非洲鳳仙花果實 |
第 二章
全株植物水分關係 Whole plant water relation |
講課大綱 (Lecture Outline) 一、蒸散作用是由蒸氣壓差所驅動 水蒸氣經由植物體而散失,稱為蒸散作用 (transpiration)。 蒸散作用可藉由失重法與氣體交換法加以測定
二、 蒸氣壓差是蒸散作用的驅動力 水分子在氣相中的濃度可用蒸氣壓密度(vapor density) (每單位體積內的蒸氣量(g m-3))來表示。 密度也可以用水蒸氣分子作用於流體表面和其氣室壁的壓力來表示(蒸氣壓vapor pressure ﹔ e),當氣相達平衡且為水蒸氣所飽和時,此系統達飽和蒸氣 (saturation water vapor pressure )。 溶液的蒸氣壓在大氣壓下受溶液濃度及溫度影響。
三、 環境因子對蒸散速率的影響 蒸散速率 (T) 與擴散物質的濃度(蒸氣壓)差成正比,蒸散速率也受到阻抗(r: resistance) 的影響。水蒸氣由葉片內散失到大氣中受到下列阻抗的影響: Ø葉肉阻抗 (mesophyll resistance)、細胞間空腔阻抗 (intercellular space resistance)、氣孔阻抗 (stomatal resistance) (可變阻抗)、界面層阻抗 (boundary layer resistance)。 蒸散速率受到溼度 (humidity) 、溫度 (temperature) 及風速 (wind speed) 的影響。 Ø一典型的小葉片上,當風速加快,界面層厚度降低,造成擴散路徑的長度縮短,蒸散作用的速率會增加。當風速增加時,因造成葉片降溫,引起的失水作用,而足以使氣孔關閉,造成較低的蒸散速率。
四、水分的傳導發生於導管份子 導管份子包括管胞 (tracheids) 及導管細胞 (vessle elements)。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。
五、結合蒸散作用與水分內聚力,可解釋木質部汁液的上升 H. H. 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) ,目前普遍被接受。 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) 。 六、因蒸散作用引起的水分損失必需補充 水經由蒸散作用漏失,必須由根系由土壤吸收等量的水來補充水分。此建立水由土壤流經植物,再進入大氣中的完整系統,此稱為土壤-植物-大氣連續體(soil-plant-atmosphere continuum)。 Ø 1. 土壤是一種複雜的介質 Ø 2. 土壤中的水分含量 包括重力水、毛細管水、吸著水、化學結合水 Ø 3.田間容水量 (field capacity)為一種土壤的性質:當下雨或灌溉使土壤充滿水,水會經由孔隙滲出,直到土壤中大部分的空氣都被擠出﹐此時稱土壤含飽和水。排出重力水後,水仍被保有在毛細孔中,此時土壤中的水稱為田間容水量。 Ø 4.永久萎凋係數(permanent wilting percentage)為植物性質:植物不能由土壤中吸取足夠的水,將永久的失去膨壓。這種程度的土壤含水量,以土壤乾重的百分比計算,稱為永久萎凋係數 。 土壤含水量在田間容水量與永久萎凋係數之間,稱為有效水(available water),為植物有效吸收的水。
八、根部的水分吸收與運輸 在接近根尖區域,水將直接由皮層流入發育中的木質部,此路徑中的阻力相對較小。在快速蒸散作用下,最快速的吸水區域將轉移到根的基部。 根吸收水分與葉片水分的蒸散有一吸收的遲滯期 (absorption lag) 。這是造成植物中午時氣孔暫時關閉的原因,這個現象稱為氣孔中午關閉 (midday closure) 。 |
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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 |