<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing with OASIS Tables v3.0 20080202//EN" "journalpub-oasis3.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:oasis="http://docs.oasis-open.org/ns/oasis-exchange/table" dtd-version="3.0">
  <front>
    <journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher">HESS</journal-id><journal-title-group>
    <journal-title>Hydrology and Earth System Sciences</journal-title>
    <abbrev-journal-title abbrev-type="publisher">HESS</abbrev-journal-title><abbrev-journal-title abbrev-type="nlm-ta">Hydrol. Earth Syst. Sci.</abbrev-journal-title>
  </journal-title-group><issn pub-type="epub">1607-7938</issn><publisher>
    <publisher-name>Copernicus Publications</publisher-name>
    <publisher-loc>Göttingen, Germany</publisher-loc>
  </publisher></journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.5194/hess-21-6519-2017</article-id><title-group><article-title>Water movement through plant roots – exact solutions of the water flow equation in roots with linear or exponential piecewise <?xmltex \hack{\break}?> hydraulic properties</article-title>
      </title-group><?xmltex \runningtitle{Water movement through plant roots}?><?xmltex \runningauthor{F.~Meunier et al.}?>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes" rid="aff1">
          <name><surname>Meunier</surname><given-names>Félicien</given-names></name>
          <email>felicien.meunier@gmail.com</email>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="no" rid="aff2">
          <name><surname>Couvreur</surname><given-names>Valentin</given-names></name>
          
        <ext-link>https://orcid.org/0000-0002-1087-3978</ext-link></contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="no" rid="aff2">
          <name><surname>Draye</surname><given-names>Xavier</given-names></name>
          
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="no" rid="aff3">
          <name><surname>Zarebanadkouki</surname><given-names>Mohsen</given-names></name>
          
        <ext-link>https://orcid.org/0000-0001-6342-5792</ext-link></contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="no" rid="aff4 aff5">
          <name><surname>Vanderborght</surname><given-names>Jan</given-names></name>
          
        <ext-link>https://orcid.org/0000-0001-7381-3211</ext-link></contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="no" rid="aff1 aff4">
          <name><surname>Javaux</surname><given-names>Mathieu</given-names></name>
          
        <ext-link>https://orcid.org/0000-0002-6168-5467</ext-link></contrib>
        <aff id="aff1"><label>1</label><institution>Earth and Life Institute – Environment, Université catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium</institution>
        </aff>
        <aff id="aff2"><label>2</label><institution>Earth and Life Institute – Agronomy, Université catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium</institution>
        </aff>
        <aff id="aff3"><label>3</label><institution>Division of Soil Physics, University of Bayreuth, Germany</institution>
        </aff>
        <aff id="aff4"><label>4</label><institution>Forschungszentrum Juelich GmbH, Agrosphere (IBG-3), Juelich, Germany</institution>
        </aff>
        <aff id="aff5"><label>5</label><institution>Division of Soil and Water Management, KU Leuven, Leuven, Belgium</institution>
        </aff>
      </contrib-group>
      <author-notes><corresp id="corr1">Félicien Meunier (felicien.meunier@gmail.com)</corresp></author-notes><pub-date><day>21</day><month>December</month><year>2017</year></pub-date>
      
      <volume>21</volume>
      <issue>12</issue>
      <fpage>6519</fpage><lpage>6540</lpage>
      <history>
        <date date-type="received"><day>29</day><month>November</month><year>2016</year></date>
           <date date-type="rev-request"><day>20</day><month>December</month><year>2016</year></date>
           <date date-type="rev-recd"><day>11</day><month>November</month><year>2017</year></date>
           <date date-type="accepted"><day>15</day><month>November</month><year>2017</year></date>
      </history>
      <permissions>
        
