自由水／束缚水 大：代谢活动加强，抗性减小 小：代谢活动减弱，抗性增大 水在生命活动中的作用（生命之源）

水是细胞原生质的主要成分。原生质的含水量一般为70%——90%，使原生质保持溶胶状态，保证了代谢过程旺盛进行，如果含水量降低，原生质便可能从溶胶状态变为凝胶状态 ，生命活动大大减弱。

植物体内绝大多数代谢过程都是在水介质中进行的。一般来说植物不能直接吸收固态物质，它们只有溶解在水中才能被植物吸收，许多生化反应都是在水介质中进行的。

水是一些代谢过程的反应物质。水是光合作用的主要原料，呼吸作用，有机物质的合成和分解都有水分子参与。

水分含量是植物生长的基础。细胞只有在保持大量水分而处于充分膨胀状态下才能扩大，分裂，而细胞的分裂和扩大正是植物生长的基础。

水分使植物保持固有的姿态。植物各器官中虽有一定的机械组织起支持作用，但这种支持是不够的，特别是在幼嫩组织中，只有细胞中含有足够的水分，保持膨胀状态，才能使植物枝叶挺立。

水的理化性质给植物的生命活动带来了各种有利条件

水分子由一个氧原子与二个氢原子以共价键结合而成。H2O中二个O—H键间的平均夹角约为105度，由于H原子不对称地位于O原子的一侧，所以正负电荷的中心不重合，水分子有极性。由于H2O分子中的O有两对孤对电子，相邻水分子间能形成氢键。水分子的极性和氢键使水分子成为多种物质的良好溶剂。决定了许多化合物所特有的水合状态，使原生质的亲水胶体保持稳定。

水的比热：使单位质量的物质温度升高1摄氏度所需的热量。除液态NH3外，所有的固态和液态物质中，水的比热最大（4.187KJ/KG/K）所以水能吸收或放出很多的热量又不致使自身温度变化太大，这样，含有大量水分的生物体就可以抵抗外界温度变化可能造成的伤害。

水的气化热：一定温度下，单位质量的物质由液态到气态所需热量。25摄氏度时，2，45KJ/KG，是所知液体中最大的，水的高气化热使植物通过蒸腾作用降低体温，避免日光辐射造成的热伤害。

水可透过可见光和紫外光，对光合作用和植物的生长发育很重要。

水分在植物体内的作用不但与水的含量，水的结构和性质有关，还与水分的存在状态有关。 四、植物含水量的测定

方法：将一定鲜重的植物材料。在105℃条件下杀青，然后在75—80℃下烘干，求得恒重、鲜重与干重之差，再以鲜重除之化成百分数，即为

含水量（％）＝（鲜重－干重）／鲜＊１００%

第二节 植物细胞对水分的吸收

植物吸收水分主要是靠根系来完成、而根系的吸水则主要是靠根尖，特别是根毛细胞从土壤中吸收的，所以了解植物对水分的吸收（水的迁移过程），首先了解细胞是如何吸水的。细胞吸水有三种方式：未形成液泡的细胞，靠吸胀作用吸水；液泡形成后，细胞主要靠渗透性吸水，另外还靠与渗透作用无关的代谢性吸水，渗透性吸水是植物细胞吸水的主要方式。 一、细胞的渗透性吸水

（一）自由能和水势

渗透作用是水分迁移的基本过程，水分迁移需要能量作功，根据热力学原理，系统中物质的总能量分为束缚能；自由能

束缚能：是不能转化为用于作功的能量。 自由能是在温度恒定的条件下用于作功的能量。

化学势：我们把一种物质每mol的自由能叫该物质的化学势（可衡量物质反应或转移所用的能量。那么如何衡量水分反应或转移所用能量的高低呢。我们引入水势这一概念。

水势：每偏摩尔体积水的化学势，体系或体系的一部分中的水的化学势与处于同温同压同一系统中的纯水的化学势（Ｕw）之差（ΔＵw）除以偏摩尔体积（Vw）所得的商称为水势

φｗ＝Ｕｗ－Ｕ０W/ＶW=ΔＵW/ＶW

水的偏摩尔体积：在温度、压强及其他组分不变的条件下，在无限大的体系中加入1mol水时，对体系体积的增量。

水势的单位：J/MOL：M3/MOL=J/M3=N/M2=PA 1巴=1*105PA=0。1MPA 百万帕

水势的绝对值是无法测定的，通常把１个大气压下的纯水的水势规定为零作为比较的标准，

其他任何体系的水势都是和纯水的的水势相比较而得来的，因此都是相对值。

因此，一个体系水势的高低会受能改变水的自由能的因素的影响；例如压力、温度、溶质、衬质（能吸附水分子的物质）等。当增加压力或提高温度时会提高水势；当降低压力或温度，加入溶质或衬质时，会降低水势。

