根系吸收的肥料,都是以无机盐无机盐的形态被的形态被植物吸收。植物吸收。水分吸收传导的主要动力是蒸腾拉力,属水分
13、吸收传导的主要动力是蒸腾拉力,属于被动吸收过程。于被动吸收过程。矿质营养的吸收必须依靠呼吸作用所释放矿质营养的吸收必须依靠呼吸作用所释放的能量,属于主动吸收过程。的能量,属于主动吸收过程。19ppt课件2 2、根系的固定支持功能、根系的固定支持功能 在无土栽培中,由于栽培方式的改变,这种功能表现不完在无土栽培中,由于栽培方式的改变,这种功能表现不完全一样,如水培系统中根的支持作用不大,对植株的固定全一样,如水培系统中根的支持作用不大,对植株的固定和支撑要靠人工措施来实现,而在基质栽培中,根的固定和支撑要靠人工措施来实现,而在基质栽培中,根的固定与在土壤栽培中同样重要。与在土壤栽培中同样重要。露
14、兜树露兜树20ppt课件3 3、根的合成与分泌功能、根的合成与分泌功能 植物根系能够合成植物根系能够合成许多有机物,包括氨基许多有机物,包括氨基酸、维生素、植物激素(酸、维生素、植物激素(CTK)、生物碱)、生物碱等,对于植物地上部分的发育具有重要作等,对于植物地上部分的发育具有重要作用。用。 根在生长过程中还能根在生长过程中还能分泌出糖类、有机酸分泌出糖类、有机酸等近百种物质。等近百种物质。 根系分泌物包括多糖、有机酸、酚和各种根系分泌物包括多糖、有机酸、酚和各种氨基酸,在微生物作用下会生成氨基酸,在微生物作用下会生成CO2和低分和低分子量的有机物质。子量的有机物质。21ppt课件q根系分泌
15、物按照作用性质可以分为专一性根系分根系分泌物按照作用性质可以分为专一性根系分泌物(肉桂酸)和普通根系分泌物泌物(肉桂酸)和普通根系分泌物( (麦根酸麦根酸) )。q根系分泌物的作用根系分泌物的作用有些可以减少根部与基质的摩擦;有些可以减少根部与基质的摩擦;有些可以溶解介质中的难溶性化合物,促进根对物质有些可以溶解介质中的难溶性化合物,促进根对物质的吸收;的吸收;有些可以抑制其他植物和某些细菌的生长;有些可以抑制其他植物和某些细菌的生长;还有些可以促进根际微生物的生长;还有些可以促进根际微生物的生长;根系有不同程度的氧化还原能力:根系有不同程度的氧化还原能力:FeFe2+2+-Fe-Fe3+3+
16、22ppt课件4、根系的输导功能、根系的输导功能/Transportation 是指根系将其吸收的水分、无机盐类和其它物质是指根系将其吸收的水分、无机盐类和其它物质以及根系代谢形成的物质输送到地上部供其生长以及根系代谢形成的物质输送到地上部供其生长所需,同时也可将地上部生产的有机物质运送到所需,同时也可将地上部生产的有机物质运送到根部。根部。 (双向运输双向运输) Roots can transport water, inorganic salts and metabolites generated in roots from roots to shoot, at the same time,
17、 the organic matters can also transported from shoot to roots. 23ppt课件5 5、根系的贮藏功能、根系的贮藏功能 根系的根系的贮藏贮藏功能:可以贮藏许多养分。有的植物功能:可以贮藏许多养分。有的植物根膨大后可以形成明显的贮藏器官,如萝卜、胡根膨大后可以形成明显的贮藏器官,如萝卜、胡萝卜、芜菁的主根膨大肉质根,甘薯等是由侧根萝卜、芜菁的主根膨大肉质根,甘薯等是由侧根膨大形成养分贮存器官。人参、大黄、甘草、何膨大形成养分贮存器官。人参、大黄、甘草、何首乌、百合的根为药材的重要部分。球根花卉的首乌、百合的根为药材的重要部分。球根花卉的
18、根部中贮藏了大量营养,可以为植株生长提供充根部中贮藏了大量营养,可以为植株生长提供充足的营养。足的营养。 干旱环境下,较大根冠比具有重要意义。干旱环境下,较大根冠比具有重要意义。24ppt课件 6 6、根的、根的繁殖功能繁殖功能:许多植物的根可以产生不定芽,而这:许多植物的根可以产生不定芽,而这些不定芽可以产生新的植株,如甘薯、大丽花、芍药等。些不定芽可以产生新的植株,如甘薯、大丽花、芍药等。 7 7、根的、根的呼吸功能呼吸功能:根系在生长过程中,要不断呼吸,与:根系在生长过程中,要不断呼吸,与环境进行气体交换。多数情况下植物进行有氧呼吸。榕树、环境进行气体交换。多数情况下植物进行有氧呼吸。榕
