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植物主要依靠根系从土壤中吸收水分,供给植物生长发育、新陈代谢等生理活动和蒸腾作用.植物根系有两种吸水机制,一种是在蒸腾作用较弱的情况下由离子主动吸收和根内外的水势差作用下的主动吸水(渗透流);另一种是在蒸腾作用下由于蒸腾作用产生的水势差而使根系吸水——被动吸水(压力流).一般情况下,两种吸水作用是同时存在的.影响根系吸水的内部因素主要是根木质部溶液的渗透势、根系生长长度及其分布、根系对水分的透性或阻力,以及根系呼吸速率等;外部因素主要是环境因素,包括土壤中可被植物根系利用的水分、土壤通气状况、土壤阻力、土壤温度、土壤溶液浓度、大气状况等。
高等植物的叶片被雨水或露水湿润时,也能吸水,不过数量很少,在水分供应上没有重要意义。根系是陆生植物吸水的主要器官,它从土壤中吸收大量水分,满足植物体的需要。 根的吸水主要在根尖进行。在根尖中,根毛区的吸水能力最大,根冠、分生区和伸长区较小。后3个部分之所以吸水差,与细胞质浓厚,输导组织不发达,对水分移动阻力大等因素有关。根毛区有许多根毛,增大了吸收面积;同时根毛细胞壁的外部由果胶质组成,黏性强,亲水性也强,有利于与土壤颗粒黏着和吸水;而且根毛区的输导组织发达,对水分移动的阻力小,所以根毛区吸水能力最大。由于根部吸水主要在根尖部分进行,所以移植幼苗时应尽量避免损伤细根。
根系吸水的途径
根系吸水的途径有3条,即质外体途径、跨膜途径和共质体途径。共质体途径和跨膜途径统称为细胞途径。这3条途径共同作用,使根部吸收水分。
质外体途径:质外体途径是指水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动,阻力小,所以这种移动方式速度快。
跨膜途径:跨膜途径是指水分从一个细胞移动到另一个细胞,要两次通过质膜,还要通过液泡膜,故称跨膜途径。
共质体途径:共质体途径是指水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝,移动到另一个细胞的细胞质,形成一个细胞质的连续体,移动速度较慢。
根系吸水的动力:根系吸水有两种动力:根压和蒸腾拉力,后者较为重要。
根压:植物根系的生理活动使液流从根部上升的压力,称为根压。根压把根部的水分压到地上部,土壤中的水分便不断补充到根部,这就形成根系吸水过程,这是由根部形成力量引起的主动吸水。
从植物茎的基部把茎切断,由于根压作用,切口不久即流出液滴。从受伤或折断的植物组织溢出液体的现象,称为伤流。
没有受伤的植物如处于土壤水分充足、天气潮湿的环境中,叶片尖端或边缘也有液体外泌的现象。这种从未受伤叶片尖端或边缘向外溢出液滴的现象,称为吐水。
根压的两种解释:
1、渗透论 根部导管四周的活细胞由于新陈代谢,不断向导管分泌无机盐和有机物,导管的水势下降,而附近活细胞的水势较高,所以水分不断流入导管;同样道理,较外层细胞的水分向内移动。
2、代谢论 持这种见解的人认为,呼吸释放的能量参与根系的吸水过程。
蒸腾拉力:植物因蒸腾失水而产生的吸水动力叫做蒸腾拉力。叶片蒸腾时,气孔下腔附近的叶肉细胞因蒸腾失水而水势下降,所以能从旁边细胞取得水分。同理,旁边细胞又从另外一个细胞取得水分,如此下去,便从导管要水,最后根部就从环境吸收水分。这种吸水完全是蒸腾失水而产生的蒸腾拉力所引起的。
影响根系吸水的土壤条件
根系通常生存在土壤中,所以土壤条件直接影响根系吸水。
土壤中的可用水分
土壤的水分对植物来说并不是都能被利用的。根部有吸水的能力,土壤有保水的能力(土壤中一些有机胶体和无机胶体能吸附一些水分,土壤颗粒表面也吸附一些水分)。植物从土壤中吸水,实质上是植物和土壤争夺水分的问题。植物只能利用土壤中可用水分。土壤可用水分多少与土粒粗细以及土壤胶体数量有密切关系,粗沙、细沙、沙壤、壤土和黏土的可用水分数量依次递减。
土壤通气状况
土壤通气不良,造成土壤缺氧,二氧化碳浓度过高,短期内可使细胞呼吸减弱,影响根压,继而阻碍吸水;时间较长,就形成无氧呼吸,产生和积累较 多的酒精,根系中毒受伤,吸水更少。作物受涝,反而表现出缺水现象,也 是因为土壤空气不足,影响吸水。
土壤温度
低温能降低根系的吸水速率,其原因是:水分本身的黏性增大,扩散速率降低;细胞质黏性增大,水分不易通过细胞质;呼吸作用减弱,影响根压;根系生长缓慢,有碍吸水表面的增加。
土壤温度过高对根系吸水也不利。高温加速根的老化过程,使根的木质化部位几乎达到尖端,吸收面积减少,吸收速率也下降。同时,温度过高使酶钝化,影响根系主动吸水。
土壤溶液所含盐分的高低,直接影响其水势的大小。根系要从土壤中吸水,根部细胞的水势必须低于土壤溶液的水势。在一般情况下,土壤溶液浓度较低,水势较高,根系吸水;盐碱土则相反,土壤水分中的盐分浓度高,水势很低,作物吸水困难。施用化学肥料时不宜过量,特别是在沙质土,以免根系吸水困难,产生“烧苗”现象。