作物根系吸水率的确定
根系吸水率是指根系在单位时间内由单位体积土壤中所吸收水分的体积，单位d-1（邵明安等，1991）。植物根系不仅是土壤水转移到大气中的媒介，而且给植物提供水分和养分。虽然根系占据的容积仅为土壤的百分之一或更少（Marshall T.J.and Holmes J.W.，赵诚斋、徐松龄译，土壤物理学，1986）但它们能够充分地穿入土壤，从土壤中吸水。
（一）根系吸水模型研究概况
关于根系吸水规律的研究在现有文献中有微观和宏观两种途径。前者用单根径向流模型描述根系吸水过程，这种方法虽然能定性地反映根系吸水的某些特性，但难以实际利用。宏观模型不是考虑单根的吸水作用，而是将根系作为一个整体考虑，认为根系在同一土层深度内根系均匀分布，根系吸水为土层深度z的函数。目前国内外提出的根系吸水模型主要有：①以水势差或含水率为基础的根系吸水函数，如 Gardner（1964），Feddes、kowalik、Malinka（75-57-01-01专题报告，1990）等提出的根系吸水公式；②以作物蒸腾量在深度上按比例分配的根系吸水函数公式，如Molz、Remson（1970，1971），Molz（1981），邵明安（1985）等人提出的根系吸水公式。由于在这些公式中，有些含有在野外难以确定的参数，有些过于简化，不能完全符合实际情况，因此在实用上有一些困难。这样，就需要在现有研究的基础上，探求简单实用、需要参数较少，又能反映根系吸水在剖面上分布规律的根系吸水函数的计算公式。
（二）利用野外实测资料确定根系吸水率
根据野外的实地观测资料，土壤含水率θ或土壤负压h在剖面上的分布，利用数值方法求出根系吸水率S在剖面上的分布规律，再通过多元回归分析找出S的经验公式。
1.利用数值法计算根系吸水率S
在有作物生长条件下，以土壤基质势（或土壤负压）h为变量的一维非饱和土壤水分运动方程为：
土壤水盐运移数值模拟
式中：h（hH2O）为负压（cm）；z为垂直坐标（cm）（从地面算起向下为正）；t为时间（d）；C（h）为容水度（1/cm）简记为C；K为水力传导度（cm/d）；S源汇项为根系吸水率（cm3/cm3·d=1/d）。
根系吸水率S为：
土壤水盐运移数值模拟
式（1.3.2）以中心差分格式表示为：
土壤水盐运移数值模拟
式中：i为空间步长序号；j为时间步长序号。各参数取值如下：
土壤水盐运移数值模拟
式中：D为扩散度。
上述参数的计算在空间上取其上下两节点的几何平均值，在时间上取时段始末的算术平均值。根据实测的土壤剖面基质势h和土壤水分运动参数，由式（1.3.3）即可求得任意时段内，土壤根系层剖面上各点的根系吸水率
。
若没有张力计实测的h资料，而有实测土壤剖面含水率θ资料，则可以采用以含水率θ为变量的方程计算根系吸水率S。以θ为变量的一维非饱和土壤水分运动方程为：
土壤水盐运移数值模拟
式中：θ为土壤体积含水率（cm3/cm3）；z为垂直坐标（cm）（从地面算起向下为正）；t为时间（d）；D（θ）为扩散度（cm2/d）；K（θ）为水力传导度（cm/d），简记为K；S源汇项为根系吸水率（cm3/cm3·d=1/d）。
根系吸水率S为：
土壤水盐运移数值模拟
式（1.3.5）的中心差分格式为：
土壤水盐运移数值模拟
一般而言，在饱和—非饱和土壤中宜采用以负压h为变量的方程求解。在非饱和带中h方程和θ方程均可采用，考虑到永乐店土壤剖面分层的缘故，这里选用h方程来求根系吸水率
。
求根系吸水率时，使用大田Ⅰ-3 子区的负压资料，该子区覆盖麦秸量为400kg/亩，计算深度为160cm，计算时段为玉米整个生育期，空间步长Δz=1cm，各节点上的负压h值根据实测数据由三次样条（spline）插值给出，时间步长Δt=1d。使用的参数为室内试验测得的扩散度D（θ）和水分特征曲线即h—θ曲线，由h—θ曲线分层（z≥70cm为沙壤土、z＜70cm为粉沙土）分段求出容水度C（θ），由C（θ）×D（θ）算出水力传导度K（θ），而后由差分方程计算出根系吸水率S。计算框图见图1.3.1。
