植物的水分生理生态

植物水分生理生态学研究植物的水分生理及其与环境的相互作用植物的水分生理及其与环境的相互作用是植物生态学中一个重要的研究领域。

植物作为生命体的一种，需要水分来维持其正常的生长发育和生存环境。

在不同的环境条件下，植物的生态适应性也不同，这与其水分生理有着密切的关系。

本文将从植物的水分生理机制、水分对植物生长发育的影响以及植物与环境的相互关系等方面进行讨论。

首先，植物的水分生理机制是植物研究中的关键之一。

植物通过根系吸收土壤中的水分，经过导管系统运输至叶片，然后通过叶片气孔蒸腾作用蒸发出来。

这一过程中，植物能够调节根系吸水量、导管系统的水分运输速率以及气孔开闭程度等来维持其内部水分平衡。

同时，植物的根系还能够与土壤中的水分形成一种特殊的关系，即植物根系的覆盖度越高，土壤的蒸发量就越低，从而减少植物水分的损失。

其次，水分对植物的生长发育有着重要的影响。

水分是植物进行光合作用的重要成分，是维持细胞代谢的必需物质。

如果植物缺水，就会导致光合作用受限，进而影响植物的生长发育。

此外，水分还能够调节植物细胞的形态结构，如细胞膨压通过调节细胞内压力来控制细胞形态，维持植物器官的正常功能。

最后，植物与环境的相互作用是植物生态系统的关键环节。

水分是植物与环境之间进行物质交换的桥梁。

植物透过根系吸收水分，同时通过蒸腾作用释放水分到大气中。

这种水分的释放不仅能够影响大气湿度，还能够影响地面的水分循环。

此外，植物的水分利用效率在一定程度上决定其对环境的适应能力。

例如，干旱地区的荒漠植物通常具有较高的抗旱性和水分利用效率，而湿地植物则通常具有较高的生长速度和水分吸收能力。

综上所述，植物的水分生理以及其与环境的相互作用是植物生态学中的重要研究领域。

通过对植物水分生理机制的研究，可以更好地理解植物的水分调节机制。

同时，水分对植物生长发育的影响也是植物研究中的一个重点。

最后，植物与环境的相互作用是植物生态系统的关键环节，通过水分的循环和利用，植物能够适应不同的环境条件。

植物生理学第一周：束缚水靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分（如：风干的种子）束缚水一般不参与植物的代谢反应，它的含量与植物抗性大小有密切关系。

自由水距离胶粒较远而可以自由流动的水分自由水主要参与植物体内各种代谢的反应，它的含量制约着植物的代谢强度，其占总含水量的比例越大，则植物代谢越旺盛。

自由水/束缚水的比值可作为衡量植物代谢强弱和抗性的生理指标之一。

自由含水量的不同，细胞质亲水胶体有两种不同的状态：含水量较多的是溶胶，含水量较少的是凝胶（如：休眠的种子）植物体内水分的生理生态作用：1.水分是细胞质的主要成分（含水量在70%~90%）；2.水分是代谢作用过程的反应物质；3.细胞分裂及生长都需要水分；4.水分是植物对物质吸收和运输的溶剂；5.水分能保持植物固有的姿态；6.调节植物体温及大气湿度、温度等（蒸腾失水）。

植物细胞对水分的吸收：1.渗透性吸水（借助渗透作用，即水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动进行吸水）；2.代谢性吸水：（利用细胞呼吸释放出的能量，使水分经过质膜进入细胞的过程）；3.吸涨性吸水：（亲水胶体物质吸水膨胀的现象）物质中的总能量分为束缚能和自由能。

束缚能：不能用于做功的能量。

自由能：是指能够做功的能量和参与反应的本领。

化学势：1mol物质的自由能就是该物质的化学势，可衡量物质反应或做功所用的能量。

水势：就是每偏摩尔体积水的化学势差，衡量水分反应或做功能量的高低。

水势(ψw) == 水溶液的化学势（μw)—纯水的化学势（μw0）==Δμw水的偏摩尔体积（¯Vw）（¯Vw）水的化学势单位N·m·mol-1 =====N/m2==Pa水的偏摩尔体积单位m3·mol-1特例：纯水的水势为0 海水的水势--2.69MPa1MNacl 水势为--4.46MPa 植物细胞的水势在--0.1~1.5MPa渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。

树木的水分生理生态招礼军一、树木蒸腾耗水研究的意义1、水分亏缺地区植被恢复与重建的需要在温度允许植物生长的地区，树木的生存主要是由水分供应所控制的（Kozlowski and Pallardy,1997）。

干旱缺水严重影响了我国西部地区植被的恢复，而在其它地区也遭受周期性或难以预期的干旱，如半湿润地区的季节性干旱，西南地区的干旱和干热河谷等，在不同程度上影响了林木的生长。

我国干旱半干旱地区面积约占国土面积的58.6%，主要分布在广大的西北地区。

干旱半干旱地区最突出的问题之一就是降水量少，蒸发强烈，土壤水分严重亏缺，这已成为恢复森林植被、改善生态环境最为主要的限制因子。

通常，干旱地区的年降水量不超过250毫米，而半干旱地区的年降水量也只有250~500毫米。

造林实践表明，在极干旱地区（如新疆塔里木盆地、吐鲁番盆地），如果无地表水或地下水补充，任何林木都不能生长；干旱地区在没有外来水补给的情况下只可生长和栽植超旱生的灌木，但用中生树种造林必须进行灌溉；半干旱地区可以在无灌溉条件下生长和栽种中生的抗旱树种（其中年降水量400毫米以上的地区可以栽种乔木），但必须采取相应的抗旱保墒措施（孙洪祥，1989）。

