生物学中植物的水
水是植物细胞的重要组成部分。植物的含水量约占组织鲜重的70%～90%。植物含水量与植物种类、生长环境、组织和器官特点等有关。水参与植物体内许多生理生化过程，如有机物质的合成和分解、光合作用和呼吸作用等。水是生理生化反应和物质运输的介质。水能维持植物组织和细胞的紧张度，从而保持植物的固有姿态，有利于植物生长发育的进行。水还可以调节植物体温和环境气候。
植物细胞中的水分通常有两种存在状态，即束缚水和自由水。自由水/束缚水比值可作为代谢活动和抗逆性强弱的重要生理指标。
1.2 植物细胞对水分的吸收
化学势（chemical potential）用来描述体系中各组分发生化学反应的本领及转移的潜在能力。水势（water potential）是指在等温等压下，体系中每偏摩尔体积的水与纯水之间的化学势差，用符号ψw表示。
典型细胞的水势组成为：ψw = ψπ + ψp + ψm，式中ψπ为渗透势，ψp为压力势，ψm为衬质
势。成熟细胞的水势由液泡水势来代替。由于液泡中衬质势又可忽略不计，即ψw细胞 = ψw液泡 = ψπ + ψp。
植物的水分运输依赖于它们之间的水势差。植物的主要吸水方式可分为以下三种:渗透吸水、吸胀吸水和代谢吸水。渗透作用是液泡细胞的主要吸水方式；干燥种子和分生组织细胞的吸水主要是吸胀。目前，在许多动物、植物和微生物中都发现了类似的专门转运水的膜蛋白，统称为水通道蛋白。
1.3 植物根系对水分的吸收
植物可以通过地下和地上部分吸收水分，但主要是通过地下部分的根部。根区是根系吸收水分的主要部分。根系吸水方法包括被动吸水和主动吸水。被动吸水是地上部分蒸腾引起的根系吸水方式，其驱动力是蒸腾张力，是根系吸水的主要方式。主动吸水是根系自身生理活动引起的根系吸水方式，其驱动力是根压。伤和吐水是证实根压存在的两种生理现象，可以作为根系生理活动的指标。影响根系吸水的土壤因素主要包括:土壤水分状况、土壤溶液浓度、土壤温度、土壤通气状况等。
1.4 植物的蒸腾作用
蒸腾作用是指植物体内的水分以气体状态通过植物体表，从体内散发到体外的现象。常用的蒸腾作用的指标包括：蒸腾速率、蒸腾效率和蒸腾系数。植物蒸腾作用的方式包括皮孔蒸腾和叶片蒸腾（气孔蒸腾和角质层蒸腾），其中气孔蒸腾约占总蒸腾量的90％以上。气孔蒸腾对地球上的碳氧平衡、水分平衡和植物的生命活动均起很大作用。气孔蒸腾遵循小孔扩散率，即通过小孔的扩散速率不与小孔面积成比例，而与其小孔周长成正比。保卫细胞吸水膨胀是引起气孔运动的原因。目前有关气孔运动机理，有以下三种学说：淀粉-糖转化学说、苹果酸代谢学说和离子泵学说。凡是改变水蒸气扩散力和扩散阻力的因素都可以对蒸腾作用产生影响。影响蒸腾作用的主要环境因素有：光照、大气温度、大气湿度和风速等。
图1-1 气孔运动机理（引自蔡永萍，2014）
1.5 土壤—植物—大气连续系统
由土壤、植物和大气组成的连续系统，向下包括土壤根系层，向上包括大气圈的对流层。具体运输途径是：土壤水分被根系表皮和根毛吸收—根皮层细胞—中柱薄壁细胞—根导管（管胞）—茎导管（管胞）—叶柄导管（管胞）—叶脉导管（管胞）—叶肉细胞—叶肉细
胞间隙—气孔下腔—通过气孔逸出。其中水势是以递减的形式分布的。水分在导管或管胞中的运输是一种集流，其上升的动力是由根压和蒸腾拉力造成的压力梯度。“内聚力学说”认为，水分子的内聚力大于张力，可以保持导管或管胞中水柱的连续性。
1.6合理灌溉的生理基础
不同的作物有不同的需水量，同一种作物在不同的生长阶段有不同的需水量。水分临界期通常是指植物生命周期中对水分亏缺最敏感、最脆弱的时期。灌溉指标包括形态指标和生理指标。其中，生理指标能敏感地反映植物体内的水分状况。喷灌、滴灌等新型灌溉方式得到推广使用，大大提高了我国农业的水利用率。节水农业和旱地农业都被称为高水效农业。高水效农业是指追求并同时实现单位用水量的高水分利用效率、高经济效益、高生态效益和高社会效益的新型农业体系。
