根系分布形式和土壤质地对作物蒸腾量影响的模拟研究

根系吸水是土壤-作物系统水动力学的关键过程,作物根系的分布形式对蒸腾量的影响极大。基于数值模拟的方法对在黏壤土和砂壤土条件4种根系分布形式、不同潜在日蒸腾量条件下的土壤水分和蒸腾量进行系统研究。结果表明:对于根长30 cm的情况,在作物蒸腾过程中,根区深度范围内的土壤含水量变化明显,40 cm以下土层的水分基本不能被根系吸收利用。植物根系分布越均匀,越有利于根前期吸水,但后期吸水困难。砂壤土比黏壤土含水量的变化更快,且根区附近的土壤水分较黏壤土更易被植物根系吸收。     

红壤农田中花生SPAC水势分布

土壤 -植物 -大气连续体 (SPAC)中水分传输过程是农田生态系统水分迁移与能量转换中最重要的环节。SPAC尽管介质不同、界面不一 ,但在物理上是一个统一的连续体 ,可以用水势这一统一的能量指标来描述各个环节能量水平的变化。水分从土壤中被作物根系吸收向上一直传输到叶气腔再散失到大气中 ,水势是驱动力 ,水在其中流动的通量与驱动力 (水势差 )成正比 ,与阻力成反比。可见 ,研究SPAC水势分布规律有助于定量计算水流通量 ,并为作物根系吸水和水分散失、作物水分供需评价提供依据 ,而且对调节农田生态水分循环和节水农业措施有重要指导…     

宽窄行栽植模式下三倍体毛白杨吸水根系的空间分布与模拟

研究三倍体毛白杨Populus tomentosa吸水根系空间分布特征是建立三倍体毛白杨根系吸水模型的基础。采用根钻法对宽窄行栽植模式下毛白杨吸水根系的空间分布特征进行了研究。结果表明：垂直方向上,宽、窄行内的吸水根系均在0 ～ 60 cm递减,但在60 ～ 80 cm又有小幅度增加;且根系主要分布区域都在0 ～ 20 cm土层内,根长密度分别达到0.080 cm·cm^-3和0.074 cm·cm^-3,约占各自系统总根量的44.14%和48.71%;相同水平方向0 ～ 100 cm范围内宽行各土层的根长密度较窄行相应土层均有大幅度增加,增加量分别为35.45%,36.76%,71.67%和72.27%。水平方向上,宽行20 ～ 200 cm内毛白杨根长密度呈指数递减分布;吸水根系主要集中分布在20～80 cm内,该区域总根长密度为0.250 cm·cm^-3,约占系统总根量的49.20%;窄行内吸水根系的水平分布不规律,各土层不同带距间根长密度差异不显著。对窄行拟合了一维根长密度分布函数,决定系数为0.288;对宽行拟合了二维根长密度分布函数,复相关系数达到0.538。研究结果将为进一步探索毛白杨速生丰产林根区的土壤水分动态以及土壤?鄄植物?鄄大气连续体（SPAC）系统中的水分传输机制提供基础资料和理论支持。图5表2参12     

南方地区非充分灌溉稻田水稻根系吸水模型研究

作物根系吸水是土壤-植物-大气连续体水分传输问题研究中的一个重要部分,同时又是根区土壤水分动态模拟必不可少的资料.本试验对非充分灌溉稻田水稻根系分布特征进行研究,对水稻分蘖期根系吸水进行动态模拟,得到非充分灌溉水稻的根系吸水模型,并用实测资料对模型进行验证.结果表明,模型基本反映了水稻分蘖期吸水规律.     

南方地区非充分灌溉稻田水稻根系吸水模型研究

作物根系吸水是土壤-植物-大气连续体水分传输问题研究中的一个重要部分，同时又是根区土壤水分动态模拟必不可少的资料。本试验对非充分灌溉稻田水稻根系分布特征进行研究，对水稻分蘖期根系吸水进行动态模拟，得到非充分灌溉水稻的根系吸水模型，并用实测资料对模型进行验证。结果表明，模型基本反映了水稻分蘖期吸水规律。     

冬小麦根系吸水模式的研究

依据冬小麦根系伸展深度、重量根密度以及土壤含水量分布的实测资料,对冬小麦根系吸水分布进行了动态模拟。在分析根系吸水规律的基础上考虑根系分布状况、土壤含水率、蒸腾速率等因素的影响,建立了一个冬小麦根系吸水模式,该模式经实际应用,效果良好。     

