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根系吸水影响根系吸水的土壤条件

2022/07/15537 作者:佚名
导读:根系通常生存在土壤中,所以土壤条件直接影响根系吸水。 根系吸水土壤中的可用水分 土壤的水分对植物来说并不是都能被利用的。根部有吸水的能力,土壤有保水的能力(土壤中一些有机胶体和无机胶体能吸附一些水分,土壤颗粒表面也吸附一些水分)。植物从土壤中吸水,实质上是植物和土壤争夺水分的问题。植物只能利用土壤中可用水分(available water)。土壤可用水分多少与土粒粗细以及土壤胶体数量有密切关系,粗

根系通常生存在土壤中,所以土壤条件直接影响根系吸水。

根系吸水土壤中的可用水分

相对扎根深度 土壤的水分对植物来说并不是都能被利用的。根部有吸水的能力,土壤有保水的能力(土壤中一些有机胶体和无机胶体能吸附一些水分,土壤颗粒表面也吸附一些水分)。植物从土壤中吸水,实质上是植物和土壤争夺水分的问题。植物只能利用土壤中可用水分(available water)。土壤可用水分多少与土粒粗细以及土壤胶体数量有密切关系,粗沙、细沙、沙壤、壤土和黏土的可用水分数量依次递减。

根系吸水土壤通气状况

土壤通气不良,造成土壤缺氧,二氧化碳浓度过高,短期内可使细胞呼吸减弱,影响根压,继而阻碍吸水;时间较长,就形成无氧呼吸,产生和积累较 多的酒精,根系中毒受伤,吸水更少。作物受涝,反而表现出缺水现象,也 是因为土壤空气不足,影响吸水。

根系吸水土壤温度

低温能降低根系的吸水速率,其原因是:水分本身的黏性增大,扩散速率降低;细胞质黏性增大,水分不易通过细胞质;呼吸作用减弱,影响根压;根系生长缓慢,有碍吸水表面的增加。

土壤温度过高对根系吸水也不利。高温加速根的老化过程,使根的木质化部位几乎达到尖端,吸收面积减少,吸收速率也下降。同时,温度过高使酶钝化,影响根系主动吸水。

土壤溶液所含盐分的高低,直接影响其水势的大小。根系要从土壤中吸水,根部细胞的水势必须低于土壤溶液的水势。在一般情况下,土壤溶液浓度较低,水势较高,根系吸水;盐碱土则相反,土壤水分中的盐分浓度高,水势很低,作物吸水困难。施用化学肥料时不宜过量,特别是在沙质土,以免根系吸水困难,产生“烧苗”现象。

2.1 水分胁迫下的根系吸水

当作物受到土壤水分胁迫时,根据根系分布在遵循最小耗能原则的情况下,其根系吸水的补偿机制方面出现了3种情况,即线性模型、非线性模型和指数模型.线性模型代表是基于Feddes(1978)模型的Lai-Katul(2000)模型.另外,Hoogland和Feddes等(1981)、Prasad(1988)以及Hayhoe1988)充分考虑了土壤水分空间变化情况下的植物根系吸水在土壤剖面的动态分布.非线性模型一般用实际蒸散与潜在蒸散量之比来修正在水分胁迫条件下的根系吸水.指数模型有Dirksen(1985)、Jamieson模型(1999)和Adiku(2000)模型,最有影响力的就是Li和Jong等(2001)模型.在指数模型中引入一个附加参数,例如权重胁迫指数,既考虑植物根系分布又考虑土壤水分胁迫,此模型大大提高了对土壤水分的模拟精度,但对土壤水力特性不敏感,由于其太粗糙,一般只适合于大尺度的水文模型的应用。

2.2 水分和盐分共同胁迫下的根系吸水

盐分胁迫对根系吸水的影响主要通过土-根系统中的渗透势加以体现,一方面,考虑植物根系细胞膜对溶质的过滤;另一方面,考虑根系对溶质的吸收。30多年来,诸多学者就盐分对植物根系吸水的研究主要集中在对盐分胁迫的处理,主要集中在对根系吸水函数的修正,一是线性修正函数,二是非线性修正函数。

(1)线性修正函数.1973年Nimah和Hanks(1973)将土壤压力水势用压力水头和溶质渗透势代替,考虑了土壤溶质组成对根系吸水的影响.Feddes(1976)采用分段函数来表示根系吸水模型中的线性折算函数.Maas(1986)给出了土壤渗透势的分段函数,并且引入了根系饱和吸水的概念.此类模型缺乏合理的理论支撑,对土壤盐分的变化不敏感而不能正确估计在盐分胁迫下根系吸水实际情况。

(2)非线性折算函数.VanGenuchten和Hoff-man等(1984)提出了在盐分胁迫条件下的非线性S型和指数屈服响应函数.VanGenuchten(1987)考虑了根系吸水折算函数所对应的土壤水压力势与渗透势各自对根系吸水的贡献权重问题,并且提出了根系吸水折算函数中将水分胁迫与盐分胁迫因子的乘积计算方法.并首次提出了在盐分胁迫条件下根系吸水折算函数与屈服响应函数之间的对应关系,同时考虑了水分和盐分胁迫的准S型函数.VanGenuchten和Gupta(1993)通过研究发现,S型屈服响应函数对根系吸水的模拟要比Maas和Hoffman的线性函数精度高.Dirksen和Augusgtijn(1988)、Cardon(1992)和Dirksen(1993)对VanGenuchten(1987)的S型非线性函数进行了改进,并引入了压力势阀值和有效蒸散的根系区土壤水压力临界值,提出了在盐分和水分共同胁迫下的折算函数,通过研究发现,比Nimah-Hanks(1973)模型要好得多.Homaee(1999)、Homaee和Dirksen等(2001)相继对Dirksen-Augusgtijn模型(1988)的改进非线性模型又进行了修正,提出了折算因子达到最小时的最大土壤水压力和有效蒸散压力势最大临界值.后经过研究发现,在最大根系区压力势和最大折算函数压力势域与最大根系区压力和折算函数的有效蒸散最大临界值域两个断点几乎不存在.同时,VanDam(1997)和Dudley(2003)相继对根系吸水折算函数进行了各种修改与改进,影响较大的是基于Homaee(1999)和Homaee-Feddes(2001)模型的基本思路,Homaee等(2002)提出了较为全面的非线性根系吸水折算函数.

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