利用HYPROP非饱和导水率测量仪进行植物水分胁迫的相关研究

关于植物水分胁迫的研究，许多研究人员仅依靠水势来测定水分胁迫情况。METER公司的土壤科学家利奥・里维拉（Leo Rivera）分享了一个温室案例，在该案例中，他采用水势和导水率双指标结合的研究方法，大幅提升了测量结果的准确性与说服力。

土壤水分释放曲线能详细揭示水分在基质中的运动规律，不仅能帮助研究人员判断植物是否处于胁迫状态，还能进一步阐明植物为何无法获取所需水分。近期，我们就通过这一方法解决了一个实际难题。美国佐治亚州某苗圃的种植者发现，生长在特定无土基质中的植物，在水势约-10kPa时就出现了胁迫迹象——而此时的基质实际上仍处于较湿润的状态。他们迫切希望找到这一现象的原因。

我们决定采用温德-辛德勒技术（Wind Schindler technique），通过HYPROP非饱和导水率测量仪测定该无土基质的非饱和导水率与土壤水分释放曲线。结果显示，该基质的水分释放曲线呈现双孔隙特征，本质上是一条带有“阶梯”的曲线。

这条“阶梯”的形成，与基质的组成密切相关。该无土基质由树皮与其他细有机物质混合而成。其中，树皮内部存在大量大孔隙与小孔隙，却完全缺乏中等大小的孔隙——这种孔隙分布特征被称为“间隙级配”孔隙分布。正是孔隙分布中的这一间隙，导致基质的非饱和导水率显著降低，使植物出现胁迫现象。也就是说，尽管基质中仍存在可被植物利用的水分，但这些水分无法顺利输送到植物根系。

若没有详尽的导水率数据与高分辨率的土壤水分释放曲线（其细节丰富度远超传统测量技术），上述现象的成因将难以厘清。我们的测量结果证实，非饱和导水率对植物获取水分的能力具有决定性影响。

我们对该无土基质中植物胁迫的机制推测如下：当植物根系主动吸收水分时，会快速消耗根系周围基质中的水分，使这一区域迅速变干。在典型的矿质土壤中，连续且完整的孔隙分布会让水分沿着水势梯度，从周围湿润区域持续流向根系附近的干燥土壤，从而满足植物的水分需求。但在此次研究的树皮基质中，尽管根系同样会使周围区域变干，孔隙分布中的间隙却导致基质导水率很低，阻碍了水分向根系附近的干燥区域移动。这就造成了“基质整体仍湿润，但植物已缺水胁迫”的矛盾现象。

这一发现让我们备受鼓舞，这表明：水势虽是研究植物水分状况的关键指标，但单一使用水势，未必能完整反映植物胁迫的真实原因。借助METER公司的HYPROP非饱和导水率测量仪，我们仅通过一次连续测试，就能同时测定完整的土壤水分释放曲线与导水率数据，从而找到了“植物在湿润基质中仍萎蔫”的根本原因。在过去，完成这些测量需要动用三到四种不同仪器，且整个过程耗时数月；而如今，我们仅需一周就能得到准确结果。

（本文摘录翻译自Meter官网）