通过数值计算，玉米生长阶段内根系吸水率在剖面上的分布如图1.3.2所示。
图1.3.1 根系吸水率计算框图
图1.3.2 玉米根系吸水率剖面图
数值计算表明，吸水率在深度30～35cm达很大值，这个深度向下缓慢减小。据此可以推断根系主要发育在浅部30cm左右的范围内，根系吸水深度达115cm。
图1.3.3 玉米根系吸水层深度变化图
2.根系吸水层深度Lr
根系的生长和作物吸收水分是两个紧密联系在一起的过程。作物吸收水分促进根系生长，根系生长又反过来增加了植物吸水的土层深度。根据数值计算根系吸水率S的结果，由S在剖面上的分布形状来加以推测，一般认为根层以下*一个Si为零的点到地表的距离即为该时刻根系吸水层深度Lr。图1.3.3是玉米根系吸水层厚度随时间的变化曲线，用非线性回归分析方法得出的经验公式为：
土壤水盐运移数值模拟
式中：Lr为根系吸水层深度（cm）；
为相对时间；
，t为玉米生长时间（d）；M为玉米整个生育期（d）。t从6月23日（播种）算起，9月19日收获为止，M为玉米整个生育期时间共计88 d。
3.根系吸水率分布函数S的确定
作物根系吸水率S是土壤性质（包括含水率）、作物水分生理特征和大气因子影响下的综合函数。由于在实际情况下，作物的棵间蒸发和作物的蒸腾是相互影响和难以分割的，因而蒸腾量的确定往往有很大的困难，在吸水函数中采用腾发量（蒸散量）则比较方便。由于玉米的新生根总在地表层，因而其根系吸水主区也总在根系层上层（图1.3.2），就其吸水速率在剖面上的分布形状而言设其吸水模型为（姚建文，1988）：
土壤水盐运移数值模拟
式中：S为根系吸水率（1/d）；ET为腾发强度（mm/d）；
为相对深度（实际深度z与根层深度Lr（t）之比，
）；A、B、C为经验系数。
为了求出经验系数A、B、C，首先将非线性模型线性化，将式（1.3.8）两边取对数得：
土壤水盐运移数值模拟
令：
，
，
，则式（1.3.9）为：
土壤水盐运移数值模拟
式中
式（1.3.10）为多元线性回归模型。从而得：
土壤水盐运移数值模拟
根据计算出的不同时刻、不同深度上的吸水率S以及ET（ET的计算见后），分别对
进行回归得出经验系数A、B、C如下：
土壤水盐运移数值模拟
系数A、B、C随时间的变化过程见图1.3.4。将式（1.3.12）代入式（1.3.8）即可求得玉米根系吸水函数S的表达式。
图1.3.4 根系吸水函数之系数 A、B、C变化曲线
图1.3.5 S/（ET·A）-z关系曲线
玉米根系吸水函数表达式中，A反映了作物根系吸水随作物生长期的变化，在整个生育期内，A值变化规律是由小变大再减小的过程，B值反映了根系吸水在剖面上的分布形状，C值在作物吸水量很大值所在的位置。通过计算相对根系吸水率，画出S/（ET·A）-z关系曲线，其曲线（图1.3.5）表明，在玉米生长期，根系吸水主区在接近地表的位置。
植物根吸水的主要部位在根的什么位置注意：根的什么位
以下为百度结果：
植物根吸水的主要部分是（根尖成熟区的表皮细胞）.
植物的根尖结构一般可以划分为四个部分：根冠、分生区、伸长区和成熟区（又叫根毛区）.这四个区的生理功能为：
1、成熟区,也称根毛区.此区的各种细胞已停止伸长生长有较大的液泡（由小液泡融合而成）,并已分化成熟,形成各种组织.内部某些细胞的细胞质和细胞核逐渐消失,这些细胞上下连接,中间失去横壁,形成导管.导管具有运输作用.表皮密生的茸毛即根毛,是根吸收水分和无机盐的主要部位.随着根尖伸长区的细胞不断地向后延伸,新的根毛陆续出现,以代替枯死的根毛,形成新的根毛区,进入新的土壤范围,不断扩大根的吸收面积.
