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2006年7月30日 作者:lwyang [返回]
植物对水份的吸收

   植物的基本结构和功能单位是细胞,所有的生命活动都是通过细胞来完成的。植物生长需要的水分主要靠土壤或营养液提供,植物的吸水首先是植物细胞的吸水。
  一、植物的吸水器官
  在植物生长的周围环境中,只有基质或营养液中含有充分而比较稳定的水分。尽管植物的根茎以上部分叶片也能吸水,但除了下雨外,叶片常接触的只是温度很低的干燥的大气,很难有效地吸到水,所以高等植是通过根系吸水。作物需要的水分主要是通过根系吸收的,根系主要的吸水部位是根毛区。农业生产上经常采取有效措施,促进根系生长,多发新根,增加根毛区面积,以利于植物对水分的吸收,是提高作物产量的有效措施。
  二、植物吸水的原理
  细胞是植物体结构和功能的基本单位,植物吸水也是通过细胞来完成的。细胞有三种吸水方式:
a、未形成液泡的细胞靠吸胀作用吸水;
b、形成液泡的细胞靠渗透作用吸水;
c、特殊的情况下植物还能消耗能量进行代谢性吸水;
成熟细胞吸水的主要方式是渗透吸水,吸水能力取决于细胞内外的能量差(水势差)。
  1.水 势
  植物吸水实质上是一个水分移动的过程,水分子含有能量,由于能量的驱驶水分子才能移动(做功)。水分子含有的能量包括束缚能和自由能两部分,自由能是水分子用于作功的能量。当水中溶有物质成为溶液时,由于溶质分子与水分子之间的分子引力和碰撞作用,使水的自由能降低,在水培、汽雾培中可以通过水的磁化与电场的处理来改善与调节水分子的移动作功,从而加快或利于植物对水份的吸收。相同温度下一个水系统中一摩尔体积的水和一摩尔体积的纯水之间的自由能差称为水势。规定纯水的水势为零,细胞中的水都含有一定的物质,其水势都为负值。溶液中溶质含量愈高,溶液浓度愈大,溶液水势愈低。水势的高低决定着水的流动方向,植物细胞和组织中,水由水势高流向水势低的区域。
  2.细胞吸水
  植物细胞膜亦称单位膜,它具有选择透性,水分子可以自由通过,其它物质选择通过,是典型的半透膜。植物细胞中,细胞膜、液泡膜和其中间的原生质三者合一可当作半透膜看待,液泡内的液体具有一定的浓度,表现一定的水势,当细胞内外溶液由于溶质含量多少不同而出现水势差时,便会出现细胞吸水或失水的现象。把细胞浸在高浓度的溶液(蔗糖溶液)中,外界溶液的水势低于细胞的水势,细胞内水分外流,原生质失水收缩,最终与细胞壁分开,由于细胞失水而使原生质与细胞壁分离的现象称质壁分离。如果把发生了质壁分离的细胞移入低浓度溶液或清水中,外界水势高于细胞水势,原生质吸水膨胀,最终恢复到与细胞壁相接触的状态,称质壁分离复原。以上事实说明植物细胞是一个渗透系统,植物细胞就是通过渗透作用来吸收水分的。
  3.植物吸水
  根是植物吸水的主要器官,由于根的生理活动使得根毛细胞吸收养分,细胞液浓度增大,细胞水势减小低于土壤溶液水势,根毛细胞吸水并集中于根部导管,水分的不断增多就造成了一种沿导管上升的力量,称为根压。根压的形成导致水分不断地向上输送,根部也在不断地吸水。将植物的茎从靠近地面的部位切断,切口不久就会流出汁液,这种现象称为伤流,流出的汁液称伤流液。在空气温度较大而又无风的早晨,一些植物的叶尖和叶缘也会排出水珠,这种现象称为吐水,也是植物根部产生根压的缘故。植物以根压作为吸水动力进行的吸水方式称为主动吸水。
  植物幼苗时期主要靠主动吸水,植株长成后,主动吸水已不能满足生长的需求,这时的植物主要靠的是被动吸水。叶片的功能之一是进行蒸腾作用,通过蒸腾作用植物体内的水分经叶片向空气中散失。蒸腾作用时,叶肉细胞失水而水势降低便向叶脉的导管吸水,叶脉的导管连接茎和根的导管,它们都是中空的死细胞,水分在其中形成一个连续的水柱,由于叶肉细胞向导管吸水,水分便不断沿导管上升,这种吸水力量一直传递到根,使根部细胞内水分不足,水势降低,根细胞就从周围环境中吸收水分,这种吸水方式称被动吸水。由于蒸腾作用而产生的促使植物根系吸水的力量称蒸腾拉力。 
  三、影响根系吸水的条件
  植物主要通过根系从土壤或营养液当中吸收水分,一切影响根系生活力和细胞生理活性的因素都会对植物的吸水过程发生作用。
  营养液温度:一般来说,在适宜的温度范围内,随着营养液温度的提高,根系吸水也加快,反之吸水减缓。温度过低,水的黏滞性增加,扩散速度减慢;原生质黏性加大,透性减小,根生理活动减弱,主动吸水受到制约。温度过高时,植物新陈代谢的协调性遭到破坏,阻碍了正常的生长和呼吸,使根系对水分的吸收受到限制。不同的植物吸水的最适温度不同。
  营养液含氧状况:营养液中氧气的含量对植物吸水非常重要,营养液中缺乏氧气,根呼吸减弱,时间过长会引起无氧呼吸,产生毒害作用,影响植物吸水。水培采用机械爆气与汽液混合加纯氧,就是为了改善营养液中的氧气量,促进根系的生理活动与生长,增加根系吸水与吸肥能力。
  营养液水分:营养液中的水分不是纯水,其中溶解着不少的矿质盐类,是一个混合溶液,如果营养液溶液浓度过大,其水势低于根细胞的水势,植物不但不能吸水,还会发生植物体内水分向土壤中“倒流”的现象,植株因体内水分缺乏而变黄,这就是生产上因施肥过量引起“烧苗”的主要原因。营养液不缺水,由于温度过低或营养液浓度过高,营养液溶液水势低于细胞水势,造成根系吸水困难而引起的干旱称生理干旱。 

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