探究小液流法测定不同植物叶片水势的大小
小液流法测定植物水势
【摘要】通过小液流法测定不同植物叶片水势大小，探讨了不同因子对植物水势大小的影响。实验结果表明：植物材料水势低于溶液水势，材料吸水；植物水势高于溶液水势，材料失水。相较于老叶，新叶的植物水势更低，结合生物知识可知新叶的代谢更旺盛，因此吸水能力强，水势更低。在干旱盐碱环境下生长的植物比在正常环境下生长的植物水势值低。同种植物在干旱、盐碱等恶劣环境下生长时，植物水势较低，吸水能力更强。
【关键词】植物水势；小液流法；外界溶液浓度；干旱盐碱
一、研究背景
水是构成细胞的重要成分，一般植物组织含水量占鲜重的75%-90%。细胞中的水分可分为自由水和结合水两类，两者比值与植物代谢强度和抗逆性有密切关系。
水分对动植物生命活动十分重要，自然界的水总是往低处流，但是水分在土壤-植物-大气的循环中却是往高处走。这是由植物水势引起的。水势是推动水在生物体内移动的动力来源，它可直接反映出植物水分亏缺程度和抗旱性强弱，是最常用的水分生理指标之一。
植物组织是一个渗透系统，将植物组织放在外界溶液时，植物组织内的水分与外界溶液进行交流，水分由水势高向水势低的溶液移动直至平衡。利用这一原理，采用小液流法可确定植物组织水势。
本研究将会探究植物水势与植物种类和叶龄的关系，并将进一步探索耐干旱、耐盐碱植物的水势大小和环境因子对常见植物水势的影响。
本研究的目的是通过学习探究小液流法测定植物水势的原理和步骤，分析不同因子对植物水势大小的影响，以及小液流法在植物水势研究中的应用。由此，一者可以确定植物的受旱程度和抗旱能力，作为合理灌溉的生理指标。二者可以确定化肥的施用量，避免烧苗现象的发生。三者可用于腌制咸菜工艺的改良，增进风味。
二、实验材料
1. 实验仪器：电子秤、离心管、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、容量瓶、移液管、镊子、打孔器、药匙等。
2. 试剂：蔗糖、蒸馏水、亚甲基蓝。
3. 实验叶片：女贞、银杏、空心菜。
三、研究过程
1. 植物种类对叶片水势的影响
1.1 不同浓度蔗糖溶液的配制
（1）自变量：蔗糖 因变量：蔗糖溶液浓度
（2）实验步骤：
①称量蔗糖：使用电子秤精确称量34.2g蔗糖。
②溶解蔗糖：将称量好的蔗糖放入100ml烧杯中，加蒸馏水至80-90ml刻度线处，用玻璃棒搅拌直至蔗糖完全溶解。
③引流：通过玻璃棒将烧杯内的蔗糖溶液引流到容量瓶中，再用少量蒸馏水冲洗烧杯和玻璃棒，引流至容量瓶中。
④定容：当容量瓶内溶液加至距刻度线1-2cm停止引流，改用胶头滴管精确滴加，直到溶液凹液面底部与刻度线相切。
⑤倒转振荡：使溶液混合均匀。
⑥保存：将配制好的蔗糖溶液保存在试剂瓶中，放置在阴凉干燥的地方。
⑦记录数据，分析结果。
1.2 不同植物叶片水势大小
（1）自变量：不同植物 因变量：叶片水势大小
（2）实验步骤：
①植物叶片准备；
取叶
②叶片放入不同浓度蔗糖溶液中；
蔗糖母液
③染色：用药匙末端沾取微量亚甲基蓝粉末放入有叶片的离心管中。
染色
④观察液滴的瞬间流向用滴管各取B1至B5离心管有色液，插入相应离心管（A1-A5）中部，缓慢从滴管尖端横向放出一滴蓝色溶液，观察液滴瞬间流向。
观察液滴瞬间流向
⑤计算叶片水势；
⑥记录数据，分析结果。
2. 探究同一植物新叶与老叶的植物水势差异
2.1 同一植物新叶与老叶水势大小
（1）自变量：同一植物新叶与老叶 因变量：叶片水势大小
（2）实验步骤：
①采集些许同一植物的新叶和老叶；
②叶片放入不同浓度蔗糖溶液中；
③染色：用药匙末端沾取微量亚甲基蓝粉末放入有叶片的离心管中；
