树木根系吸水宏观模型的建立与验证

摘要

树木根系吸水引起土壤含水率显著降低,从而导致胀缩性地基沉陷。研究树木根系吸水机制有助于了解树木对地基沉陷的影响。现有的研究涉及非均匀分布根系吸水模型的比较少,而且存在诸多缺陷。为建立具有通用性和实用性的树木根系吸水模型,开展一系列室内和现场试验,测定非饱和土壤水运动参数,监测土壤基质势,进行树木根系调查,观测气象要素。然后通过土壤水运动逆运算获得根系吸水速率的时空分布,通过多元回归分析建立根系吸水函数。实例计算结果表明,所提出的根系吸水模型计算根系吸水速率与观测结果相符合。与现有的根系吸水模型相比,建立的根系吸水模型具有以下优势和特点:首先,该根系吸水模型只包含3个易于确定的影响因素,即水面蒸发强度、根系分布密度和土壤水基质势,这使得根系吸水模型的实际应用更为简单方便;其次,现有的宏观吸水模型都假定根系吸水速率与根长密度成正比,而定义根系密度为单位体积土体的有效吸水根的烘干质量,因为根系吸水率不仅与根长有关,也与根径有关,并且认为根系吸水率是根系分布密度的指数函数,因为相邻根彼此限制对方吸水;此外,采用4个空间分布特征参数来反映最大根系密度点和零根系密度点,使得根系吸水模型对任意植物根系分布形式具有普适性,且能灵活考虑根系吸水率的空间变异性,这四个特征参数可通过根系调查确定。