SoilScope控制型蒸滲系統(tǒng)可以取原狀土柱，土柱面積1平方米，高度可定制。采用“直接稱重"方式，稱重傳感器精度達(dá)到了1/10000，使蒸滲儀的蒸散分辨率達(dá)到了0.01mm（1平米面積蒸滲儀），可以直接精準(zhǔn)測量潛水蒸發(fā)量。

自動(dòng)記錄分層水分、水勢(shì)的瞬時(shí)值，在與大田水勢(shì)梯度一致的情況下，得到罐體內(nèi)的土壤水動(dòng)力學(xué)參數(shù)，水位變化量、滲漏量。

多數(shù)科研人員只會(huì)使用稱重?cái)?shù)據(jù)計(jì)算蒸散量，分層水分?jǐn)?shù)據(jù)的使用目前并不多，我們今天就以利用水分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算根系剖面吸水效率為例，給大家做一些解析。

土壤水分傳感器分別埋設(shè)在蒸滲柱體的20cm、40cm、60cm、80cm、100cm、130cm、180cm，我們首先選擇無降雨、無灌溉時(shí)間段（監(jiān)測期：6月5日—6月6日）的數(shù)據(jù)，排除水分增加對(duì)數(shù)據(jù)分析的干擾。

首先需要做以下基本假設(shè)：

·選擇蒸滲儀底部無滲漏時(shí)間段數(shù)據(jù)，下邊界水流通量為 0 

·一維垂向土壤水分運(yùn)動(dòng)，忽略水平方向水分交換 

·傳感器監(jiān)測的土層含水量可代表整層土壤的平均體積含水率

·計(jì)算干燥期內(nèi)各土層的實(shí)際吸水能力：

計(jì)算公式：

·單層總吸水量（干燥期內(nèi)，單位：cm，等效水深）

其中

為干燥期內(nèi)土層含水率變化（干燥期為負(fù)值，%）

·單層吸水強(qiáng)度（單位：1/d，單位體積土壤每日吸水量）：

其中Δt為干燥期時(shí)長（單位：天）

·分層吸水占比（%）：

·潛在蒸騰速率Tp計(jì)算：

無脅迫條件下，全剖面總吸水量等于潛在蒸騰量，因此：

單位：cm/d，代表作物無水分脅迫時(shí)的最大日蒸騰量。

Feddes 模型是土壤水文學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的根系吸水模型之一，核心公式為：

S(z,t)：土層 z 處 t 時(shí)刻的根系吸水強(qiáng)度（單位：1/d）

Tp(t)：作物潛在蒸騰速率（單位：cm/d）

R(z)：歸一化根系密度分布（核心吸水效率參數(shù)），無脅迫下各層根系吸水能力權(quán)重，滿足

a(h(z,t))：水勢(shì)脅迫響應(yīng)函數(shù)（0~1）

無水分脅迫時(shí)，脅迫響應(yīng)函數(shù)a(h)=1，此時(shí) Feddes 模型簡化為：

因此，歸一化根系密度（吸水效率參數(shù)）可直接通過實(shí)測吸水強(qiáng)度計(jì)算：

為滿足這個(gè)模型的積分約束

，需對(duì)初始計(jì)算的Ri進(jìn)行歸一化校正：

校正后的R'i即為最終的各層吸水效率核心參數(shù)，代表無脅迫下，第 i 層單位體積土壤的根系吸水能力權(quán)重，數(shù)值越大，該層根系吸水效率越高。

計(jì)算相對(duì)吸水效率：

以全土層最大吸水強(qiáng)度Smax作為無脅迫潛在吸水，計(jì)算各層實(shí)測相對(duì)吸水效率：

a=1代表該土層無脅迫； a<1代表水分脅迫抑制吸水。

計(jì)算結(jié)果：

· 100-130cm 土層是核心吸水層，歸一化根系密度達(dá) 0.0128 cm?3，貢獻(xiàn)了 38.41% 的總蒸騰量；  

·  130-180cm 土層含水率上升，存在深層水分補(bǔ)給，無根系吸水，吸水占比為負(fù)值。

各層歸一化根系密度分布（吸水效率權(quán)重）

各土層根系吸水占比：