根的构造及种类

根的构造及种类

根是植物体的重要组成部分，它不仅将植物固定在土壤中，还负责吸收水分和无机养分。本文将详细介绍根的构造、种类、机能以及相关的科学原理，帮助读者全面了解这一神奇的植物器官。

根的定义

把植物体牢牢地固定在地面或其他物体上，并起到吸收水和无机养分作用，这种器官称为根。

根的种类

根据主根和侧根的区别分类

1. 直根（Tap root）
   粗直的源根（主根）与纤细的侧根有明显区别的根。例）梨、苹果、木槿花、松树、白菜、芹菜、番薯、凤仙花、萝卜、蒲公英等双子叶植物和裸子植物。

2. 须根(Fibrous root)
   不分源根（主根）和侧根，由粗细相似的细长根而组成的根。例）水稻、大蒜、狗尾草、百合、洋葱、葱、玉米等单子叶植物。

根据根的大小和生长环境分类

1. 块根(Tuberous root)
   随着根储存养分而逐渐变大的根。例）番薯、萝卜、胡萝卜、凉薯

2. 寄生根（Parasitic root）
   在其他植物上生根、吸收水和养分的根。例）槲寄生(Mistletoe)、川桑寄生

3. 水中根
   在水中生根，吸收养分的根。例）紫萍（Spirodela polyrhiza）

根的构造

有因根毛多而吸收水和无机养分的部分（吸收带，Absorption band）和生长点形成的细胞长长的部分（伸长带）。

根尖的断面构造

(1)根的纵断面

1. 根毛(Root hair)
   根毛是1个表皮细胞发生变化的结构。
   ①是1个表皮细胞变细变长的结果。
   ②吸收土地里的水和无机养分。
   ③是通过扩大与泥土接触的表面积的结构，可以有效地吸收水和无机养分。

2. 生长点（Growing point）
   是细胞分裂活跃的地方，使根伸长。(伸长生长，Growing in elongation)

3. 根冠（Root cap）
   ①是由死细胞组成的坚硬部分。
   ②起到保护根尖生长点的作用。

(2)根的横断面

1. 表皮（Epidermis）
   ① 根部最外侧的一层细胞层
   ② 保护根内部。
   ③根毛的表皮吸收水和养分。

2. 皮层（Cortex）
   表皮内部的多层细胞层。

3. 内皮（Endodermis）
   皮层最里面的一层细胞层。

4. 维管束（Vascular bundle）
   ①水管（Vessel）:从根部吸收的水和无机养分的移动通道。
   ②筛管(Phloem):叶片形成的有机养分的移动通道。
   ③形成层(Cambium):发生细胞分裂，使根变粗。

5. 内鞘（Pericycle）
   内皮正内侧的柔组织细胞层。通常在高等植物的茎或根上，但也有些植物没有。

6. 髓（Marrow）
   是植物中心部的嫩心。

7. 根被（Velamen）
   果实附生植物基根形成的多层表皮层,即从发生初期开始，在根尖端的源表皮上形成的组织。

根的机能（作用）

• 吸收作用:根毛吸收水和无机养分。
• 支持作用:向地下伸展，支撑植株。
• 贮藏作用:一部分养分用于表皮细胞，根部贮藏多余的养分，ex）番薯、胡萝卜、桔梗等。
• 呼吸作用:吸收氧气，释放二氧化碳。(需要翻耕的理由)

