土壤水分有效性和土壤水分易吸收性的研究背景
2022年09月16日 13:30:15
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在土壤水分有效性研究中,由于土壤水分儀對土壤水分有效性一直未曾用嚴格的概念來定義,因而這一問題是多年來土壤物理學及其他相關學科一直關心和爭論的主要問題之一。早期形成的觀點可概括為等效說和非等效說兩種。等效說觀點認為在土壤有效水范圍內土壤水分對植物同等有效,它是建立在多年生果樹的田間小區灌溉試驗基礎上;非等效說觀點則認為土壤水分有效性隨土壤濕度降低而遞減,該觀點大多是建立在一年生作物的盆栽試驗結果之上。這些學說是從靜態出發,用特定的、有時甚至是在不明確條件下進行的有限實驗得出的概括性結論。
60年代,隨著對土壤一植物‘大氣連續體概念的提出,人們對土壤水分有效性的概念給予了新的解釋,人們愈來愈認識到土壤水分的有效性不只是土壤水分含量或土水勢的函數,而且還依賴于土壤供水特性、植物生長的特性及氣象條件等因子。
在近一個世紀的土壤水分有效性研究中,有的作者以相對蒸騰速率作為有效性的指標,有的作者以植物根系吸水速率作為有效性的指標,而有的作者以生物產量或經濟產量作為有效性指標;有的以葉類植物作為試驗植物,有的以種子或果實植物作為試驗植物;有的研究結論依托于田間小區試驗,有的依托于模擬土柱試驗,而有的依據于盆栽試驗。方法不同往往導致結論各異,甚至相反。究其原因,是從來沒有把土壤水分有效性與土壤水分易吸性區分開來,也沒有說明在什么條件下兩者是相似的或一致的,在何種條件下兩者則大相透庭。我們認為從植物根系吸水速率、植物蒸騰強度等方面來研究土壤水分有效性,其實質是研究土壤水分被植物根系吸取的難易程度,即土壤水的易吸性,土壤水分易吸性與土壤水勢有嚴格的關系;而把土壤水分有效性定義為決定于生物經濟產量效應的生物有效性。土壤水分易吸性與土壤水分有效性是土壤物理和生物學上意義不同的兩個概念,兩者是有本質區別的,只有在一定條件下,兩者才是相似或相一致的。生物有這樣一種特性:短暫或階段性的水分虧缺反而有利于得到更佳的生物經濟效果,例如有利于植物體內物質運輸、光合作用;許多研究也表明,黃土高原農田全年中大部分時段處于中、低土水勢狀態下(一0.1~一1.0MPa),低水勢土壤水分盡管易吸性降低,但對作物的有效性仍較高,高產常和低水勢狀態相伴隨。針對上述種種爭議,本文將采用作物產量一水分關系模型和植物根系吸水的數學模型來定量分析黃土高原土壤水分有效性與易吸性動態規律。
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