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1、植物的水分代谢研究【摘要】植物的水分代谢，主要包括：植物如何吸收 水分，水分在植物体内如何运输以及水分如何排出三大过 程。本文指出了植物的水分代谢及植物细胞对水分的吸收问 题。【关键词】植物；水分；代谢 植物从环境中不断地吸收水分，以满足植物的正常生活 的需要，同时又不可避免地向外界环境丢失大量水分，这种 水分交换作用，称为植物的水分代谢。植物的水分代谢，主 要包括：植物如何吸收水分，水分在植物体内如何运输以及 水分如何排出三大过程。1. 水在植物生活中的意义（1）水是植物的重要组成成分，不同植物的含水量有 很大的不同如水生植物（水浮莲、金鱼藻）的含水量可达鲜 重的 90%以上，在干旱环境中生
2、长的低等植物 （地衣、 藓类） 则仅占6%左右。草本植物的含水量为 70%85%，木本植 物的含水量稍低于草本植物。（2）同一植物生长在不同环境中，含水量也有差异。 凡是生长在荫蔽、潮湿环境里的植物，含水量比生长在向阳 干燥的环境中要高一些。（3）水是原生质的重要组成。原生质的含水量一般在 80%以上，这样能使原生质保持溶胶状态，以保证旺盛代谢 过程的进行， 如果含水量减少 .例如休眠种子， 原生质由溶胶 变为凝胶，生命活动便大大减弱。如果原生质失水过多，就 会引起原生质破坏而导致植物死亡。（4）水是一些代谢过程的原料，植物体内主要的生理 生化过程，需要水分子直接参加，例如光合作用，呼吸作用
3、和水解反应等。（5）水是植物代谢过程的介质。土壤中的营养元素只 有溶于水，才能被根吸收，矿质盐类及代谢产物在植物体内 的运输，也必须随水溶液转运到各部分。（6）水能使植物保持固有的姿态，细胞含有大量的水 分.才能维持细胞的紧张度（即膨胀） ，从而使植物体枝叶挺 立，便于充分接受光照和交换气体，同时也使花朵张开，利 于传粉。（7）水能调节植物的体温，水有很高的气化热和比热 容，又有较高的导热性，有利于植物散发热量和保持体温， 避免体内温度由于强烈的日光照射而剧烈升高。（8）总之，水在植物生命活动中起着十分重要的作用， 满足植物对水的需要，是有机体正常生长最重要的条件。2. 植物细胞对水分的吸收
4、一切生命活动都是在细胞体内进行的，吸水也不例外， 细胞的吸水基本上有两种方式，即吸胀作用吸水和渗透性吸 水。2.1 吸胀作用。（1）细胞中的原生质是一种亲水胶体，它有强大的吸 水力量。将干燥的种子浸在水中，经过一定的时间后，原生 质吸水膨胀，使种子体积增大。种子的这种吸水膨胀现象， 称为吸胀作用。（2）干燥的种子以及没有液泡的细胞，如分生组织的 细胞都靠吸胀作用得到水分。原生质胶体只有在充分吸胀后 才开始进行生命活动。吸胀作用对种子的萌发有很大的意 义，干燥的种子在吸胀时，体积增大，对种皮产生很大的压 力，这就促进了种皮破裂，有利于幼芽出生。（3）吸胀作用的吸水量随温度、外界溶液浓度及植物 组
5、织的化学成分的不同而有变化，一般的是低温、外界溶液 浓度高，吸水率低。所以温度过低时播种，或把种子播在盐 碱地等溶液浓度高的土壤中，因吸胀困难，种子不易萌发。 以化学成分而言，蛋白质吸胀能力最强，淀粉次之，纤维再 次之。所以豆科植物种子，由于含蛋白质较多，吸胀较快， 因而较容易萌动。2.2 渗透作用。2.2.1 自由能与水势。（1）听谓自由能就是在温度恒定的条件下用于生理过 程中做功的能量。水的自由能表示水分子能用于做功的能 量，水是从自由能较大的区域向自由能较小的区域扩散，溶 液中水分子所具有的自由能，就叫水势。（2）当纯水中溶解有某种别的物质时，由于溶质颗粒 存在，降低了水的自由能，水势也
6、就降低，所以溶液的水势 小于零，为负值。2.2.2 细胞的渗透作用。（1）植物形成液泡以后，就靠渗透作用吸水，物质由 于分子的运动，有从浓度高的地方均匀分布到浓度低的地方 的趋势，这种现象叫做扩散作用。例如，放几勺食盐到一怀 水中，不久由于分子运动，盐粒便扩散到整杯水中，结果便 成为均匀的盐溶液。（2）渗透作用是扩散作用的一种特殊形式，即溶剂分 子通过半透膜（猪膀胱或羊皮纸都具有半透膜性质，这类膜 都比较容易允许水分子自由通过而溶质分子则不容易通过） 的扩散作用。用一个半透膜做成渗透计，在渗透计内装入糖 溶液，放进盛着纯水的烧杯中，使渗透计内的糖溶液液面与 烧杯中的水平齐。（3）显然，烧杯中纯
7、水的水势比渗透计中糖溶液的水 势高，而溶质分子又不能透过半透膜，结果烧杯中的水分就 会扩散到渗透计中去，渗透计中的液面就会升高。这种水分 由水势高的一方通过半透膜扩散到水势较低的一方的现象，叫做渗透现象（4）长成的植物细胞内都有一个大液泡，液泡中充满 了溶有无机物和有机物的溶液，具有较小的水势。原生质体 被液泡挤成紧贴着细胞壁的一薄层，这层原生质体比较容易 允许水分子自由通过，而溶在水中的物质则不太容易自由出 入，因而常称原生质体具有相对半透性。细胞壁是纤维素分 子组成的网状结构， 水和溶质分子都比较容易通过它。 这样， 当细胞置于液体中便可以发生渗透现象，如细胞与土壤溶液 之间就构成一个渗透
8、系统。若液泡的水势小于土壤溶液的水 势，土壤溶液中的水分子就会通过原牛质层的渗透作用，进 入液泡；反之，细胞中水分就向土壤渗出。当细胞内水分大 量外渗时，液泡体积缩小，原生质体也随之收缩最后与细胞 壁脱离，这种现象称为质壁分离。（5）如果把质壁分离的细胞再放入清水中，水还可以 进入细胞。 原生质慢慢恢复原来的状态， 重新与细胞壁接触， 这种现象叫质壁分离复原。在质壁分离过于严重或外界溶液 浓度过浓，即在短期内又不能复原时，会造成苗木“烧伤” 的现象。在实践工作中，若施用化学肥料浓度过高时，常发 生所谓“烧根”现象，就是因为土壤溶液水势小于细胞液水 势，使根毛细胞不仅不能吸收土壤溶液中的水分，反而使根 部细胞失水的缘故。水分外渗严重时，造成植株死亡。植物 细胞具有一定的水势，其大小在不同植物、不同器官组织中均有差异。盐碱地植物的水势小于一般陆生植物；同一植物的水势，叶子小于根部，上部叶小于下部叶，幼嫩苗组织小 于成熟组织。这对于水分的吸收和传导有很大的意义。参考文献1吴钰萍 周玉珍 . 园林绿化高级教程 M. 沈阳：辽宁 科学技术出版社， 2005.2 章士巍，吴正平 . 园林绿化施工与养护管理 M. 上 海：上海科学技术出版社， 2009.