Question

植物根系吸水有哪些方式？各有何特点

Answer 1

1、植物根系吸水的机理

植物根系吸水研究一直是植物生理学研究中的一个热点问题。根系虽然是植物吸水的主要器官，但并不是根的各部分都能吸水。事实上，表皮细胞木质化或栓质化的根段吸水能力很小，根的吸水主要在根尖进行。植物根系吸水主要依靠两种方式：一种是被动吸水，另一种是主动吸水。不论是哪一种吸水方式，吸水的基本依据是细胞的渗透吸水。

 

被动吸水

当植物进行蒸腾作用时，水分便从叶子的气孔和表皮细胞蒸腾到大气中去，使叶肉细胞的水势因失水而减小；失水的叶肉细胞便从邻近含水量较多的细胞吸水；如此传递，接近叶脉导管的叶肉细胞向叶脉导管吸水；这个因蒸腾作用所产生的吸力叫做“蒸腾牵引力”。蒸腾牵引力可经过茎部导管传递到根系，使根系再从土壤中吸收水分。由于吸水的动力发源于叶的蒸腾作用，故而把这种吸水称为根的被动吸水。

 

主动吸水

即由根压引起的根系吸水。根的内部空间可以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，不包括细胞质；共质体包括所有细胞的原生质（所有细胞生活的部分）。土壤溶液在根内沿质外体向内扩散，土壤溶液中的离子则通过主动吸收进入共质体中，然后释放到中柱内的木质导管内，引起离子的积累。其结果是，内皮层以内的质外体渗透势降低，以外的质外体水势较高，水分则通过渗透作用透过内皮层细胞到达中柱导管。这样造成水分向中柱的扩散作用，在中柱内产生了静水压力，即根压。只要离子主动吸收存在，根压也就能够存在。根压对导管中的水有一种向上的驱动作用。这种驱动力对幼小植物体水分转运可能起到一定的动力作用，但是对高大的植物体（树木），仅靠根压显然是不够的，则根系的被动吸水就占主动。

2、植物根系研究的方法

根系生长在土壤中，给人们对根的研究带来了许多困难。因此，人们对根系的研究滞后于地上部分。尽管如此，根系的研究方法仍在不断地更新和改善，人们对根的认识也在不断地深入。其根系的研究方法常用的大致有以下几种：

 

挖掘法

此法是根系研究中应用最早的一种。是人们用田间工具小心地移走土壤而保留植物根系，也可只挖出部分根系进行分析。这种挖掘法的优点在于能够提供整个根系在自然状态下的清晰轮廓，如根的长度、体积、形状、颜色、分布及其他特性都可直接测定；其缺点是需要大量的体力和时间。

 

土钻法

土钻法是用人力或机械的方法从田间取出根、土样品并洗出根系。该法是目前应用最多的和较为理想的测定根系在单位土体内密度的方法。其主要优点是田间取样速度快，有利于设置多个重复取样，对土壤的破坏程度轻，还可以分析根系在不同土层中的分布；而对于根系密度较小的作物往往会由于土柱样体直径太小而出现误差，同时它也不适于根系形态学方面的研究。

 

容器法

容器法主要用于植物根系的形态学、生理学和生物化学方面的研究。根据研究目的不同，容器可用小花盆、塑料桶及柱形管等，成本低又方便使用。用容器法结合不同的处理因素进行研究，可以获得大量有关根系生长及影响因素之间的关系。

 

间接法

间接法包括染色法和痕量元素法等。染色法是在植物茎上注射有颜色的溶液，然后观察液体在根系内的分布；痕量元素包括放射性和非放射性两种，其中放射元素示踪法在测定作物根系活力方面应用较多，元素示踪法的优点在于无须将根土分离就可以达到研究的目的，此法省时省力。它的局限性是一般只能用于辅助性的研究。