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土壤水分再分布生物层面分析

发表时间:2018-09-07 09:56:58点击:1833

来源:北京博普特科技有限公司

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    在干旱半干旱地区,水分是制约植物生长、种群繁殖、生物进化的主要生态因子和关键环境因素。根系对土壤水分的调节和根土界面水分再分布是植物适应干旱环境的较重要的生态对策之一。国内学者研究发现,根系分布密集的土层其水分含量也高,这是因为根系的作用使土壤水分发生了转移。国外一些学者根据进化论分析认为,

    根土界面土壤水分的再分布是植物为了适应土壤水分的时空差异性,在自然选择作用下长期进化而形成的特殊生理生态功能,既可调节植物对土壤水分的利用又可调节生态系统水分循环过程。

    从生物角度而言,土壤水分再分布是指根土界面根系对水分的输导过程,包括水平方向和垂直方向。夜间随着气温降低、气孔关闭,植物蒸腾作用逐渐降低,当植株蒸腾作用小于根系吸水时,根系可以将土壤深层水分向较干燥的上层输送,若表层土壤由于降雨或灌溉被湿润,上层含水量较大,水分则可以通过根系向下运输舶,此外水分还可以通过根系在水平方向上进行转移。

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。

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