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植物细胞的渗透性吸水

渗透作用是水分进出细胞的基本过程。水分移动需要能量作功，所以要首先讨论自由能和水势的概念，然后再讲渗透问题。

(一)自由能和水势

根据热力学原理，系统中物质的总能量可分为束缚能(bound energy)和自由能(freeenergy)两部分。束缚能是不能转化为用于作功的能量，而自由能是在温度恒定的条件下用于作功的能量。一种物质每mol的自由能就是该物质的化学势(chemical potential)，可衡量物质反应或转移所用的能量。同样道理，衡量水分反应或转移能量的高低，可用水势表示。在植物生理学上，水势(water potential)(差)就是每偏摩尔体积水的化学势(差)。就是说，水液的化学势(μw)与同温同压同一系统中的纯水的化学势(μ0w)之差(△μw)，除以偏摩尔体积所得的商，称为水势。

纯水的自由能最大，水势也最高。但是水势的绝对值不易测得。因此，在同样温度和同样大气压的条件下，测定纯水和溶液的水势，以作比较。纯水的水势定为零，其他溶液就与它相比。溶液中的溶质颗粒降低了水的自由能，所以溶液中水的自由能要比纯水低，溶液的水势就成负值。溶液越浓，水势越低。现列举几种水溶液在25 ℃下的水势和不同环境下叶片的水势范围，使读者对水势有个大体概念。纯水的水势为0MPa，荷格伦特(Hoagland)氏培养液为-0.05MPa，海水为-2.5MPa，1mol蔗糖溶液为-2.70MPa，1mol氯化钾溶液为-4.5MPa。土壤水分供应充足、生长迅速的叶片的水势为-0.2～-0.8MPa；土壤干旱、生长缓慢的叶片的水势为-0.8～-1.5MPa。

和其他物质一样，水分移动需要能量，因此，水分一定是从高势区域顺着能量梯度(energy gradient)流到低势区域，也就是说，水分是由水势高处流到水势低处。