(3)模型的验证

Claassen等(1976)首先对未考虑根与根之间竞争的模型进行了验证，考虑的元素是K,采用盆栽试验，土壤有4种，其中1种设置5个K水平，其余的为1个水平，种植的作物为玉米，时间为18d。用模型计算的预测吸收量(Y, mmol)与实测的吸收量(X, mmol)之间的关系为：

Y＝0.155+1.556X     (R²=0.87, n＝20)           (12-26)

表明预测吸收量与实测的吸收量之间具有较好的相关性，但预测吸收量高估了实际吸收量(回归系数为1.556)，他们把该误差归结于忽略了根与根之间的竞争。Schenk等(1979)对玉米吸收P也进行了盆栽试验验证，采用的土壤有6种，移栽6天苗龄的玉米，分别于11、14和17d后收获测定，得到的预测吸收量(Y, umol)与实测的吸收量(X, umol)之间的关系式为

Y＝27.3＋1.09X           (r=0.93, n＝18)          (12-27)

表明预测吸收量与实测的吸收量较吻合。后来，Barber等人用该模型预测了多种作物对氮、磷和钾养分的吸收，包括一些田间试验，效果较好。该模型也被用来预测植物对微量元素(包括有害元素)镉、锌(Mullins et al. 1986)和镁(K engel et al. 1990)的吸收。这些验证试验表明，该模型已经把一般条件下土壤元素供给和根系吸收的主要控制机理考虑在内。

(4)模型软件的使用方法及举例

1)使用方法 该软件用＜UPTAKE＞启动，启动后选择中间文件和结果文件的存储盘符(A,B或C盘)，以及结果的输出方式(包括打印机输出、磁盘文件输出和屏幕输出)。然后，选择植物根系生长曲线类型(直线型或指数型)、根系吸收速率对时间的作图方式(横坐标时间可为普通或对数型，以及不作图)和元素或化合物种类。元素或化合物种类包括N,P和K，这里N是指硝酸盐以及Cl^-等易移动的一价阴离子，P指磷酸盐等难移动的阴离子，K指金属阳离子(包括NH₄⁺)。

第二部分输入要模拟元素的土壤和植物具体参数(如表12-10所示)。软件先给出一套有关元素的数据，使用者可逐个修改，直至全部符合要求。软件的计算步数为40步，即根与根之间的半距离和时间分为40段进行模拟，使用者可根据精度要求而加以改变。

表12-10      UPTAKE输入参数举例

结果输出主要为两部分，第一部分为根附近元素或化合物的浓度梯度，通常给出最后时刻的浓度梯度，有表格和图形方式输出。第二部分为根系吸收速率（flux)随时间的变化情况以及总吸收量。

2)举例

a)硝酸盐有关硝酸盐的一组输人数据列于表12-10，模拟结果表明，根附近的浓度梯度不大，根系吸收速率(单位时间、单位根表面积的吸收量)随时间下降的幅度也不大，只从第1 s的9.058E-6 umol/(cm²·s)降至第6.0E+5s的.040E-6 umol/(cm²·s)，主要原因在于硝酸盐在土壤中移动性强，扩散系数大(2.0 E-6 cm²·s)，易于补充。

b)磷酸盐有关磷酸盐的一组输人数据列于表12-10，模拟结果表明，根附近的浓度梯度很大，根系吸收速率随时间下降的幅度也较大，主要原因在于磷酸盐在土壤中移动性差，扩散系数小(2.0E-9 cm²/s)，不易补充。

c)钾及其他金属离子 有关钾的一组输入数据列于表12- 10。由于钾在土壤中的扩散系数中等，根系吸收速率随时间下降的幅度介于前述二者之间，其他阳离子也有类似之处。

相关链接：土壤污染物迁移能力评价（二）