東北地理所在根系吸水估算方法評估方面取得進(jìn)展
根系吸水是連接土壤水分運(yùn)移與植物生理過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對理解陸氣相互作用、水循環(huán)過程及生態(tài)系統(tǒng)水分利用具有重要意義。然而，當(dāng)前基于土壤水分平衡反算根系吸水的方法，普遍依賴對土壤水通量梯度的簡化假設(shè)，其適用性及物理合理性仍存在較大爭議。
針對這一問題，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黑土保護(hù)與利用學(xué)科組，從土壤水文過程出發(fā)，系統(tǒng)分析了基于時間線性假設(shè)的通量梯度近似方法在根系吸水估算中的潛在偏差機(jī)制。研究通過數(shù)值模擬與理論推導(dǎo)相結(jié)合，揭示了該方法在非穩(wěn)態(tài)水文條件下可能引入顯著誤差的內(nèi)在原因。
研究結(jié)果表明，在穩(wěn)態(tài)蒸發(fā)條件下，土壤水通量梯度隨時間變化較為平緩，基于時間線性插值的方法可獲得相對可靠的估計(jì)結(jié)果（圖1a）。然而，在實(shí)際田間條件中，由于降雨、蒸發(fā)及植物耗水的共同作用，土壤水分過程呈現(xiàn)出顯著的非線性與非穩(wěn)態(tài)特征 （圖1b）。模擬結(jié)果顯示，在降雨驅(qū)動的動態(tài)條件下，該方法對通量梯度的估算誤差可顯著放大，進(jìn)而導(dǎo)致根系吸水量反算結(jié)果偏離物理合理范圍。
該研究從理論與數(shù)值角度系統(tǒng)評估了當(dāng)前方法的適用條件與局限性，為發(fā)展更加可靠的根系吸水估算方法提供了重要參考，對提升生態(tài)水文模型的物理一致性具有重要意義。
圖1.不同水文條件下土壤水通量梯度近似誤差的變化特征。在穩(wěn)態(tài)條件下誤差較小 （Case 1），而在降雨驅(qū)動的非穩(wěn)態(tài)條件下誤差顯著增加（Case 2）。
該研究以“Limitations of temporally linearized soil-water flux gradients in estimating root water uptake”為題發(fā)表于New Phytologist。黑土保護(hù)與利用學(xué)科組特別研究助理富涵為論文第一作者，鄒文秀研究員為通訊作者。該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022YFD1500100），黑龍江省杰出青年科學(xué)基金（JQ2024D002），以及財(cái)政部農(nóng)業(yè)科學(xué)研究體系和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS04）等項(xiàng)目資助。
論文信息如下：Fu Han, Si Bingcheng, Zou Wenxiu. Limitations of temporally linearized soil–water flux gradients in estimating root water uptake. New phytologist. 2026. https://doi.org/10.1111/nph.70889
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