Question

植物与土壤中水分

Answer 1

植物靠根系吸收土壤空隙中的水分来维持生命过程。土壤孔隙中的水分按物理状态可分为重力水、毛细水、结合水（或称束缚水）和气态水（详见第二章）。

土壤中的水势主要由重力势ψ_g、溶质势ψ_s、压力势ψ_p、基质势ψ_m组成。可表示为：

生态水文地质学

重力势ψ_g是重力位势，势能取决于水质点到选取基准面的垂直距离；压力势ψ_p是由于压力场中的压力差引起的；溶质势取决于溶液的浓度，通常土壤水溶液浓度较低，溶质势ψ_s约为-0.01MPa，盐碱土中溶液浓度高，溶质势则较低，可达-0.02MPa甚至更低；基质势ψ_m是由于土壤颗粒表面对水的吸持作用引起的，主要是毛细作用，也称为水土势。基质势ψ_m与土壤的含水量密切相关，当土壤中含水量减少时，孔角毛细水弯月面曲率增加，毛细负压降低；含水量增加时，毛细负压随之增高。基质势对于植物根系吸水影响最大，其次是溶质势，只有在土壤水溶液浓度较高时，才会影响根系吸水。

土壤中的水具有不同的水势，一般来说，束缚水的水势低于-3.1MPa；毛细水势在-3.1～-0.01MPa之间；重力水势则高于-0.01MPa。植物可利用水的土壤水势范围为-0.05～-0.3MPa，因此，毛细水是植物主要可利用的水。植物根部利用根内、外溶液的水势差从土壤中吸取水分，随着土壤中含水量的逐渐减少，根内、外水势差也随之降低，当水势差很小时，根系不能从土壤中获取足够的水分来维持生理需要，植物便会发生凋萎（永久萎蔫），此时的土壤含水量（水与土壤干重的百分比）称作凋萎系数（或永久萎蔫系数）。因成分和结构的差异，不同土壤的凋萎系数不尽相同，差别很大。见表1-1。砂和砾石主要由岩石碎屑组成，孔隙较大，毛细负压较高，其中绝大部分水分都能为植物根吸收，凋萎系数为1%～2%。粘土主要由粘土矿物组成，粘土矿物对水的束缚力大，毛细负压很低，且孔隙细小，植物不能利用的水分较多，凋萎系数为13%～15%。

表1-1 不同植物在各种土壤中的萎蔫系数（水与土壤干重质量之比/%）