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水分、養分之間的耦合效應是旱地“以肥調水"“以水促肥"的理論基礎。

水分和養分之間相互作用、相互影響和相互依賴，形成一個整體，共同影響植物的發育。一方面，水分作為土壤養分的載體對養分的遷移和吸收有著至關重要的作用。土壤水分虧缺不僅影響有效養分的數量，而且影響到養分通過擴散和質流向根系遷移的速率。適宜的水分增強質流和擴散，有利于土壤養分離子向作物根系的遷移。研究發現，灌水能夠促進有機氮的礦化，氮的礦化速率常數與水分含量符合直線關系，礦化氮量隨水分含量的升高而增加。另一方面可稀釋土壤中養分的濃度，導致養分流失加速。而合理施肥可提高蓄水保墑的能力，抑制土壤蒸騰作用，從而提高水分利用率，增加作物產量。施肥可促進作物對水分的吸收、轉動和利用，因為作物生長健壯、莖葉增加時，擴大了光合作用的場地，而原料充分則形成更多的光合產物。干物質和經濟產量的形成都需要一定的蒸騰量為基礎，蒸發卻是一種水分的無效損失。施肥能增加植物葉面積，一方面增加了蒸騰量，另一方面減小了裸露的地面，從而減少了蒸發量，提高了蒸騰蒸發比，進一步提高了水分利用效率。研究表明，施肥后根系生長量明顯大于未施肥的，蒸騰強度、傷流液明顯增加，葉片中糖分含量增加，葉水勢有所降低。