2、 伸长区,位于分生区稍后的部分.多数细胞已逐渐停止分裂,有较小的液泡（吸收水分而形成）,使细胞体积扩大,并显著地沿根的长轴方向伸长.一般长约2～5毫米.是根部向前推进的主要区域,其外观透明,洁白而光滑.生长很快的部分是伸长区.
3、分生区,也叫生长点,是具有强烈分裂能力的、典型的顶端分生组织.位于根冠之内,总长为1至2毫米,其很先端部分是没有任何分化的原分生组织,稍后为初生分生组织.可以不断地进行细胞分裂,增加根尖的细胞数目,因而能使根不断地进行初生生长.其细胞形状为多面体,个体小、排列紧密、细胞壁薄、细胞核较大、拥有密度大的细胞质(没有液泡),外观不透明.
4、根冠,根尖很先端的帽状结构,罩在分生区的外面,有保护根尖幼嫩的分生组织,使之免受土壤磨损的功能.根冠由多层松散排列的薄壁细胞组成,细胞排列较不规则,外层细胞常粘液化,当根端向土壤深处生长时,可以起润滑的作用,使根尖较易在土壤中穿越.其外层细胞常遭磨损或解体死亡,而后脱落.但由于其内部的分生区细胞可以不断地进行分裂,产生新细胞,因此根冠细胞可以陆续得到补充和更替,始终保持一定的厚度和形状.此外根冠细胞内常含有淀粉体,可能有重力的感应作用,与根的向地性生长有关.根的生长是分生区细胞的分裂使细胞数目增多和伸长区细胞的生长使细胞体积不断增大的结果.
请问在植物的植被中根适于吸水的特点是什么？
根适于吸水的特点：1）成熟区有大量根毛，使根的吸收面积大大增加，是根吸收水分和无机盐的主要部位；2）根毛细胞的细胞壁很薄，细胞质很少，液泡很大；3）伸长区和成熟区都可以吸收水分和无机盐
拓展资料：
1、植物根系吸水的机理
植物根系吸水研究一直是植物生理学研究中的一个热点问题。根系虽然是植物吸水的主要器官，但并不是根的各部分都能吸水。事实上，表皮细胞木质化或栓质化的根段吸水能力很小，根的吸水主要在根尖进行。植物根系吸水主要依靠两种方式：一种是被动吸水，另一种是主动吸水。不论是哪一种吸水方式，吸水的基本依据是细胞的渗透吸水。
被动吸水
当植物进行蒸腾作用时，水分便从叶子的气孔和表皮细胞蒸腾到大气中去，使叶肉细胞的水势因失水而减小；失水的叶肉细胞便从邻近含水量较多的细胞吸水；如此传递，接近叶脉导管的叶肉细胞向叶脉导管吸水；这个因蒸腾作用所产生的吸力叫做“蒸腾牵引力”。蒸腾牵引力可经过茎部导管传递到根系，使根系再从土壤中吸收水分。由于吸水的动力发源于叶的蒸腾作用，故而把这种吸水称为根的被动吸水。
主动吸水
即由根压引起的根系吸水。根的内部空间可以分为质外体和共质体两大部分。质外体包括细胞壁、细胞间隙以及中柱内的木质导管，不包括细胞质；共质体包括所有细胞的原生质（所有细胞生活的部分）。土壤溶液在根内沿质外体向内扩散，土壤溶液中的离子则通过主动吸收进入共质体中，然后释放到中柱内的木质导管内，引起离子的积累。其结果是，内皮层以内的质外体渗透势降低，以外的质外体水势较高，水分则通过渗透作用透过内皮层细胞到达中柱导管。这样造成水分向中柱的扩散作用，在中柱内产生了静水压力，即根压。只要离子主动吸收存在，根压也就能够存在。根压对导管中的水有一种向上的驱动作用。这种驱动力对幼小植物体水分转运可能起到一定的动力作用，但是对高大的植物体（树木），仅靠根压显然是不够的，则根系的被动吸水就占主动。
2、植物根系研究的方法
根系生长在土壤中，给人们对根的研究带来了许多困难。因此，人们对根系的研究滞后于地上部分。尽管如此，根系的研究方法仍在不断地更新和改善，人们对根的认识也在不断地深入。其根系的研究方法常用的大致有以下几种：
挖掘法
此法是根系研究中应用很早的一种。是人们用田间工具小心地移走土壤而保留植物根系，也可只挖出部分根系进行分析。这种挖掘法的优点在于能够提供整个根系在自然状态下的清晰轮廓，如根的长度、体积、形状、颜色、分布及其他特性都可直接测定；其缺点是需要大量的体力和时间。
