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一、氣態(tài)水對荒漠植物生存有重要意義

根灌系統(tǒng)每次灌溉時，所有根灌管均會留下將近半管的水，這是保存右達到最高溫，表土溫度也隨之上升。但由于土溫的滯后現(xiàn)象，通常要在下午2～4時才達到最高溫度。在白天，土表溫度比底層溫度高，因此根灌管中的水會慢慢蒸發(fā)變成土壤中的氣態(tài)水(見圖4)。

在植物根區(qū)的“小水庫”，在兩次灌溉之間的時段里，這些水會慢慢蒸發(fā)。水在常溫下變成水蒸氣時，要吸收周圍的熱量，因此土壤溫度是使根灌管中的液態(tài)水變成水蒸氣的主要條件。土壤溫度變化主要是受太陽輻射的影響。因為土壤熱量主要來自太陽輻射，在溫帶地區(qū)太輻射使氣溫從早晨開始上升，到下午2時土壤中保持的液態(tài)水可以變?yōu)闅鈶B(tài)水，氣態(tài)水也可以凝結為液態(tài)水，在一定條件下，兩者處于動態(tài)的互相平衡之中。溫度梯度是水汽運動的主要推動力，土壤中的水汽運動總是由水汽壓高處向水汽壓低處、由溫度高處向溫度低處擴散。當水氣由暖向冷處擴散，遇冷時便可凝結成液態(tài)水，這就是水汽的凝結。在土壤含水量較高時，土壤內(nèi)部的水汽移動對于土壤給作物供水的作用很小，一般可以不加考慮，但在干旱、半干旱地區(qū)，土壤內(nèi)部的水汽移動卻很重要。

在盛夏，我們曾對極干旱的塔克拉瑪干沙漠地區(qū)測過表土75px處的溫度，從早晨9點(北京時間)到下午4點，每小時升溫2～9℃，最大值出現(xiàn)在下午4點左右，從下午4點到晚上2點，每小時降溫約2～9℃。因為白天土壤表層所有水分幾乎被曬干，夜間又急速降溫，底土溫度高于表土，所以水汽由底土向表土移動，遇冷便凝結，使白天曬干的表土又恢復潮濕，這對于干旱和極干旱地區(qū)植物需水有很關鍵的補給作用，如圖4所示，管道內(nèi)始終保有適量的液態(tài)水，具備了氣態(tài)供水的條件，它能幫助荒漠植物在兩次灌溉之間仍能在極低的水分條件下生存。

二、通過地下管道輸入空氣有利于根系吸收水分和礦物質，有利于土壤微生物的活動

根灌系統(tǒng)在必要時可以輸入空氣，輸入空氣的作用主要有三方面。

(1)可以改善根系對水分和礦物質的吸收

試驗證明，用C02處理根部，可使幼苗的吸水量降低；如通入空氣，則吸水量增加。土壤通氣不良之所以使根系吸水量減少，是因為土壤缺02和C02濃度過高，短期內(nèi)可使細胞呼吸減弱，影響根壓，進而阻礙吸水；時間較長，就形成無氧呼吸，產(chǎn)生和積累較多酒精，根系中毒受傷，吸水更少。此外，根部吸收礦物質與呼吸作用有密切關系，土壤通氣狀況直接影響根吸收礦物質，在一定范圍內(nèi)，氧氣供應越好，根系吸收礦質元素就越好，特別是P與Fe。土壤通氣良好，除了增加氧氣外，還有減少C02的作用。C02過多，必然抑制呼吸，影響鹽類吸收和其他生理過程，繼而阻礙了根系的發(fā)展。在新疆策勒沙漠實驗地，埋管的深度為45--一1250px，初種的幼樹根系向下生長，直達并越過根灌管向深土層繼續(xù)發(fā)展，在8個月內(nèi)，根系向下延伸了2000px以上，幼樹成活率達N99％，長勢良好且均勻，充分體現(xiàn)出根灌系統(tǒng)導入氧氣的效果。

(2)可以促進土壤微生物的活動

土壤是微生物生存和繁殖的良好生境。在通氣良好的土壤中，能促進好氧微生物的發(fā)展，加速有機物的分解過程，分解過程的最終殘余稱為腐殖質，這是供植物生長的重要基質?？諝夂退渴菦Q定土壤內(nèi)微生物活動最重要的非生物因素。當水分增加時，可作為游離水填充在土壤團粒結構的空隙中，使土壤空隙中沒有可自由流動的空氣，水中僅存在少量溶解氧。這些氧會因微生物和植物根系的呼吸作用很快耗盡，由此形成不利于好氧微生物活動的厭氧環(huán)境。因此為促進和保證土壤微生物的活動，必要時可通過啟閉閥門和管帽，輸入空氣使土壤中所含水量和空氣量能保持適當?shù)谋壤?/p>

(3)有助于推行保護性耕作，大大減少土地翻耕的成本

通過根灌系統(tǒng)輸入水、肥和空氣，可以調(diào)節(jié)作物根區(qū)土壤水、肥、氣、熱的變化，使作物在良好的土壤環(huán)境下生長，這為推行保護性耕作創(chuàng)造了良好條件，不但減少了土地翻耕的成本，而且能保護土壤，減少水土流失和肥料損失；穩(wěn)定耕作層的土壤結構，提高土壤肥力；尤其是在我國北方旱地農(nóng)區(qū)能有效防止農(nóng)田揚沙，減少沙塵暴危害。