黄土区植物根系吸收土壤水分的数学模拟

Abstract

本文中提出了一个能用来描述根系吸收土壤水分物理过程和评价土壤水分对植物有效性的数学模型。为了验证模型的合理性，进行了两个模拟试验。模型结果和试验之间进行比较的情况非常令人满意。考察了模型对根密度、土壤质地参数、导水参数和蒸腾速率的敏感性，结果表明：模型对蒸腾速率最为敏感。&nbsp;&nbsp;&nbsp; 在描述SPAC中水分运输的过程中，定量描述了相关的水势分量，同时还探究了这一过程中的能量消耗和转换的特征。水分从土壤到根木质部丢失的能量约为10巴，从根木质部到叶部约为3巴，从叶气孔到大气约为900巴。SPAC中水流的主要阻力发生在水分进入植物和离开植物这两个连接&ldquo;链条&rdquo;上。离开植物时的水流阻力为进入时的100倍。茎、叶木质部的传导阻力也为根木质部的100倍，但两者在各自的(地上和地下)部分均可忽略。土壤阻力很小以致在SPAC中的相对重要性可以不计。水分吸收和有效根密度的关系极为密切，可以认为有效根密度的物理基础是单位土体中毛根的长度。黄土高原土壤水分对植物的有效性有两个显著特征，其一是在田间持水量附近有效性下降很快，其二是当土壤含水量高于田间持水量的40%和低于田间持水量的80%时有效性几乎不变。因此，应当采取优化的技术措施来加强根系发育，从而提高黄土区植物的水分利用效率和创造高额的生物量和经济产量。</span