植物与水的关系

作者:孙儒泳    文章来源:普通生态学    点击数:    更新时间:2007-6-22

  对陆生植物来说,失水是一个严重的问题。虽然植物不需要利用水来排泄盐分和含氮代谢产物,但植物在正常的气体交换过程中所损失的水要比动物多得多。动物在呼吸中所吸进的氧气约占大气成分的20%,而植物所需要的二氧化碳却只占大气成分的0.03%。因此,与动物吸入1毫升氧气相比,植物要获得1毫升二氧化碳就必须多交换700倍的大气,也就是说植物失水的可能性要比动物大700倍!一株玉米一天约需要2千克水,一生需要200多千克水。夏天一株树木一天的需水量约等于其全部鲜叶重的5倍。植物从环境中吸收的水约有99%用于蒸腾作用,只有1%保存在体内。小麦每生产1千克干物质就需耗水300400千克,因此只有充分的水分供应才能保证植物的正常生活。

  在根吸收水和叶蒸腾水之间保持适当的平衡是保证植物正常生活所必需的。要维持水分平衡必须增加根的吸水能力和减少叶片的水分蒸腾,植物在这方面具有一系列的适应性。例如气孔能够自动开关,当水分充足时气孔便张开以保证气体交换,但当缺水干旱时气孔便关闭以减少水分的散失。当植物吸收阳光时,植物体就会升温,但植物表面浓密的细毛和棘刺则可增加散热面积,防止植物表面受到阳光的直射和避免植物体过热。植物体表生有一层厚厚的蜡质表皮也可减少水分的蒸发,因为这层表皮是不透水的。有些植物的气孔深陷在植物叶内,有助于减少失水。有很多植物是靠光合作用的生化途径适应于快速摄取二氧化碳(这样可使交换一定量气体所需的时间减少)或把二氧化碳以改变了的化学形式贮存起来,以便能在晚上进行气体交换,此时温度较低,蒸发失水的压力较小。

  一般说来在低温地区和低温季节,植物的吸水量和蒸腾量小,生长缓慢;在高温地区和高温季节,植物的吸水量和蒸腾量大,生产量也大,在这种情况下必须供应更多的水才能满足植物对水的需求和获得较高的产量。

  水与植物的生产量有着十分密切的关系。所谓需水量就是指生产1克干物质所需的水量。一般说来,植物每生产1克干物质约需300600克水。不同种类的植物需水量是不同的,例如各类植物生产1克干物质所需水的克数为:狗尾草285、苏丹草304、玉米349、小麦557、油菜714、紫苜蓿844等。凡光合作用效率高的植物需水量都较低。当然,植物需水量还与其他生态因子有直接关系,如光照强度、温度、大气湿度、风速和土壤含水量等。植物的不同发育阶段吸水量也不相同。

  依据植物对水分的依赖程度可把植物分为以下几种生态类型:

  (一)水生植物 水生植物的适应特点是体内有发达的通气系统,以保证身体各部对氧气的需要;叶片常呈带状、丝状或极薄,有利于增加采光面积和对CO2与无机盐的吸收;植物体具有较强的弹性和抗扭曲能力以适应水的流动;淡水植物具有自动调节渗透压的能力,而海水植物则是等渗的。

  1.沉水植物 整株植物沉没在水下,为典型的水生植物。相退化或消失,表皮细胞可直接吸收水中气体、营养物和水分,叶绿体大而多,适应水中的弱光环境,无性繁殖比有性繁殖发达。如狸藻、金鱼藻和黑藻等。

  2.浮水植物 叶片飘浮水面,气孔通常分布在叶的上面,维管束和机械组织不发达,无性繁殖速度快,生产力高。不扎根的浮水植物有凤眼莲、浮萍和无根萍等,扎根的有睡莲和眼子菜等。

  3.挺水植物 植物体大部分挺出水面,如芦苇、香蒲等。

   (二)陆生植物 包括湿生、中生和旱生植物三种类型。

  1.湿生植物 抗旱能力小,不能长时间忍受缺水。生长在光照弱、湿度大的森林下层,或生长在日光充足、土壤水分经常饱和的环境中。前者如热带雨林中的各种附生植物(蕨类和兰科植物)和秋海棠等;后者如水稻、毛茛、灯心草和半边莲等。

  2.中生植物 适于生长在水湿条件适中的环境中,其形态结构及适应性均介于湿生植物和旱生植物之间,是种类最多、分布最广和数量最大的陆生植物。

  3.旱生植物 能忍受较长时间干旱,主要分布在干热草原和荒漠地区。又可分为少浆液植物和多浆液植物两类。前者叶面积缩小,根系发达,原生质渗透压高,含水量极少,如刺叶石竹、骆驼刺和夹竹桃等;后者体内有发达的贮水组织,多数种类叶片退化而由绿色茎代行光合作用,如仙人掌、石蒜、景天和猴狲面包树等。



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