根的水吸收现象

1. 水的吸收原理:水通过渗透现象被根毛吸收。

2. 渗透现象（Osmosis）

• 以半透过性膜为界，在溶液浓度不同时，水向'低浓度→高浓度'移动的性质。
• 浓度关系:表皮(根毛)<皮层<内皮<水管

3. 渗透确认试验(半透过性膜)
   a. 现象
   玻璃纸膜（cellophane）上有细微的洞，颗粒小的物质(水)可以通过，颗粒大的物质(白糖、盐)不能通过。
   ex)细胞膜、鸡蛋内皮、玻璃纸膜
   →水从浓度低的水向浓度高的糖水移动。

   b. 与渗透有差别的扩散
   扩散是物质(溶质)从高浓度向低浓度移动的现象。
   ex)墨水在水中扩散的现象，香水味扩散的现象

   c. 渗透的例子

• 给栽种在花盆里的植物施肥过多，植物就会枯萎。

• 往白菜上撒盐，就会枯死。

• 往蔫萎的蔬菜上浇水，蔬菜就会变得鲜活。

• 进澡堂呆久了，手都皱了。

  d. 根部的水吸收特性

• 细胞膜是半透过性膜

• 浓度:根毛>土里

• 从根外侧越往内侧，浓度就越高，所以通过渗透，泥土里的水被根毛吸收，因此向根内侧移动。

• 水的移动路径:土里→根毛→内皮→根的水管→茎干的水管→叶脉

树木的根和呼吸

1. 根进行氧气呼吸。
2. 细根由柔细胞组成，细胞分裂旺盛，为了吸收无机盐而消耗ATP，因此呼吸量大。
3. 根的呼吸量约为树木整体呼吸量的8%。关于树木各部位的呼吸活动，叶子为32%，粗树枝或树干(树皮和形成层周围)为60%，根为8%左右。
4. 90%以上的细根聚集在表土深20cm的地方，只有粗大的根伸展得很深。
5. 当处于浸水状态或过湿状态时，会对根部呼吸造成很大影响。
6. 耐湿性强的树种从茎干向根扩散氧气的能力大，或根容易忍受嫌气（厌氧）性呼吸。
7. 落羽杉从浸在水里的根向水外侧长出呼吸根。
8. 柳树（Willow)通过叶的气孔进入的氧气传递到根部，氧气通过枝条和皮木传递到根部。
9. 当根长期浸水时，根产生甲烷（Methane)和乙烯(Ethylene)气体，向地上部移动，诱发叶的黄化现象，或因上偏生长（Epinasty)，叶向下弯曲卷曲。
10. 氧气在大气中以21%的浓度存在，但越深入地下，其浓度就越稀，这时复土，氧气供应不顺畅，根部发达就会开始缓化，导致树木繁育低下。
11. 树木的根的主要功能是支持功能、吸收功能和呼吸功能，当根复土时，最大的问题是因土壤内缺氧导致根的呼吸不良。
12. 即使是在根生长的季节，根的生长在一棵树内的不同部位也不同，一般根的生长与地上部的茎干无关，开始和停止。
13. 在温带地区，根在春天比茎干伸长开始得早，在秋天比茎干持续到很晚，这是因为只要叶子还在，就会持续进行光合作用，碳水化合物向根移动。
14. 即使气温低，地上部停止生长，只要让根暖和，就能独立生长。
15. 根的伸长速度根据树种和季节不同而不同。在年中生长最旺盛时，根的伸长速度可以达到 1mm～数cm不等。

• 在南部松树造林地每天长2～3cm。
• 刺槐、白杨树的部分根一天能长到 5cm。
• 苹果树、樱树的长根一个星期长4～8cm。
• 温度下降，根的伸长速度迅速降低。

16. 根的水平分布比树冠宽度更广，果树的根在沙地中伸长到树冠宽度的3倍，在黏土中伸长到树冠宽度的1.5倍。

植物的根暴露在空气中不枯死的原因

当植物的根暴露在空中而引起水分蒸发时，粘胶质还具有包裹根皮、防止水分蒸发的功能，因此，即使根部暴露在大气中，生存也没有任何问题，尤其是兰科植物。比如，着生兰(卡特兰属植物(Cattleya)、石斛(Dendrobium)、万代兰属植物(Vanda)、蝴蝶兰(Phalaenopsis)）的根发达和强韧是惊人的，具有可以承受过度干燥和湿度的根皮和皮层的特征。