水是如何从植物根部上升到叶片的

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通过导管

水在植物体内传导的途径为：根毛→根皮层→内皮层→根木质部导管→茎木质部导管→叶脉导管→叶肉细胞→气孔或角质层，然后向大气散失。只要大气湿度未达饱和状态，随着叶面失水和叶肉细胞水势降低，按水分由高水势向低水势移动的规律，叶肉细胞即可从邻近水势较高的细胞，依次向下直至根的表面吸水。一般供水良好的土壤水势较高，约在0.3～15巴之间，有时接近零。水势递减梯度的形成与植株高度相适应，树冠顶端和上部的叶子要较下部叶子的水势低。

植物体内水分传导过程中也存在各种阻力，如进出细胞时穿膜的阻力、各种衬质（细胞壁及其他胶体颗粒等）的阻力、根表面土壤水势和蒸腾叶的水势等。阻力越小，则水流量越大。克服水液流动阻力的动力主要来自蒸腾拉力,蒸腾强时细胞失水多，产生的拉力也强。蒸腾拉力的效应与水分子之间相互吸引的内聚力有关，由于后者的存在才使水分子形成一个连续水柱。植物导管内水分子的内聚力可达200巴以上；而体内水柱因受到叶面蒸腾拉力与重力而形成的张力仅为-5～-30巴，水的内聚力远大于张力。因而水柱受牵引时不易拉断，水流无须克服很大阻力，即可由下而上。[1]

物理机制

植物的主动吸水是伴随呼吸作用发生的细胞吸水现象。

植物解剖学指出，导管与管胞从靠近根尖部分起，纵向穿过根、茎至叶脉，侧向沿主干横切面呈螺线状散布植株周身。植物体内水分的传导途径是水分由根尖经根毛与表皮细胞进入根系，然后靠活细胞渗入根系木质部的导管或管胞，再沿导管或管胞达于叶脉，进而渗入叶肉细胞，逐步抵达气室叶肉细胞，最后散失于气孔下部的细胞间隙。

植物体内由下至上的水分运输，大体上是逆着重力方向进行的，因而需要动力，这个动力便是根压。它是渗透作甩在特定植物结构中形成的驱动力。

根系置于土壤水中，其表皮细胞立即被水饱和，细胞中溶液的浓度下降，致使细胞内、外的渗透压差趋于零而不再吸水，然而导管租管胞细胞不同，它们被内皮层细胞阻隔着，内皮层细胞是径向以至切向木栓化了的厚壁细孕，这些厚壁细胞在导管和管胞外围形成一层不易向外渗出水分和溶质的凯氏带、凯氏带中夹杂着极少数薄壁细胞，构成导管、管胞与其它活细胞的水分和溶质通道。于是导管和管胞空腔中常熊保持较为稳定的高浓度溶液，这已为布流成分所证实。

由于导管和管胞的空腔可借助薄壁细胞通道与根部表皮细胞沟通，其间的浓度差按范特霍夫定律构成的渗透压差便会驱动水分从根部表皮细胞渗出流向导管和管胞空腔，这个渗透压差便是所谓的根压，即使考虑十离子吸收的因素，也亦如此。

在根压作用下，水分从根部表皮细胞经薄壁通道进入导管和管胞，致使根部表皮细胞因失水而浓度上升，于是根部表皮细胞又与周围出现浓差而吸水，这个过程不断进行，就构成了植物体内由下至上的水分运输。

