植物根系对水分的吸收

植物根系对水分的吸收组员：陆海洋、孙晓香、韦日彤、胡秦枥、杜朋主讲：韦日彤一、根吸水的区域二、根吸水的方式及其动力三、根系吸水阻力四、影响根系吸水的因素一、根系吸水区域根系是陆生植物吸水的主要器官，根系吸水的主部位在根尖。非根尖部位根表皮细胞木质化、木栓化，因而吸水能力小。而在根尖中根毛区吸水能力最大，其原因有：1、根毛区有许多根毛，增大了水分吸收面积；根毛细，可以进入土壤毛细管。2、根毛细胞壁外由果胶质组成，粘性强，亲水性好有利于和土壤颗粒黏着和吸水。3、输导组织发达，对水阻力小。植物根尖示意图二、根吸水的方式及其动力1、被动吸水被动吸水是指由蒸腾失水而产生的蒸腾拉力引起的吸水过程。其动力为蒸腾拉力，即因蒸腾作用而产生的吸水力量。蒸腾拉力是蒸腾旺盛季节植物吸水的主要动力。形成：植物在蒸腾作用时水分从叶子气孔和细胞表面蒸腾到大气中，水势降低。失水的细胞便从附近水势较高的叶肉细胞吸水，再经叶脉导管、茎导管、根导管和根部吸水。蒸腾牵引示意图2、主动吸水由植物根系生理活动而引起的吸水过程称为主动吸水，它与地上部分的活动无关。根的主动吸水具体反映在根压上。所谓根压，是指由于植物根系生理活动而促使液流从根部上升的压力。根压可使根部吸进的水分沿导管输送到地上部分，同时土壤中的水分又不断地补充到根部，这样就形成了根系的主动吸水。大多数植物的根压为0.1～0.2MPa，有些木本植物可达0.6～0.7MPa。伤流和吐水是证实根压存在的两种生理现象。伤流：伤流是指从受伤或折断的植物组织茎基部伤口溢出液体的现象。流出汁液称伤流液。不同植物伤流液量不同，葫芦科植物较多，稻麦较少。同一植物的伤流液因根系生理活动强弱、根系有效吸收面积的大小而有所不同。伤流成分主要包括水分、无机物、氨基酸等有机物、激素等。吐水：生长在土壤水分充足、环境潮湿中的植株，叶片尖端或边缘的水孔向外溢出液滴的现象称为吐水。根压形成机理：内皮层细胞壁上的凯氏带，环绕在内皮层径向壁和横向壁上，水分只能通过内皮层的原生质体。皮层细胞中的离子会不断通过内皮层进入中柱，中柱内细胞的离子浓度升高，水势降低，水分就不断通过渗透作用进入导管，依次向地上部分运输。这样就产生一种静水压力，即根压。根系主动吸水途径根的内部空间可分为质外体和共质体两大部分。质外体：包括细胞壁、细胞间隙以及中柱内的木质导管。共质体：包括所有细胞的原生质，即所有细胞生活的部分。原生质体之间有胞间连丝联系在一起，所以根系中共质体部分是连续的体系，对水的传导阻力很大。根系吸水的途径有两种，即质外体途径和共质体途径质外体途径（细胞途径）：是指水分通过由细胞壁、细胞间隙、胞间层以及导管的空腔组成的质外体部分的移动过程。水分在质外体中的移动，不要越过任何膜，所以移动阻力小，移动速度快。但根中的质外体常常是不连续的，它被内皮层的凯氏带分隔成为两个区域，因此，水分由外部质外体进入内部质外体时必须通过内皮层细胞的共质体途径才能实现。共质体途径：是指水分依次从一个细胞的细胞质经过胞间连丝进入另一个细胞的细胞质的移动过程。因共质体运输要跨膜，因此水分运输阻力较大。总之，水分在根中可从一个细胞到相邻细胞，并通过内皮层到达中柱，再通过薄壁细胞而进入导管。根系的主动吸水,实质上就是由根系对离子的主动吸收,导致被动的渗透性吸水。三、根系吸水阻力根系吸水的过程中需要克服土壤阻力、土根界面阻力及根的径向和轴向阻力。土壤变干时根系发生收缩，使根土界面水流连续性收到破坏，使根土界面阻力大为增加。根的径向和轴向阻力是由根系自身细胞所造成的，是外质体和共质体共同造成的阻力。根系吸水轴向阻力较小而径向阻力较大。四、影响根系吸水的因素（一）根系自身因素根系的有效性决定于根系的范围和总表面积以及表面的透性。（二）土壤水分状况土壤的水分对植物来说并不是都能被利用的。根部有吸水的能力，土壤有保水的能力（土壤中一些有机胶体和无机胶体能吸附一些水分，土壤颗粒表面也吸附一些水分）。植物从土壤中吸水，实质上是植物和土壤争夺水分的问题。植物只能利用土壤中可用水分即土壤永久萎蔫系数以外的土壤水分。土壤可用水分多少与土粒粗细以及土壤胶体数量有密切关系，粗沙、细沙、沙壤、壤土和黏土的可用水分数量依次递减。（三）土壤通气状况土壤通气良好，根系吸水能力强；土壤透气状况差，根系吸水受抑制。土壤通气不良造成根系吸水困难的原因有：1、土壤通气不良，造成土壤缺氧，二氧化碳浓度过高，短期内可使细胞呼吸减弱，影响根压，继而阻碍吸水。2、缺氧时间较长，就形成无氧呼吸，产生和积累较多的酒精，根系中毒受伤，吸水更少。3、土壤微生物活动产生有毒物质，不利于根系生长和水分吸收。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。（四）土壤温度低温能降低根系的吸水速率，其原因是：（1）水分本身的黏性增大，扩散速率降低；细胞质黏性增大，水分不易通过细胞质（2）；呼吸作用减弱，影响根压；（3）根系生长缓慢，吸收面积减少。土壤温度过高对根系吸水也不利。高温加速根的老化过程，使根的木质化部位几乎达到尖端，吸收面积减少，吸收速率也下降。同时，温度过高使酶钝化，影响根系主动吸水。（五）土壤溶液浓度土壤溶液所含盐分的高低，直接影响其水势的大小。根系要从土壤中吸水，根部细胞的水势必须低于土壤溶液的水势。在一般情况下，土壤溶液浓度较低，水势较高，根系吸水；盐碱土则相反，土壤水分中的盐分浓度高，水势很低，作物吸水困难。施用化学肥料时不宜过量，特别是在沙质土，以免根系吸水困难，产生“烧苗”现象。谢谢！