根系吸水模型建立方法研究进展

目前根系吸水速率无法实际测定，为了获取根系吸水模型中的参数，验证分析根系吸水与各影响因子之间的关系，或探索植物利用土壤水分的一般规律，常常需要确定根系吸水速率的时空分布。主要归纳了建立根系吸水速率的不同方法，为建立根系吸水模型提供实际参考价值。     

植物根系吸水研究

根系是植物吸水的重要器官,由于其复杂的生理机理和长期生长在地下,所以对植物根系的研究滞后于地上部分。阐述了根系吸水机理、研究方法及吸水特性,旨在对植物根系的研究有所了解,以期为现代的根系吸水机理及吸水特性的研究提供一定的参考。     

夏玉米根系吸水模式的研究

本文通过对夏玉米根系伸展深度和不同深度土壤含水量分布资料的分析，利用动态模拟方法，分析了夏玉米根系吸水的分布规律；分析了根系吸水与其影响因素之间的关系．用多元回归分析方法拟合了玉米根系吸水的数学模型，利用所得到的玉米根系吸水模式对田间土壤水分动态进行了模拟。模拟值与实测值比较结果表明具有一定的精度。     

应用Microlysimeter 研究作物根系吸水特性

本文应用Microlysimeter现场原位测定土面蒸发，以此为上边界条件，运用土壤动力学原理，提出了一种新的模拟根系吸水速率S(z,t)的方法，该方法与所选取的平均时段δt密切相关，研究表明：在冬小麦蒸腾速率较弱的前期及较强的后期，分别选取δt=10d,5d模拟S(z,t)可以获得较好的结果，分析冬小麦根系吸水速率的模拟结果可知：冬小麦根系吸水在灌浆-乳熟期达最高峰；若近地表水分充足，则吸水高峰出现在土壤上部，否则根系下扎，吸水高峰随之下移。     

宏观根系吸水补偿模型研究进展

根系吸水模型是研究植被耗水规律的关键要素,尤其在干旱-半干旱地区,土壤经常出现水分胁迫状态,使得根系吸水过程更为复杂。为准确描述根系的吸水过程,吸水补偿模型在1989年被概念化并成为一个重要的研究方向,国外进行了大量的研究探索,而国内在该领域鲜有研究。虽然根系吸水补偿模型已取得一定的进展,但其模型本身仍然存在一定的物理缺陷,因此,总结并综合分析根系吸水补偿模型发展历程,指出补偿吸水模型忽视了水分胁迫抑制根系吸水的物理机制,以及植物胁迫指数判定是否进行吸水补偿有一定局限性。在此基础上,提出根系吸水补偿模型应考虑潜在蒸腾量和土壤可利用水量供需关系、植物根系生长环境,补偿模型应耦合植物胁迫函数、土壤水分分布及地下水动态特征。     

棉花根系吸水模型试验研究

以棉花的盆栽试验为基础,对棉花采取不同的灌水处理,研究其根系密度的分布,应用含根系吸水率的一维土壤水动力学模型确定了棉花盛铃期的根系吸水模型,并运用数值模拟法验证模型的准确性,为田间土壤墒情的预报预测以及制定合理的农田节水灌溉制度提供理论依据。     

不同水分处理对无土栽培番茄根系的影响

随着设施农业的发展,无土栽培技术得到了广泛的应用.在山东省省级水利科研与推广项目无土栽培作物需水规律研究中,采用根系专用扫描仪Epson V800进行根系图像扫描,并用WinRHIZO根系分析软件对番茄根系进行分析,从而获得各处理根系,如根长、根表面积、根体积等的特征参数.     

根系吸水条件下固定沙丘水分动态数值模拟研究

着重探讨了固定沙丘植物根系吸水问题。在甘肃省石羊河以东腾格里沙漠西南缘湖盆滩地邓马营湖北部一生长有白刺的固定沙丘上设置观测点,采用中子仪、负压计逐日定时分层测定沙丘0～175cm深度含水量和水分势能。以野外实测数据为基础,运用数理统计方法确定非饱和导水率、水分扩散率等沙丘水分运动参数,并从宏观角度建立了与水面蒸发强度、沙丘水分含量相关的附加根系吸水项的白刺根系吸水模型。用所建数学模型对6月和8月白刺生长期内无雨时段沙丘水分动态进行模拟,并选取6月5日、10日、12日沙丘25cm、55cm和100cm深度模拟含水量值与实测值进行比较分析,两者之间的相对误差为-21.97%～5.67%,大多在-0.016%～3.56%之间。同时,比较了秋季预测与实测沙丘剖面水分分布曲线。沙丘水分动态模拟结果的验证与分析表明:根系吸水率精度较高,能较正确反映无雨时段根系吸水规律;用所建数学模型预测的白刺生长期沙丘剖面含水量与实测值分布曲线拟合较好。     