        
      <license license-type="open-access"><license-p>This work is licensed under the Creative Commons Attribution 3.0 Unported License. To view a copy of this licence, visit <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/">https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/</ext-link></license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/21/6519/2017/hess-21-6519-2017.html">This article is available from https://hess.copernicus.org/articles/21/6519/2017/hess-21-6519-2017.html</self-uri><self-uri xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/21/6519/2017/hess-21-6519-2017.pdf">The full text article is available as a PDF file from https://hess.copernicus.org/articles/21/6519/2017/hess-21-6519-2017.pdf</self-uri>
      <abstract>
    <p id="d1e153">In 1978, Landsberg and Fowkes presented a solution of the water flow equation
inside a root with uniform hydraulic properties. These properties are root
radial conductivity and axial conductance, which control, respectively, the
radial water flow between the root surface and xylem and the axial flow
within the xylem. From the solution for the xylem water potential, functions
that describe the radial and axial flow along the root axis were derived.
These solutions can also be used to derive root macroscopic parameters that
are potential input parameters of hydrological and crop models. In this
paper, novel analytical solutions of the water flow equation are developed
for roots whose hydraulic properties vary along their axis, which is the case
for most plants. We derived solutions for single roots with linear or
exponential variations of hydraulic properties with distance to root tip.
These solutions were subsequently combined to construct single roots with
complex hydraulic property profiles. The analytical solutions allow one to
verify numerical solutions and to get a generalization of the hydric
behaviour with the main influencing parameters of the solutions. The
resulting flow distributions in heterogeneous roots differed from those in
uniform roots and simulations led to more regular, less abrupt variations of
xylem suction or radial flux along root axes. The model could successfully be
applied to maize effective root conductance measurements to derive radial and
axial hydraulic properties. We also show that very contrasted root water
uptake patterns arise when using either uniform or heterogeneous root
hydraulic properties in a soil–root model. The optimal root radius that
maximizes water uptake under a carbon cost constraint was also studied. The
optimal radius was shown to be highly dependent on the root hydraulic
properties and close to observed properties in maize roots. We finally used the
obtained functions for evaluating the impact of root maturation
versus root growth on water uptake. Very diverse uptake strategies
arise from the analysis. These solutions open new avenues to investigate
for optimal genotype–environment–management interactions by optimization,
for example, of plant-scale macroscopic hydraulic parameters used in
ecohydrogolocial models.</p>
  </abstract>
    </article-meta>
  </front>
<body>
      

