作物根系对水分的吸收

虽然大多数作物的叶片有角质层，但受到雨水或露水湿润时，叶片仍能吸水，可是数量很少，在水分供应上意义不大。根系是陆生作物的主要吸水器官，它从土壤中吸收大量的水分，满足作物生长的需要。虽然根系是吸水器官，但并不是根系的所有部分都能吸水。另外，根系中不同部分的吸水能力也有明显的差异。根系中表皮细胞木质或木栓化部分的吸水能力很小，根的吸水主要在根尖进行。根尖中以根毛区的吸水能力最大，根冠、分生区和伸长区较小。后三个部分之所以吸水能力较差，可能是因其细胞质浓厚，输导组织不发达，对水分运移阻力大所致。

(一)根系吸水的动力

根系吸水有两种动力:根压和蒸腾拉力，后者更为重要。

1.根压

由作物根系的生理活动而产生的使液体流从根部上升的压力，称为根压。根压把根部的水分压到地上部，土壤中的水分又不断补充到根部，形成根系吸水过程，这是由根部产生动力引起的主动吸水。各种作物的根压大小不同，大多数作物的根压为0.1 MPa～0.2 MPa。

2.蒸腾拉力

叶片蒸腾时，在蒸腾牵引力的作用下导管中可以维持连续的水柱，这可以用蒸腾流—内聚力—张力学说(CT学说)来解释，认为蒸腾引起的木质部汁液的张力是根系从土壤中吸水的主要驱动力。CT学说认为:水有很大的内聚力，在水柱断裂之前能够承受几十兆帕的拉力;在张力作用下木质部导管的水势远低于土壤溶液的水势;导管壁是导管中最脆弱的部位，可能溶有气体或水汽晶粒，当导管中的张力达到某一临界值时，气体就通过导管壁纹孔进入导管形成空腔化(栓塞);通常情况下，水在土壤－植物－大气连续系统(SPAC)中形成一个连续体。水分在该系统中的传输在属性上是静水力学特性;蒸腾降低了叶片水势，引起水分从土壤—根系—木质部—叶片组织—蒸腾细胞的传输。CT理论在理解植物体中水分传输过程起了重要的作用。木质部汁液的内聚力和张力除了牵引水分传输外，还引起木质部水流阻力的变化。

根压和蒸腾拉力在根系吸水过程中所占的比重，因植株蒸腾速率而异。通常情况下，作物的吸水主要是由蒸腾拉力引起的。从能量的角度出发，不论何种形式的吸水，均要以消耗能量为代价。水势梯度是水分运动的驱动力，主动吸水是渗透流，被动吸水是压力流。根系吸水过程遵循如下关系:

式中:S为根系吸水速率;Lp为根系压力流的水力传导系数;Δψp是根木质部与根表皮外部液体间的压力差;fo表示渗透有效系数，或称反射系数;Δψs为根木质部溶液与根表皮外部液体间的溶质(渗透)势差。

当Δψp=0时，水分完全依靠渗透进入根中。然而当Δψp增大时，增加的水流很快地稀释木质部溶液，由Δψs引起的渗透流(主动吸水)逐渐地被Δψp导致的压力流(被动吸水)所代替。

(二)影响根系吸水的因素

1.根系自身因素

根系的有效性决定于根系的范围和总表面积以及表面的透性。

2.土壤水分状况

土壤水分对植物来说并不是都能被利用的。根部有吸水的能力，土壤有保水的能力。植物从土壤中吸水，实质上是植物和土壤争夺水分的问题。植物只能利用土壤中可用水分即土壤永久萎蔫系数以外的土壤水分。土壤可用水分多少与土粒粗细以及土壤胶体数量有密切关系，粗砂、细砂、砂壤、壤土和黏土的可用水分数量依次递减。

3.土壤通气状况

土壤通气良好，根系吸水能力强;土壤透气状况差，根系吸水受抑制。土壤通气不良造成根系吸水困难的原因有:土壤通气不良，造成土壤缺氧，二氧化碳浓度过高，短期内可使细胞呼吸减弱，影响根压，继而阻碍吸水;缺氧时间较长，就形成无氧呼吸，产生和积累较多的酒精，根系中毒受伤，吸水更少;土壤微生物活动产生有毒物质，不利于根系生长和水分吸收。作物受涝，反而表现出缺水现象，也是因为土壤空气不足，影响吸水。