根系对水分的吸收.

根系对水分的吸收
植物为了生存，必须保持吸水与失水之间的平衡。

因此，陆生植物既要控制水分的散失，又要不断地从土壤中吸收大量的水分。

一、吸水的部位
植物的叶片虽然能吸水，但数量很少。

陆生植物主要依靠根系吸收土壤中的水分。

一株植物的根系总表面积往往超过其地上部总表面积的几十倍甚至100
多倍。

这样发达的根系，主要是为了适应吸收土壤中的水分和肥料。

根系的面积虽然很大，但只有根毛区才具有最活跃的吸水能力。

根的老化区由于表皮细胞木质化甚至木栓化，吸水能力很小。

由于根毛区是吸水的主要部位，故在移栽作物幼苗时要注意保护幼根。

二、主动吸水和被动吸水
根系的吸水分为主动吸水和被动吸水，分别是由根压和蒸腾拉力引起的。

（一）主动吸水
由根的代谢作用而引起的植物吸水现象，称为主动吸水。

吐水与伤流是根系主动吸水的外在表现。

在气温较高、土壤水分充足、空气潮湿的情况下，没有受伤的叶片尖端或边缘溢出液滴的现象，称为吐水（guttation）。

液滴通过排水器向外渗流出来。

排出的液体并不是纯水，而是含有糖、氨基酸和无机盐类的植物体液。

植物通过吐水，以保持植物体内的水分继续流动。

在自然条件下，当植物吸水大于蒸腾时（如在夏天的早晨）可观察到吐水现象。

水稻的吐水，可作为壮苗的标志。

从受伤或折断的植物组织溢出液体的现象，称为伤流（bleedins）。

流出的汁液叫伤流液。

如把一株健壮的南瓜茎部切断，从伤口处很快就流出许多汁液。

如果在切口处套上橡皮管与压力计相接，就会表现出一定的压力（见图）。

这种由根的生理活动，使伤流从根部上升的压力，称为根压。

大多数植物的根压不超过0.2MPa。

伤流液含有较多的无机盐和有机物。

分析伤流液的成分可了解根系吸收无机盐和合成有机物的情况。

伤流液的量反映了根系代谢活动，一般来说，根系活动越高，分泌伤流液的量愈大。

植物的主动吸水，与根压有关。

我们先谈根的结构。

根可分为共质体和质外体两大部分（见图）。

所有细胞的原生质体，即所有细胞中活的部分，通过胞间连丝联成一体，称共质体。

细胞壁、细胞间隙与木质部的导管等也联成一体，称质外体。

内皮层细胞壁上存在的凯氏带，把质外体分成两个区域：一个是凯氏带以外的所有细胞壁与细胞间隙，称外部质外体；另一个是凯氏带以内的细胞壁与细胞间隙及导管，称内部质外体。

凯氏带是高度栓质化的细胞壁，水不能透过。

水与溶质在质外体中可自由扩散，因此质外体也称为自由空间。

液泡与细胞质之间有液泡膜隔开，所以液泡既不属于共质体，也不属于质外体。

土壤溶液可沿着外部质外体向内移动，其中的离子可被皮层细胞吸收，进入共质体。

在共质体中，这些离子通过胞间连丝，在内皮层细胞中移动，进入中柱的活细胞。

由于中柱内氧浓度较低，中柱活细胞可能得不到足够的能量来保持共质体内较高浓度的离子，离子就顺浓度梯度扩散至内部质外体（主要是导管）中去。

结果外部质外体的离子浓度降低，而内部质外体（主要是导管）的离子浓度升高，就形成了一个水势梯度，即皮层中的水势较高，中柱的水势较低，水通过渗透作用经过内皮层进入中柱。

