植物水分平衡及其适应性

由于植物光合作用所需的CO2只占大气组成的0.03％，植物要获得1毫升CO2必须和3000毫升以上的大气交换，从而导致植物失水量增多，使植物生长需水量很大。如一株玉米一天需水2千克，一株树木夏季一天需水量是全株鲜叶重的5倍。在这么多的耗水量中，只有1％的水被组合到植物体内，而99％的水被植物蒸腾掉了。植物在得水（根吸水）和失水（叶蒸腾）之间保持平衡，才能维持其正常生活。因此，在根的吸水能力与叶片的蒸腾作用方面，植物对环境产生了适应性。对于陆地植物，水主要来自土壤，土壤孔隙抗重力所蓄积的水称土壤的田间持水量，是土壤储水能力的上限，为植物提供可利用的水。根从土壤孔隙中吸水，根系分支的精细和程度，决定了植物是否能接近土壤的储水。在潮湿土壤上，植物生长浅根系，仅在表土下几寸的土层中，有的植物根缺乏根毛。在干燥土壤中，植物具有发达的深根系，主根可长达几米或十几米，侧根扩展范围很广，有的植物根毛发达，充分增加吸水面积，例如沙漠中的骆驼刺（旱生植物），地上部分只有几厘米，根深达到15米，扩展的范围达623米。植物蒸腾失水首先是气孔蒸腾，在不同环境中生活的植物具有不同的调节气孔开闭的能力。生活在潮湿、弱光环境中的植物，在轻微失水时，就减少气孔开张度，甚至主动关闭气孔以减少失水。阳生草本植物仅在相当干燥的环境中，气孔才慢慢关闭。另外，叶子的外表覆盖有蜡质的、不易透水的角质层，能降低叶表面的蒸腾量，生活在干燥地区的植物尽量缩小叶面积以减少蒸腾量。

陆生植物随生长环境的潮湿状态而分为三大类型：湿生植物、中生植物和旱生植物。各类植物形成了其自身的适应特征。如阴性湿生植物大海芋生长在热带雨林下层隐蔽潮湿环境中，大气湿度大，植物蒸腾弱，容易保持水分，因此其根系极不发达。湿生植物抗旱能力小，不能忍受长时间缺水，但抗涝性很强，根部通过通气组织和茎叶的通气组织相连接，以保证根的供氧。属于这一类的植物有秋海棠、水稻、灯芯草等。

湿生植物

中生植物，如大多数农作物、森林树种，由于环境中水分减少，而逐步形成一套保持水分平衡的结构与功能。如根系与输导组织比湿生植物发达，保证能吸收、供应更多的水分；叶片表面有角质层，栅栏组织较整齐，防止蒸腾能力比湿生植物高。(www.xing528.com)

旱生植物生长在干热草原和荒漠地区，其抗旱能力极强。旱生植物根对干旱的耐受力是极强的，根据其形态、生理特性和抗旱方式，又可划分为少浆液植物和多浆液植物。少浆液植物体内含水量极少，当失水50％时仍能生存（湿生与中生植物失水1％～2％就枯萎）。这类植物适应干旱环境的特点表现在叶面积缩小，以减少蒸腾量。有的植物叶片极度退化成针刺状，如刺叶石竹，或小鳞片状（麻黄），以绿色茎进行光合作用。叶片结构有各种改变，气孔多下陷，以减少水分的蒸腾。同时，发展了极发达的根系，可从深的地下吸水。在少浆液的植物中，由于细胞内有大量亲水胶体物质，使胞内渗透压高，能使根从含水量很少的土壤中吸收水分。在多浆液的旱生植物中，根、茎、叶薄壁组织逐渐变为储水组织，成为肉质性器官。这是由于细胞内有大量五碳糖，提高了胞汁液浓度，能增强植物的保水性能。由于体内储有水、生境中有充足的光照和温度，能在极端干旱的荒漠地带长成高大乔木，如仙人掌树高达15～20米，储水达2吨，其致密的浅根网以圆形模式排列，扩展到近似树高的距离。这类植物表面积与体积的比例减少，可减少蒸腾表面积。在干旱时它们中大多数失去叶片，由绿色茎代行光合作用。白天气孔关闭以减少蒸腾量，夜间气孔张开，CO2进入细胞内被有机酸固定。到白天光照下，CO2被分解出来，成为光合作用的原料。由于其代谢的特殊性，植物生长缓慢，生产量低。

仙人掌树