植物根系吸水对边坡稳定性的影响

植物蒸腾作用导致根系吸水对边坡稳定性起着至关重要的作用。为了量化根系吸水的影响效果,采用有限元方法模拟了均布形、三角形、指数形、抛物线形4种植物根系的吸水作用,同时分析了根系形态、深度对于孔隙水压力分布的影响,并对边坡稳定性进行了定量计算。研究结果表明:随着根系吸水的不断进行,浅层孔隙水压力逐渐减小,基质吸力增大,非饱和土体剪切强度增加,边坡安全性逐渐提高;4种形态植物根系的孔隙水压力及安全系数比的包络线与根系分布形函数基本相同;指数形根系的地表孔隙水压力最小,安全系数比最大,对于边坡加固效果最明显;在根系总量一定时,植物根系深度越大,其影响范围(深度)相应增大,而对于地表根系土剪切强度增量的作用越小,相应边坡安全系数增量也越小。     

考虑水分胁迫滞后影响的作物生长模型

本文以作物生长动力学原理为基础，提出了一种可以考虑土壤水分滞后影响的作物生长模型.经与实测的小麦冠部干物质积累动态相比较，模拟与实测值吻合良好，在0.01置信水平下达到极显著相关，说明本文所建模型结构正确合理.将模型进一步应用于冬小麦生长的另外两个动态过程一根系生长和叶面积扩展，模拟与实测值均吻合良好，表明模型具有一定普遍意义.不同动态过程滞后影响时变参数对比显示，水分胁迫对叶面积的滞后影响大于对冠生长的滞后影响，对冠生长的滞后影响又大于对根系生长的滞后影响，表明对水分胁迫越敏感的作物生长过程，水分胁迫对它的滞后影响也越大.早期胁迫比后期胁迫对作物的滞后影响相对较小.     

21世纪初我国旱涝灾害预测

以太阳活动为中心，深入分析了松花江流域的旱涝规律，进而研究我国水资源可持续利用问题。预测２１世纪初的２０多年黑龙江省和我国都会出现枯水周期，这将成为我国农业可持续发展的严重制约因素。为此提出了加强水资源管理和依靠科技进步等相应对策。     

土—根界面行为对单根吸水的影响

本文主要讨论了冬小麦根尖在土壤水分胁迫下发生收缩，产生土根空气界面（ψｓ≤－０１ＭＰａ），从而影响土壤根系的水分动力学性质．试验观测到的最小根直径为初始根直径的５２％（ψｓ＝－１１ＭＰａ）．土根界面厚度随根直径的减小而增大，最大厚度为０１１７ｍｍ．土壤充分供水（０—－０１３ＭＰａ），根径向导度最小，是根吸水的限制因素；土壤水分胁迫（－０１２—－１０５ＭＰａ），土根界面导度最小，变为根吸水的限制因素；土壤严重干旱（＜－１０５ＭＰａ），土壤导度最小，土壤水分不足限制了根吸水．     

土壤水热与根系吸水模型研究进展及其在西藏研究展望

在土壤根区水分运动规律的研究中,通常以土壤水热耦合模型来定量描述和预测土壤水分变化规律,以根系吸水模型来模拟作物根区根系吸水机理及过程。西藏高寒地区低压低氧、强辐射、近地层冷热交换频繁,加之土层稀薄,浅层土壤水转化过程复杂,作物生长受水热胁迫影响较为明显,作物根区的水热耦合作用对根系吸水及能量传输和物质运移影响显著。为了进一步探求西藏地区特殊水热条件下的根区水热运移机理,摸清西藏高寒区作物根系吸水规律,就国内外土壤水热耦合模型和根系吸水模型的相关研究做了综述,针对西藏地区特有的水热条件,建议将水热耦合模型与根系吸水模型结合应用,构建考虑水热耦合因素的根系吸水模型,以更好地适应当地实际,揭示根系土壤水分运动规律。     

