講課大綱 （Lecture Outline）

一、 水分具有獨特的物性與化性

        水分子具有獨特的物理和化學特性。關鍵在於水分子的構造及水分子間因結構所引起的吸引力。 

(一) 水的熱性在生物上很重要的

    比熱 (specific heat) :1g物質 (通常為20℃) 升高1℃所需的能量。水的比熱定義為1卡 (calorie) (1 calorie=4.184 J) 。水的比熱是4.2 J/g/℃，除了液態氨外，比其他物質高。

水因高比熱與熱導性，使得水可以吸收大量的熱，再傳散出去，且不使溫度大幅的升高。 

物質由固態轉變成液態的能量稱為溶解熱 (heat of fusion)。水的溶解熱是335 J/g。 

水的汽化熱 (蒸發熱 heat of vaporization) 為轉變一莫耳的液態水成氣態水蒸氣所需的能量 (25℃下約44 kJ/mol)。即水分蒸發時會從環境中吸收44 kJ/mol能量。

在0℃時，冰的密度低於水。水在液態時 (接近4℃) 密度最高，而在固態時較低。 

(二) 水是最佳溶劑  

(三) 水的極性導致內聚力與附著力 

由於水分子間氫鍵的相互引力造成水分子間的相互靠近，此稱為內聚力 (cohesion)。

    水分子間彼此吸引的力量，也會使水吸附到固體表面﹐此稱為附著力 (adhesion)。

    內聚力、附著力與抗張強度三者可用來解釋導管中水分上升的原因。 

(四) 擴散作用與質流支配水分移動 

水的輸導作用是一種被動的輸導過程，不需要能量的參與。大部分物質的被動輸導都由質流 (bulk flow) 或擴散作用 (diffusion) 來進行。 

水分化學潛勢受許多因子的影響 

       μ_w=μ_w^﹡-RT lnX_w -V_wP –zFE-mgh

在一系統內水的化學潛勢可以水分潛勢來表示 (Ψ=Ψp + Ψs)。

初發原生質分離 (incipient plasmolysis) 期

膨壓是零。此時細胞的水分潛勢等於滲透潛勢。 

當細胞浸在高張溶液 (hypertonic solution) 中

細胞失水萎縮；

當細胞浸在低張溶液 (hypotonic solution) 中細胞膨漲。 

二、 植物生分生理學

(一) 蒸散作用 (transpiration)

水蒸氣經由植物體而散失，稱為蒸散作用 (transpiration)。蒸氣壓差是蒸散作用的驅動力。溶液的蒸氣壓在大氣壓下受溶液濃度及溫度影響。蒸散速率受到濕度 (humidity)、溫度 (temperature) 及風速 (wind speed) 的影響。 

(二) 水分的傳導發生於導管份子

導管是高度特化的木質部細胞，是主要的水分傳導細胞，具有厚的次生壁。  

(三) 水分在木質部的移動

1. 根壓理論 (root pressure theory) 

2. 毛細作用理論 (capillarity theory) 

3. 內聚力理論 (cohension theory) 

Dixon (1914) 提出水分在植物體內運送的內聚力理論 (cohesion theory) ，又稱為內聚力-張力理論 (cohesion-tension theory) 。根據內聚力-張力理論，水在木質部內的運移驅動力，是由葉片的蒸發水分以及所產生的張力 (負壓) 。 

(四) 根、土壤與水分吸收

授課教師:蔡智賢教授

國立嘉義大學園藝學系

修改日期：2022年07月17日