1、植物的水分代谢 植物水分代谢包括水分的吸收、运输和排出三个过程。 1水分的吸收 (1)细胞的渗透性吸水 水分移动需要能量作功，自由能是可用于作功的能量。通常用水势来衡量水分所含自由能的高低。纯水的自由能最大，水势也最高。由于溶液中的溶质分子吸引水分子，降低了水的自由能，因此，溶液中的自由能要比纯水低。如果将纯水的水势定为0，溶液的水势就为负值。溶液越浓，水势越低。水分由水势高处流到水势低处。水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象，称为渗透作用。 细胞吸水情况决定于细胞水势。典型植物细胞水势由三部分组成： 水势(w)=渗透势(兀)+压力势(P)+衬质势(m)， 渗透势(溶质势)是由
2、于溶质颗粒引起的纯水水势的变化，为负值。压力势是由于细胞壁等压力的存在而增加的水势。当细胞吸水而膨胀时，对细胞壁产生一种压力，即膨压。这时细胞壁会对原生质产生反作用力，它正向作用于细胞，使细胞溶掖自由能增加，因此，压力势往往是正值。但质壁分离时，压力势为零；剧烈蒸腾时，细胞壁表面蒸发水多于原生质体蒸发水，细胞壁随着原生质体的收缩而收缩，压力势会呈负值。衬质势是细胞胶体物质亲水性和毛细管对水束缚而引起水势降低的值，为负值。已形成液泡的细胞，其衬质势很小，通常省略不计，上述公式可简化为：w=丌+P。 图12-25表明细胞水势、渗透势和压力势在细胞不同体积中的变化。在细胞初始质壁分离时，p=0，w=
3、丌。当细胞完全膨胀时，I丌l=IPI，但符号相反，因此，w=0，不吸水。当叶片在剧烈蒸腾时，由于压力势为负值，水势低于渗透势。 (2)细胞的吸胀作用 细胞在形成液泡之前的吸水主要靠吸胀作用。由于细胞没有液泡，丌=0，p=0，所以w=m。吸胀作用的大小就是衬质势的大小。 2根系吸水的动力 根系吸水有两种动力：蒸腾拉力和根压。由于蒸腾作用使水分沿导管上升，使根吸水的力量称为蒸腾拉力。由于植物根系的生理活动使液流从根部上升的压力，称为根压，伤流和吐水都是由根压引起的。从植物的基部把茎切断，伤口会向外溢出液体，这种现象称为伤流。在土壤水分充分、空气潮湿的环境中，叶片尖端或边缘有液体向外溢出的现象，称为吐水。 通常蒸腾植物的吸水主要是由蒸腾拉力引起的，只有春季叶片未展开时，蒸腾速率很低 的植物，根压才成为主要吸水动力。 植物失水的方式有吐水和蒸腾作用两种，后者是主要的方式。 3植物体内水分的运输 水分在植物体内的运输，主要是通过共质体和质外体两条途径。共质体是指无数相邻 细胞的原生质体通过胞间连丝形成一个连续的整体，水分和溶质在共质体内进行渗透运输， 速度较慢。质外体是指植物体内没有原生质的非生命部分，由细胞壁、细胞间隙和木质部的 导管、管胞组成一个连续的体系，水分和溶质在其中可自由扩散，运输迅速。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
