SPAC中的水分运动

本文对土壤-植物-大气连统体(SPAC)中水分运动的诸多方面,如非饱和土壤水分的导水参数,植物根系吸收土壤水分,植物根系中的水分运动.SPAC中的水流阻力及水容,土壤水分有效性动力学,滞后效应以及SPAC中水流的电模拟等.进行了介绍,评述和论述.     

夏玉米农田SPAC系统水分传输势能及其变化规律研究

试验测定华北平原夏玉米农田SPAC系统不同界面的水势,并计算水流传输阻力结果表明,大气水势和叶水势均呈明显日变化,最大值出现在日出前;大气水势日变幅最大,土壤水势主要受土壤含水量的影响而日变化较平缓。夏玉米植株由下部至上部呈逐渐降低的水势梯度,水流在SPAC系统传输过程中不同界面间存在明显的水势梯度和较大的阻力,从叶片至大气的阻力远大于由土壤至叶片的传输阻力,证明从叶片至大气阻力对限制与调节作物水分散失强度和数量具有关键作用。     

干旱季节不同耕作制度下红壤-作物-大气连续体水流阻力变化规律

确定水流阻力不仅有助于定量土壤栕魑飽大气连续体（SPAC）描述的水分传输过程，而且对建立减少水流阻力的节水农业措施，解决红壤区季节性干旱有重要意义。本文研究了不同耕作制度下作物气孔阻力日变化及其与蒸腾速率、土壤基质势、作物叶水势的关系，并分析了水流阻力的分布及其日变化规律。结果表明气孔阻力和蒸腾速率受作物种类和耕作制度影响，气孔阻力随着70cm土层以上土壤基质势的变化而变化；SPAC中叶气系统水流阻力为109～1010S，是作物体水流阻力的1000倍，而后者又是70cm以上土层土壤水流阻力的100倍；作物体水流阻力大小顺序为：大豆＞花生＞玉米＞甘薯，除甘薯外，其它作物体水流阻力有明显的日变化；此外，耕作制度也影响作物体水流阻力。     

南亚热带丘陵土壤水分循环及其有效性研究

根据对丘陵缓坡地和低丘梯地的系统观测资料 ,阐明了赤红壤贮水库容、有效贮水库容较小 ,而通透库容较大 ;降雨集中 ,地表径流明显 ;赤红壤贮水量季节性变化明显 ,有效贮水量低等特征 ;同时对SPAC连续体系中的水分势能和水流阻力的分布规律进行了分析 .     

地下水对农田腾发过程作用研究进展

在地下水浅埋区地下水参与和影响了SPAC系统的水分、生物、化学等过程。文中从研究方法、试验和模型3个方面论述了地下水对农田腾发过程作用研究的进展情况和发展趋势。分析认为,应把地下水层和SPAC作为一个整体系统,从野外试验入手,研究地下水浅埋条件下地下水参与SPAC系统水分过程、生物过程和化学过程的机理,为发展节水农业提供理论依据     

总水势概念的定义、计算及应用条件

SPAC系统理论中引入能量观点认为水分运移取决于其驱动力-水势差(即能量差)的大小和水流的阻力.但目前水势定义的本质是等温条件下摩尔吉布斯函数之差,并不能涵盖总能量.该文首先提出"总水势"的概念来表达水分的总能量,按照总能量观点对其进行定义;然后对构成总能量的每个分势进行了分析计算;最后,探讨了总水势的物理意义和限制条件,以了解实际应用中出现的一些误区.     

基于空间数据库和GIS的SPAC系统水分运动模型

农田SPAC系统水分空间变异通常较大,一维模型无法反应区域农田水分的运动和空间分布.该研究以空间数据库和组件式GIS为基础,结合适于北方平原农田水文过程的机理公式,开发出可以在ArcMAP(ESRITM)中加载的区域SPAC系统水分运动模拟工具,该工具结合GIS空间分析功能、空间数据库管理和水文过程数值模拟于一体,可以模拟计算SPAC系统水分的时空分布和运动,并提供二维或三维的输出结果.模型由多个数据处理和过程计算子模块组成,可模拟SPAC系统内土壤水分动态和蒸散量.验证表明,区域土壤水分模拟绝对误差在0.05(即体积含水量相差5%)以下的栅格点数达到总计算区域栅格数的95.61%;蒸散量验证显示,玉米生长季平均绝对误差为0.15 mm,平均相对误差为3.1%;小麦生长季平均绝对误差为0.13 mm,平均相对误差为5%.     

