作物细胞对水分的吸收

作物吸水都是在细胞内进行，细胞吸水主要有三种方式。

1.未形成液泡的细胞，主要靠吸胀作用吸水。

2.形成大液泡后，主要靠渗透性吸水。

3.代谢性吸水。

(一)细胞的吸胀吸水和代谢性吸水

在干燥的种子中，组成原生质、细胞壁的胶体物质都处于凝胶状态，这些凝胶分子与水分子间有很大的引力，水分子(液态水或水蒸气)会迅速以扩散和毛细管作用通过小缝隙进入凝胶内部。胶体吸引水分子的力量称为吸胀力，而亲水胶体物质吸水膨胀的现象则称为吸胀作用。蛋白质类物质吸胀力最大，淀粉次之，纤维素较小。因此，富含蛋白质的豆类种子的吸胀作用比禾谷类种子更显著。

利用细胞呼吸释放出的能量，使水分通过原生质膜进入细胞的过程，叫做代谢性吸水。代谢性吸水的机制，尚无可靠的解释。

(二)细胞的渗透性吸水

作物细胞对水分的吸收主要以渗透性吸水为主。

1.细胞的水势

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，叫做渗透作用。渗透作用是水分进出细胞的基本过程。作物细胞是一个渗透系统，细胞的原生质膜则是一个半透膜。细胞的吸水情况取决于细胞的水势。在不考虑温度势和重力势的前提下，典型细胞水势是由三个分势所组成:

式中，ψw为细胞或组织的水势;ψm为衬质势;ψo为渗透势;ψp为压力势。

衬质势ψm是细胞的胶体物质和表面(如原生质及细胞壁物质)对水分的吸附作用而产生的。未形成液泡的细胞具有一定的衬质势，但已形成液泡的细胞，其衬质势很小，只有－0.01 MPa左右，在整个水势中所占比例很低，通常可忽略不计。式子可简化为:

渗透势ψo呈负值，作物细胞的渗透势值因内外条件不同而异。温带生长的大多数作物叶组织的渗透势在－1.0 MPa～－2.0 MPa。渗透势的日变化和季节性变化也很大。

压力势是细胞壁对细胞的内容物产生的静压力。细胞吸水膨胀而对细胞壁产生的压力叫做膨压。膨压和压力势是作用方向相反、大小相等的两种力量。压力势与渗透势和衬质势相反，往往是正值。草本作物叶片细胞的压力势在温暖的白天约为+0.3 MPa～+0.5 MPa，晚上则为+1.5 MPa。在特殊情况下，压力势会等于零或负值。例如质壁分离时，压力势为零;剧烈蒸腾时，导管的压力势会呈负值。

细胞含水量不同，其体积会发生变化(尤其是嫩叶和细胞壁未木质化的细胞)，渗透势和压力势因之也发生改变。

2.细胞间水分移动的动力——水势差

相邻两细胞间的水分移动方向取决于两细胞间的水势差异，水分通常由水势高的细胞向水势低的细胞流动。水势差异不仅影响水分移动的方向，而且影响水分移动速率。两细胞之间水势差异越大，水分移动就越快，反之则慢。当有多个细胞连在一起时，如果一端的细胞水势较高，另一端较低，顺次下降，就形成一个水势梯度，水分便从水势高处流向水势低处。作物器官之间水分流动方向遵循这个规律。

不同细胞或组织的水势差异很大。在同一植株中，地上器官细胞的水势比根部低。而同一植株上不同部位的叶片相比，水势随着距离地面高度增加而降低。同一叶片上细胞水势是在距叶片主脉越远处越低。在根部，根内水势要低于外部。土壤含水率低，大气相对湿度低、光线强，都使细胞水势降低。由于细胞水势高低说明细胞水分充足与否，故可利用水势为指标，诊断作物的水分状况。