在植物生理學(xué)的研究中,植物水勢(shì)是一個(gè)至關(guān)重要的指標(biāo),它反映了植物細(xì)胞內(nèi)外水分的化學(xué)勢(shì)差,對(duì)于了解植物的水分狀況、生理狀態(tài)以及與環(huán)境的相互關(guān)系具有重要意義。而
植物水勢(shì)測(cè)定儀中的壓力室法測(cè)試原理便是一種廣泛應(yīng)用且清晰的測(cè)量方法。
植物通過根系從土壤中吸收水分,并通過葉片的蒸騰作用將水分散失到大氣中,在這個(gè)過程中,植物的根莖葉之間存在著水勢(shì)梯度。當(dāng)植物葉片或枝條進(jìn)行蒸騰作用時(shí),導(dǎo)管中的水分會(huì)因內(nèi)聚力形成連續(xù)的水柱,同時(shí)由于蒸騰拉力的作用,水柱承受著一定的張力或負(fù)壓,從而使水分能夠連貫地向上運(yùn)輸。
當(dāng)把植物的葉片或枝條從植株上切下時(shí),木質(zhì)部中的液流由于張力解除會(huì)迅速縮回木質(zhì)部,導(dǎo)致液流的彎月面從切口處縮進(jìn)。此時(shí),若將切下的葉片或帶葉小枝條倒裝在壓力室中,使切口露出壓力室蓋數(shù)毫米,并逐漸加壓,隨著壓力的增加,植物組織內(nèi)的水分會(huì)受到壓力的作用而產(chǎn)生相應(yīng)的變化。
當(dāng)所施加的壓力恰好抵償了導(dǎo)管中的原始負(fù)壓時(shí),導(dǎo)管中液流的彎月面會(huì)恰好在葉柄或小枝末端的切口處顯露,此時(shí)所施加的壓力值通常被稱為平衡壓。從原理上來說,在平衡條件下,葉肉細(xì)胞的水勢(shì)等于木質(zhì)部導(dǎo)管中液柱的負(fù)壓與導(dǎo)管汁液滲透勢(shì)之和,而由于導(dǎo)管汁液的滲透勢(shì)通常很小,近乎于零,所以此時(shí)所施加的平衡壓在數(shù)值上就與切割前木質(zhì)部的壓力相等,且與植物葉片或枝條的水勢(shì)數(shù)值相等,但符號(hào)相反,即P=-Wp,其中P為外加壓力,Wp為植物的水勢(shì)。
在實(shí)際操作中,通過壓力室法測(cè)定植物水勢(shì)時(shí),需要先選取合適的植物樣品,如木本植物帶葉片的小枝或帶葉柄的單個(gè)葉片等,并迅速將其摘下裝入塑料薄膜袋中,放入暗箱防止水分逸失。然后將樣品基端切出斜面,迅速裝入壓力室的樣品室中,使切口伸出并密封好,避免損傷樣品。接著開始加壓,同時(shí)要注意控制加壓速度,一般每秒壓力增加不超過0.5bar,對(duì)于松柏科植物等加壓速度還應(yīng)更緩慢些。當(dāng)觀察到液流恰好在枝條切面出現(xiàn)時(shí),立即停止加壓,此時(shí)壓力室上的讀數(shù)即為樣品的水勢(shì)值。
植物水勢(shì)測(cè)定儀的壓力室法測(cè)定植物水勢(shì)具有設(shè)備簡單、操作方便、測(cè)定迅速以及精確度較高等優(yōu)點(diǎn),而且便于在野外進(jìn)行應(yīng)用,能夠?yàn)橹参锷韺W(xué)、生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的研究提供重要的數(shù)據(jù)支持,幫助人們更好地了解植物的水分生理特性,從而為合理灌溉、抗旱育種等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐提供科學(xué)依據(jù)。