1.课题背景

1.1中科院微型实验室“科探方舟”

“科探方舟”(课题研究项目)，是徐州一中与中科院合作，中科院京区科协牵头设计的品牌科学产品。“科探方舟”以探究性科学实验装置为支柱，在专业探究课程专家的指导下完成“小课题研究”，帮助同学们涵养科学精神、提高科学素养。

"科探方舟”是一个探究性的教学集成包，相当于一个微型的实验室，其中包含了生命科学、资源环境等十个不同方向的课题,分别涉及水质差异与硬水软化、射电天文望远镜工程、桥梁承载能力、住宅日照间距、种子催芽剂、风力发电等，都是基于当下、基于生活和生产实践、基于同学们所见所闻所思所想，是真问题,课题具有前瞻性和鲜明的目的性和计划性。

主要目的在于培养学生的创新思维、合作精神、沟通能力，以此提高科学素养。高中是培养学生创新思维的黄金时期，而小课题研究又是一项缜密的科学实验活动，应该让同学们从高中开始，就养成像科学家一样思维的习惯。通过自主学习、动手实验、成果汇报和答辩的形式，达到开阔视野、启迪灵感、增强创新意识和动手实践能力，提高综合科学素养，为将来成为未来社会急需的创新型人才打下基础。

1.2课题简介

水是植物细胞中最重要的化合物之一，占植物细胞鲜重的三分之二以上。

在自然界中水总是遵循着往低处流的规律。而在植物体内水是如何从根系吸收自下而上的运输到植物各个组织的？

自然界中，水总是从高处（重力势高）往低处（重力势低）流，说明势能是决定水的运动方向的关键因素，植物中水的运动也一定和某种植物水势有关。

本研究的主要目的是探究决定植物水势大小的因素，总结普遍规律，并将得到的规律运用到实际农业生产与生活中，为生产生活中一些操作提供理论依据、分析植物生长状况，通过植物水势的知识和规律促进科学农业。

2.实验过程

2.1实验之前的准备

我们首先对实验所需知识进行了充分的学习，之后，通过微信建立了一个工作群，对话共同制定了实验计划。

2.2 实验过程

探究植物新叶与老叶的水势差异

(1)配置不同浓度蔗糖溶液。

配置一定物质的量浓度的蔗糖溶液

(2) 采摘不同植物的新叶与老叶，通过小液流法多次测定植物水势，取平均值

利用小液流法测定植物水势

2.3 分析数据，总结结论

通过以上实验，我们得到：

1. 不同植物的水势有所不同；

2. 同种植物新叶水势通常低于老叶；

3. 同种植物在恶劣环境下植物水势通常会更低。

究其根本：植物水势大高低大小取决于对水分的需求量。水势越低，越容易吸水，所以植物在代谢旺盛的时期或者环境恶劣时会保持较低的水势，有利于维持正常的生理活动，满足生命需求。

3.课题报告

关于同种植物植物水势的研究

薛悦

【摘要】本研究探讨了同种植物在不同生长环境条件下的水势差异，以及新叶与老叶之间的水势差异。水是植物细胞中最重要的化合物之一。植物中水的运动与植物水势有关，研究植物水势对于理解植物的水分吸收和运输机制具有重要意义。实验采用小液流法测定植物水势，发现同种植物新叶的水势通常低于老叶，表明新叶渗透压更高，更易吸水。同时，同种植物在干旱、盐碱等恶劣环境下生长时，植物水势值也更低，这是植物为了适应恶劣环境，保持更低的水势以获得充足水分的一种机制。研究成果可为科学农业提供理论依据，通过植物水势的知识和规律来促进农业生产，如合理种植、灌溉和施肥等。

【关键词】植物水势；小液流法；植物生理学；科学农业。

引言

水势是衡量植物水分状态的核心指标，反映细胞吸水或失水的趋势。研究同种植物在不同环境下的水势变化，有助于揭示其水分调节机制及抗逆性。小液流法基于渗透平衡原理，通过观察溶液密度变化间接测定水势；压力室法则通过施加压力抵消木质部负压，直接读取水势值。本实验结合两种方法，探究同种植物水势的响应规律。

1.材料与方法

1.1材料选择

1.实验植物：冬青、蔓绿绒、葡萄、香樟叶片，自行采摘。

2.实验仪器：离心管、打孔钳、移液管、100mL容量瓶、滴管、烧杯、洗耳球、镊子、药匙、玻璃棒、电子秤。

3.试剂：蔗糖固体、亚甲基蓝粉末、蒸馏水。

1.2实验方法

A.a探究植物新叶与老叶的水势差异

A.b配置不同浓度蔗糖溶液。

A.c采摘不同植物的新叶与老叶，通过小液流法多次测定植物水势，取平均值

A.d分析数据，总结结论。

B.a探究同种植物在不同生长环境下的水势差异

B.b将同种植物分成A、B、C三组，A组不浇水，B组每天浇30mL 0.03g/mL 纯碱溶液，C组每天浇30mL 自来水，持续一周，模拟干旱、盐碱生长环境。

B.c配置不同浓度蔗糖溶液。

B.d采摘不同生长环境条件下的植物叶片，通过小液流法测定植物水势。

B.e分析数据，总结结论。

2.结果与分析

通过表1可以看出：对于同种植物，新叶的水势往往低于老叶水势，也就是说，新叶渗透压更高，更易吸水。

查阅资料，我们得到：新叶往往代谢更加旺盛，对水分的需求较高，维持较低的水势有利于新叶获得充足的水分，以保障其正常生长。

表1 同一植物新叶与老叶的植物水势大小差异

通过表2可以看出：同种植物在干旱、盐碱环境下生长的环境下生长时比在正常环境下生长时的植物水势值更低。

经过分析，我们得到：植物在恶劣条件下生存时水势更低，因为在恶劣环境下只有保持更低的水势才能获得充足水分，正常生长。

表2 同种植物在不同生长环境下的的植物水势大小差异

3.实际应用与展望

1. 在盐碱地等较恶劣的环境下，土壤的水势过低，一般农作物很容易失水死亡，可以选用一些水势较低的作物种植，配合改良土地的方法，逐年改良土地环境。

2. 通过植物水势也可以来确定植物的水分亏缺程度、抗旱性强弱等指标。植物水势越低，意味着对水分的需求量更大。故可以通过对植物水势的分析来进行合理种植，合理灌溉。

3. 施肥过多时，会导致农作物严重失水发生质壁分离，发生“烧苗”现象。

所以施肥时，可以根据植物水势计算所需的化肥量，实现科学施肥。

参考文献

[1]知乎 - 植物水势怎么理解？(zhihu.com/question/41365859)

[2]知乎 - 在植物生理学中，水势到底是什么？(zhihu.com/question/519527323)

[3]微创智博教育，科探方舟 - 探究小液流法——测定不同植物叶片的水势大小项目指导书

[4]江苏凤凰教育出版社 ISBN 978-7-5499-8129-8普通高中教科书——生物学