土壤水分釋放曲線(也稱為土壤-水分特征曲線或土壤保水曲線)就像物理指紋一樣,對于每種土壤類型都是獨一無二的。研究人員使用它們來了解和預測在特定濕度條件下特定土壤中水的命運。水分釋放曲線回答了一些關鍵問題,例如:在多少水分含量下土壤會永久枯萎?我應該澆多久?或者水會很快從土壤中排出還是留在根區?它們是用于預測植物吸水量、深層排水、徑流等的強大工具。
什么是土壤水分釋放曲線?
水勢和體積含水量之間存在關系,可以用圖表來說明。這些數據共同創建了一個曲線形狀,稱為土壤水分釋放曲線。土壤水分釋放曲線的形狀對每種土壤都是獨一無二的。它受許多變量的影響,例如土壤質地、容重、有機質含量和孔隙結構的實際構成,這些變量會因地點和土壤而異。顯示了三種不同土壤的示例曲線。X 軸是對數標度的水勢,Y 軸是體積含水量。土壤含水量與水勢(或土壤吸力)之間的這種關系使研究人員能夠了解和預測特定土壤類??型中的可用水量和水分運動。例如,在圖 1 中,您可以看到永久枯萎點(右側垂直線)對于每種土壤類型將處于不同的含水量。細砂壤土在 5% VWC 時會出現永久枯萎,而粉砂壤土在幾乎 15% VWC 時會出現永久性枯萎。
廣泛與密集變量
要了解土壤水分釋放曲線,有必要解釋粗放特性與集約特性。大多數人只根據一個變量來看待土壤水分:土壤含水量。但是,描述環境中物質或能量的狀態需要兩種類型的變量。廣泛變量描述了物質或能量的范圍(或數量)。密集變量描述了物質或能量的強度(或質量)。
土壤含水量是一個廣泛的變量。它描述了環境中有多少水。土壤水勢是一個密集變量。它描述了環境中水的強度或質量(以及在大多數情況下的可用性)。要了解這是如何工作的,請考慮熱量方面的廣泛變量與密集變量。熱含量(一個廣泛的變量)描述了一個房間里儲存了多少熱量。溫度(一個密集變量)描述了質量(舒適度)或您的身體如何感知房間內的熱量。顯示了北極地區的一艘大船與剛在火中加熱的熱棒。這兩項中哪一項的熱量更高?有趣的是,北極的船比熱棒的熱含量更高,但溫度更高的是熱棒。如果我們將熱棒與船接觸,哪個變量控制能量將如何流動?強度變量溫度控制著能量的移動方式。熱量總是從高溫轉移到低溫。 與熱量類似,土壤含水量只是一個數量。它不會告訴我們水將如何流動或植物的舒適度(植物可用水)。但是土壤水勢,即集約變量,可以預測水的可用性和運動。如何?
植物可用水:水勢測量清楚地表明植物可用水,與水含量不同,有一個簡單的參考尺度——植物最佳運行從大約 -2-5 kPa(在非常潮濕的一側)到大約 -100 kPa,在最佳的干燥端。低于此值,植物將處于赤字狀態,超過 -1000 kPa 時,它們開始遭受損失。根據植物的不同,低于 -1000 到 -2000 kPa 的水勢會導致永久枯萎。
水分運動:土壤水總是從高水勢流向低水勢。例如,如果土壤的水勢為 -50 kPa,則水會以更負的 -100 kPa 流向土壤層。這也近似于植物-土壤大氣連續體中發生的情況。土壤處于 -0.3 MPa,而根在 -0.5 MPa 處略微更負。這意味著根會從土壤中吸取水分。然后水將通過木質部向上移動,穿過這個潛在梯度從葉子流出。-100 MPa 的大氣是驅動這種梯度的原因。所以水勢定義了水在系統中移動的方向。
欣仰邦 簡化一切
一旦從釋放曲線中收集到信息,數據記錄器和欣仰邦 Cloud 就會簡化保持最佳濕度水平的過程。可以在 欣仰邦 云中設置上限和下限,它們顯示為疊加在近實時土壤濕度數據上的陰影帶(藍色陰影),從而很容易知道何時打開和關閉水。當接近或超過這些限制時,甚至會自動發出警告。