臨界水分閾值與永久凋萎點

到達永久凋萎狀態的植物。圖片取自維基百科

最近讀了一篇論文，裡面提到幾個專有名詞，本來想放在文章裡，可是覺得這樣會讓文章變得很難讀，所以就把它們移到這裡。

第一個名詞，是所謂的「永久凋萎點」（Permanent Wilting Point，PWP）。

「永久凋萎點」指得是，當土壤已經乾到植物無法從中吸取到水分的程度。這時候，雖然土壤還沒有全乾，但是土壤裡面的水分已經少到植物無法從中吸到任何水分了。

這時候，植物會呈現枯萎的狀態。至於澆水是否能讓植物復原，就要看到底乾多久了。如果才剛剛到達這個狀態不久，那麼澆水應該可以讓植物恢復元氣；但是如果已經在這個狀態有點久了，就要看運氣了。

「永久凋萎點」這個概念，是由Lyman Briggs 與 Homer LeRoy Shantz在1912年提出所謂的「凋萎係數」（wilting coefficient）[1]。

「凋萎係數」指得是土壤中水分的比例（以百分比表示）已經低到，在該土壤中生長的植物，雖然大氣中的蒸氣壓是飽和的，但是除非澆水否則該植物無法回復到正常狀態時，這個土壤裡的水分比例，就是所謂的「凋萎係數」。

基本上來說，「凋萎係數」就是「永久凋萎點」，而這個定義，在植物生理學裡面會提到。

但是，論文裡還有另外一個名詞：「臨界水分閾值」（Critical Soil Moisture Threshold, θcrit）。

所謂的「臨界水分閾值」，同樣也是土壤含水量的百分比，但是，當土壤到達「臨界水分閾值」時，植物還吸收得到水，只是植物們會開始感應到缺水。所以，當土壤裡面的水分低到「臨界水分閾值」時，植物會感應到缺水的壓力（stress），此時植物的氣孔（stomata）會關閉、光合作用速率會降低。

如果以「水勢」（water potential，簡而言之就是土壤中水的濃度）來表示的話，臨界水分閾值通常是隨土壤質地而有變化； 砂質土壤的θcrit約-0.03 MPa，黏土的θcrit約-0.6 MPa。

至於「永久凋萎點」，則不論是什麼土壤，都是落在-1.5 MPa左右。

在實務上，「臨界水分閾值」比較有用，因為在這個時間點，雖然植物開始感應到缺水的壓力，但是只需要澆水就可以讓植物恢復元氣；而當植物已經達到「永久凋萎點」時，有時候就救不回來囉。

事實上，加大戴維斯分校的Frank Veihmeyer 與 Arthur Hendrickson在1928年時，就提出「永久凋萎點」的數值與環境無關[2]。

參考文獻：

[1]Briggs, Lyman J.; Shantz, H.L. (1912) The wilting coefficient and its indriect deermination. Botanical Gazette, 53(1):20-37. doi:10.1086/330708

[2]Veihmeyer, F.J., & Hendrickson, A.H. (1928). Soil moisture at permanent wilting of plants. Plant Physiol. 3(3): 355-357. doi:10.1104/pp.3.3.355