土壤水分有效性turang shuifen youxiaoxingsoil moisture availability

土壤水分能被植物所吸收利用的程度，也称土壤水分有效度。
植物从一定体积的土壤中能吸收利用的水量，决定于土壤质地、导水性、土壤中实际含水量、根系的密度和吸水能力以及气象条件。根系密度最大的土层中，植物吸水最快。在不同深度的土层中，一般上层土中根系最密，吸收利用的土壤水分多， 而且均匀；下层土中根稀，吸收较少。当上层土壤水分多时，植物从下层土中吸水较少。下层土水分也因上层水被根系吸收，形成土壤水势梯度，而向正在变干的土壤上层输送。植物吸收土壤水分的多少还与当时大气对植株蒸腾能力的影响有关。晴朗、风大、干燥的天气，蒸腾量也大。蒸腾加上农田土壤水的蒸发，总称蒸散量。实际蒸散量(ETa)也决定于土壤中水分的多少。土壤水分充分供应时， 在当地气象条件下， 某作物地的最大可能蒸散量， 称为作物可能蒸散量(ETm)。一般实际蒸散量ETa只占ETm的60%～80%, 具体量值依土壤湿度的大小而变动。
关于土壤水分的有效性问题， 本世纪20～50年代研究者多认为， 土壤水分在凋萎湿度以上和田间持水量以下的范围内， 有效性是相同的， 也就是说， 在凋萎湿度以上时， 植物吸收水分的功能不受土壤湿度大小的影响。这个概念一直被广泛应用， 并用于灌溉的实际工作中。后来， 一些研究者提出证据， 说明有效性是随土壤含水量减少而减小的。另一些研究者认为，土壤水分有效性可分为“能充分吸收”和“吸收渐减”两段， 即当土壤含水量在某一数值（这个值称临界点）以上时，作物按可能蒸散量ETm吸收水分， 到土壤水分低于临界值以后， 吸收量逐渐减小。图1表示出三种模式。其纵坐标表示植物活动的相对强度(蒸散量、相对蒸散量ETa/ET_m或生长速度); 横坐标表示有效水分的消耗程度， 从田间持水量开始消耗量为零， 到凋萎湿度时有效水分已全部消耗完， 为100%。(A)线表示从田间持水量到凋萎湿度之间都同等有效， 单位时间蒸腾（或蒸散）量始终保持最大值。曲线(B)，表示从田间持水量到临界土壤含水量b之间都同等有效； 含水量在b点之下， 有效性逐渐减小。(C)线表示， 有效性随土壤含水量呈直线减小。联合国粮农组织(FAO) 在灌溉方面， 采用曲线(B)模式， 并综合许多研究成果， 列出不同作物相当于临界点b的临界土壤水分系数P(见附表13), 和农田土壤水分预报。

图 1 土壤水分有效性三种模式

上述模式是土壤水分有效性的示意图， 实际上，在不同作物、土壤和气象条件下， 土壤水分有效性可以有显著的差异， 上述三种模式的情形都可能近似地出现。图2a是O.T.德米德和R. H.肖1962年的玉米试验结果，纵坐标为 ETa/ETm比， 横坐标为土壤有效水分（毫米）, 图中曲线表示可能蒸腾量(E_t) 的几种不同情形。可以看出， Et小时， ETa/ETm的比值大，土壤有效水分在较大范围内几乎不变； 当E_t大时， 比值减小得很快。图2b是R.O.斯莱蒂斯对三种作物的试验结果。高粱保持高值 ETa/ETm 的土壤有效水分范围较大， 而棉花、花生的ETa/ETm 比值随土壤水分的消耗而减低较快。

图2 在不同作物和不同气象条件下土壤水分有效性差异