这样，水向中柱的渗透扩散作用，产生了一种静水压力，这就是根压。

试验证明，根系在水势较高的溶液中，植物的伤流速度明显加快，说明渗透作用与根压有关。

另外，植物的代谢强弱也会影响根压的大小。

比如，降低温度，减少氧浓度或使用呼吸抑制剂，都能使伤流量减少，这是根压降低了的缘故。

（二）被动吸水
由于植物地上部的蒸腾作用所引起的吸水现象，叫被动吸水。

在植物的根被麻醉或被去掉的情况下，正在进行蒸腾作用的枝叶仍能吸收水分。

由此看来，根只作为水分进入植物体的被动吸收表面。

因此，称这种吸水为被动吸水。

当蒸腾作用进行时，植物叶片失水，水势降低，就从邻近水势较高的细胞吸水。

按叶细胞到叶脉，茎的导管，根的导管和根的顺序，形成一个由低到高的水势梯度。

根细胞的水势低于土壤溶液中的水势，因此根仍能从土壤中吸收水分。

植物的这种吸水是由于蒸腾失水而产生的蒸腾拉力引起的。

通常，蒸腾着的植株吸水主要靠被动吸水，只有在蒸腾缓慢时主动吸水才显著。

三、影响根系吸水的环境因素
植物根系吸水除了受内部因素（如根系发达程度和根系代谢作用的强弱等）影响外，还受周围环境因素的影响。

这些环境因素主要有土壤中可利用水分、土壤温度、土壤通气状况以及土壤溶液浓度。

（一）土壤中可利用水分
土壤水分可分为可利用水和不可利用水。

可利用水（available water）是指能被植物利用的水分；不可利用水（non-available water）是指不能被植物利用的水分。

植物在水分亏损严重时，细胞失去膨胀状态，叶子和茎的幼嫩部分下垂的现象称为萎蔫（wilting）。

如果降低蒸腾即能使萎蔫的植物恢复原状，
这种萎蔫称暂时萎蔫（temporarywilting）。

如果降低蒸腾仍不能使萎蔫的植物恢复原状，这种萎蔫则称永久萎蔫（per-manent wilting）。

植物发生永久萎蔫时，土壤存留的水分含量（以土壤干重的百分率计），称为土壤永久萎蔫系数（permanent wilting coeffcient）。

当土壤含水量低于永久萎蔫系数，水分受土壤胶粒吸引，根系不能吸水。

但当土壤含水量过高，超过田间最大持水量（指下过透雨或浇过透水之后的土壤含水量），土壤通气不良，根系吸水困难甚至不能吸水。

因此，土壤萎蔫系数至最大田间持水量之间的那部分土壤水分属于土壤可利用水分。

在这种土壤水分条件下，植物根系可正常吸水。

（二）土壤温度
在植物根系生长的温度范围内，土壤温度愈高，植物根系吸水愈多；土壤温度下降，根系吸水也下降，这是因为在低温下，水的粘度增加，扩散速度降低；植物呼吸作用减弱，影响主动吸水；植物生长慢，影响根系吸水表面的增加。

（三）土壤通气状况
土壤通气状况对根系吸水有很大影响、通气良好，根系吸水能力较强；通气不良，根系吸水量减少。

试验证明，用CO
2
处理根部，可使水稻、小麦和玉米幼苗的吸水量降低14％～50％，如通以空气，则吸水量增加。

根系在通气不良时
吸水量减少，是由于土壤CO
2浓度高，缺乏O
2
，使根部呼吸减弱，影响主动吸水；
另外，植物进行无氧呼吸，会产生酒精中毒。

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。

水稻栽培措施的中耕耘田，排水晒田就是为了增加土壤空气，使根系吸收到更多水分和肥料。

用水培法栽种植物时，要时常通气，才能使根系吸水、吸肥，植株生长正常。

（四）土壤溶液浓度
根系要从土壤中吸水，根部细胞的水势必须小于土壤溶液的水势（即土壤溶液的渗透势）。

否则，根系不仅吸不到水，反而会产生反渗透失水而枯死。

比如，施用化肥过多过于集中时，可使土壤溶液浓度过高，出现“烧苗”现象。

因此，要注意灌溉用水的含盐量和水培中的营养液浓度。

一般灌溉用水的含盐量不应超过0.2％，水培营养液的总离子浓度大多在20～50mmolL-1。