19、树、龟背竹、石斛的气生根较发达,可以弥补基质中氧气的不龟背竹、石斛的气生根较发达,可以弥补基质中氧气的不足。足。25ppt课件26ppt课件 8、根系的感应功能、根系的感应功能 根系在生长介质中会向营养丰富、水分和根系在生长介质中会向营养丰富、水分和通气性良好的方向延伸通气性良好的方向延伸 9、根系的攀缘功能(攀援根)、根系的攀缘功能(攀援根) 10、根与菌的共生功能、根与菌的共生功能 11、根系的寄生功能(寄生根)、根系的寄生功能(寄生根)27ppt课件菟丝子28ppt课件菟丝子菟丝子吸盘吸盘茎缠绕寄主,并在接触部位茎缠绕寄主,并在接触部位产生吸盘,侵入寄主植物维产生吸盘,侵入寄主植物维管束
20、内吸取水分和养分。管束内吸取水分和养分。29ppt课件Ha: Haustoria(吸器)(吸器)H: hostV: vessel30ppt课件第四节第四节 根系对水分的吸收根系对水分的吸收 生命活动旺盛,水分含量较高生命活动旺盛,水分含量较高 幼叶和根含水量幼叶和根含水量90% 茎茎 30-40% 成熟种子成熟种子10%31ppt课件植物吸水的过程植物吸水的过程The procedure of water absorption 水分从介质水分从介质 植物植物 环境的过程:环境的过程: 1)由介质迁移到根系皮层组织,再运送到木质部由介质迁移到根系皮层组织,再运送到木质部导管;导管; 2)由根系木
21、质部导管向地上部运输并分配到各器由根系木质部导管向地上部运输并分配到各器官中;官中; 3)由地上部器官由地上部器官(主要是叶片主要是叶片)以气态水的形式以气态水的形式(水水蒸汽蒸汽)释放到空气中。释放到空气中。32ppt课件根系吸水的部位根系吸水的部位根尖端根尖端包括:包括:根冠根冠 根毛区根毛区 伸长区伸长区 分生区分生区吸水能力最强吸水能力最强根毛基质水分基质颗粒33ppt课件根毛区吸水能力最强的原因有三:根毛区吸水能力最强的原因有三:1、根毛多,增大吸水面积(、根毛多,增大吸水面积(510倍)倍)2、根毛外壁,果胶质覆盖,粘性较强、根毛外壁,果胶质覆盖,粘性较强 亲水性好亲水性好3、根毛
22、区输导组织发达,阻力小,、根毛区输导组织发达,阻力小, 水分移动速度快水分移动速度快34ppt课件根系吸水的途径根系吸水的途径基质(溶液)中的水分基质(溶液)中的水分根根渗透渗透扩散扩散内皮层的径向迁移内皮层的径向迁移根毛根毛皮层皮层中柱细胞中柱细胞导管导管质质外外体体途途径径共共质质体体途途径径35ppt课件凯氏带凯氏带根中的根中的质外体常常是不连续的质外体常常是不连续的,被内皮层的凯氏带,被内皮层的凯氏带分隔成为两个区域。分隔成为两个区域。外部质外体外部质外体壁木栓化,膜与壁壁木栓化,膜与壁紧贴在一起。水、紧贴在一起。水、溶质不能自由通过。溶质不能自由通过。内皮层外,包括根毛、皮层的胞间层
23、、细胞壁和细胞间隙内皮层外,包括根毛、皮层的胞间层、细胞壁和细胞间隙内部质外体内部质外体内皮层内,包括成熟的导管和中柱各部分。内皮层内,包括成熟的导管和中柱各部分。36ppt课件37ppt课件根系吸水的机制根系吸水的机制按其吸水动力分为按其吸水动力分为 1.1.主动吸水主动吸水2.2.被动吸水被动吸水38ppt课件1.主动吸水主动吸水(active absorption of water) 根压(根压(root pressure) 由植物根系的生理活动引起的吸水(由植物根系的生理活动引起的吸水(10-20cm)主动吸水的动力主动吸水的动力证据证据伤流(伤流(bleeding) 吐水(吐水(gu
24、ttation)39ppt课件吐水吐水40ppt课件 (2)产生根压的机制)产生根压的机制 根压的产生与根压的产生与根系生理活动和内皮层内外的根系生理活动和内皮层内外的水势差水势差有关。有关。根系根系呼吸作用呼吸作用释放的能量释放的能量主动吸收营养液中的离子主动吸收营养液中的离子内皮层内溶质势下降内皮层内溶质势下降水进入中柱和导管水进入中柱和导管41ppt课件2.被动吸水被动吸水(passive absorption of water)蒸腾拉力蒸腾拉力(transpirational pull)由蒸腾拉力引起的根系吸水由蒸腾拉力引起的根系吸水指因叶片蒸腾作用而产生的使导管中的水分上升指因叶片蒸
25、腾作用而产生的使导管中的水分上升的力量。的力量。蒸腾蒸腾叶片水势下降叶片水势下降水分运输水分运输压力梯度压力梯度42ppt课件水分在植物体内运输的动力水分在植物体内运输的动力(水分沿导管上升的机制水分沿导管上升的机制)上端原动力上端原动力 蒸腾拉力蒸腾拉力下端原动力下端原动力 根压根压中间原动力中间原动力 水分子间的内聚力及导管壁附着力。水分子间的内聚力及导管壁附着力。内聚力学说内聚力学说 认为维持导管中水柱连续不断的原因认为维持导管中水柱连续不断的原因 是水分子是水分子 的内聚力大于水柱的张力。的内聚力大于水柱的张力。43ppt课件EvaporationCohesionUptakeWater
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