土钻法
土钻法是用人力或机械的方法从田间取出根、土样品并洗出根系。该法是目前应用很多的和较为理想的测定根系在单位土体内密度的方法。其主要优点是田间取样速度快，有利于设置多个重复取样，对土壤的破坏程度轻，还可以分析根系在不同土层中的分布；而对于根系密度较小的作物往往会由于土柱样体直径太小而出现误差，同时它也不适于根系形态学方面的研究。
容器法
容器法主要用于植物根系的形态学、生理学和生物化学方面的研究。根据研究目的不同，容器可用小花盆、塑料桶及柱形管等，成本低又方便使用。用容器法结合不同的处理因素进行研究，可以获得大量有关根系生长及影响因素之间的关系。
间接法
间接法包括染色法和痕量元素法等。染色法是在植物茎上注射有颜色的溶液，然后观察液体在根系内的分布；痕量元素包括放射性和非放射性两种，其中放射元素示踪法在测定作物根系活力方面应用较多，元素示踪法的优点在于无须将根土分离就可以达到研究的目的，此法省时省力。它的局限性是一般只能用于辅助性的研究
怎样证明植物的根具有吸水的作用?这是为什么
根的主要作用是固定植物体，并从土壤里吸收水分和无机盐。
根吸收水分和无机盐的部分主要是根毛。根毛的细胞壁很薄，细胞质紧贴着细胞壁形成一薄层，细胞的中央是一个很大的液泡，里面充满着细胞液。这样的构造是适于吸收水分的。根毛在土壤里的生长状况，也适于吸收水分。根毛在土壤里跟土粘贴在一起，土粒之间含有水分，水里溶解着无机盐，形成了土壤溶液。细胞液和土壤溶液有不同的浓度，在一般情况下，根毛的细胞液总比土壤溶液要浓，在渗透压的作用下，土壤溶液中的水分能够透过细胞壁、细胞膜和细胞质进入到根毛的液泡里。土壤里的水分就这样被根毛吸收进去。土壤里的水分被根毛吸收后，并不停留在根毛和表皮里，而是经过表皮以内的层层细胞，逐步向里面渗入，很后进入导管，再由导管输送到植物的其他器官。
根是植物长期适应陆地生活而在进化过程中逐渐形成的器官，构成植物体的地下部分。它主要的功能是吸收作用。通过根，植物可以吸收到土壤里的水分、无机盐类及某些小分子化合物。根还能固着和支持植物，以免倒伏。根是由主根、侧根和不定根组成的，并且按根系的形态，可将植物分为直根系和须根系两大类。
茎是种子植物地上部分的骨干，是联系根、叶的轴状结构。其主要功能是输导和支持作用。根部从土壤中吸收的水分和溶于水的无机盐通过茎运送到地上各部。同时叶光合作用所制造的有机营养物质经过茎又运输到体内各部被利用或储藏。因此，茎的运输作用把植物体各部分的活动联成了一个统一体。
植物的新陈代谢_水分代谢和矿质代谢
植物的根是植物主要的吸水器官，主要是靠渗透吸水的原理来吸收水分的。水分是从低浓度的一边流向高浓度的一边。也就是说，如果植物细胞液浓度低于外界土壤溶液的浓度，植物就通过渗透作用吸水，如果土壤浓度高于细胞液浓度，植物就通过渗透作用失水，这就是盐碱地不能种植植物的原因。
植物的根吸收矿质离子的过程叫做矿质代谢。植物所需要的元素主要有两大类，大量元素：C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg等；微量元素：Zn、Fe、Cu、Mo、Cl等。除C、H、O外，其他元素叫矿质元素。根主要是通过交换吸附的原理吸收矿质元素的。空气中的二氧化碳溶解于水中形成碳酸，碳酸不稳定，电离成氢离子和碳酸氢根离子，离子在土壤中与矿质离子发生离子交换，被根吸收，就是交换吸附，交换吸附不需消耗能量，是植物吸收矿质离子的主要方式。
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