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植物的根

花匠小妙招
2024-12-09 04:24

编者注：按照学习的根系划分，有两种划分系统，不定根和主根、侧根是在一个分类系统内，是按根的发生来分；而直根系和须根系是按根的总体形态来分。还有一种是假根，就是单一细胞或多细胞的根状菌丝。根据根系在土壤中深入和扩展的情况，还分为深根系和浅根系。今天我们聊聊根的划分和功能。

直根系：植物的根系由一明显的主根（由胚根形成）和各级侧根组成，大部分双子叶植物（大部分蔬菜）都具有直根系，直根系的特点是主根明显，总主根上生侧根，主次分明。由扦插、压条等营养繁殖所长成的树木，他的根系由不定根组成，虽然没有真正的主根，但其中一两条不定根往往发育粗壮，外表类似主根，具有直根系的形态，这种根系习惯上也看成直根系。直根系入土很深，侧根在土壤中分布范围较大。有些植物的主根系可能深达十几二十米。

须根系：植物的须根系由许多粗细相近的不定根组成，在根系中不能明显区分出主根（葱）。大多数单子叶植物主根生出不久后就停止生长或死亡，在胚轴和茎基部生出不定根，最后在不定根上生成须根。

不定根的发生是由于植物器官受伤或激素、病原微生物等外界因素的刺激，因此表现为植物的再生反应。不定根的发生扩大了植物的根系，使植物和细胞具有了再生能力，在植物器官扦插和组织培养中广泛使用。

藻类、菌类、地衣、苔藓等能够生出假根，不属于真正的根系，就不在这里讨论了。

一、根系吸水的部位

根系吸水的部位主要在根的尖端，从根尖开始向上约 10mm的范围内，包括根冠、根毛区、伸长区和分生区，其中以根毛区的吸水能力最强。只是因为：

（1）根毛区有许多根毛，这增大了吸收面积（约5-10倍）；

（2）根毛细胞壁的外层由果胶质覆盖，粘性较强，亲水性好，从而有利于土壤胶体颗粒的粘着和吸水；

（3）根毛区的输导组织发达，对水移动的助力小，所以水分转移的速度快。

根尖的其他部位吸水较少，主要是因为木栓化程度高或输导组织未形成或不发达，细胞质浓厚，水分扩散阻力大，移动速度慢的缘故。

由于植物吸水主要靠根尖，因此在移栽时尽量保留细根，就减轻移栽后植株的萎蔫程度。二、根系吸水的途径

植物根系吸水主要通过根毛、皮层、内皮层，再经中柱薄壁细胞进入导管。水分在根内的径向运转有质外体和共质体两条途径，所谓质外是指水分通过细胞壁、细胞间隙、胞间层以及导管的空腔组成的质外体部分移动过程，水分在质外体的移动不越过任何膜，所以移动阻力小，移动速度快，但跟中的质外体常常是不连续的，他被内皮层的凯氏带分隔成两个区域，一是内皮层外，包括根毛、皮层的胞间层、细胞壁和细胞间隙，称为外部质外体，二是内皮层内，包括成熟的导管和中柱各部分细胞壁，称为内部质外体，因此水分由外部质外体进入内部质外体时必须通过内皮层细胞的共质体途径才能实现。所谓共质体途径是指水分依次从一个细胞的细胞质经过胞间连丝进入另一个细胞的细胞质的移动过程，因共质体运输要跨膜，因此水分运输阻力较大。总之，水分在根中从一个细胞到相邻细胞，并通过内皮层到达中柱，再通过薄壁细胞进入导管。

三、根系吸水的机理

植物根系吸水，按其吸水动力不同可分为两类：主动吸水和被动吸水。

(一)、主动吸水

由植物根系生理活动而引起的吸水过程称为主动吸水，它与第三部分的活动无关。根的主动吸水具体反映在根压上。所谓根压，是指由于植物根系生理活动而促使液流从根部上升的压力。根压可以使根部吸水的水分沿导管输送到地上部分，同时土壤中的水分又不断地补充到根部，这样就形成根系的主动吸水。大多数植物的根压为 0.1-0.2Mpa，有些木本植物可达 0.6-0.7Mpa。

伤流和吐水是证实根压存在的两种生理现象。

1、伤流：从手上或折断的植物组织伤口处溢出的现象称为伤流。从伤口流出的汁液叫伤流液，其中除含有大量水分外，还含有各种无机物、有机物和植物激素等。凡是能影响植物根系生理活动的因素都会影响伤流液的数量和成分，所有，伤流液的数量和成分，可作为根系活动强弱的生理指标。

2、吐水：生长在土壤水分充足、潮湿环境中的植株，叶片尖端或边缘的水孔向外溢出液滴的现象称为吐水，作为生长健壮，根系活动较强，吐水量也较多，所有在生产上可以作为根系生理活动的指标，并能用以判断苗长势的强弱。

