植物水分生理与适应性机制的全面探讨

# 植物水分生理与适应性机制的全面探讨
## 一、根系吸水
### 1. 吸水部位
- 根尖（10 cm内）
  - 根冠
  - 分生区
  - 伸长区
  - 根毛区（主要吸水区）
    - 根毛增加吸收面积（如大豆根毛面积增加12倍）
    - 果胶覆盖细胞壁，黏附土壤颗粒
    - 输导组织发达，水分移动阻力小
### 2. 吸水途径
- 质外体途径
  - 水分通过细胞壁、细胞间隙移动（阻力小，速度快）
  - 凯氏带阻断：内皮层分隔外部质外体（皮层）与内部质外体（中柱），迫使水分转入共质体
- 共质体途径
  - 水分通过胞间连丝跨细胞运输（需跨膜，速度慢）
- 越膜途径
  - 水分反复穿过质膜和液泡膜（速度最慢）
### 3. 吸水动力
- 主动吸水（根压驱动）
  - 根压形成
    - 中柱离子积累（K⁺、Cl⁻、苹果酸）→ 导管水势↓ → 渗透吸水
  - 根压证据
    - 伤流（含无机离子、有机物）
    - 吐水（晨间水珠）
- 被动吸水（蒸腾拉力驱动）
  - 蒸腾失水→叶脉导管→茎→根→土壤的连续水势梯度
### 4. 调控因素
- 土壤通气
  - O₂充足→呼吸旺盛→主动吸水增强
  - 缺氧→无氧呼吸积累乙醇→根系中毒
- 温度
  - 低温→原生质黏性↑→吸水受阻
  - 高温→酶失活→根系老化
- 土壤溶液浓度
  - 过高（如盐碱地）→根系水势＞土壤水势→失水
## 二、植物体内水分运输
### 1. 运输途径
- 径向运输（短距离）
  - 根毛→皮层→内皮层→中柱（共质体+质外体）
  - 内皮层作用：凯氏带作为选择性屏障，调控离子主动转运
- 轴向运输（长距离）
  - 木质部导管/管胞（死细胞，阻力小）
### 2. 运输动力
- 蒸腾拉力（主要）
  - 叶片水势低（_2.0 MPa）→导管水势梯度→水分上升
  - 内聚力学说
    - 水分子内聚力（30 MPa）维持连续水柱
- 根压（辅助）
  - 早春或蒸腾弱时起作用（0.1~0.2 MPa）
### 3. 关键机制
- 导管连续性保障
  - 气泡可通过侧壁微孔或夜间张力↓溶解恢复
- 环境响应
  - 高温加速运输，低温增加水黏滞性
## 三、叶片蒸腾作用
### 1. 蒸腾类型
- 气孔蒸腾（95%↑）
  - 气孔运动机制
    - 开放：K⁺、Cl⁻、苹果酸积累→保卫细胞水势↓→吸水膨胀
    - 关闭：ABA诱导Ca²⁺信号→K⁺外流→失水收缩
  - 小孔扩散律：气孔总面积仅1%，但蒸腾效率达自由水面的50%~100%
- 角质蒸腾（5%）
  - 受角质层厚度调控（早生植物增厚）
### 2. 蒸腾调控
- 内部因素
  - 气孔导度（单位：mmol·m⁻²·s⁻¹）
  - 叶肉细胞间隙