灌溉调度：解开何时浇水之谜
与含水量相比，水势是植物可用水分的更好指标，但在大多数情况下，将这两种传感器的数据结合起来是非常有用的。
确定植物的耐旱性：为什么大多数人都做错了？如何做对。
植物育种中的定量遗传学：为什么需要更好的数据
如果你研究过植物种群，你可能对图 1 中的简化方程并不陌生，它代表了我们如何看待遗传和环境对可观察到的表型的影响。
这个等式将观察到的表型（株高、产量、果仁颜色等）分解为基因型（植物的基本遗传）的影响和环境（降雨量、日平均气温等）的影响。从这个等式中可以看出，研究的质量直接取决于所收集的环境数据的种类。因此，如果测量的数据类型不正确，就会影响整个研究的准确性。
水势：了解植物水分胁迫的秘密
众所周知，干旱研究难以复制、量化，甚至难以设计。这是因为干旱的时间、强度或持续时间都无法预测，而且很难在不同土壤类型的地点进行比较。我们还知道，仅看降水量，甚至体积含水量，并不能充分描述土壤中的干旱状况。土壤水势是植物研究中量化干旱胁迫的重要工具，因为它可以让您对干旱进行量化评估，并提供一种简单的方法来比较不同地点和不同时期的结果。让我们来详细了解一下原因。
当我们考虑土壤问题时，通常都是以植物生长为背景。我们知道，土壤通过养分供应、潜在病害压力、根系生长和水分供应影响植物生长。
许多研究人员认为，传统的土壤水分传感器可以测量体积含水量，从而确定植物的可 用水量。
但是，如果您想用含水量传感器来描述干旱胁迫、了解作物水分利用效率或研究植物的非生物胁迫耐受性，您就测量错了参数。含水量只能告诉您土壤中有多少水。它并不能告诉您植物是否可以利用这些水分。请观看本短片，了解事实真相。
了解非生物胁迫：深入探讨水势比含水量更好的原因
使用体积含水量数据量化非生物胁迫的一个问题是，需要了解土壤类型和质地，才能推断出植物的水分供应信息。如果多个地点的土壤类型不同，就很难进行比较。另一方面，土壤水势可以直接评估水分的可用性。这意味着它已经考虑了土壤质地。测量水势时，无需额外分析或针对特定土壤进行校准，就能在不同地点和不同时间直接进行比较。
用体积含水量来表示干旱压力的另一个问题是，含水量只是一个量。它能告诉您土壤中增加了多少水分（或消耗了多少水分）。但它并不能告诉您植物可以获得多少水，或者获得这些水需要多少能量。另一方面，水势可以告诉您土壤中水的能量，并通过显示植物可利用的土壤水的多少来判断植物是舒适还是紧张。因此，当您想知道植物是否处于真正的干旱状态时，水势测量比含水量测量更有参考价值。请看下面的视频了解其工作原理。
有些人避免测量土壤水势，因为它的定义复杂难懂。但要有效利用土壤水势，并不一定要了解它。您可以把水势看作植物的水温计。就像您看着家里的恒温器，看到 22 摄氏度（72 华氏度）就会想 "这对我来说很舒服 "一样，您也可以通过观察土壤水势数据来了解土壤中的水量对植物来说是否舒服。下面的视频解释了原因。
图 4 说明了如何将水势视为植物的一种 "舒适温度计"。请注意，水势的千帕值总是以负值报告。理解 kPa 的一种方法是，负值越大，土壤越干燥。零值是完全饱和的范围，而 -1000 kPa 及以下则开始达到永久枯萎点。
在图 4 的底部，您可以看到玉米在植株生长期喜欢在-50 千帕的范围内生长。但在成熟期，它更喜欢土壤在-800 到 -1200 千帕范围内，这就比较干燥了。
在图 4 顶部附近，您会发现马铃薯更喜欢-30 至-50 千帕的较窄窗口。
水势数据如何显示干旱压力？
下面两幅图有助于说明水势数据如何更准确地反映植物的水分胁迫情况。图 5 显示了一些草坪草的体积含水量数据。
请注意灌溉或降水量随时间变化的峰值。在不了解土壤类型的情况下，很难对水的可用性或这片草地的土壤是否适合草坪草生长得出结论。
在图 6 中，我们添加了水势数据，这样就更容易查看植物是否处于最佳供水范围内。
从图中可以看出，在本季初期，他们灌溉过度。七月左右，他们减少了灌溉次数，使土壤变干，更接近-30 至-50 千帕的最佳范围。
在八月底和九月初，你会发现他们开始让灌溉间隔时间过长，这给草坪带来了很大的干旱压力。9 月 13 日左右的含水量下降与之前和之后的下降没有太大区别。只有当你看到水势数据时，你才会注意到水势的急剧下降超出了最佳千帕范围，这可能会将草坪推向永久枯萎点。有关了解数据的更多信息，请观看我们的网络讲座《如何解读土壤水分数据》。
水势在非生物胁迫研究中的一些局限性
水势和其他任何东西一样，在用于确定植物的耐旱性时也有其局限性。以下三点值得考虑：
- 虽然水势可以告诉你什么时候应该施水，但不能定量地告诉你应该施多少水。如果进行的是不考虑任何水平衡信息的旱地研究，这不是问题。但如果您确实想知道有多少水进入系统或需要向系统中添加水，则需要添加体积含水量。
- 水势传感器不适合用于抽查，因为安装后需要一整天的时间来调整。传感器需要一段时间才能以与土壤相同的速度做出反应。
- 一直以来，水势都没有得到充分利用，因为研究人员没有足够的工具来获取这些数据。许多可用的现场传感器都不准确、难以使用或价格昂贵。虽然有些水势传感器仍然存在这些问题，但现在市场上已经有了可行的选择。METERTEROS 21 水势传感器价格低廉、准确、坚固耐用且易于安装。此外，它们在工厂可用光谱中的测量范围很广，而且中心与中心之间的一致性很高。
在测量植物非生物胁迫时捕捉变异性
在进行水势测量时，应该注重数据数量还是数据质量？答案可能会让你大吃一惊。最近的一项研究以植物表型数据为背景，探讨了这一权衡问题。该研究比较了人工测量田间植物（一种高度精确但劳动密集型的方法）和从无人机图像中提取植物高度的方法，后者生成的数据要多得多（但精确度较低）。他们发现，通过提高吞吐能力可以弥补精度上的损失。换句话说，拥有更多的数据点通常比拥有更少、更准确的数据点更可取（见Lane, H.M. and S.C. Murray.2021.作物科学》。在对植物种群进行表型分析时，高通量比高精度能产生更好的决策）。
这种高吞吐量的概念适用于在收集水势数据或任何其他类型的环境数据时捕捉站点的可变性。例如，在图 8 中，请注意批量电导率测量的可变性有多大。 如果只有一个或几个采样点，在推断整个站点时就会得出一些错误的结论。
确定植物的耐旱性：正确的数据 = 更准确的结果
无论您是要选择最佳品种，还是要更好地了解疾病或气候适应能力，您实现研究目标的能力都取决于您收集正确类型数据的能力。将水势数据添加到含水量数据和天气数据中，将确保您的研究能够准确评估植物是否真正经历了干旱胁迫。要深入了解含水量和水势之间的区别，请观看我们的土壤水分 101 网络研讨会。
测量见解
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