在茶樹生命活動中,水的生理功能,大致可歸納為以下四個方面:①水是原生質(zhì)的主要組成成分;②水是氣體、鹽類和其他溶質(zhì)出入于細胞和從一器官到另一器官之間的溶劑;③水是光合作用和許多水解過程中的反應(yīng)物;④水是保持植株膨脹狀態(tài)所必需的。
1.茶樹各器官中的含水量及其變化
由于茶樹各器官內(nèi)部組織的差異,再受外界不同條件的影響,各器官之間水分分布有很大差別。由薄壁細胞組成的組織與分生組織,一般含水量較高,常在90%以上。而厚壁細胞及含有大量貯藏物質(zhì)的細胞含水量則低。幼葉細胞含原生質(zhì)豐富,含水量也較高。葉片定型后,水分大減。凡是年齡較幼、生理機能較活躍的部位,或處于水分較充足的條件下,含水量便較高。通常,地上部含水量比地下部高,葉片比枝干的含水量高,幼嫩葉比粗老葉含水量高,幼莖比老莖含水量高。同一器官在生長活動時期的含水量比休止期為高。
茶樹葉片含水量的晝夜變化也很大,一般葉子由早晨開始含水量即逐漸減低,到午后2~4時達最低點,此后又逐漸上升,到夜間12點達最高點。
2.茶樹吸收水分的機理
茶樹的大部分水分是由根的活細胞吸收的。細胞吸水能力的機理,可分為兩種:一為吸脹作用;二是滲透作用。根系吸水一般可分為主動吸水和被動吸水兩種方式。主動吸收是由本身生命活動引起的吸收,這主要靠滲透作用。茶樹根細胞的內(nèi)側(cè),大部分被一個大液泡所占據(jù),這個大液泡,其中充滿含有不能通過液泡膜壁的大分子溶液,如糖、鹽類和酸等。細胞壁和液泡之間為細胞質(zhì),它具有半透膜的性質(zhì)。因此,根生長在土壤中,根細胞與土壤溶液之間成了一個滲透系統(tǒng)。水從液泡外側(cè)通過多孔的膜向內(nèi)側(cè)移動,這個過程是滲透作用。細胞液和土壤溶液之間濃度不一致,二者滲透壓不相等,吸水力有差別,水分便通過細胞質(zhì)發(fā)生滲透。一般細胞液濃度較高,滲透壓和吸水力較大,土壤中的水能不斷地向根細胞內(nèi)滲透,把水吸進去。如土壤溶液的濃度大于細胞液濃度,水便向外滲透,引起細胞收縮,脫離了細胞壁,發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。
茶樹根細胞吸水的另一原因,是被動吸水,這是由于地上部(主要是嫩枝和葉片)蒸騰失水所引起的。一般植物所用的水只占其吸收水分的l%,其余99%被嫩枝和葉片蒸騰。莖的樹皮上長有木栓組織,是防止失水的結(jié)構(gòu)。木栓皮的細胞壁中往往有脂肪性物質(zhì),有防水的作用。茶樹葉片表皮上有蠟狀的角質(zhì)層,也可防止水分散失,減少蒸騰。葉片背面有許多氣孔,每一平方毫米面積達250~300個,這是茶樹水分散失的主要途徑。當(dāng)葉片蒸騰失水時,葉內(nèi)細胞水分減少,細胞液濃度增加,吸水增大,便向葉脈的導(dǎo)管吸水。導(dǎo)管失水,吸水增強,同樣向莖導(dǎo)管吸水,使導(dǎo)管的水被拉上升。最后向根吸水,細胞液濃度增大,被迫向土壤中吸水。
茶樹水分從根吸入經(jīng)過滲透和蒸騰作用,直升到葉部,輸運的途徑是:根(導(dǎo)管、管胞)→莖(導(dǎo)管、管胞)→枝和葉柄(木質(zhì)部)→葉主脈→葉支脈→支脈導(dǎo)管相連接的葉肉細胞蒸騰體外。水分在體內(nèi)運輸,第一種為短程運輸,是從根毛到根部導(dǎo)管的運輸,以及從葉脈導(dǎo)管到葉肉間隙的運輸,這主要靠細胞間吸水力的差異,稱為滲透運輸;第二種為長程運輸,是輸導(dǎo)系統(tǒng)液流的運輸,水流通過木質(zhì)部的導(dǎo)管和管胞。水分運輸根壓不是主要的原因,而是蒸騰拉力的關(guān)系。
3.茶樹的蒸騰作用
茶樹吸收的水分只有一小部分(不超過1%)被利用到代謝作用中去,大部分水分通過蒸騰作用而損失。蒸騰作用主要通過氣孔、皮孔與角質(zhì)層進行,但絕大部分的蒸騰是通過氣孔進行的。由于蒸騰作用的存在,茶樹體內(nèi)的水分隨時都在損失,特別在土壤供水不良的情況下,水分虧缺是個經(jīng)常的威脅。
茶樹葉片的蒸騰強度,各月不同,夏季7~8月間(在杭州地區(qū))最大時約達100克左右/平方米/小時,一般多在50~70克之間,全年平均在70~80克,夜間約占20~30%。蒸騰強度隨樹齡、季節(jié)不同而不同。一般說來,幼年茶樹>壯年茶樹>老年茶樹。在四季分明地區(qū)的茶樹,無論是幼年茶樹,還是壯年茶樹,或者是老年茶樹,都是夏季>秋季>春季>冬季。