由于对干旱半干旱地区水分传输、运移及转化规律、土壤有效水含量及林木需水特征缺乏深入的理解，没有按照土壤水分承载能力及林木需水规律进行科学的规划造林、合理的实施整地措施、适宜的搭配树种及空间密度配制，以及及时有效的水分管理，不仅造成本来就已十分短缺的水分的大量损失，加剧了林地旱情及土壤沙化，而且使森林植被难以正常恢复和发挥应有的保护生态环境的作用。

如何在干旱缺水地区，充分利用有限的水资源，选择合适的树种，解决林木存活及生长、提高造林成活率和保存率、恢复森林植被、扩大森林资源、改善生态环境，已成为一个亟待解决的重大问题。

解决干旱条件下的苗木存活及林木生长问题，应主要从三个方面入手：一是从植被本身的生理、生态、遗传特征上进行研究，选择抗旱性强、耗水少的植物材料；二是采取蓄水保墒措施以及利用各种抗旱保水新材料，改善土壤水分状况，以满足植物生长对水分的需求；三是合理的空间密度配置，保证林木的水分及营养面积。

简述水分对植物的生态作用水分对植物的生态作用是至关重要的。

它不仅直接参与了植物的生命活动，还在全球的生态系统中起到了关键的调节作用。

以下是对水分在植物生态方面的作用的详细阐述：1.参与生命活动：水是植物生命活动的必要条件。

从细胞的分裂、伸展、组织的形成，到养分的吸收、运输和利用，以及光合作用的进行，无一不需要水分的参与。

水还直接参与了植物的新陈代谢，为植物的生长和发育提供了必要的环境。

2.调节温度：水对植物生长环境的温度有着重要的调节作用。

当周围环境温度过高时，水可以帮助植物降温，防止植物受到热伤害。

反之，在温度过低时，水可以起到保温的作用，保护植物免受冻害。

3.维持水分平衡：水分的吸收和散发是植物维持水分平衡的关键。

通过根部吸收土壤中的水分，植物可以保持组织细胞的湿度，并调节其内部的水分平衡。

同时，通过叶片的蒸腾作用，植物可以排放多余的水分，防止水分在体内过度积累。

4.促进养分吸收：水是植物吸收养分的重要媒介。

土壤中的养分通常以溶解在水中的形式被植物吸收。

因此，水分的存在和流动是植物获取养分的关键。

5.调节光合作用：水还直接参与了光合作用的过程。

它不仅是光合作用的主要反应物之一，还在调节光合器官的水分平衡中起着重要作用。

通过控制水分的吸收和排放，植物可以调节叶片的气孔开度，从而影响光合作用的效率。

6.应对环境变化：水分对植物的生态作用还包括应对环境变化。

例如，在干旱条件下，植物可以通过减缓生长、关闭气孔等方式适应缺水的环境。

而在水分过多时，植物可以采取措施防止水分过度积累导致的伤害。

7.维持生态平衡：在全球生态系统中，水分的循环和分布对维持生态平衡起着重要作用。

通过降雨、蒸发、地表径流等过程，水分在不同的生态系统之间流动，影响着生态系统的稳定性和生物多样性。

8.促进生物多样性：水分的存在和变化还直接或间接地影响着各种生物的生存和繁殖。

在一些湿地和沼泽生态系统中，水分的存在和变化对保护生物多样性和维持生态系统的平衡具有特别重要的意义。

植物生理学水分生理水是生命的源泉，是植物重要的生存条件之一。

水分对植物的生命活动有极其重要的生理和生态作用。

植物通过不断的从环境中吸取水分，保持其正常的含水量，参与各项生理代谢活动。

而植物吸收的绝大多数水分主要通过蒸腾作用散失至大气，就是通过蒸腾作用产生的“蒸腾拉力”以及根系主动吸水所产生的“根压”发挥其生物学功能，来促进植物对土壤矿质元素的吸收和运输，促进体内有机物运输。

植物正常的生命活动就是建立在对水分不断地吸收、运输、利用和散失的过程中。

水分在植物体内有自由水和束缚水两种存在形式，两种水分存在形式不是固定不变的。

自由水起到溶剂的作用，直接参与植物的生理过程和生化反应；束缚水则是被植物细胞的胶体颗粒或渗透物质亲水基团所吸引而不能自由移动。

因此，自由水/束缚水比值较高时，植物代谢活跃生长较快，抗逆性较差；反之则代谢活性低生长缓慢，抗逆性较强。

植物水势是偏摩尔体积的水在一个系统中的化学式与纯水在相同温度、压力下的化学式之间的差。

植物细胞和土壤溶液水势的组分均由溶质势（Ψs）、衬质势（Ψm）、压力势（Ψp）和重力势（Ψg）组成，即：Ψw=Ψm+Ψs+Ψp+Ψg。

其中，溶质势恒为负值、衬质势趋于零、压力势一般为正值、重力势为正值但可忽略不计，所以水势可表示为Ψw=Ψs+Ψp。

相同点：（1）土壤中构成溶质势的成分主要是无机离子,而细胞中构成溶质势的成分除无机离子外,还有有机溶质；（2）土壤衬质势主要是由土壤胶体对水分的吸附所引起的,而细胞衬质势则主要是由细胞中蛋白质、淀粉、纤维素等亲水胶体物质对水分的吸附而所引起的；（3）土壤溶液是个开放体系中,土壤的压力势易受外界压力的影响,而细胞是个封闭体系,细胞的压力势主要受细胞壁结构和松驰情况的影响。

如将一个植物细胞放在纯水中，因纯水水势永远大于植物细胞水势故植物细胞吸水植物细胞水势升高，有植物细胞壁的存在植物细胞不会吸水涨破，水势升高到一阶段遍不再变化。

在一个成熟的细胞中，原生质层相当于一个半透膜。