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土壤水分再分布的功能

发表时间:2018-09-29 16:45:29点击:2286

来源:北京欧亚国际科技有限公司

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水分再分布的功能

    土壤水分的再分布作用在一定程度上改变了根土界面水分的时空格局,有利于调节根土界面生态系统的水分平衡,土层内养分循环,生物群落地下部分所处的生态环境,提高生态系统生产力。根土界面土壤水分的再分布作用主要表现在以下几个方面:

1、调节根系层土壤水分状况

    土壤水分除了在重力势和基质势的作用下发生自我“主动调节”外,还会在土层根系的作用下发生“被动调节”,而且该调节作用比较明显。水分再分布对调节土壤水分平衡有重要的作 用。水分再分布作用是植物的深层根系和浅层根系互相协调使植物适应环境的过程,干旱条件下浅根系植物所需的水分需要依靠深根系植物的水分再分布作用来满足。根土界面水分的再分布 作用可将部分水分贮藏在较深层的土壤中,当表层土壤相对干旱缺水,影响到植物的正常生长时,从深层土壤中提水,及时保证了植物的水分获取。

2、丰富群落结构

    植物的这种水分再分布作用不仅可以调节对水分的需要、自身的蒸腾作用,同时还可以群落里不具有此功能的浅根系植物的蒸腾,从而有效地提高植物的水分利用效率和抗干旱性能。具有此功能的植株可以将运输过来的水分储藏在土壤中,从而增加土壤含水量,其他植株对水分的吸收。此外植物根系水分再分配也有一定的差异,它们吸收不同来源的水分,彼此之间形成一种非常默契的互利共生的水分利用机制,从而维持生态系统的物种多样性和群落稳定。因此,植被恢复建设中,应注意将具有不同根系功能的植物进行合理搭配,从而构建结构合理的生物群落结构。

3、对土壤养分及微生物的作用

    水分再分布可以活化表层土壤中氮、磷、钾等植物营养元素的肥力特性,特别是植物体对磷的吸收。土壤中水分状况的,可保持上层干燥土壤中细根的活性,根的生命活动 ,延长细根的寿命,促使他们继续从表层土壤中吸收养分,同时将很大程度上提高根际土壤中微生物的活性和丰富度,进一步浅层土壤中氮的硝化和矿化过程,植株生长。

水分再分布影响因子

    在自然生态系统中,根土界面土水分再分布作用受到多因素的限制,只有在特定环境条件下才可以发生。对于其影响因子的研究工作主要从3个方面进行探讨:土壤水分、植物种类和土壤特性;此外气象因素在一定程度上也会对植物体的水分再分布作用产生影响。根系对土壤水分再分布是依赖土壤中不同位置以及根系中的水势差发生的,只有当不同位置的土体之间存在一定 的水势差,水分再分布作用才能在植物根系中发生,并且不同的植物发生根系提水时土壤水势差也不相同,但是差值应当有一定的限度,若过大反而会限制根系的提水作用。

    物种的根系形态、根系数量、根系深度、类型和分布特点等都会对水分的再分布作用产生一定的影响,这些因素主要通过影响根系提水发生的时间、频率和数量,影响水分的再分布作用。根系提水在一定程度上与植物的抗旱性有关,在同样的条件下,抗旱性强的植物出现根系提水的频率和数量均高于不抗旱植物。土壤特性一方面会直接影响土壤含水率的大小,从而决定根系层水势;另一方面,土壤中所含沙子的比例、土壤的钙积层厚度、蒸腾作用的强弱等,都会对土壤水分的再分布产生较大影响。一些气象因素例如辐射、风速、温度、湿度等,主要通过影响植物体的生理活动,从而影响根系的提水能力。

    土壤水分再分布是植物体表土环境、陆面环境和表层大气环境共同作用的结果,是入渗后期土壤水分在势能和植物根系作用下的自我调节过程,与农业生产实践、水文环境分析等有着紧密的关系。土壤水分再分布决定了土壤含水量在时空上的分布特点,进而影响根系层水分的有效性和植物体对水分的吸收。在农业生产中,该理论有较广泛的应用,其对提高降雨利用率、提高灌溉水平、满足不同作物不同根系层对水分的需求、研究作物的生长有重要意义。 

土壤水分再分布物理层面分析 

    土壤水分再分布是自然界水循环的一个重要环节,随着降雨或灌溉的停止,入渗过程结束,但是土壤水分的运移并没有停止土壤水在自身重力和基质势的作用下继续向下层及周围土壤运动,在此期间水分在土壤剖面内的运动就是土壤水分的再分布过程,通常在土层剖面上脱水和吸水过程会交替出现,再分布过程中土体始终处于非饱和状态,属于非饱和状态下的土壤水分运动;随着水分再分布的进行,土壤中土水势缓慢趋于平衡。一般情况下,再分布过程中水平方向运动速率较垂直方向小一些,这是因为在垂直方向上土壤水分的再分布主要受重力势和基质势作用 ,而在水平方向上仅受基质势作用,这也是滴灌下湿润体处于半椭球体状态的原因。

土壤水分再分布的影响因素

    土壤水分的再分布受多方面因素的影响,不同的降雨强度、降雨量、初始土壤含水量、地表覆盖状况等。此外即便是在相同的耕作条件下,不同的灌水方式、灌水量、耕作方式也会对土壤 水分的再分布产生不同的影响。

不同耕作措施对土壤水分再分布动态变化规律的影响 

    不同耕作措施对土壤水分再分布的变化规律影响不同,与无覆盖和免耕秸秆覆盖措施相比,覆膜措施下土壤含水量较高,其保水效果较好。在非隔绝蒸发条件下,表层土壤水分蒸发、含水量下降,土壤水分在上层的较干土层水势梯度的作用下,自深层向表层运动,同时下层的较干土层的水势梯度又促使水分向下运动这种情况下水分再分布较复杂;当处于隔绝蒸发条件下时,表层水分蒸发受阻,含水量始终较大,水分在势梯度的作用下,向下层较干的土层运动,这种情况较非隔绝蒸发条件下的简单。 

雨强对土壤水分再分布的影响

    雨强对土壤水分再分布过程具有重要影响,雨强越大,再分布湿润锋越深,含水量在不同层的差异和递减趋势越明显;但对下层湿润锋深度和湿润锋附近土壤含水量影响较显著,不同雨强下土壤水分再分布不同,雨强越大,雨水转化为土壤水的量越大,再分布持续时间越久,且影响土层越深。


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