蒸腾作用transpiration植物体内的水分以气体状态向大气散失的过程。植物通过蒸腾作用要散失大量的水分,当植物水分的散失量超过吸收量时,植物就失去水分平衡,严重时引起水分胁迫;但蒸腾作用产生蒸腾拉力,它是植物被动吸水、促进水分向上运输的动力,也可促进根所吸收的养分及其同化物向地上部运输。环境因子对蒸腾速率有很大的影响。 类型 按植物发生蒸腾作用的部位可分为气孔蒸腾(stomatal transpiration)、角质层蒸腾(cuticulartranspiration)和皮孔蒸腾(lenticular transpiration)3类。气孔蒸腾指通过气孔所进行的蒸腾。气孔由两个保卫细胞构成。保卫细胞吸水导致其膨压升高,使气孔张开,而保卫细胞失水其膨压降低时,气孔则关闭。气孔蒸腾先是气孔下腔(substomatic cavity)周围叶肉细胞的水分蒸发,然后是气孔下腔内的水蒸气分子通过气孔向大气扩散。气孔在充分张开时,气孔口所占面积也只有叶面积的1%~2%,虽然气孔是很小的孔,但由于叶片的气孔数很多,且在叶表皮层有适当分布,所以水蒸气分子很容易通过气孔扩散到大气中。植物的蒸腾作用主要是通过气孔蒸腾进行的。角质层蒸腾是通过角质层进行的蒸腾。由于角质层富含蜡质,所以对水分的阻力很大,一般其蒸腾量只占总蒸腾量的3%~5%。皮孔蒸腾是通过茎、枝周皮的皮孔所进行的蒸腾,其蒸腾量极微,一般仅占总蒸腾量的0.1%左右。 生理意义 蒸腾作用产生蒸腾拉力,它是植物被动吸水并将水分向上运输的动力。高大树木,其根所吸收的水分运到树冠主要依靠这 一动力。蒸腾作用还可促进根对养分的吸收和向地上部运输。不过蒸腾流中各种养分的比例与植物体对养分的需要不完全 一致。在盐渍土中生长的植物通过蒸腾流常带入盐分。在高温条件下,植物通过蒸腾可降低叶温,避免高温危害,但如根系不发达、供水不足或营养不良(例如钾营养不足),则因蒸腾大量失水会引起水分亏缺、正常代谢失调而受害。栽培作物时应采取适当措施,促进根系生长,增强根系活力,使其能供应地上部足够的水分和养分。 影响蒸腾速率的环境因子 蒸腾速率通常用单位叶面积在单位时间内通过蒸腾散失的水分量表示,可用摩尔/(平方米·秒)(mol/m2s)或毫克/(平方分米·小时)(mg/dm2h)表示。前者为每平方米叶面积在每秒钟内蒸腾散失水分的摩尔数,后者为每平方分米叶面积在每小时内蒸腾散失水分的毫克数。环境因子主要是通过气孔导度(stomatal conductance)和气孔下腔与大气间水气浓度梯度影响蒸腾。当气孔开度大时,气孔导度大,提高蒸腾速率;气孔下腔与大气间水气浓度梯度大时,促进气孔下腔内水气通过气孔向大气扩散,促进蒸腾。 保卫细胞对CO2和脱落酸(ABA)敏感。水分亏缺时,细胞内ABA含量增高,气孔关闭;黑暗条件下植物光合作用停止,叶中CO2浓度增高,气孔也关闭,这两种情况下都抑制蒸腾作用进行。景天科酸代谢(CAM)型植物(如仙人掌)演化出避免蒸腾的特殊方式,其气孔昼闭夜开,夜间吸收CO2并固定在有机酸中,白天有机酸脱羧释放出CO2进行光合作用。 在供水充分的条件下,气孔导度随光强增高而增加,同时光强增加,温度也相应增高,促进叶肉细胞的水分蒸发,增大了气孔下腔与大气间水气浓度梯度,故促进蒸腾。 空气相对湿度增高使气孔下腔与大气间水气浓度梯度减小,抑制蒸腾。微风增加气孔下腔和大气间水气浓度梯度,促进蒸腾。
