植物和水 [复制链接]

第7版()
专栏：科学知识

植物和水
鲁峰
任何生物一时一刻也不能离开水，农作物更是这样。水分缺乏或是供应不及时，都会对它的生长和发育产生不良的影响，使产量降低，产品品质变劣。
水对植物为什么这样重要呢？
我们试把较新鲜的植物材料盖上冷玻璃加热烘烤，或是放在太阳下晒，一会儿我们便会在玻璃上发现有“气溜水”的水珠，材料也因而大大减轻重量。这现象表明：植物体内含有水，水是植物有机体的重要组成部分。干燥的种子含水量最少，约3％—15％，但它只处于休眠状态，生命活动非常微弱。若给种子加以适量的水分（另外再供给空气和适当的温度），它就会萌动发芽和生长，开始强烈的生命活动。这又说明：水分，是生命活动所必需的条件。一般的植物体都含有60％—80％的水，蔬菜和块茎块根作物含水达90％—95％，而某些水生植物含水竟达98％以上！
植物要通过光合作用来制造有机物，从而用来建造自己的身体，并由此获得自身生命活动所需的能量。而光合作用的原料，便是二氧化碳和水。光合作用产生的有机物，几乎一半是由碳组成，另一半则由氢和氧——即构成水的元素所组成。
尽管植物所含水分很大，但组成植物的需水量只不过占植物总需水量的0.1％—0.2％，其余99.8％以上的水分，都消耗在植物生长期间的蒸腾作用上（经过植物生理调节作用的一种生命现象，和自由水面的蒸发不同，故叫作蒸腾）。植物的庞大的叶面裸露在空气中，并为太阳所照射。这就不可避免地因叶面强烈的蒸腾作用而引起水分的大量消耗。这看来似乎是一种“损失”，然而却是植物生活所必需的。因为，只有叶面和空气的接触，才能获得光合作用所需的二氧化碳；也只有接受阳光的照射，才能获得光合作用所需的能量。同时，由于水分从叶面不断地跑去，就形成一种“蒸腾引力”，这种引力（另外还有来自根部的压力），好像是一架无形的抽水机，把水由根部经茎部引至叶部，从而形成一股不断上升的水流，来补足叶面的水分。这样，溶解在这水中的土壤中的养分——氮素和矿物元素，随着上升水流源源不绝地运至植物体的各部，供植物应用。这是植物摄取营养元素的最主要的方式。另外，在水分蒸腾的过程中也带走一些热量，使叶面不致因受太阳光的强烈照射而“烫伤”。这和动物用发汗来降低体温是一个道理。所以，苏联著名的植物生理学家季米里亚节夫院士，把这种植物水分蒸腾的“损失”，称为是“植物必需的物理灾害”。
植物水分的这项“支出”是相当可观的。一株玉米每天要消耗水分一点六四公斤，一生要消耗二百多公斤；一株向日葵每天消耗水分五点四公斤。小麦等禾谷类作物，每造成一公斤干物质，在夏季要消耗三百至四百公斤的水；要亩产三千五百公斤的小麦籽实，连同它的藁秆，则在夏季就需水二百一十万公斤至二百八十万公斤，这些水若盛在一亩面积的池中，水层就有三十一至四十二公分深！
假如土壤水分不足，或是在夏季酷热的中午植物的吸水量满足不了蒸腾的需求，植物水分“收入”不敷“支出”，破坏了植物水分代谢的协调，则叶部以及茎的幼嫩部分的细胞，因缺水而失去膨压，植株这些部分就不能保持丰满状态而垂下来。这种现象叫做“萎蔫”。
植物生长点的细胞，只有在充满水分的时候，才能进行细胞的分裂和增大体积，也就是说植物才能生长；植物萎蔫的时候，它们的生长就陷于停顿。也只有在叶面细胞被水饱和着的时候，光合作用才能顺利进行。植物萎蔫的时候，叶面气孔（植物叶部和外界进行气体交换的要道和调节水分蒸腾的门户）关闭，阻碍了二氧化碳的进入叶内，同时，叶的下垂和卷曲也影响叶面接受日光，因而光合作用受到极大的抑制。萎蔫的时候，植物体内其他生命活动也遭到了破坏。这种萎蔫如果是暂时的，持续的时间不长，及时供水以后，植株又会恢复原来的状态；但这并不是对植物不产生一点坏的后果。如果萎蔫持续过久，即使供给了充足的水分，植株也不能恢复，终于枯萎死亡！
土壤中的营养物质也必须溶解在水中，才能被植物吸收、导输和应用；植物体内各种生物化学的变化和有机物的转运，也必须以水作为介质。在大量施肥的情况下，必须有充足的水分来溶解肥料、稀释养分，以便更好地发挥肥效和防止因养分太浓而把植株“烧死”。土壤中有适当水分存在时，更能促进有益微生物的活动。
水分对植物这样重要，是不是要无限制的越多越好呢？不是。植物除了需要从土壤中取得养料和水分以外，同时还要求土壤中有适当的空气。因为植物根的生长和对养分、水分的吸收等活动，要求一定的能量，这能量便是借根的呼吸作用分解有机物质的过程中取得的；呼吸，就需要空气。土壤水分过多，相对地空气就非常缺乏，植物根会因此遭到窒息而腐烂，地上部分也随之枯死。这就是通常所说的“涝”。同时，只有土壤中有一定空气存在时，其中的好氧性细菌才能很好地活动，促进肥料的分解，植物所需的有效养分才能得到最大的满足，而其他如固氮菌和根瘤菌，才能很好地固定氮素。若土壤水分过多，空气非常缺乏，不但影响以上过程的进行，反而会产生一种叫作“反硝化”作用的化学过程，使有效的养分变成无效。另外，土壤空气缺乏，嫌气性细菌活动过分强烈，好气性细菌活动微弱，土壤中便会积累大量的有机酸，而使植物根部中毒。这种现象，在大量施用未腐熟的有机肥料的水田中，尤为显著。
使土壤中经常保持适量的水分，及时满足作物对水分的需要，是取得作物丰收的重要关键。但是，作为土壤水分的重要来源的天然降水（雨和雪），在我国具体气候条件下是很不均衡的，有的季节特别多，有的季节又特别少。这就更需要人工的调节。正确的土壤耕作（如深耕、中耕、除草等）和优良的栽培技术，都是调节土壤水分的手段，但是，根本的、有力的手段，还是大兴水利，进行人工的灌溉和排水，防旱又防涝。
各种不同的作物，甚至不同的品种，需水量是不同的；同一作物、同一品种在它们各个不同的发育阶段中，需水量也是不同的；在不同的气候、土壤等条件下，需水量也是不同的。一般地在作物生长最快最茂盛和组织器官分化最强烈的时期，例如小麦的抽茎和孕穗期，是需水量最多、最迫切的时期，这时水分的缺乏，就易造成产量的锐减。所以，合理的灌溉，必须是根据不同的作物和他们不同的生长发育阶段，并密切结合气候、土壤情况，用最好的灌溉方法，使适当的水分和养肥相溶，保证作物在每个发育阶段上，都能获得足够的水分和养分。1958年我国农民创造了丰富的灌溉经验，我们要在这个基础上争取今年更大的跃进。