层状土壤水分对植物有效性研究

层状土壤水分运动因为土壤质地的变化而被改变,进而影响到植物根系吸水。利用室内土柱系统,研究了不同层状土壤条件下的紫花苜蓿的耗水特征及其光合作用,结果表明苜蓿在生长初期,根系主要分布在土柱上部,黄-沙-红和沙-黄-砒型层状土因毛管障碍作用强烈,下层水分向上运动受到抑制,可供苜蓿蒸腾的水分有限,苜蓿受到干旱胁迫,从而减小蒸腾作用;待根系长到下层土时,可以继续利用下层土的水分维持生存。而黄-红-沙和黄-砒-沙型层状土上的苜蓿一直维持较高的蒸腾速率,待受到干旱胁迫时,土柱已无水可用。所以黄-沙-红和-沙-黄-砒型层状土苜蓿群体光合作用速率一直大于黄-红-沙和黄-砒-沙苜蓿的群体光合作用,有更多的植物有效水。因此,黄-沙-红和沙-黄-砒型层状土因为下层粘土层的保水作用而更适宜植物生长。     

多效抗旱驱鼠剂的抗旱促长作用机理研究

以植物根际土壤微循环为基础,从土壤结构、酸碱度、矿化作用、酶活性、水分分布和水势等方面研究了多效抗旱驱鼠剂(RPA)的抗旱促长作用原理.结果表明:RPA的促长作用是通过各组分的协同作用实现的,高分子材料的吸水功能,调节了土壤中的水分分布,提高了植物根际土壤水分的含量,在根系周围形成一个小水库,为植物生长提供了充足的水分;RPA增强了植物根际土壤中水分子的能量,降低了水势,有利于植物根系的吸收,克服了干旱时高分子材料引起的水分反渗透现象.同时,对土壤pH值的微调节作用,提高了土壤酶的活性,促进了土壤养分的矿     

基于植物根系仿生的土壤热湿迁移数值模拟

以实验数据为依据,把土壤中的水分含量和水分梯度分布作为影响植物根系生长的环境因子,结合非饱和多孔介质中传热传质的数学模型,对冬小麦的根系生长进行仿生模拟,分析根系吸水对非饱和土壤湿分与热量传递的影响。在相同环境条件下,对裸土和有作物覆盖的土壤床中的热、湿迁移也进行了模拟比较。     

基于土壤墒情变化的甘蔗关键生长期根系吸水动态和缺水胁迫诊断研究

[目的]根据土壤墒情的实时变化研究甘蔗各关键生长期根系的吸水特性,为直观可靠地诊断甘蔗水分亏缺和指导科学灌溉提供技术方法和理论依据。[方法]在甘蔗根际安装"智墒"水分测定仪,根据苗期、分蘖期、伸长期的根系剖面分布实时监测各关键生长期主根区土壤墒情变化,并利用测量的数据进行根系昼夜吸水动态分析和缺水胁迫诊断。[结果]甘蔗根系总体上是从上午8:00开始吸收土壤水分,18:00之后逐渐停止吸水,表现出明显的昼夜变化规律。在无外源水分补充的条件下,苗期、分蘖期和伸长期根区土壤含水量均呈现出波动下降的变化趋势,当墒情曲线由阶梯状最终变平缓时,可以判断根系吸水受到抑制,甘蔗出现水分亏缺。[结论]对土壤墒情的实时监控能够及时掌握甘蔗根系每天吸水情况的变化,实现缺水胁迫的快速诊断,从而为开展节水灌溉和制定抗旱决策提供预测预报。     

罗望子对干热环境的生态适应机理研究

从根系生长状况、植物组织的含水量、脯氨酸含量、光合特性、蒸腾特点等方面分析,罗望子适应干旱环境的机理,结果表明:罗望子在干旱的环境下,根系发达,利于从土壤吸收更多的水分满足其水分生理需要;组织内的束缚水含量大于自由水的含量,水分代谢减慢;干旱季节植物组织的脯氨酸含量提高,有助于细胞持水,防止脱水作用;通过调节气孔导度来...     

施硅对玉米水分生理特性的影响

施硅可提高根系对土壤水分的吸收能力,施硅伤流液量比对照区增加3.6%～9.4%;施硅可降低植株的蒸腾强度,减少植株水分蒸腾26.0%～39.7%,提高了植株体内水分的利用效率;施硅改变了玉米叶片细胞的形态结构,抑制了体内水分的渗透,明显改善了玉米植株体内的水分状况,为增加产量创造了良好的水分条件。     

苹果树各器官钙素分布研究

对幼果期富士苹果树不同器官的生物量、含水量、钙含量及钙吸收量进行了研究。结果表明,幼果期富士苹果树干重为10．19 kg,地上部钙含量为5．18-16．66 g／kg,根系为6．60-11.7 g／kg,钙吸收总量为74．29 g,地上部与根系分别为51．38 g和22．91 g;春梢钙含量最高,骨干枝干重最大,果树新生器官(果实、叶片和春梢) 中叶片的干重较大,同时其钙吸收量为新生器官之首;地上部各器官含水量总的趋势是幼嫩器官高于成龄器官,在同一土层中,根干重随根直径减小而减小,而其含水量相反;直径相同的根,其含水量随土层深度增加而增加;果树根系结构组成中,以直径1．0-5．0 cm的根为主,且集中分布在20-40 cm土层中;果树钙贮藏器官主要是骨干枝和直径1．0-5．0 cm的根。     