蒸腾作用transpiration植物体内水分以气体状态向外界散失的过程。植物吸收的水分,用于组成干物质的不足1%,绝大部分是通过蒸腾作用散失的。一株玉米在一生中要蒸腾掉200千克水,约为植株鲜重的100倍。一株百年生的水青冈,在一个夏季中蒸腾掉的水分可达90 000千克。蒸腾作用对植物有降低叶温、帮助矿质运转和提供蒸腾拉力等有益效应,但这些效应是否为植物正常生长所必需,尚存在不同看法。蒸腾速率有时与植物生长速率并无关系,如大气湿度增大会减弱蒸腾,但在高湿环境中植物的生长往往特别繁茂,热带雨林植物和温室植物就是实例。克雷默(P.J.Kramer)认为蒸腾是叶结构进化的必然结果,适宜于摄取二氧化碳的叶结构必然也适宜于散失水分。前人将蒸腾作用看作是一种“不可避免的祸害”,显然是有道理的。 类型 蒸腾可分为气孔蒸腾、角质层蒸腾和皮孔蒸腾。气孔蒸腾指通过叶子气孔进行的蒸腾;角质层蒸腾指通过叶和未栓化枝条的表皮角质层进行的蒸腾;皮孔蒸腾指通过枝条皮孔进行的蒸腾。皮孔蒸腾非常微弱,一般仅占总蒸腾量的0.1%左右。角质层蒸腾的强弱与植物年龄和所处生态环境有关,幼嫩植物和生长在潮湿荫蔽处的植物,角质层蒸腾可达总蒸腾量的1/3~1/2,但在一般情况下仅占总蒸腾量的3~5%。气孔蒸腾是植物的主要蒸腾方式,占总蒸腾量的绝大部分。气孔是植物叶表皮上的小孔,由两个保卫细胞合抱而成。保卫细胞吸水膨胀时气孔开放,失水萎缩时气孔关闭。气孔的开闭运动对蒸腾起着重要调节作用。影响气孔运动的主要环境因子是光线和水分,一般植物的气孔白天开放,黑夜关闭。如果水分亏缺,白天气孔也会关闭。温度和CO2浓度对气孔运动也有一定影响。保卫细胞的吸水膨胀或失水萎缩,主要决定于细胞内钾离子的浓度变化。现已发现,许多环境因子对气孔运动的影响,都是通过影响表皮细胞与保卫细胞间钾离子的运转来实现的。 动力和阻力 蒸腾是通过植物体的水气扩散过程。水气扩散的方向是从水气浓度(或水气压)高处向浓度低处扩散,扩散距离一定时,扩散速率与水气浓度差成正比。就气孔蒸腾而言,在气孔开放的情况下,只要叶肉细胞间隙与大气间存在水气浓度差,就能发生蒸腾。水气浓度差愈大,蒸腾速率愈高。所以蒸腾的动力是叶内外的水气浓度差。在蒸腾过程中,水气扩散会遇到一系列阻力,统称蒸腾阻力。气孔蒸腾的阻力包括气孔阻力和界面层阻力。气孔阻力主要决定于气孔的开度,气孔充分开放时阻力最小,气孔完全关闭时阻力最大。界面层阻力是植物—大气界面层对水气扩散的阻力。植物表面受植物体影响的一薄层空气称为界面层,其厚度除决定于风速外,还与叶的大小、形状及其他形态学特征有关。界面层愈厚,阻力愈大。角质层蒸腾阻力由角质层阻力和界面层阻力组成。角质层阻力与角质层片的密度、厚度以及蜡质层的有无及厚薄有关。由于角质层不易透水,角质层阻力一般大于气孔阻力。皮孔因无关闭能力,界面层阻力就成为皮孔蒸腾的主要阻力。蒸腾阻力的存在减缓了水气的扩散,因此蒸腾速率与蒸腾阻力呈反比关系。 影响蒸腾的环境因子 蒸腾速率通常用植物在一定时间内单位叶面积(或叶重)散失的水量来表示。植物的蒸腾速率,受环境条件的强烈影响。环境因子是通过对水气浓度差和蒸腾阻力二者的影响来实现的。大气湿度能直接影响植物叶内外的水气浓度差。由于叶内细胞间隙有很大的蒸发表面,水气浓度经常保持在接近饱和的状态(即相对湿度接近100%),大气相对湿度愈低,叶内外水气浓度差愈大,蒸腾也愈强。温度升高通常使蒸腾增强。因为饱和水气浓度是随温度而变化的。温度升高时叶内细胞间隙中水气浓度很快增大,而大气水气浓度在一天中往往无多大变化,致使叶内外水气浓度差常随温度的升高而变大。如果叶温高于气温(在直射光下经常出现),叶内外水气浓度差还会进一步扩大。