极端干旱区葡萄SPAC系统水流阻力规律研究

在极端干旱条件下,以成龄无核白葡萄为研究材料,采用滴灌技术研究不同水分处理下气孔阻力连日变化及其与蒸腾速率、土壤水势、叶水势的关系,并分析水流阻力的分布及变化规律。结果表明：各水分处理在灌水后均随着时间的推移,蒸腾速率缓慢下降,其中高水处理的蒸腾速率最大,低水居中,中水最低,气孔阻力与蒸腾速率的变化趋势相反,表现为随灌水时间的延伸而增大;气孔阻力随着叶水势的减小而增大,呈显著负相关关系,且在高水与中水处理中,气孔阻力仅与20cm土层以上土壤水势呈极显著相关,而低水处理气孔阻力与20-30cm土层土壤水势呈极显著相关;在各水流阻力中,叶-气系统水流阻力最大,占该连续体中水流总阻力的98.8%～99.0%,植株体内水流传输阻力次之,占该连续体中水流总阻力的1.0%～1.2%。不同水分处理SPAC系统中的水流阻力变化规律一致,均为叶-气系统水流阻力最大,植株体内水流传输阻力次之,而土壤阻力最小,占该连续体中水流总阻力的比例小到可忽略不计。     

土壤-植物-大气(SPAC)系统和农林复合系统水分运动研究综述

在查阅大量文献资料的基础上,就SPAC系统和农林复合生态系统中水分运动的研究状况及发展趋势作了较为详细的文献综述。     

农田水循环:地表-大气界面水分传输研究进展

对地表-大气界面水分传输影响因素做了简要概括，重点从液态水分消耗的速率和大气净得的水汽速率两个方面探讨了土壤-植物-大气系统（SPAC）界面过程中地表-大气界面水分传输的研究进展和各种研究方法的原理，优缺点，并探讨了今后的研究方向。     

植物蒸腾耗水研究

在影响植物生命活动的各种生态因子中,水分是主要限制因子。与植物水分生命表征直接相联系的蒸腾强度、蒸腾量、蒸腾耗水变化规律及其与环境因子的关系。蒸散发既包括从地表和植物表面的水分蒸发,也包括通过植物表面和植物体内的水分蒸散。指出目前蒸散耗水量的计算方法大致可以分为:微气象学法、植物生理学法、以及SPAC综合模拟法等。并指出植被蒸散是一个复杂的物理过程和生物过程,是未来研究蒸散的主要途径和方向。     

干湿条件下土壤容重对玉米根系导水率的影响

根系吸水是陆地高等植物赖以生存的基础 ,其吸水能力是决定蒸腾和植株水分状况平衡的关键 ,而其吸水能力的大小取决于导水率的大小 ,因此根系导水率 (Roothydraulicconductivity)成为研究水分在SPAC传输中的热点。关于环境因素对根系吸水的影响有不少报道 ,如干旱[1 ] 、温度[2     

根土系统中的根系水力提升研究综述

根土系统可看作是土壤-植物-大气连续体(SPAC)系统的子系统, 根土间存在着内在优化协调的动态机制以更大限度地为SPAC 过程提供水分和养分。植物根系的水力提升现象是根土系统对水分分异的根土环境中土壤水资源优化利用的过程, 是植物根系所具有的一种普遍现象。植物根系的水力提升作用利于植物对土壤水分利用最大化, 同时也促进了对土壤养分的吸收利用及对土壤环境的改善。可以从系统优化的观点对这一现象的存在进行理论解释, 其发生受一定的条件制约, 是必然中的偶然。根系水力提升量不容忽视, 在一些环境的植物中, 水力提升提供了很大比例的蒸腾水分, 不仅对植物蒸腾耗水有利, 更存在广泛的生理生态意义。研究根系提水的应用对干旱区农业发展和生态修复有着潜在的价值, 具有广泛的研究前景。     

环境因素对植物导水率影响的研究综述

植物的导水率表示单位压力梯度植物传导水分的通量, 是根系吸收及传导水分能力大小的一个重要生理生态指标。植物导水率受内在和外在因素的影响而发生明显变化。本文重点概述了包括根区土壤水分、养分、盐分、温度和灌溉方式等外在因素对植物导水率影响的研究进展。深入阐明不同环境因素下的植物导水率, 不仅可充实SPAC 系统水分传输理论, 而且有助于明确植物对环境的适应机制和高效用水的潜力。     

