硬核植物生理大系列1——水分

植物生理—水分

本系列省去很多专业术语，旨在以通俗易懂的方式指导理解植物生理。

水的重要作用不必多说，我不扯那些空的。先说基本法则:水势。

首先来梳理一下初中生物知识

物质总是从电化学势高的区域自发转移到电化学势低的区域。（我这里叫A定律）在植物生理学中，把物质顺着电化学势梯度的转移称为被动转运，逆着电化学势梯度的转移称为主动转运。

我们定义水势（W）=溶质势（S）+压力势（P）

溶质势：由于溶质的存在而使水势降低的值称为溶质势。在植物上可以理解为溶质势始终为负值，又溶液越浓负的越厉害。

压力势：不是主要方向，业余不做探讨。

我们始终只要记住纯水水势定义为零，由于溶液中溶质颗粒会降低水的自由能，故任何溶液的水势皆为负值。这句话和A定律。

合起来就是初中那句话浓度低的溶液向浓度高的溶液自发扩散，原因就是浓度高的溶液电化学势更低。

好，基本概念有了进入正题。

        植物细胞吸水主要有两个类型：沿水势梯度渗透性吸水和吸胀吸水。这两个都是渗透现象。植物细胞的渗透吸水产生的原因，往往是由于蒸腾作用失水，引起细胞彭压下降、水势下降或通过溶质的吸收及代谢变化，增高溶质浓度，导致细胞水势下降，从而使外界水分依靠渗透作用进入细胞。这就是遵循了我上面那句话。

现在我们从下往上讲从根部开始。

        根系虽然是植物吸水的主要器官，但并不是根的各部分都能吸水。事实上，表皮细胞木质化的根段吸水能力很弱，根的吸水主要在根尖进行。就是那个白花花的东西。在根尖中又以根毛区的吸水能力最强。BUT根毛区随着根的生长不断前进，老的不断死亡，根毛的寿命一般只有几天。所以移栽时带土移栽避免损伤根尖可以提高存活率。

        下面要介绍一个重要的概念：植物叶片进行蒸腾作用时，水分便从叶片的气孔和表皮细胞表面蒸腾到大气中去，气孔下腔附近的叶肉细胞因蒸腾失水而水势降低，所以相邻细胞被动渗透给水。同理，相邻细胞又从另一个细胞取得水分，如此下去，便从导管吸水，最后根部就从环境中吸水。这种力量叫做“蒸腾拉力”。这是一种被动吸水，是旺盛季节中植物吸水的主要动力。这点很重要很重要，整篇文章都在写这个。

        还有一种是主动吸水，你们看到植物吐水和伤流就是因为这个。这是一种靠根系的生理活动，使液流由根部上升的压力称为根压。这里我可以告诉你你植物吐水了说明你植物根系生理活性强，内部供水大于蒸发量，这是好事。但是根压无法把水压太高。所以只在早春树木未吐芽和蒸腾很弱时起重要作用。总的来看可以算是一种辅助手段。

影响根系吸水的因素：

1.     自身因素：根系的有效性决定于根系密度总表面积及根表面的透性。植物根系遭受严重土壤干旱时透性大大下降，恢复供水后这种情况还可持续若干天，这就是为什么你苗旱了，即时給水了还僵住不长的原因。

2.     土壤条件

（1）   土壤可利用水：当土壤含水量下降，土壤溶液水势也下降，土壤溶液与根部之间的水势差减小，根部吸水减慢，引起植物体内含水量下降。

（2）   土壤通气状况：通气良好的土壤，根系吸水性强。

（3）   土壤温度：在一定温度范围内，随着土壤温度提高，根系吸水及水运输速度加快，反之减弱；温度过高过低，都对根系吸水不利。

（4）   土壤溶液浓度：土壤溶液浓度过高会降低土壤水势。若土壤水势低于根系水势，植物不能吸水反而要丧失水分。你们所谓的施肥烧苗就是因为这个引起的。和肥是什么关系不大。是你施肥过量导致了生理性干旱，等于沙漠里只给你饮料越喝越渴。如果土壤溶液含盐量超过0.2%就不能用于灌溉植物。就是我们所说的500倍液。