（二）渗透作用：是扩散作用的特种形式，溶质在溶剂中的溶解均衡的过程叫扩散作用，如果把某种物质的溶质（或溶液）和纯溶剂用半透膜（是一类具有选择透性的膜，允许水或某些分子通过）（蚕豆种皮、猪膀胱）隔开，水分（溶剂）从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象叫渗透作用。

植物细胞是一个渗透系统（植物细胞结构）：植物细胞最外层主要由纤维素和果胶物质组成的细胞壁，在成熟的植物细胞中有一个大的液泡，在细胞壁与液泡之间为原生质，细胞壁是一个完全的透性膜，水和溶质都可以自由透过，而原生质膜与液泡膜都是半透性膜，因此，我们把原生质层（质膜，细胞质，液泡膜）当作半透膜，液泡中的细胞液含有溶于水中的无机盐和糖，有机酸等各种有机化合物，具有水势，便会与环境中的溶液之间发生渗透作用，构成一个渗透系统。这一渗透系统可用质壁分离实验等到证明：

质壁分离：植物细胞由于液泡失水，而使原生质体和细胞壁分离的现象。

质壁分离复原：发生了质壁分离的细胞重新吸水，液泡变大，整个原生质体恢复原来状态。 质壁分离的意义

1.证明原生质层是半透膜,2.判断细胞死活,3.测定细胞液的渗透势,4.了解原生质的粘性程度，判断植物抗寒性和抗旱性的强弱,5.测定物质进入细胞 的速度。

（三）细胞水势的组成φｗ=φS+φP+φM

溶质势（渗透势φS）：溶液中由于溶质的存在而使水的自由能降低，从而降低水势（指与纯水水势相差的值）为负值，溶液浓度越大，φＳ越小。原因：当水中溶有任何物质成为溶液时，由于溶质分子与水分子之间引力和碰撞作用，消耗了一部分能量。水的自由能便会降低，因此和纯水相比，溶液的φＷ总是低于纯水的水势而成为负值。

细胞吸水与细胞液的渗透势有关，但并不完全决定于渗透势，因为原生质体外围还有细胞壁限制原生质体膨胀，细胞亲水胶体的吸水能力也影响水势。

压力势：由于细胞壁压力的存在而使水势发生改变的值称为压力势φＰ。一般为正值，即一般起提高水势的作用，只有当受到负压力（剧烈蒸腾时，不但不压，反而吸引）时，才为负，一个大气压，２５度时初始质壁分离时才为零。

衬质势：由于细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起的水势发生改变的值（φＭ）为负值。原因：由于衬质分子吸附水分子而使水的自由能降低。

由于温度一般是在等温（加压、加溶质、衬质前后）条件下，故其影响可略去，这样，一个体系的水势就由φＷ＝φＳ＋φＰ＋φＭ表示，所以一个体系的水势就等于各种影响值的代数和。水总是由水势高的区域向水势低的区域移动，直至两边水势相等。

φＰ＝０时初始质壁分离； ＞０时正常状态；＜０时空气中过度失水（蒸腾作用） φＭ生活细胞＝０；干燥种子很大，吸水的主要动力。φＳ＝０ φＰ＝０ φＷ＝φＭ细胞吸水情形不同，三者在细胞不同体积中的变化如图１－４

（四）细胞间的水分移动

相邻两细胞的水分移动方向，决定于两细胞间的水势差异，水分从水势高的细胞流向水势低的细胞。

水势高低不仅影响水分移动方向，而且影响水分移动速度，两细胞之间水势差异越大，水分移动越快，反之则慢。

不同的细胞或组织的水势变化很大，在同一植株中，地上器官的细胞水势比根部低，即使地上部分距地面高度越大，水势越小。

在一般情况下，植物细胞的水势总是低于土壤溶液的水势，所以根能从土壤中吸收水分，但当施用过多而使土壤溶液浓度过大，其水势低于根细胞的水势时，水分便会倒流到土壤中，使根细胞脱水，严重时，产生烧根现象而死亡。

(五）水势的测定

1、组织体积法：把植物的组织放入一系列的已知不同浓度的溶液中（蔗糖、或聚乙二醇 这些物质不易透过细胞的质膜，且不损害组织）经一段时间，其中组织体积不变的溶液中，组织与溶液间无水分的净交换，即二者的水势相等，P=0，φＷ＝φＳ＋φＰ=φＳ=-TiRC。

2、小液流法：配制一系列已知浓度的蔗糖溶液，分二份，在其中一份中放入组织块，如果