影响根系吸水的外界条件
了解根的吸水部位和根系吸水方式以后,我们便可讨论影响根系吸水的条件。内部条件(如根的木质部溶液的渗透势、根系发达程度、根系对水分的透性程度和根系呼吸速率等)能影响吸水,外界因素也影响根系吸水。这里只叙述后者。
在外界条件中,大气因子影响蒸腾速率,从而间接影响根系吸水,而土壤因子则直接影响根系吸水。关于影响蒸腾的大气因子,下一节还要讨论。这里只着重讨论影响根系吸水的土壤因子。
(一)土壤中可用水分
土壤中的水分对植物来说,并不是都能被利用的。根部有吸水的能力,而土壤也有保水的本领(土壤中一些有机胶体和无机胶体能吸附一些水分,土壤颗粒表面也吸附一些水分),假如前者大于后者,则吸水,否则不吸水。植物从土壤中吸水,实质上是植物和土壤彼此争夺水分的问题。植物只能利用土壤中可用水分(available water)。土壤可用水分多少和土粒粗细以及土壤胶体数量有密切关系,粗砂、细砂、砂壤、壤土和粘土的可用水分数量依次递减。
(二)土壤通气状况
试验证明,用CO2处理根部,可使幼苗的吸水量降低;如通以空气,则吸水量增加。土壤通气不良之所以使根系吸水量减少的原因,是因为土壤缺乏氧气和二氧化碳浓度过高,短期内可使细胞呼吸减弱,影响根压,继而阻碍吸水;时间较长,就形成无氧呼吸,产生和累积较多酒精,根系中毒受伤,吸水更少。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。栽培水稻时,中耕耘田、排水露田等措施的主要目的,就是增加土壤空气,增强吸水、吸肥能力。土壤粘重的农田,掺沙改土的目的之一,就是增加土壤通气状况。
不同植物对土壤通气不良的忍受能力差异甚大,如水稻、香蒲和芦苇在水分饱和的土壤中,生长正常;而番茄和烟草在土粒空隙被水分充满的土壤中,则易萎蔫甚至死亡。这种情况与植物的结构差异和生理区别有关。从结构方面看,忍受能力大的植物,由于长期生长在通气不良的沼泽地带,根部具有较大的细胞间隙和气道,与叶茎的细胞间隙和气道相连,空气可以从叶茎运到根部,满足根系吸水的需要。从生理方面看,可能是它们的呼吸机理有些不同。例如,水稻根部具有较强的乙醇酸氧化途径,氧化乙醇酸,并产生过氧化氢,后者在过氧化氢酶作用下,放出氧气,供根系呼吸用;水稻幼苗在缺氧情况下,细胞色素氧化酶仍保持一定的活性,可能是秧苗耐淹的生理原因之一。
根据上面的讨论可知,土壤中具有足够的可用水分和良好的通气状况,是植物充分吸收水分的必要条件。但事实上土壤中水分和空气的存在是矛盾的,不是水多空气少就是水少空气多。团粒土壤可克服这个矛盾。因为团粒土壤具有大小空隙,在大空隙里除了正在下雨或浇水时以外,都充满着空气。在小空隙里多半有水分,故可同时满足根系的需要。耕作上应尽量使土壤形成团粒结构。
(三)土壤温度
低温能降低根系的吸水速率,其原因是:水分本身的粘性增大,扩散速率降低;细胞质粘性增大,水分不易通过细胞质;呼吸作用减弱,影响根压;根系生长缓慢,有碍吸水表面的增加。春天低温水凉,水稻的水分管理原则之一,就是提高水温和土温。在冷底田栽种水稻生长不良的原因之一,就是土温低,影响禾苗吸水、吸肥。
土壤温度过高对根系吸水也不利。高温加速根的老化过程,使根的木质化部位几乎达到尖端,吸收面积减少,吸收速率也下降。同时,温度过高使酶钝化,细胞质流动缓慢甚至停止。
(四)土壤溶液浓度
土壤溶液含有一定盐分,具有水势。根系要从土壤中吸水,根部细胞的水势必须低于土壤溶液的水势。在一般情况下,土壤溶液浓度较低,水势还是比较高。盐碱土则相反,土壤水分中的盐分浓度高,水势很低,作物吸水困难。在围海造田时,采取灌水洗盐等有效措施去降低土壤溶液浓度。水稻幼苗在含盐量0.2%以下即可正常生长。施用化学肥料时不宜过量,特别是在砂质土,以免根系吸水困难,产生“烧苗”现象。
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