植物根系的吸水作用

根尖有根尖分生区还没有成熟，没有液泡，细胞内液浓度不够，不能渗透吸水，但是有亲水性，主要通过吸胀作用吸水。

其他根部有成熟区，有液泡，细胞内液浓度大，水就通过渗透作用被吸收。

植物吸收水分的方式有两种：吸胀作用和渗透作用。 吸胀作用（imbibition）亲水凝胶吸附水分子，并使其膨胀的过程。为非生命的物理过程。植物组织中含有很多这类物质如纤维素、果胶物质、淀粉和蛋白质等，它们具有很强的亲水性，在未被水饱和时，就潜伏着很强的吸水能力。最明显的例子是风干种子，因为其内贮存着大量蛋白质或淀粉。蛋白质与水结合的趋势大于淀粉，因此，豆类种子吸胀作用极为明显。吸胀物体由于吸附水分子而膨胀，其压力是很大的，如将干种子塞满岩石裂缝，借其吸水产生的吸胀压力能使岩石破裂。 吸胀作用是没有液泡的植物细胞吸收水分的方式，如生长点的细胞、干种子细胞等，原理是细胞中有大量亲水性物质，这些亲水性能够从外界吸收大量的水分，活细胞、死细胞都能通过吸胀作用吸收水分。 渗透作用是具有液泡的成熟的植物细胞吸收水分的方式，原理是：原生质层具有选择透过性，原生质层内外的溶液存在着浓度差，水分子就可以从溶液浓度低的一侧通过原生质层扩散到溶液浓度高的一侧。溶液渗透压的高低与溶液中溶质分子的物质的量的多少有关，溶液中溶质分子物质的量越多，渗透压越高，反之则越低。在比较两种溶液渗透压高低时以两种溶液中的溶质分子的物质的量为标准进行比较。如果溶质分子相同，也可以质量分数比较。能够通过渗透作用吸水的细胞一定是一个活细胞。 一个成熟的植物细胞是一个渗透系统。验证通过渗透作用吸水或失水的最佳实例是质壁分离和质壁分离复原的实验。一次施肥过多引起“烧苗”，是由于土壤溶液的浓度突然增高，导致植物的根细胞吸水发生困难或不能吸水所至。盐碱地里大多数农作物不能正常生长的原因之一也是土壤溶液浓度过高造成的。淹制的鱼、肉等不易变质，是由于高浓度的盐溶液使细胞等微生物失水死亡之故。

植物在地下形成一个庞大的根系网，总面积是地上部分的几十倍，是植物从土壤中吸取水分的重要途径。根尖是根系吸水的主要部位。根系有许多根毛，根毛很细，可伸入到细小的孔隙中，吸取毛细水，同时根毛细胞壁外部有一层附着力很好的亲水性果胶，使根毛能附着在颗粒表面。根毛的表面积可占根总表面积的一半以上，是植物从土壤中吸取水分的主要器官。随着根的生长，根毛不断地延伸，老的根毛死去后，新的根毛不断地萌生出来，伸向水分充足的孔隙中，继续吸收土壤中的水分，以满足植物对水分的需求。一般根毛的寿命只有几天，代谢周期短，新生根毛不断地更换吸水区域，使土壤孔隙中的水分得到充分利用。

植物根系依靠根细胞渗透来吸水，按其动因，可分为主动吸水和被动吸水两种方式。主动吸水：是由于根的生理活动产生的根压所引起的根吸水过程，可从植物“伤流”和伤流液中含有根系生理活动合成的有机成分得到证实。被动吸水：是由植物叶片蒸腾作用产生“蒸腾拉力”，引起的根部吸水作用，在植物生长旺盛季节，蒸腾拉力成为植物吸水的主要动力。

影响根吸水的土壤因素主要有土壤的含水量、土壤的通气状况、土壤温度和土壤的含盐量等因素。

植物主要依靠根系从土壤中吸取水分，因此土壤含水量直接影响着根系的吸水。当土壤含水量低于凋萎系数时，植物根系吸收不到足够的水分，引起叶细胞膨胀压降低，出现凋萎，对植物生长十分不利。植物在生长茂盛期，蒸腾作用强烈，根系吸水量大，因此土壤中应保持足够的含水量，以维系植物对水的需求。

土壤的通气状况是影响植物根系吸水的另一个重要因素。植物根在生理过程中，也要进行呼吸活动，吸收O2放出CO2。土壤透气状况不好，会影响根系的呼吸活动，并导致吸水能力降低。若土壤透气状况长期得不到改善，除影响呼吸外，根内乙醇积累较多，并且周围土壤因缺氧，处于还原环境，微生物的氧化还原作用会产生诸如H2S之类的有害气体，这些都会对根系发育和吸水带来不利的影响。

含盐量高的土壤，如盐渍化土，土壤溶液浓度过高，溶液水势较低，降低了根和溶液间的水势差，使根系吸水能力降低，植物吸水困难。若土壤中的水势低于根内的水势，则可出现植物体内失水，造成“烧苗”。含盐量超过2%的水，因溶液势过低，不能用于浇灌植物。

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