植物 “高压抽水”之谜

文/王贞虎

植物 “高压抽水”之谜

文/王贞虎

How Plants Pump Water

澳洲有一种杏仁桉，普遍高达百余米，树干直插云霄，最高达156米，相当于50层的高楼。鸟在树顶上歌唱，在树下听起来就像蚊子的嗡嗡声一样。站在树下向上望，但见树冠上的枝叶郁郁葱葱，碧绿欲滴，特别是夏日的清晨，叶尖上还往外“吐水”。人们不禁要问，这么高大的树，是什么力量把土壤里的水分提到一百多米高的树叶中去呢？

原来，植物都具有吸水的特殊功能，每株植物都是一套“抽水网”。 据载，一棵玉米，一生要从根里“抽水”200千克，才能完成它的使命。一亩阔叶林，一个夏天要“抽水”160吨，才能完成生长的过程；而一亩针叶林也要“抽水”142吨，方能度过炎炎的夏季。

一株植物大约拥有几千万台至几亿台“抽水机”。这些“抽水机”全安置在植物根部的根毛区。在根的细小根梢上边，有一小段密密麻麻的纤毛，这就是植物的根毛。每条植物的根毛都是根毛区表皮细胞外壁的外突起所形成的，这条细长根毛与土壤颗粒紧密接触。根毛数目极多，一颗黑麦约有40亿条根毛，总长度可达9000多公里，这样就扩大了根的吸收面积。植物庞大的根系，在地下不停地搜索着每一滴水，再通过茎杆输送到叶片，再由叶片的气孔排放到空气中，从而降低了周围的温度，增加了湿度，改善了环境。

根系产生的巨大吸水能力还离不开两种动力。

一种动力是根压，这是根吸水的下端动力。活的根主动吸水，并把水导向上端的能力叫根压。根的内部有许多细小的导管同心协力管理无机盐水溶液，溶液浓度较高，导管就向四周细胞夺水，四周细胞失水之后，再向外围细胞夺水，最后捉使根毛向土壤夺水。根压可达2～3个大气压，不仅能促使根主动吸水，而且可促使水分通过茎到达叶和植物全身。

另一种动力是蒸腾拉力。伸展在空中的叶子不断地散失水分，失水的叶便向枝条吸水，枝向茎吸水，间接地向根吸水。这种动力很像上端有“抽水机”将水抽上来，这个“抽水机”的作用叫“蒸腾拉力”。蒸腾拉力可达十几个大气压，它比日常用的最大抽水机的抽力还强十几倍。

有了上、下两种动力，就可以很方便地把水抽到一百多米高了。

高等植物的"抽水系统"发达，地下的根系往往比地上可见部分要大好几倍。如小麦根深可达2米，苹果树根系水平方向能伸到27米以外。因此，植物可以从很大一片土壤里吸水。

根不仅是植物的“抽水机”，也是“化工厂”，还是“小仓库”。含氮、磷、钾等元素的化合物被根吸收后，经过根转化成植物生长所需要的营养。冬季，植物维持生命的营养，就是靠根储存营养的“小仓库”来供给。春天到了，植物又开始抽芽、吐叶、开花了，也是靠根储存的营养。

可笑的是，植物强大的“抽水”功能，近年不时被人指责是造成某地干旱的罪魁祸首。比如2010年春天，西南五省大旱，就掀起了一轮舆论风暴。有人竟认为这场旱灾是由于西南各地长有桉树的原因，因为桉树是植物界“抽水”能力最强的“抽水机”。

后来，这个谬论被人用科学的论据推翻。科学家认为，指责桉树“抽水”造成西南大旱对桉树来说是很不公平的。因为除了一部分水生种类外，大部分高等植物都扎根于旱地之上。为了生存，它们都要用根吸收水分，再把水分“抽”到地上的茎叶里去。从这个意义上说，所有的陆生植物都是“抽水机”，只不过“抽水功率”大小不同罢了。一般来说，木本植物的“抽水功率”要大于草本植物。所以在比较干旱的地区，水分条件不足以支撑木本植物的大量生长，这些地方就只能形成草原和荒漠，而不能形成森林。但是，这次闹旱灾的西南五省的水分条件并不差，其原始植被本来就是森林，因此在这一地区种植桉树，理论上是不会像在草原和荒漠地区滥种杨树那样造成水资源损耗的。

而且，陆生植物并非只有抽水这一种本事，它们还有涵养水分的本事。这是因为植物可以把地表和根系所及的地下改造成易于蓄水的环境，尽管蒸腾作用会消耗一定的地下水，但是被植物改造的土地却能够涵蓄更多的水分。这就是我们常说森林是“绿色水库”的原因。桉树林也是森林，一样可以起到涵养水分的作用。很多桉树林都是在荒坡上造林的，假如当初没有造林，而是让荒坡一仍其旧，那么当年的旱灾只能更重。

当然，营造不合理的树林的确会产生耗水过多的问题，但这不是“树”本身不好，而是“技术”不好。常见的不合理做法有以下几种：一，树木种植过密，不仅大量消耗水分，而且导致树和树发生竞争，结果两败俱伤；二，树林内的物种多样性太低，缺少其他乔木、灌木和草本植物，这种结构单一的纯树木“裸林”，所产生的蓄水作用是很小的；三，在大片地区同时栽种同一种树，导致树龄单一，而不是让以耗水为主的幼龄树林和以蓄水为主的老龄树林交错分布。

（责编：高雨薇）