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根系分析仪对苹果树根系吸水的分析

2019.5.10

准确掌握植物的根系吸水状况、了解土壤水分消耗的分布动态,不仅有利于合理制定 灌溉制度,保证农业节水和高产、稳产,而且对研究土壤植物大气连续体(SPAC)水分运转以及区域水量转化关系的SVAT模型等都是必不可少的环节。 研究根系吸水具有重要的水文意义。自20世纪50年代以来。植物生理、农田水利、土壤物理、水文水资源等众多领域的科研工作者分别从不同的方面对植物根系吸水的机理和特性以及根系吸水模型进行了大量的研究,对农业灌溉、水文水资源等领域都具有十分重要的实际应用价值。

由于苹果树的以上特点,因此在建立苹果树根系吸水模型时,应考虑以下几点:

1、合理布置土壤水分测点,科学进行根区土壤水分观测。土壤水分观测资料的正确性对建立根系吸水模型至关重要,它是衡量根系吸水模型正确性的标尺,也是通过根系吸水动态模拟的方法建立根系吸水模型的重要资料,所以应保证土壤水分观测资料的科学合理性。

2、注意土壤水分观测对根系吸水和植株蒸腾的影响。由于苹果树的根系在水平方向的变化比较明显,因 此即使合理布置土壤水分测点,土壤水分测点的数量仍然较多。而布置这么多的土壤水分测点是否会对苹果树的根系吸水和植株蒸腾产生显著影响,这关系到所建模 型正确性和有效性的重要问题。

因此,应当研究土壤水分测量对根系吸水和植株蒸腾的影响问题。

3、苹果树根系吸水模型的维数问题。苹果树的根系不仅在垂直方向有变化,而且在水平方向也有变化, 甚至在水平方向的不同方位也有变化。若仅对某一棵苹果树而言,建立三维根系吸水模型能够比较真实地反映其根系吸水状况。但由于田间各种实际情况的差异,导 致有些苹果树的根系偏向这一侧,而有些苹果树的根系又偏向另一侧,植株个体之间的差异是必然存在的。这样,将基于某一棵苹果树所建立的根系吸水模型应用于 其它苹果树,就不可避免地会造成较大偏差;而一维模型和二维模型由于将根系密度或土壤水分在空间进行了一定程度的平均,因此这种偏差可能会较小。所以,应 当研究建立几维根系吸水模型更适合于苹果树的问题。

4、不同类型苹果树根系吸水模型的合理性问题。将植株蒸腾量按根系密度成比例分配的方法建立根系吸 水模型,需要根系密度观测资料作为基本资料。采用这种方法建立根系吸水模型,计算工作量较小,建立模型时不存在因土壤水分观测而对根系吸水造成影响的问 题;但根系密度与根系吸水量之间的定量关系尚不很清楚,根系密度的测定工作量较大,根系密度难以准确测定,对根系的破坏较大,以致模型建立起来以后,却不 再适用于原来所测的苹果树。通过根系吸水动态模拟的方法建立根系吸水模型,需要土壤水分动态资料作为基本资料。采用这种方法建立根系吸水模型,不存在因根 系密度测定不准而造成的模型误差问题,通过土壤水分动态资料倒推出的是根系实际吸水量,测定工作量较小,对根系的破坏较小,但计算工作量大。而且,采用这一方法建立根系吸水模型,应当首先确保土壤水分测定不会对根系吸水自然状况产生显著影响。到底采用哪种方法建立根系吸水模型较合理,还需通过实验比较确定。

5、考虑土壤分层问题。由于土壤分层,不仅不同深度的土壤参数会有所不同,而且不同深度层次的根系 吸水特性也可能会有所差别。因此,在建立根系吸水模型时,不仅应当考虑土壤参数随土壤分层有所不同,而且应当考虑不同深度层次的根系吸水特性的差别:即在 同一土壤含水率范围内,比较不同深度层次的单位根长密度根系的吸水情况。

6、对模型进行时间和空间验证。由于苹果树是多年生植物,对基于某一时段所建立的根系吸水模型,应 当验证其在不同时段、不同树龄的苹果树上的适用性。另外,还由于建立苹果树根系吸水模型的目的是要将其应用于其它更多的苹果树,因此应当验证所建根系吸水 模型对不同植株个体的苹果树的适用性。

7、采用空间随机场理论研究苹果树的根系吸水模型。果园中苹果树的长势从大体上讲是比较均匀的,但由于各种实际情况的差别,植株个体之间的差异还是普遍存在的。这种差异虽然并不很大,但却不可忽略,而且这种差异具有较大的随机性。因此,可以将苹果园中 的各个苹果树看作小扰动的空间随机变量,然后利用空间随机场理论研究整个苹果园中苹果树的根系吸水模型,这需要进一步探索。


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