第三章第3节 植物与土壤学案联想情景导入高速公路一般均高于自然路面35m左右，路基如受到路面汇聚雨水冲刷，易发生水土流失，造成路基失稳。在路基边坡上种植固土护坡的植物，可以对路基起防护作用，防止因水土流失而破坏路基。在路基边坡上种植植物为什么能起到稳固路基，防止路基破坏的作用呢？在我们生活的世界里有种类繁多的绿色植物。我们平时所吃的蔬菜都是绿色植物的一部分。在这些蔬菜中，有些是吃植物的叶，有些是吃植物的根，有些是吃植物的茎。它们都是绿色植物身体结构的一部分，为我们提供了人体所必需的多种营养物质。那么植物自身又是怎样从土壤中获得营养的呢？重点知识详解一、植物的根系1根的功能。(1)固定：植物的根十分发达，生长范围比枝叶大，把植物牢牢固定在地上。(2)吸收：土壤中的水分和无机盐是通过根吸收进入植物体的。2根系：一株植物所有的根合在一起，叫做根系。有明显发达的主根和侧很之分的根系，叫做直根系。没有明显的主侧根之分的根系，叫做须根系。3植物根系的分布与地下水位高低的关系：一般地说，地下水位越高，则根系的平均长度会越短。二、植物细胞的吸水和失水1植物根吸水的部位实验：实验操作：培育小麦种子，直到它们长出较长的根。选取两株生长旺盛、带有绿叶 和根系的幼苗。将一株小麦植株所有根的前端剪去35毫米，并在切口处涂上石蜡另一株不做处理。将两株小麦幼苗分别放在土壤浸出液中培养，观察其生长情况。实验现象：被剪去根的前端的小麦先出现萎焉现象。实验结论：植物根吸收水分的主要部位：根尖2植物的根尖结构及其特点：根尖结构细胞结构特点主要作用根冠细胞壁薄，排列疏松。保护作用。分生区（生长点）细胞排列紧密，细胞壁薄，细胞质浓，没有液泡，细胞具有分裂能力，细胞呈小正方体。分生作用，补充根冠细胞和伸长区细胞。伸长区停止分裂，体积增大变长，能较快生长，细胞近似小长方形。使根伸长，伸向土壤深处。根毛区（成熟区）细胞停止分裂生长至成熟，分化为各种组织，有许多根毛。根尖吸水的主要部位，具有吸收、输导作用。3根吸收水分的部位：根毛区是根尖吸水的主要部位。4植物细胞失水的实验。实验操作：选取两株生长旺盛的植物（青菜）幼苗。将两株植物根部洗净，分别放人盛有清水和浓盐水的两只锥形瓶中。过2030分钟后观察两株植物，并加以比较实验现象：在清水中的植物没有出现萎焉现象，在浓盐水中的植物出现了萎焉现象。实验结论：植物细胞细胞液的浓度只有在高于土壤溶液的浓度时，植物的根才能吸水。5细胞吸水和失水的条件：一般情况下，当植物根毛细胞的细胞液中营养物质的质量分数高于土壤溶液的质量分数，细胞吸水；反之，当植物根毛细胞的细胞液中营养物质的质量分数低于土壤溶液的质量分数，细胞失水。三、植物生长需要无机盐1植物生长需要无机盐的实验。实验操作：配制四种营养液，观察植物在营养液中的生长。实验现象：在分别缺乏氮、磷和钾元素的培养液中，植物的生长状况不同，分别出现生长异常。当分别按标准添加含氮、磷和钾的化合物后，植物的生长慢慢恢复正常。 实验结论：植物的生长需要无机盐，不同的无机盐对植物生长起不同的作用。2无机盐的作用。三类无机盐在植物生活中的作用缺乏时的表现含氮的无机盐（如硝酸铵）促进细胞的分裂和生长，使枝叶长得繁茂。植株矮小瘦弱，叶片发黄，严重时叶脉呈淡棕色。含磷的无机盐（如过磷酸钙）促进幼苗的发育和花的开放，使果实、种子的成熟提早。植株特别矮小，叶片呈暗绿色，并出现紫色。含钾的无机盐（如氯化钾）使茎秆健壮，促进淀粉的形成。茎秆软弱，容易倒状，叶片的边缘和尖端呈褐色，并逐渐焦枯。3. 水华：水华(water blooms)是淡水中的一种自然生态现象，是由藻类引起的，如蓝藻（严格意义上应称为蓝细菌）、绿藻、硅藻等，也就是水的富营养化。“水华”发生时，水一股呈蓝色或绿色。这种在自然界就有的“水华”现象，在我国古代历史上就有记载。淡水中富营养化后，“水华”频繁出现，面积逐年扩散，持续时间逐年延长。太湖、滇池、巢湖、洪泽湖都有“水华”，就连流动的河流，如长江的最大支流汉江下游汉口江段中也出现“水华”。淡水中“水华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华”的次生代谢产物MCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。此外，自来水厂的过滤装置被藻类“水华”填塞，漂浮在水面上的“水华”影响景观，并有难闻的臭味。精典例题解析例1 观察植物细胞吸水和失水实验漫画，回答下列问题：当土壤溶液的浓度高于细胞液的浓度时，_；当土壤溶液的浓度低于细胞液的浓度时，_。解析 一般情况下，当植物根毛细胞的细胞液中营养物质的质量分数高于土壤溶液的质量分数，细胞吸水；反之，当植物根毛细胞的细胞液中营养物质的质量分数低于土壤溶液的质量分数，细胞失水。