植物水势概念的提出

1　植物水势概念的提出

在植物生理学史上，最初用热力学原理去考察植物细胞水分关系的学者是我国著名植物生理学家汤佩松教授和著名热力学家王竹溪教授。汤佩松与王竹溪提出，用水的化学势标志细胞的水分状态，用细胞与其环境之间水的化学势差标志细胞吸水或失水，用水的蒸气压差测定细胞与其环境之间水的化学势差。1947年Boyer建议，植物的水分移动也用同一方法解释，但是植物学家当时对于根据热力学来解释尚不易接受，直到1960年Slatyer和Taylor的论文出现后水势这一概念才开始被人采用。1966年Kramer进一步讨论了水势这一热力学概念后，植物生理学界才普遍承认并广泛采用植物水势的概念。

水势是从化学势(Chemical Potential)概念引申出来的。化学势是用来描述体系(System)中各组分发生化学反应的本领及转移的潜在趋势的物理量。所谓化学势，即在一定条件下，一摩尔物质(不论是纯的，或存在于溶液中的，或任何体系中的)所含的自由能。而何为自由能呢?当我们把某种染料或有色固体水溶性物质放入水中时，它们就会自然地扩散开来，最终形成均匀的有色溶液，这种现象就是溶质的扩散现象。溶质的分子或离子之所以能在水中扩散，能够自发地从高浓度区域向低浓度区域运动，是因为溶质颗粒含有运动的潜能，即可以用来做功的能量，就叫自由能(Free Energy)。物质所含自由能的多少一般用化学势表示。

由于水的化学势代表的是能量，而植物生理学在涉及细胞的水分关系时常用压力单位水势(ψ)表示能量，所以存在一个单位换算问题。

由于：能量单位是焦耳(J)，1J=l N·m　(牛顿×米)，压力单位是帕(Pa)，1Pa=l N·m^-2(牛顿×米-2)，

所以：能量/压力=l　(N·m)/1(N·m^-2)=m³(米3)(体积)

因此，压力=能量/体积

这样，可以将压力看作是单位体积中的能量，由于我们讨论的是水的化学势，上式中的体积便是指水的体积，是溶液中水的偏摩尔体积。我们把每偏摩尔体积的水与纯水的化学势差就叫做水势(ψ)。

由于纯水的化学势规定为零(µw⁰=0)，所以，纯水的水势