3、产生根压的机制：根压的产生与根系生理活动和导管内外的水势差有关。植物根系可以利用呼吸作用释放的能量主动吸收土壤溶液中的离子，并将其转运到根的中柱和木质部导管中，使中柱细胞核导管中的溶质增加，溶质势下降。当导管水势低于土壤水势时，土壤中的水分便可自发的顺着内皮层内外的水势梯度从外部渗透进入中柱和导管，这时内皮层起着选择透性膜的作用，再则导管的上部呈开放状态，不产生压力，于是水柱就在指向上方的压力下向上移动，这样就形成了根压。

应当指出，以上所说的主动吸水通常不是指根系主动吸收水本身，而是植物利用代谢能量主动吸收外界溶质，从而造成导管溶液的水势低于外界溶液的水势，而水则被动的顺水势梯度从外部进入导管。所有有人指出根压是由于内皮层内外存在水势梯度而产生的一种现象，它可以作为根部产生水势差的一个量度，但不是一种动力，因为水流的真正动力是水势差。（二）被动吸水

植物根系以蒸腾拉力为动力的吸水过程称为被动吸水，所谓蒸腾拉力是指叶片蒸腾作用而产生的使导管中水分上升的力量，当叶片蒸腾时，气孔下腔周围细胞的水以水蒸气形式扩散到水势低的大气中去，从而导致叶片细胞水势下降，这样就产生了一系列相邻细胞间的水分运输，使叶脉导管失水而压力下降，并造成根冠间导管中的压力梯度，在压力梯度下，根导管中的水分向上输送，其结果造成根部细胞水分亏缺，水势降低，从而使根部细胞从周五土壤中吸水。在一般情况下，土壤水分的水势很高，很容易被植物吸收，并输送到数米，甚至上百米高的树叶中去，在光照下，蒸腾着的枝叶可通过被麻醉或死亡的根吸水，甚至一个无根的带叶子的枝条也能照样吸水。可见，跟中被动吸水的过程中只为水分进入植物体提供了通道，当然，发达的根系扩大了土壤的接触面，更利于植株对水分的吸收。

主动吸水和被动吸水过程中所占的比重，因植物生长状况和蒸腾速率而异，通常正在蒸腾的植株，尤其是高大的树木，其吸水的主要方式是被动吸水，只有春季叶片未展开或树木落叶以后以及蒸腾速率很低的夜晚，主动吸水才成为主要吸水方式。

四、影响根系吸水的土壤条件

植株根系生长在土壤中，土壤因子必然影响植物的吸水。

（一）土壤水分：土壤水分状况与植物吸水有密切关系。缺水时，植物细胞失水，膨压下降，叶片、幼茎下垂，这种现象叫萎蔫。如果当蒸腾速率降低后，萎蔫植株可恢复正常，则这种萎蔫称为暂时萎蔫。暂时萎蔫常发生在气温高湿度低的夏天中午，此时土壤中即使有可利用的水，也会因蒸腾强烈而供不应求，使植株出现萎蔫。傍晚气温下降，湿度上升，蒸腾速率下降，植株又可以恢复原状。若蒸腾降低后仍不能使萎蔫植物恢复正常。这样的萎蔫就称为永久萎蔫。永久萎蔫的实质是土壤的水势等于或低于植物根系的水势，植物根系已无法从土壤中吸到水，只有增加土壤可利用水分，提高土壤水势，才能消除萎蔫。永久萎蔫如果持续下去就会引起植株死亡。

（二）土壤温度

土壤温度与根系吸水关系很大，低温会使根系吸水下降，其原因：一是水分在低温粘度增加，扩散速率降低，同时由于细胞原生质粘度增加，水分扩散阻力加大；二是根呼吸速率下降，影响根压产生，主动吸水减弱，三是根系生长缓慢，不发达，有碍吸水面积的扩大。土壤温度过高对根系吸水也不利，其原因是土温过高会提高根的木质化程度，加速根的老化进程，还会使根细胞中的各种蛋白酶变性失活。土温对根系吸水的影响，还与植物原产地和生长发育的状况有关。一般喜温植物和生长旺盛的植物根系吸水易受低温影响，特别是骤然降温，例如在夏天烈日下用冷水浇灌，对根系吸水不利。

（三）土壤通气状况

土壤中的氧和二氧化碳浓度对植物根系吸水的影响很大。用二氧化碳出来小麦、水稻幼苗根部，其吸水量降低 14%-50%；如通氧气处理，则吸水量增加，这是因为氧气充足，根部会促进根系有氧呼吸，这不但有利于根系主动吸水，而且也有利于根尖细胞分裂、根系生长和吸水面积的扩大。但如果二氧化碳浓度过高或氧气不足，则根的呼吸减弱，能量释放减少，这不但会影响根压的产生和根系吸水，而且还会因无氧呼吸积累较多的酒精而使根系中毒受伤。

（四）土壤溶液浓度

在一般情况下，土壤溶液浓度较低，水势较高，根系易于吸水。但在盐碱地上，水中盐分浓度高，水势低，作物吸水困难。在栽培管理中，如施用肥料过多或过于集中，也可使土壤溶液浓度骤然升高，水势下降，阻碍根系吸水，甚至还会导致根细胞水分外流，而产生烧苗。

文章来源：植物百科（李哲馨博士）、元泰丰生物

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