土壤干旱下刺槐幼苗蒸腾速率及其与影响因子的关系

采用盆栽试验,对不同土壤水分条件下刺槐幼苗蒸腾速率及其与影响因子的关系进行了初步研究。结果表明,土壤水分对刺槐幼苗蒸腾速率影响显著,且蒸腾速率随土壤水分的减少而呈降低趋势,7~9月份蒸腾速率日均值大小顺序均为正常水分处理>轻度干旱处理>中度干旱处理>严重干旱处理。气孔阻力随土壤水分的减少呈增加趋势,7~9月份气孔阻力日均值大小顺序均为严重干旱处理>中度干旱处理>轻度干旱处理>正常水分处理。通过统计分析和逐步回归,获得了不同土壤水分条件下刺槐幼苗蒸腾速率与其影响因子的最优回归模型,并发现不同土壤水分条件下,刺槐幼苗蒸腾速率均与光照强度和气孔阻力具有显著相关关系,正常水分处理下幼苗蒸腾速率还与气温显著相关。     

不同土壤水分下金矮生苹果叶片蒸腾速率研究

林木蒸腾作用与光照强度和土壤水分状况之间存在着密切的关系,蒸腾速率一般随光强的增强和土壤水分的改善而增大。因此,林木在苗期时,当土壤水分不足时,应采取措施避免强光照射,以减轻过度蒸腾失水造成生理伤害,提高成活率和促进苗木生长;有利于限制林木蒸腾失水,提高水分利用效率可考虑的土壤水分范围在１０％〈ＳＷＣ〈１５％之间。     

水分胁迫对3个藤本树种蒸腾耗水性的影响

生长季节对水分胁迫条件下2年生盆栽常春藤、扶芳藤、小叶扶芳藤3个藤本树种的土壤水分状况、蒸腾速率及叶片水势等生理生态指标日变化进行了连续测定，以弄清水分胁迫对各树种蒸腾耗水特性的影响。研究表明，扶芳藤具有土壤水势、土壤容积、含水量最低，蒸腾速率却最大的特性，是最耗水的树种；小叶扶芳腾耗水特性表现为土壤水势和土壤容积含水量最高，蒸腾速率最低，是最不耗水的树种；常春藤介于这两者之间。相关性分析表明，这3个树种的蒸腾速率与气孔导度呈显著正相关，与土壤水势或土壤含水量、叶片水势有一定的相关性，与环境因子相关性不明显。     

滞后效应对冬小麦根系吸水的影响

根据一维土柱垂直入渗，再分布和根系吸水试验，用有限差分法进行了考虑和忽略滞后效应的数学模拟，分析了娄土再分过程中土壤含水量。水势的分布，在此基础上又借助于根区土壤水分运动方程计算了根系吸水速率的剖面分布。研究结果表明，考虑滞后效应的准确性较高。     

A simulation model-assisted study on water and nitrogen dynamics and their effects on crop performance in the wheat-maize system I: The model

Based on data collected from field experiments, a comprehensive model was built on the Ithink (a registered trademark of iSee Systems) platform to simulate the dynamics of water and nitrogen, and crop performance in the winter wheat-summer maize double cropping system of the North China plain. The model, consisting of seven sub models, i.e. weather generator, phenology, biomass, dry matter partitioning, water balance, nitrogen balance, and nitrogen absorption and partitioning, well reflects water and nitrogen use and their relationship with crop yield under field conditions. A vertical water movement equation is employed in the water balance sub model to account for movement between layers. Crop transpiration and soil evaporation are simulated separately according to potential evaporation, crop cover and a soil water deficit coefficient. Soil evaporation is from the surface layer only while crop transpiration comprises the total amount of water absorbed by the root system from all soil layers. The model considers that nitrogen transformations, transfers and uptake are fulfilled by root systems. Transformation of nitrogen as mineralization, fixation and denitrification are responsive to soil moisture and temperature. Nitrogen movement is simulated with a convection-dispersion equation with nitrate as the soil solute. Nitrogen absorption and partitioning sub model includes the effects of water and nitrogen supply, crop nitrogen demand and nitrogen content in various crop organs. The model can be used to simulate crop yield, water-and nitrogen-use efficiencies and water-nitrogen leaching to specific soil layers in different water and nitrogen management practices.