然后我们往上走讲核心：蒸腾作用。

重要意义：蒸腾作用失水所造成的水势梯度产生的蒸腾拉力是植物被动吸水和运输水分的主要驱动力。蒸腾作用能借助水的高汽化热特性，降低植物体和叶片温度，使其免遭高温强光灼伤。同时蒸腾作用引起的上升液流，有助于根部从土壤中吸取的无机离子和有机物及根中合成的有机物转运到植物体的各部分，满足生命活动的需要。换句话说，我们一切的浇水就是围绕着这个东西展开的。

叶片是植物蒸腾的主要部位，而气孔蒸腾是植物叶片蒸腾的主要形式。

        当气孔蒸腾旺盛、叶片发生水分亏缺时，或土壤供水不足时，气孔开度就会减小以至完全关闭。气孔关闭，二氧化碳吸收就出问题，光合作用就垮了，生产干物质量就垮了，植物长得就不行。所以蒸腾旺盛时不能缺水。

        由图可得，我们浇水理应当在早晨进行，保持正午气孔大开时充足的水分供应。为什么尽量不在晚上浇水，因为晚上气孔关闭蒸腾作用弱，植物吸水性差，大部分水分散失是直接从土壤蒸发掉了，很浪费。而且晚上湿度较大，有返潮的情况，湿度高了反而可能助长病虫害。但多肉可以在保证温度适宜的情况下晚上浇水，因为它晚上是气孔大开时候，白天你浇了不怎么吸收反而可能闷根。

影响蒸腾作用的因素：

附：小知识，蒸腾旺盛的旱生植物叶片内部面积是外部面积的20-30倍，阴生植物仅8-10倍。内部面积比外表面面积越大，蒸腾强度就越大。阴生植物容易晒伤不是因为蒸腾强度大缺水了，而是因为蒸腾强度小，叶面温度很容易升高导致晒伤。

1.     光照：光照对蒸腾起决定性的促进作用。太阳光是供给蒸腾作用的主要能源，叶子吸收的辐射能，只有一小部分用于光合作用，而大部分用于蒸腾。

2.     大气湿度：大气相对湿度增大，大气蒸汽压也增大，叶内外蒸汽压差变小，蒸腾减弱。

3.     大气温度：不用说了，越高越利于蒸腾。

4.     风：影响复杂

5.     土壤条件

总结：植物对水分的吸收和散失是相互联系的矛盾统一过程。当失水小于吸水时，可能出现吐水现象，或在阴雨连绵的情况下，植物体内水分达到饱和状态，容易造成作物的徒长或倒伏。当蒸腾失水大于吸水时，植物体内出现水分亏缺，组织含水量下降，叶片萎缩下垂，萎焉状态，体内各种代谢活动都受影响，生长受到抑制。

        顺便一提在我们养的植物叶面扩大基本结束，开始开花的时候，一定不能缺水，因为缺水后上部叶片开始从下部叶或花抽取水分，引起开花数少，花质量下降的情况。同时要掌握好不同植物最敏感的水分临界期，这网上都可以查得到，这一时期控制不好会使茎生长受阻植物质量整体降低。

再教一个小知识：细胞水势梯度，梯度越大水分移动越快，而旱生植物溶质势极低，所以吸水要比一般植物要快。

再再教一个小知识：为什么夏天要减量施肥，一个是植株本身的问题，另一个是你浇水施肥浓度低那么你土壤溶液的水势就高，和根系的梯度就大，那植物抽水就快，供水量跟得上蒸腾量，植物不容易晒伤，同时也减少夏休的情况。人家的不长你还在长。