植物体内的水分平衡是什么意思?

植物体内的水分平衡(hydrological balance)是指植物在生命活动过程中,吸收的水分和消耗的水分之间的平衡。植物只有在吸水、输导和蒸腾三方面的比例适当时,才能维持植株体内的水分平衡。

陆生植物体内的水分主要来源于根系吸收,根系吸水的动力是根压(root pressure)和蒸腾拉力(transpiration pull)。根压是根系本身代谢的结果,当根系细胞的渗透浓度高于土壤溶液时,便产生根压。此时水分会由土壤进入根系细胞中,并通过植物细胞体内渗透压的差异,将水分压送到茎叶的各个部分。蒸腾拉力是植物被动吸水的动力,是由枝叶的蒸腾作用引起的。当叶片蒸腾失水时,叶肉细胞吸水力增大,将茎部导管中的水柱吸引上升,引起根部细胞水分不足,使根部细胞产生更大的吸水力,向土壤吸收更多水分。在吸水过程中,水的移动路线为:土壤中的水分→根毛→根的导管→茎的导管→叶柄的导管→叶脉导管→叶肉细胞→气孔→空气中。

在一般情况下,蒸腾作用产生的拉力是根部吸收水分的主要动力,因为叶肉细胞的细胞渗透压很高,可达20~40个大气压,而根压常只有1~2个。同一植株,由根压吸收的水分通常不足蒸腾拉力吸收的水分的5%。只有蒸腾强度很低的植物(如在春季芽未展开时),根压吸水才成为主要方式。

在各种外界条件中,土壤因子直接影响根系的吸水状况。当土壤温度很低时,水的黏滞性增加,土壤中水的移动减缓,根系就不易得到水分;而且当温度低时,植物体内原生质黏性增大,水分不易通过原生质,运输受阻,也会减少根系的吸水。大气因子如光、温、风、大气湿度等对蒸腾作用有很大影响。植物的蒸腾作用主要通过气孔进行,光照能影响气孔的开张度,从而对蒸腾作用产生影响。在强光下,温度增加,叶肉细胞间隙的水汽压也随之增加,而空气中的水汽压却相应变小,叶内外水汽压差增大,就增加了蒸腾量。风能把叶表面附着的水汽吹走,使叶内外蒸汽压差值迅速增大,从而加强蒸腾作用。空气中的湿度直接与水汽压相关,湿度愈高,叶内外的蒸汽压愈小,蒸腾作用愈弱。

植物的蒸腾作用消耗的水分是相当大的。如桦树林一年的蒸腾量可达170mm(表4-3)。一般而言,落叶阔叶树的蒸腾量比常绿阔叶树大,而后者又比针叶树大。

植物在长期进化过程中形成了通过调节对水分的吸收和消耗以维持体内水分平衡的机制,如气孔的自动开闭,既保证叶子内部与大气中的空气和水汽的交换,又能避免水分过度蒸腾。当水分充足时,气孔张开,水分、空气畅通;当缺水干旱时,气孔闭合,减少水分损耗。但植物的这种自我调节能力有一定限度,当土壤水分不足或大气干旱延续较长时间时,蒸腾大于根系吸水,破坏植物体内水分平衡,严重时会使植物萎蔫。

表4-3 不同森林群落的叶生物量、日和年蒸腾量

(注:单位面积损失的H O,用mm表示。)

植物在不同地区和不同季节,吸收和消耗的水量不同。在低温地区和低温季节,植物吸水量和蒸腾量小,生长缓慢;在高温地区和高温季节,植物蒸腾量大,耗水多,生长旺盛,生长量大。根据这个特点,在高温地区和高温季节必须多供应水分,才能保证植物对水分的需要。

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