不同沟灌方式下玉米叶片气孔阻力差异

气孔调节在作物适应不同水分环境中起着重要作用,为了阐明作物在不同沟灌措施下的气孔活动规律,在大田分区试验中研究了交替非充分供水与常规沟灌下玉米叶片气孔阻力差异及气孔对水汽传导的贡献。结果表明,在叶片尺度上,玉米叶片气孔阻力自叶基至叶尖处梯度递减;在群体上,叶片气孔阻力自冠层上层向下层呈垂直递增趋势;群体上层叶片气孔阻力相对较小。玉米叶片正面气孔对CO2和水汽的传导贡献大于反面;除玉米苗期外,气孔对CO2和水汽传导贡献的80%以上来自于冠层上、中部叶片。在玉米营养生长阶段,不同叶序的叶片气孔阻力随叶龄的增大而增大,交替非充分供水加大了不同叶龄叶片之间的气孔阻力差异。在玉米生殖生长阶段,较为成熟的玉米叶片气孔阻力受叶龄的影响不明显。与常规沟灌比较,交替非充分供水增大了叶片反面气孔收缩程度,对水分亏缺反应更为敏感,冠层由顶叶至底叶的叶片气孔阻力呈垂直梯度递增,引起气孔导度快速衰减,从而提高了群体上层气孔对水汽的传导贡献。因此,玉米气孔阻力大小受到沟灌方式和土壤水分状况的调控,还与叶龄、叶面积指数等环境因素及气孔自身特性有关,其研究对控制灌溉及土壤—植物—大气连续体(Soil—plant—atmosphere continuum,SPAC)水汽循环研究具有理论意义。     

土壤-刺槐系统水流阻力对水分胁迫的响应

为探究土壤-刺槐系统水流阻力对水分胁迫的响应情况,通过盆栽试验方法设置8个水分梯度(田间持水量的30%～100%),研究了两年生刺槐在生长季内的蒸腾速率、根水势、叶水势及土壤-刺槐系统水流阻力等的变化。结果表明:(1)刺槐蒸腾速率、根水势及叶水势随水分含量的增加表现出先增大后保持稳定的趋势。蒸腾速率在30%～70%的田间持水量范围随水分含量的增加而迅速增大,根、叶水势在30%～50%的田间持水量范围增长最快,此后基本稳定;(2)土壤阻力、根系总阻力、植物传导阻力及叶-气阻力均随水分含量的增加而减小,均在30%～50%的田间持水量范围减小最快,其在生长季内大小为7月>10月>8月>9月;(3)土壤-刺槐系统总阻力的变化趋势与叶-气阻力相近,是由于叶-气阻力占总阻力的96.0%以上,并对总阻力的调节起主导作用。根据我们的研究结果推测刺槐在大于50%田间持水量范围,可保持健康、可持续生长。     

土壤保墒性能与土壤水分有效性综述

土壤保墒性能与土壤水分有效性多年来一直是土壤物理学领域中最为活跃的研究课题之一,也是半干旱地区农业研究中迫切需要解决的问题.土壤水分是植物需水的主要来源,其保蓄和储存在一定程度上决定于土壤的保墒性能.而植物从土壤中吸水的容易程度决定于土壤水分有效性.随着SPAC理论的发展,土壤与植物水分关系的概念已发生了根本变化;本文拟将土壤保墒性能与土壤水分有效性研究进展做一综述.     

遮荫对番茄单叶水分利用效率的影响研究

通过逐个分析3种遮荫水平下各参数变化对番茄单叶水分利用效率(WUE)的影响表明,各环境因子以综合复杂的方式影响水分利用效率,其中气孔阻力和水汽压差随环境因子变化最为重要。夏季晴天午间遮荫处理的气孔阻力和水汽压差明显小于对照,气孔阻力的增加有利于提高单叶水分利用效率,但水汽压差的增大又使单叶水分利用效率降低。由于环境因子日变化的非对称性和2种机制的相互作用,导致3种遮荫水平下单叶水分利用效率的日变化呈浅“L”型,并在12:00～15:00时40％遮荫处理的单叶水分利用效率比对照平均增加22.9％,而75％遮荫处理的单叶水分利用效率平均比对照显著减少28.1％,表明夏季晴天午间充足供水条件下适度遮荫可提高番茄单叶水分利用效率。     

作物耐旱性与叶片水势简报

用SPAC理论分析大豆、花生、玉米、甘薯4种作物水势分布特点及耐旱性结果表明，植物叶片水势是植物水分状况的较好生理指标，玉米根、叶间水势差为0．293MPa，叶位间水势差为0．067MPa。不同作物叶片水势差异显著，作物叶片水势越高， 其耐旱性越强。     

土壤—植物—大气连续体水分运移阻力的田间试验与模拟研究

根据对大田冬小麦生长期间土水势、根水势和农田气象条件的连续测定，研究ＳＰＡＣ系统中水分传输的势能变化和水分运行中各环节的阻力变化；并用模型对根系吸水阻力进行了模拟研究。