SPAC系统的应用（最好在农田生态系统中）

1 土壤一植物一大气连续体(SPAC)的概念水分经由土壤到达植物根系，被根系吸收，通过细胞传输，进入植物茎，由植物木质部分到达叶片，再由叶片气孔扩散到静空气层，最后参于大气的湍流变换，形成一个统一的、动态的、互相反馈的连续系统，即土壤一植物一大气连续体(Soil—Plant—Atmosphere Continuum,简称SPAC)。将近一个世纪以来，随着土壤物理学、植物生理学、农田水利学的发展和农业生产的需要，人们一直在通过各种途径致力于研究土壤与水份，水分与植物以及土壤、植物与水之间的相互关系，并取得了较大的进展。但是把土壤一植物一大气作为一个在物理上统一的连续体进行动态的、定量的分析研究，才有20多年的历史。Philip(1966)提出了较完整的关于SPAC系统的概念，认为尽管介质不同，介面不一，但在物理上都是一个统一的连续体，水在该系统中的各种流动过程就象连环一样，互相衔接，而且完全可以应用统一的能量指标一“水势”来定量研究整个系统中各个环节能量水平的变化，并可计算出流通量。这在土壤一植物一水关系研究方面是一次重要突破。2 SPAC水分传输问题研究的意义SPAC水分传翰理论及其应用的研究是一个正在发展的，具有综合性和学科交叉性的新领域，它不仅是农田灌溉基本理论之一，而且也是土壤物理、自然地理学科的前沿领域。这一领域的研究将进一步促进农田水利与上壤物理、自然地理、植物生理、农业气象、农田生态、农业水文等边缘学科的相互渗透，有利于进一步摸清连续体内的水分运移机理和水分运移的定量关系以及连续体内水分运移的调控机制．促进该系统中水分能量的良性运转‘也有助于农业水资源的正确评价与合理利用的研究，为农田生态向良性运转提供条件。农田灌溉用水占我国水资源总消耗量的85％，而作协吸收水量的95％消耗于蒸腾。因此，作物水分问题是解决水资源供需平衡的十分重要的环节。已成为农田水利学科中日益引入关注的大问题，国内外不少学者都在探索解决这一问题的途径。而作物根系、冠层与土壤、大气的关系受着各种物理、化学和生物化学机制的控制，构成一个复杂的系统，因此对于它的表述和计算存在许多因难。SPAC水分运移系统动态模拟技术为解决这一问题提供了有效途径。据此可以定量预测SPAC中的水分传输动态，为最优调控决策服务。把SPAC水分传输理论研究成果应用于农田节水灌溉和次生盐破土防治实践，将充实这一新的科学领域．并为农田灌溉排水学科根供一个定量解决作物与其水分环境关系问题的现实途径。可使节水灌溉和盐碱土治理更加奠定在科学理论及定量方法的基础上，正确预报灌水时间、灌水量和地下水位，这样可以节约灌溉水量和防治土壤次生盐碱化．提高作物的经济产量。水分是干旱、半干旱地区农田生态系统良性运转和提高作物产量的主要限制因素。在干旱缺水地区，水资源不足，灌溉水量有限，应推行在有限水量条件下的非充分灌溉，即抓住作物关键朗的用水．提高水分生产效益。非充分灌溉的生理机制就是要对sPAc中的水分传输状况进行最优调控，以提高有效灌溉水量向作物根系吸水转化和光合产物向经济产量转化的效率为目标，达到节水增产的双重目的。因此，在干旱地区定量研究sPAc中的水分传输和调控机制．对于发展节水型农业、盐酸土治理以及农业水资源的合理开发利用都具有重大的科学意义和现实意义。