光线一方面使气孔开放,减少了气孔阻力; 一方面又使叶温升高,增大了叶内外水气浓度差; 二者均能使蒸腾作用增强。风对蒸腾的影响比较复杂,有减小界面层阻力、增大水气扩散梯度和降低叶温等多方面的效应。中等以下的风速,有利于提高蒸腾速率。 蒸腾作用transpiration植物体内的液态水分,通过吸胀、蒸发和扩散,以气态散失到体外的一种生理失水现象。是植物体内水分散失的主要方式,也是水分吸收和运输的主要动力。蒸腾作用可降低植物体的温度,促进无机养分的运输和分配。因蒸腾部位不同而有气孔蒸腾、角质层蒸腾和皮孔蒸腾之分。 蒸腾作用植物体内水分以气体状态蒸散到体外的过程。植物所吸收的水分用于合成干物质的不到1%。分气孔蒸腾、角质层蒸腾和皮孔蒸腾3种类型。以气孔蒸腾为主,角质层蒸腾一般仅占总蒸腾量的3%~5%,皮孔蒸腾约占总蒸腾量的1%。蒸腾效率以消耗1kg水所形成的干物质克数来表示。一般植物为1~8 g。蒸腾系数为植物每合成1 g干物质所消耗的水分克数,小麦的蒸腾系数为513,棉花为646,玉米为368。 蒸腾作用 蒸腾作用zhengtengzuoyong是水分从活的植物体表面(主要是叶子)以水蒸汽状态散失到大气中的过程。与物理学的蒸发过程不同,蒸腾作用不仅受外界环境条件的影响,而且还受植物本身的调节和控制,因此它是一种复杂的生理过程。植物幼小时,暴露在空气中的全部表面都能蒸腾。成长植物的蒸腾部位主要在叶片。叶片蒸腾有两种方式:一是通过角质层的蒸腾,叫做角质蒸腾;二是通过气孔的蒸腾,叫做气孔蒸腾,气孔蒸腾是植物蒸腾作用的最主要方式。蒸腾作用的生理意义:它是植物吸收和运输水分的主要动力,可加速无机盐向地上部分运输的速率,可降低植物体的温度,使叶子在强光下进行光合作用而不致受害。植物蒸腾丢失的水量是很大的。据估计1株玉米从出苗到收获需消耗四、五百斤水。自养的绿色植物在进行光合作用过程中,必须和周围环境发生气体交换。因此,植物体内的水分就不可避免地要顺着水势梯度丢失,这是植物适应陆地生活的必然结果。适当地抑制蒸腾作用,不仅可减少水分消耗,而且对植物生长也有利。在高湿度条件下,植物生长比较茂盛。蔬菜等作物生产中,采用喷灌可提高空气湿度,减少蒸腾,一般比土壤灌溉可增产。 ☚ 吸胀吸水 矿质营养 ☛ 蒸腾作用 蒸腾作用Zhengtengzuoyong植物体内水分通过叶子散失到体外的现象。炎热的夏天常会看到树上的叶子打蔫。这时如果把一个玻璃杯倒扣在几张叶片上,不久在杯子的壁上出现细小水珠,这是植物发生蒸腾作用的缘故。 陆生植物吸收的水分,只一小部分参加体内各种代谢活动,绝大部散失到体外。有人统计,一株玉米,在整个生长过程中,蒸腾而散失的水分约200公斤,而组成植物体的水分还不到2公斤,参加体内化学反应的只有0.25公斤。 叶子的表皮上有很多气孔,大多数植物的气孔由2个肾形的保卫细胞组成,保卫细胞内外壁厚度不同,靠着气孔的内壁厚,背着气孔的外壁薄。当保卫细胞吸水膨胀时,薄的外壁就伸长,细胞向外弯曲,这时气孔张开;当保卫细胞失水而体积变小时,外壁就拉直,气孔也随之关闭。气孔是水分蒸腾时的主要出口,也是光合作用中二氧化碳的主要入口。 蒸腾作用是植物吸收和运输水分的主要动力。同时在蒸腾过程中,水气变成水蒸气需要吸收热能,能有效地降低叶片的温度,避免强烈光照时被灼伤。 ☚ 呼吸作用 藻类 ☛ 蒸腾作用水分以水蒸气状态通过植物体表面(叶片的气孔、角质层以及茎的皮孔)蒸散到体外的现象。可以促进水分和矿物质的吸收与运转,降低植物体的温度。干旱地区的植物,常具有特殊的减少蒸腾的结构,如仙人掌的针状叶。 蒸腾作用transpiration |