树木体内的水分流动

水在土壤-树木-大气这个系统中的重要性,无论怎样强调都不过 分。这是因为水的可利用程度是控制树木存活和分布的诸因子中最重要的一个。从生理方面来看,水能保持树木的细胞充分膨胀,使得细胞才能增长和变粗,树木才能生长和维持一定的形状,气孔才会张开,树木才会运动(如放叶和开花)。

树木所需的水分几乎全部由根系(吸水器官)吸取,并沿木质部(从根部到叶部)向上长距离移动。那么,水分是靠什么动力来提升的呢? 研究结果表明,动力有两种:一种是根压,另一种是蒸腾拉力。

所谓根压是指树木根系的生理活动使树液从根部上升的压力。根压把根部的水分压到地面上部,土壤中的水分才能不断补充进来,从而形成根系吸水过程。这是由根部形成力量引起的主动吸水。不过,根压一般只有 0.1~0.2MPa,只能使木质部导管中的水柱升高 10~20 米,而许多乔木的高度是远远超过这个数值的。

树木叶片的蒸腾拉力也是体内水分上升的主要动力。蒸腾拉力是怎样产生的呢?当树木叶片蒸腾失水时,叶肉细胞便产生很低的水势,形成-3~-1MPa 的负压,即产生对下部连续水柱的拉力,这就是蒸腾拉力。木质部导管中的水柱的上端受到强大的蒸腾拉力,克服水柱本身的重力和输运过程中产生的阻力,从而使水柱连续不断地进入叶部。可是,水柱在拉力作用下会不会断开呢?这取决于水分子间的吸收力(即内聚

力)和水分子与管壁间的附着力的大小。据实验测定,0.5 毫米直径毛细管中的水线,在 20℃时可耐受 27MPa 的离心力而不断裂且不与管壁脱离。这个事实间接地说明了蒸腾拉力既能够把木质部中的水分拉到叶

部,又不会把水柱拉断,从而使树木根部的水分源源不断地输运到叶部, 保证了树木的枝繁叶茂。

水分通过木质部由下向上流动,其速度因树种不同而异。据在树木胸高处测定,一般阔叶树种中环孔材水分流动速度为 25~60 米/小时。目前所知,欧洲栎环孔材水分流动速度高达 43.6 米/小时;散孔材为 1~ 6 米/小时;而针叶树材一般为 1~2 米/小时。