摘要：本实验旨在研究不同植物以及新老叶片的水势大小情况。通过小液流法来测定植物水势，展开多次试验，观察液滴沉浮情况后，进行比较，讨论以及得出了结论。结果表明海桐的水势约为-0.63，桂花叶片的水势约为-0.76，广玉兰水势较低，黄樟水势较高。海桐新叶片的植物水势为-0.38，老叶片植物水势为-0.63，相比较，可见新叶水势较高。鉴于目前可以对不同植物的水势可以进行细致研究，方法简单易于操作，可以获得多种植物的水势状况，对培养植物生长以及生命体水势的研究有重要的意义。

关键词：植物水势；小液流法；海桐；桂花

一、研究背景

1.内容定义

1.1水势

水势，一般是指水的化学势，是推动水在生物体内移动的势能。在植物生理学中定义为:在等温等压下，体系中的水与纯水之间每偏摩尔体积的水的化学势差，纯水的水势最高，并且人为设定为当溶液越浓，水势就会越低，因此负值越大，水总是从水势高处流向水势低处，所以自然界中的水循环，一般都是从土壤到植物，最后在蒸腾作用下传到大气中。

1.2植物体内水分

植物体内的水分存在状态分为束缚水(结合水)和自由水两种。其中，自由水是指在生物体内或细胞内可以自由流动的水，是良好的溶剂和运输工具。结合水是指吸附和结合在有机固体物质上的水，主要是依靠氢键与蛋白质的极性基(羧基和氨基)相结合形成的水胶体，是细胞结构的重要组成成分。

1.3植物水势

植物水势是指植物细胞内的水分和外界水分进出细胞的趋势，也是植物水分生理中一个基本度量单位。

在日常常生活中，不难发现 “水往低处流”，可植物却十分特殊，水分却可以从土壤中吸收进入植物，并且又从根即被输送到基叶，花等各个部位。这与土壤，植物、大气的水势大小密切相关。 植物细胞是一个渗透系统，当植物细胞放入外界溶液中时， 水分将以水势差为动力在两者间流动， 最终达到动态平衡，实现水分从土壤吸收进入植物根部，又从根部被输送到基、花叶等各个部位。

1.4植物水势组成

植物水势有三部分组成，分别是衬质势（细胞的胶体物质(衬质)的亲水性而引起的水势较低值）、渗透势（由于溶液的中溶质的存在使细胞水势的降低值）、压力势（细胞壁对细胞原生质体、细胞液产生一种压力，由于压力的存在面使细胞水势的增加值），由于衬质势很小，以及压力势在同一大气压下可以忽略，所以植物水势的测量主要是对渗透势的测量。

2.测定方法

2.1液相平衡法（即小液流法）

植物组织是个渗透系统 将植物组织放在外界清液时，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，利用这原理采用小液流法可确定植物组织水势，