基于Z指数的黄河流域旱涝等级游程分析

根据黄河流域10个监测点1951~2001年的月降水资料,依据两种不同划分标准利用Z指数进行了月尺度旱涝等级划分;即:通过事实比较,选择较合适的划分标准,并对Z指数趋势图、重大等级旱涝灾害变化趋势、空间分布、游程理论数字特征、游程数目及重现期进行分析。结果表明:10个监测点近51年均有增旱趋势,特别安阳、天水、榆林、西安、太原地区增旱趋势更明显;平凉以东,太原以南,郑州以西,西安以北这一区域发生重、大干旱等级次数比其他区域多,其次济南地区较其他监测点更易发生连续2个月的大旱和大涝。     

野外条件下作物根系吸水模型的建立

根据带有作物根系吸水项的垂向一维土壤水分运动方程，通过有限差分方法，用野外实测资料计算了作物根系吸水率．根据计算结果，用多元非线性回归的方法，得出了作物根系吸水的数学模型     

供水方式对春小麦根源信号和水分利用效率的影响

用圆柱状管栽实验研究了上层供水和下层供水对春小麦根源信号和水分利用效率的影响。供试春小麦品种为陇春8139-2和高原602.处理方式为：1)整个管体内土壤含水量保持在80%～90%田间持水量(FWC)(IF)；2)土壤表面以下10cm处浇水使管内整体土壤含水量保持在50～60%FWC(IT);3)在管体长7／10处浇水使管内整体土壤含水量保持在50～60%FWC(IB).相对于IF和IT处理，苗期到分蘖期IB处理叶气孔导度显著下降，但叶水势基本不变，表明有明显的非水力根信号现象。在拔节期及以后，IB处理土壤上层根生物量比例下降，中层根生物量增加，非水力根信号消失。IB处理的水分利用效率显著高于其它处理，这意味着播种前通过水量较多的灌溉增加深层土壤水分将有利于提高水分利用效率。     

苹果树根系吸水研究方法的讨论

介绍了根系吸水模型研究现状;对建立苹果树根系吸水模型所需要的植株蒸腾量、棵间蒸发量、根系密度、土壤含水量等的测定方法进行了探讨．分析了苹果树与作物根系吸水的不同之处．介绍了热脉冲技术测定苹果树蒸腾量、微型蒸渗仪(microlysimeter)测定棵间蒸发量、剖面法测定根系密度、TDR测土壤含水率的技术;最后,探讨了建立苹果树根系吸水模型应注意的具体问题,并进一步提出了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的观点,即：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情况。     

A review of the effects of pollution and water scarcity on the stream biota of an intermittent Mediterranean basin

This review presents the main results of a 10‐year research study conducted in a Mediterranean intermittent basin (Evrotas River). By assembling the main outcomes of past and ongoing research projects, this study provides an overview of multiple stressor effects, with emphasis on water scarcity, focusing on hydro‐biogeochemical processes, as well as on spatial and temporal variations in benthic macroinvertebrates and fish fauna. The major impact in the basin has been the over‐exploitation of surface and groundwater resources, which, in combination with droughts, has resulted in the recurrent artificial desiccation of large parts of the hydrological network. The response to intermittency of the macroinvertebrate fauna is characterized by high resilience through various drought‐resistant evolutionary mechanisms, with assemblages recovering successfully after recurrent droughts. However, when pollution is evident in combination with drought, effects on benthic species richness, abundance, and assemblage structure can be severe. Similarly, pollution and water stress may result in massive fish mortalities due to hypoxic conditions, with fish populations requiring long periods to recover. However, the fish fauna appears to be relatively resilient to drought‐driven reach‐scale desiccation, and ultimately recovers, provided that aquatic refugia are available to supply colonists and that there are no physical barriers impeding recolonisation. Appropriate conservation measures are urgently required to address the effects of recurrent bouts of water stress, as well as of other stressors on the freshwater communities of the Evrotas River, both at the level of water management and of water policy and at the local and the national level.     

干旱对河流水生态系统影响研究与展望

干旱等水文极端事件在全球范围内呈现广发频发态势,频繁发生的干旱对河流水生态系统影响显著。首先从干旱发生的区域、发生区域的水文特征、干旱的持续时间、低流量值的大小、干旱发生的时间、干旱发生的频率和旱涝急转速率7个方面阐述了不同的干旱特征对水生态系统的影响。讨论了干旱对河流水生生物栖息地的影响,河道水流速度变缓,水生生物栖息地的面积、深度减小,影响河流水生生物的多样性。从纵向尺度、横向尺度、垂向尺度3个方面分析了干旱事件对水生态系统物质流、能量流和信息流的影响,并对现阶段水文过程-水生态系统耦合模型的相关研究成果进行了总结。最后就今后的研究趋势和重点研究工作进行了展望。