水分在植物生理中的作用和植物的水分代谢（植物水分的吸收、输导和蒸腾）过程及其机理。

水分在植物生理中的作用 水分是植物体的重要组成部分，其含量的多少往往是生命活动强弱的决定因素。生长活跃和代谢旺盛的组织与器官所含水量一般可达70～80%，甚至90%以上。而休眠种子的含水量则为12～14%左右，甚至低于10%，因而其生命活动十分微弱。植物体的水分有两种状态：一种是细胞内离胶粒较远能自由移动的自由水；另一种是细胞内靠近胶粒而被胶粒牢牢吸附的束缚水。自由水含量的多少决定着代谢作用的强度，束缚水含量的多少则影响植物抗性的大小。

水分在植物生命活动中具有多方面的重要作用。它既是细胞原生质的重要成分，也是光合作用的重要原料，又是植物吸收和运输物质所必须的溶剂；它还能保持植物体的正常姿态，以便使叶片充分接受阳光和交换气体以及花朵开放等。此外，植物体内有机物质的合成与分解等生理生化过程也都要有水分参加。

植物对水分的吸收和输导 植物主要靠渗透作用通过根系的根毛和幼嫩的表皮细胞从土壤中吸收水分，只要根细胞的水势低于土壤溶液的水势，植物便可从土壤中吸水。根系的吸水表面越大，根就越容易与土壤中的水接触，吸水速度就越快。根系单位时间内的吸水量（Q）与单位体积土壤中的活性根面积（A）和土壤与根系的水势差（φ_s－φ_r）成正比，与水从土壤进入植物的阻力（R）成反比。即：

植物水分生理

通常植物根细胞液和土壤溶液之间具有一定的水势差，足够根系从湿润土壤中吸取大部分毛管水。某些植物在一定范围内能进一步增加其本身和土壤溶液的水势差，以获得更多的水分。当根周围的可利用水耗尽后，植物能通过根的生长扩大根系的活性吸收表面来追逐土壤中的水分以继续吸水。

温度对植物吸水有明显影响，如温度低时，水的滞性增加，原生质的透水性降低，同时还会降低根的生长速度，从而削弱根的吸水能力。此外，土壤的通气状况和土壤溶液浓度等也是影响根系吸水的环境因素。

植物根系从土壤中吸收的水分绝大部分用于蒸腾。因而水分要经过长距离的运输，即从根毛和根表皮细胞进入植物体后，经过根的皮层、内皮层、中柱鞘、中柱薄壁细胞，经由根茎叶的输导组织（导管和管胞）到叶肉细胞和气孔腔，再经气孔散发于大气中。在这一途径中，根细胞和叶细胞是活细胞，其水分输导的距离很短，一般不超过几毫米，但输导水分的阻力很大，速度很慢，而从根到叶的输导组织是一些死细胞，上下联成一个中空的管子，其距离很长，但输导阻力很小，速度很快。

水分从根系吸收和向上输导的动力有两种：一是根部生活细胞的生理作用产生的根压，将水分压向植株上部；另一是由于蒸腾产生的蒸腾拉力，将植株内水分牵引上升。一般幼小植物吸收和输导水分的主要动力是根压，而成年植物特别是高大植物在蒸腾作用强的季节，蒸腾拉力是吸收和输导水分的主要动力。

植物的蒸腾作用 蒸腾是植物体内水分以气态散发到大气中去的过程。由于蒸腾形成强大的蒸腾拉力，能使水分由根系大量吸收并迅速上升，同时促进植物体对矿质元素的吸收与输导，使溶于水的养分迅速分配到各部位去。蒸腾还能降低叶片温度，避免在高温和阳光直射下叶片被阳光灼伤枯死。实践中常用蒸腾强度（单位时间单位叶面积蒸腾失水的重量）、蒸腾系数（植物每形成1.克干物质所消耗水的克数）和蒸腾效率（植物消耗1000克水所生成干物质的克数）等指标，来研究植物的水分生理状况，植物对水分的利用效率以及作物的需水规律。

植物主要是通过气孔进行蒸腾。各种植物的气孔数目差别很大，一般每平方毫米叶面有20～200个左右。当所有气孔完全开放时，气孔的总面积只占叶面积的0.5～1.5%，但其蒸腾强度可以达到与叶面积相同的自由水面蒸发强度的50%以上。这是由于小孔扩散的边缘效应所致。因为气孔很小（一般气孔的长度为5～38微米，张开最大时的宽度为1～12微米），而且气孔的间距通常是气孔长径的10倍左右，这样，水气不仅由气孔上方逸出，同时能沿气孔边缘向周围大量扩散，所以气孔扩散的有效面积要比气孔面积大得多。

大多数植物的气孔是由两个半月形的保卫细胞构成，靠着气孔一边的细胞壁厚，背着气孔一边的细胞壁薄。保卫细胞内含有叶绿体。当保卫细胞由于光合作用形成葡萄糖等原因使水势下降而向周围表皮细胞吸水膨胀时，薄壁的伸长大于厚壁，致使外壁弯曲，气孔张开；反之，则保卫细胞失水收缩，气孔便关闭。影响气孔开闭的因素除阳光外，还有CO₂浓度、温度、叶片含水量等。在温暖晴朗的天气，多数植物气孔的日运动规律是早晨开放，上午开的最大，中午略闭，日落时完全关闭。

影响蒸腾的因素有大气湿度、光照、温度、风等气象条件和土壤条件。气象条件中影响蒸腾的直接因素是叶内外的蒸气压差。大气湿度愈低，蒸气压差愈大，蒸腾就愈快。光可以影响湿度和温度。温度和风也强烈影响湿度。土壤条件如土壤含水量、土壤温度、土壤通气状况和土壤溶液浓度等都间接影响蒸腾。一般在晴朗无风的夏天，土壤水分供应充足，大气又不干燥时，植物蒸腾的日变化情况是：清晨日出后温度升高，大气湿度下降，蒸腾随之增强，一般在下午2时左右达最高峰，以后由于光照减弱，气温降低，且植物体内水分减少，气孔逐渐关闭，蒸腾作用随之下降，日落后蒸腾迅速降低到最低点。

植物的水分代谢可能出现三种情况：一是水分供求平衡，即根系吸水能补偿叶面蒸腾失水，这对植物生长发育是有利的；二是吸水大于失水，这在一定程度上可促进植株的营养生长，而不利于以收获籽实为对象的作物；三是吸水小于失水，植物呈现水分亏缺，这是农业生产上经常碰到的问题，对作物生长发育的危害最大，往往造成作物减产，甚至失收。所以发展灌溉和合理用水，以保持作物的水分平衡，是获取作物高产稳产的重要保证。