优点：操作简单，无需复杂的仅器设备。

缺点：准确性较差，人为因素比较多，无法自动纪录。

2.2压力平衡法

植物叶片通过蒸腾作用时产生蒸腾拉力，将切断的枝条和叶片放入压力室内，逐渐加压，使得所施加的压力值(平衡压)刚好抵偿植物蒸腾产生的原始负压，进而计算出植物水势。

优点：可以快速测定植物大块组织，简便，结果准确。

缺点：无法测量小型组织。更求有设备基础和操作技能，操作不当可能会造成危险。

2.3气相平衡法

将叶片或植物组织放入很小的样品室内，经过一段时间后，样品室内的空气和植物样品将达到水势平衡状态。

此时气体的水势与叶片水势相等。空气的蒸汽压与温度有着严格的定量关系，可以换算出植物水势。

优点:较少受外界环境因索影响，灵敏度高，测定结果可靠。

缺点:操作费时，样品水势不同，所需平衡时间不同，样品水势越低所需平衡时间越长。

2.4总结

由于小液流法操作简易，器材易于获取，所以选择小液流法作为试验方法来做植物水势的研究。

3.小液流法具体介绍

3.1实验现象及结论

1)若植物组织的水势低于溶液的水势，组织则吸水，使外溶液浓度增大，比重也增大（此时滴入的小液滴会下沉）

2)若植物组织的水势高于溶液的水势，组织则失水，使溶液的浓度变小，比重也变小（此时滴入的小液滴会上浮）

3)若植物组织的水势与溶液的水势相等，外溶液的浓度不变，其比重也不变（此时滴入的小液滴会悬浮）

目的是寻找到悬浮时外界溶液的摩尔浓度来计算植物的水势。

3.2计算公式

ψS= - iCRT

式中ψS溶液的渗透势，以MPa为单位

R = 0.008314MPa/mol*K

T-绝对温度(K) T=摄氏温度(°C) + 273

C-溶液的质量摩尔浓度，单位: mol/L|

i一溶液的等渗系数，蔗糖=1

4.研究现状以及在生活中的应用

4.1研究现状

植物水势的研究现状主要集中在监测技术和生理机制两个方面。‌植物水势作为反映植物体内水分状况的重要指标，其研究对于理解植物对环境的适应性和提高作物产量具有重要意义。目前，研究主要集中在监测植物水势的技术发展和植物不同组织的水分调节能力及其对干旱的敏感性。

在监测技术方面，植物水势仪是实现植物水势监测的关键工具。随着物联网、大数据等技术的融合应用，植物水势仪的精度和功能性不断提升。行业报告指出，植物水势仪行业的发展受到政策利好和技术创新的影响，未来将更加注重产品的差异化和市场应用方向的拓展。

在生理机制方面，研究表明不同植物组织对水分亏缺的敏感度不同。例如，荒漠植物的幼嫩组织由于水势调节能力较弱，对干旱更为敏感。通过分析不同组织的水分相关参数，可以评估植物的耐旱性。这些研究不仅加深了对植物水分生理机制的理解，也为农业生产中提高作物抗旱性提供了科学依据。

综上所述，植物水势的研究对植物培养和生命科学研究起到辅助作用。

4.2生活中具体应用

1）根据植物水势确定植物的受旱程度及能力，从而进行合理灌溉

2）根据植物水势判断其在不同浓度下的吸失水情况，从而确定施肥情况

二、实验材料

1.仪器

烧杯、离心管、胶头滴管、移液管、洗耳球、容量瓶、打孔器

2.材料

水、蔗糖、亚甲基蓝、广玉兰、桂花、海桐、黄樟的叶片

三、研究过程

1.配制蔗糖溶液

用34.2克蔗糖加水配制溶液，充分搅拌融合，倒入100mL容量瓶，用胶头滴管进行定容后转移至另一瓶内，完成对100mL1mol/L 的蔗糖溶液的配制。用移液管以及洗耳球分别转移1mL-5mL蔗糖溶液到A组的5个离心管中，接着将每个离心管补入清水到10mL。从而完成了10mL0.1mol/L-0.5mol/L的蔗糖溶液的配制。最后将五个离心管中的蔗糖溶液分别移出2mL到B组的5个离心管中。

2.使用小液流法

将不同种类的叶片分别打100个孔，将打下来的小圆片分为5组，每组20个，分别将20个小圆片放入B组5个离心管中，静置25分钟，期间不定时摇晃使之均匀。接着用玻璃棒蘸少许亚甲基蓝染色，将B组的蓝色溶液用胶头滴管滴入相应的A组溶液，观察实验现象，找到悬浮时外界溶液的浓度根据公式计算得出结论，如果所有液滴全上浮或下沉，应配制其他浓度的蔗糖溶液，在多次进行实验，由此再得出结论。

四、结果与分析

观察第一张图表，不同颜色代表不同浓度，上下状况表示沉浮状况，如果为空白则为悬浮，由图可知广玉兰在三种浓度下的小液滴全部下沉，需要配制其他浓度的溶液进行重复试验，桂花在0.3mol/L时悬浮，海桐在0.1mol/L-0.3mol/L之间的浓度悬浮，根据浓度可以带入公式计算。计算得海桐水势约为-0.63MPa，桂花叶片水势约为-0.76MPa。

观察以下图表，将同一植物的的新叶与老叶比较，可见新叶的植物水势比老叶的植物水势高。

五、实验结论、改进之处及未来展望

1.实验结论

经实验，不同植物的水势区别很大，其种类，主要生长地区对植物水势有很大影响。同种植物的新叶比老叶的植物水势高。

2.改进之处

可以使用其他不同的方法多次测量植物水势，可以更加准确的得出结论。

3.未来展望

加强对植物水势等植物特性的研究，可以更好的提升在植物培养，以及生命科学领域的研究进展。

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