答案 植物细胞失水植物细胞吸水例2 用两个烧杯（一杯裳清水，另一杯装浓盐水）各教人一个同样大小的萝卜条。过一段时间，观察到甲、乙两个杯里的萝卜条的形态如下图所示。则：下列判断中，正确的是 ( )A甲杯装的是清水，泡在清水里的萝卜条变得软缩B甲杯装的是清水，泡在清水里的萝卜条更加硬挺C甲杯装的是浓盐水，泡在盐水里的萝卜条软缩D乙杯装的是浓盐水，泡在浓盐水里的萝卜条更加硬挺解析 当植物细胞外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，植物细胞失水；当植物细胞外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，植物细胞吸水。由图可知，甲烧杯中的萝卜条变得硬挺，烧杯内的液体的浓度应该低于细胞液的浓度。乙烧杯中的萝卜条变得较软，烧杯内液体的浓度应大于细胞液的浓度。答案 B例3 据报道近年太湖流域某些河道水葫芦（一种水生植物）过量繁殖，泛滥成灾，后因腐烂，造成河道堵塞，养殖的鱼类大量死亡。造成水葫芦过量繁殖的主要原因是_ 。而养殖的鱼类大量死亡的直接原因是_。要防止这种情况发生，除了在农田中施用化肥要适量并防止流失或人工打捞水葫芦外，还可以采取的措施是_。（举出一种即可）,水葫芦中含有较多的有机物质，如何化害为利，加以利用，也是人们思考的问题。请举出一种利用水葫芦的方法_。解析 当过量使用含氮、磷元素的化肥或大量使用含磷的洗涤剂等化学产品，加上一些生活污水处理不当，容易使其中的氮、磷元素随着水流进入各种水体，导致水中藻类大量繁殖。当这些藻类死亡后，由于微生物分解这些有机物要消耗大量的溶解氧，从而使水体中的生物会因为缺少氧气而大量死亡，最终造成水体发黑变臭。答案 氮、磷元素过多水体中的溶解氧急剧减少禁止使用含磷的洗涤剂；食品加工、畜产品加工等造成的工业废水以及城市生活废水要经过合理处理作为猪的青饲料（作为造纸原料）例4 小月同学利用两根大萝卜甲、乙验证植物细胞吸水和失水的原理。她的实验思路是这样的：在两个大小相似的萝卜中各挖一个大小相等的洞，向甲、乙萝卜的洞中分别注入等量的清水和浓盐水，各用一个装有玻璃管的橡皮塞塞住洞口，记下玻璃管内液面的高度（如图）。放置一段时间，分析会出现的变化。(1)甲玻璃管内液面高度将( )；乙玻璃管内液面高度将( )。A上升 B下降 C不变(2)用手捏萝卜的感觉甲_；乙 _。(3)通过该实验，你能得出的结论是_。解析 植物细胞可以吸水，也可以失水。植物细胞吸水或失水，主要取决于植物细胞细胞液的浓度和外界溶液的浓度的大小：当外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时，细胞就吸水；当外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时，细胞就失水。甲中细胞液的浓度较大，所以植物细胞吸水，玻璃管内液面下降；乙中细胞液的浓度较小，所以植物细胞失水，玻璃管内液面上升。答案 (1)B A (2)较硬较软 (3)当植物细胞的细胞液浓度大于外界溶液的浓度，细胞吸水；而植物细胞的细胞液浓度小于外界溶液的浓度，细胞失水例5 如图是植物根尖纵切面的显微结构图。据图回答：（1)A、B、C、D各表示根尖的哪一部位； A_ B_ C_ D_(2)指出名称的形成及作用：_(3)从根尖的作用来看D在根的生长过程中起_作用；C中的细胞具有_能力，使根生长；B中的细胞体积能迅速_，促使根伸长。因此根能不断长长，主要依靠_和_两个部位。_是根尖吸收水分的主要部位。(4)具有大液泡的细胞存在哪个部位？_；哪个部位的细胞内没有液泡？_解析 (1)根尖自下而上依次是D根冠,C分生区，B伸长区，A根毛区。(2)的名称是根毛，它是由根毛区成熟的表皮细胞向外突起而形成的。其作用是增大它与土壤的接触面积。利于吸收土壤中的水分和无机盐。(3)根冠起保护作用；根能不断长长，主要依靠分生区和伸长区两个部位。因为分生区的细胞具有分裂增生能力，能使细胞数目迅速增多，而伸长区的细胞体积能迅速增大。根毛区是吸收水分的主要部位，而根是吸水的器官。(4)根毛区的细胞已接近成熟，故有大的液泡，而分生区的细胞分裂旺盛，处于幼嫩阶段，故没有液泡。答案 见解析考点应试必备1植物根系的分布与下列因素都有关，但对植物根系平均长度影响最显著的是 ( )A土壤的结构 B肥力（无机盐等的含量）C地下水位的高低 D以上三个都是显著因素2直根系和须根系的主要区别是 ( )A根系分布的范围大小 B根系分布的深度大小C有无主侧根之分 D根系中根的数量多少3在根的结构中，推动根向土壤不断生长的主要因素是 ( )A根冠 B分生区C伸长区 D以上三个都是主要因素4下列情况不会导致水体富营养化的是