④观察液滴的瞬间流向，用滴管各取B1至B5离心管有色液，插入相应离心管（A1-A5）中部，缓慢从滴管尖端横向放出一滴蓝色溶液，观察液滴瞬间流向；
⑤计算叶片水势；
⑥比较新叶和老叶的水势差异并分析原因；
⑦记录数据，分析结果。
四、结果与分析
结果：
1. 通过表1可以看出，随着蔗糖母液用量的增加，蔗糖浓度逐渐升高。
表1 配置不同浓度蔗糖溶液的数据记录表
| 离心管 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 |
| 1mol/L蔗糖母液（ml） | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 蒸馏水（ml） | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 |
| 浓度（mol/L） | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 |
图1 配置不同浓度蔗糖溶液的数据记录统计图
2. 通过表2可以看出，银杏叶片在蔗糖浓度低于0.3摩尔每升时，液滴下
沉；当蔗糖浓度高于0.3摩尔每升时，液滴上浮。可见植物叶片水势计算浓度为0.3mol摩尔每升，叶片水势为-0.76MPa。
表2 不同植物有色液滴的移动情况实验记录表
| 浓度 | 植物名称 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 |
| 液滴移动方向 | 银杏 | 下沉 | 下沉 | 停止不动 | 上浮 | 上浮 |
| 女贞 | 下沉 | 下沉 | 下沉 | 下沉 | 下沉 | |
| 空心菜 | 上浮 | 上浮 | 上浮 | 上浮 | 上浮 |
图2 不同植物有色液滴的移动情况实验记录统计图
3. 通过表3可以看出，银杏新叶的平均植物水势为-0.96Mpa，老叶的平均植物水势为-0.645MPa。葡萄新叶的平均植物水势为-1.01Mpa，老叶的平均植物水势为-0.76MPa。
表3 植物新老叶片水势实验记录表
| 序号 | 植物名称 | 新叶水势平均值 | 老叶水势平均值 |
| 1 | 葡萄 | -1.01Mpa |
-0.76Mpa |
| 2 | 银杏 | -0.96Mpa下沉下沉 | -0.645Mpa下沉 |
图3 植物新老叶片水势实验记录统计图
分析：
材料新鲜度影响结果，水势负值越大表示植物越缺水；负值越小，则水分状态相对较好。实验中新叶水势更低，老叶水势相对较高表明：
新叶代谢活跃：新叶生长和蒸腾作用强，导致水分消耗更快，吸水能力更强。
老叶保水能力：老叶通过结构（角质层增厚）和生理机制（气孔调节）减少水分流失。
五、结论
1. 随着蔗糖母液用量的增加，蔗糖浓度逐渐增大。
2. 当把植物组织或细胞放在溶液中时，两者会发生水分交换。
1）当植物材料水势低于溶液水势，材料吸水，外界溶液浓度变大，比重变大。
2）当植物材料水势等于溶液水势，外界溶液浓度不变，比重不变。
3）当植物材料水势高于溶液水势，材料失水，外界溶液浓度变小，比重变小。
3. 相较于老叶，新叶的植物水势更低，结合生物知识可知，新叶的代谢更旺盛，因此吸水能力强，水势更低。
4. 在干旱、盐碱环境下生长的植物比在正常环境下生长的植物水势值低，吸水能力更强。
5. 同种植物在干旱、盐碱等恶劣环境下生长时，植物水势较低，吸水能力更强。
六、参考文献
[1]黄爱霞.小液流法测定植物水势的原理及注意事项[J].中学生物教学,2011(12):32-32
[2]苏教版生物书必修一
