[科普中国]-植物水分吸收

植物水分吸收是指植物器官从土壤、环境中吸水水分的方式，根系是大多数陆生植物的主要吸水器官。根系吸水通过细胞吸水进行。水生的藻类和许多菌类则没有专门的吸水器。1

简介植物生命活动中吸收、传导和散失水分的连续过程，这种关系也称植物水分代谢。水是植物体的重要组成成分。植物鲜重的70～90%是水。生理活性强的器官如嫩叶、嫩果等的含水量高；而生理活性弱的器官如种子、孢子等则含水较少。细胞中的水分为许多生化反应提供了良好的介质。它的物理性质如高的汽化热、比热，对调节植物体温有重要作用。水也是调节原生质胶体的凝胶与溶胶态的逆变的决定性因素。水还可维持细胞处于紧张状态，使植株挺立、叶片开展，有利于承受阳光进行光合作用。许多大分子物质的合成也都离不开水。
陆生植物由于叶的蒸腾作用，根部从土壤吸收的水，经体内传导而不断地向大气中散失。因此它们必须不断地在吸水-传导-散失的连续运动过程中求得体内含水量的动态平衡，才能保证正常的生命活动。水在土壤－植物－大气系统中的这种运动是由于水在这一系统各个部位中的自由能差所造成的。植物生理学上常用水势（符号Ψ）表示单位体积（1克分子体积或1毫升水）内水的自由能差，并假定在标准条件下纯水的水势为零值，即单位体积纯水的自由能最大。水总是由高自由能区向低自由能区移动。1

作用机理根系是大多数陆生植物的主要吸水器官。根系吸水通过细胞吸水进行。水生的藻类和许多菌类则没有专门的吸水器。
细胞吸水：细胞水势主要由溶质势（ψs）、衬质势(ψm)和压力势(ψp)组成。其中，溶质势为负值，因溶质溶解使水势降低；衬质势也为负值，因构成细胞壁的纤维素和构成原生质的蛋白质对水分子的吸收导致水势降低，但液泡化细胞的衬质势很小，通常可忽略不计；压力势则为正值，因细胞是一个被胞壁包裹的封闭系统，它在吸水时由于静水压力增加而引起的膨压促使细胞水势提高。因此细胞水势随细胞压力势增加而增高，随溶质势的降低而降低。细胞水势越低，吸水力越大。当细胞发生质壁分离时，水势值与溶质势值相等，吸水力大。而当细胞吸水达充分紧涨时，水势值为零；这时细胞内外水分处于动态平衡状态，细胞停止吸水。未发育成熟的未液泡化的细胞开始吸水，主要靠构成细胞的胶体物质如果胶质、纤维素、蛋白质等对水的吸胀作用。如风干种子的萌发开始吸水，就是靠这种作用。由于未液泡化细胞的溶质势和压力势均为零，种子的吸胀力与衬质势大小相等，符号相反。若种子置于溶质浓度很高的溶液或土壤中，由于外界水势低于种子内水势，种子就吸收不到水分，这是在干旱土壤播种后种子不能萌发的原因。随着细胞的成熟和液泡的出现，细胞及其周围构成一个渗透系统。这时细胞能否吸水主要决定于渗透系统中细胞内外的水势差。只有当细胞水势比胞外的水势更低时，水分才能进入细胞，反之，细胞的水分将向外排出。
当有多个细胞连成一串时，只要两端之间存在有水势（或水自由能）差时，水分便可依水势梯度从高水势向低水势移动。在土壤－植物－大气系统中，水势梯度一般为土壤水势>根的水势>叶的水势>大气水势，水分即沿此梯度而运动。同一器官不同部位细胞之间的水势也不相同。如根部皮层内部细胞的水势就低于外部细胞，所以水分才由外向内流动。细胞水势还受环境因素的影响。在干旱的情况下，细胞水势明显下降，因而也可利用作物叶的水势作为判断作物体内水分状况的指标。1

吸收方式根毛区是根的主要吸水部位。其吸收水分的方式分主动吸收和被动吸收两种。①主动吸收。其特点是水的吸收能逆水势梯度进行。它是一个生理过程，尤其与呼吸作用关系密切。用生长素类物质如吲哚乙酸、萘乙酸等处理根可改变细胞壁的伸展性，降低压力势，从而有促进吸水的作用。根压也被认为是主动吸水的一种动力，把植物茎秆剪断后在伤口处有液汁外溢，这种现象称伤流。伤流是根压的一种表现，推动伤流的压力常可有 1～2巴，高的可达5巴。②被动吸收。吸水动力来自蒸腾拉力，它是由叶肉细胞向大气中散失水分而产生的依次向邻近细胞取得水分的吸水力。从土壤到叶或从土壤到大气的水势梯度是逐渐降低的，因此，只要叶面不断地蒸腾失水，随着叶细胞水势的降低，土壤水分即可沿水势递减的顺序由根→茎→叶直至散失于大气之中。
主动吸收与被动吸收在根系吸水中所占的比重因生育时期与环境条件而异。春天新叶尚未发生或叶子尚未展开前，蒸腾速率低，以主动吸收为主。以后随着叶片的成长展开而造成蒸腾面积扩大和由于气温升高、蒸腾需求增加而造成蒸腾速率提高，被动吸收遂成为根系吸水的主要方式。1

本词条内容贡献者为:

吴俊文 - 博士 - 厦门大学