<sec id="Ch1.S1" sec-type="intro">
  <title>Introduction</title>
      <p id="d1e163">Global crop production is negatively affected by drought, which is the most
significant stress in agriculture <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx7" id="paren.1"/>. Drought
stress can be defined as the plant's inability to take up and transport the
required amount of water to the shoot, leading to stomatal closure and
reduced yield <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx6" id="paren.2"/>. Transferring water from the soil
to the shoot, thus preventing leaves from dehydration, is a major role of the
vascular root systems <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx23" id="paren.3"/>. Root water uptake (RWU) is
driven by water potential gradients between soil and atmosphere and is mainly
controlled by stomatal regulation, plant hydraulic resistance and soil water
availability <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx35" id="paren.4"/>. Both root system architecture and
hydraulics are key for the location and intensity of water uptake
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx20" id="paren.5"/>. These properties are encapsulated in the concept
of root system hydraulic architecture <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx21" id="paren.6"/>. Under high
transpiration demand, from the root–soil interface to the evaporative sites,
water first crosses the root tissues radially towards the root xylem vessels
and then flows up to the leaves <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx27" id="paren.7"/>. The
tissues' ability to transfer the water radially is called hydraulic radial
conductivity, while the capacity to conduct water axially is the axial
conductance or xylem conductance.</p>
      <p id="d1e188">Measurements of root hydraulic properties demonstrated that radial
conductivity and axial conductance both change with root tissue maturation
for a given plant genotype
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx14 bib1.bibx12 bib1.bibx38" id="paren.8"/>.
The root anatomy and disposition of cell layers on water pathways impact root
radial conductivity <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx30" id="paren.9"/>. The development of endodermal
and exodermal apoplastic barriers, first with a Casparian band, then with
suberin lamellae and lignified tertiary walls constitutes major hydraulic
impedances to water flow <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx13" id="paren.10"/>. Aquaporins also play a
central role in root radial conductivity by facilitating water flow across
cell membranes <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx8" id="paren.11"/>, and their location and
expression change with the maturation of apoplastic barriers
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx17" id="paren.12"/>. Besides, root axial conductance increases
with abundance, shape and size of xylem vessels, increasing from apical
regions with protoxylem to basal regions with late metaxylem vessels
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx22" id="paren.13"/>. These maturation steps make younger (distal)
root regions more functional for water uptake, while mature (proximal)
regions are more adapted to water axial transfer, as confirmed by water flow
measurements of <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx29" id="text.14"/> in barley or
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx36" id="text.15"/> in lupines. Uniform root hydraulic
properties would, on the contrary, concentrate water uptake on the proximal
region <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx19" id="paren.16"/>. Figure <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F1"/> (top)
summarizes estimates and measurements of root radial conductivity and axial
conductance of primary maize roots as a function of distance to root tip
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx15 bib1.bibx16 bib1.bibx38 bib1.bibx12 bib1.bibx5" id="paren.17"/>.
Figure <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F1"/>a–c also illustrate the changes
of primary root anatomy with distance to tip as observed by
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx31" id="text.18"/> with root cross sections. With an inverse
modelling approach coupled to tracer data from <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx34" id="text.19"/>,
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx12" id="text.20"/> produced an extensive estimation of root
hydraulic property profiles with piecewise functions for both maize primary
and lateral roots. The hydraulic conductivity profiles of
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx38" id="text.21"/> also comes from an inverse modelling
exercise <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx25" id="paren.22"/>.</p>
      <p id="d1e242">Despite this evidence that uniform root properties are more the exception
than the rule, today a majority of models assume explicitly
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx4 bib1.bibx28" id="paren.23"/> or implicitly
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx37" id="paren.24"/> that roots have homogenous properties. For
instance, most crop and hydrological models assume that root water uptake is
proportional to root length density, implicitly assuming uniform root radial
properties and non-limiting xylem conductances while numerical models already
showed that the arrangement of root hdyraulic properties dramatically affects
dynamics and efficiency of water uptake <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx3" id="paren.25"/>. It is
important to realize that assuming uniform root properties will not only
impact the root water uptake and water potential distributions, but also the
effective root conductance, when up-scaled to the full plant
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx9" id="paren.26"/>. Today, there is no easy way to predict how root
property distribution impacts these plant-scale properties.</p>
      <p id="d1e257">An analytical solution for root water uptake and flow was developed by
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx19" id="text.27"/> but only for uniform roots.
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx2" id="text.28"/> extended later the analytical solution for
a linear increase of the radial conductivity. Besides this study, no general
analytical solution of the root water flow equation is presently available.</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F1" specific-use="star"><caption><p id="d1e269">Top: maize radial conductivity (left axis) and axial conductance
(right axis) of primary roots as measured in several studies. Bottom: maize
primary root cross sections obtained at different development stages. The
root cross sections are the work of <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx31" id="text.29"/>. The scale bars
are 100 microns long. Ex <inline-formula><mml:math id="M1" display="inline"><mml:mo>=</mml:mo></mml:math></inline-formula> exodermis, En <inline-formula><mml:math id="M2" display="inline"><mml:mo>=</mml:mo></mml:math></inline-formula> endodermis, CB <inline-formula><mml:math id="M3" display="inline"><mml:mo>=</mml:mo></mml:math></inline-formula> casparian band, P <inline-formula><mml:math id="M4" display="inline"><mml:mo>=</mml:mo></mml:math></inline-formula> protoxylem,
EM <inline-formula><mml:math id="M5" display="inline"><mml:mo>=</mml:mo></mml:math></inline-formula> early metaxylem, LM <inline-formula><mml:math id="M6" display="inline"><mml:mo>=</mml:mo></mml:math></inline-formula> late metaxylem. <bold>(a)</bold> Immature Ex, En
with CB, mature P, mature EM and immature LM; <bold>(b)</bold> mature Ex, En with
asymmetrically thickened walls, mature P and EM, immature LM <bold>(c)</bold> similar to
<bold>(b)</bold> with mature LM. Reproduced by courtesy of Steudle and Peterson.</p></caption>
        <?xmltex \igopts{scale=1.5}?><graphic xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/21/6519/2017/hess-21-6519-2017-f01.png"/>

      </fig>

      <p id="d1e336">However, solving the water flow equation in the root system can
also be achieved using finite difference for any root hydraulic property
distribution <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx1" id="paren.30"/> and for any root system
architecture <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx11" id="paren.31"/>. Typically the water flow
equation in the root system is solved by segmenting the root system into small
root parts called root segments. Water potentials within the structure are
discrete so that each segment has (i) a unique xylem water potential
connected to contiguous segment xylem potentials by axial conductances and
(ii) a soil–root interface water potential connected to the segment xylem
potential by a radial conductance. Analogically to Ohm's law, radial and
axial rates of water flow in each segment are proportional to the associated
water potential differences. The water flow equations are solved for the
generated root system hydraulic architecture by inverting a conductance
matrix of the root system network
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx11 bib1.bibx18" id="paren.32"/>. If root segments were divided
into smaller sub-segments though, water potentials and flows would vary slightly
in each segment. The result is consequently an approximation of the
exact solution that would be obtained for root segments of infinitesimal
length. Developing analytical solutions would allow the community to verify
numerical models' accuracy for heterogeneous roots.</p>
      <p id="d1e348">In this paper we show that uniform root property assumption may be relaxed
and yet analytical solutions of the water flow equation in roots are within
our reach. Our objective is to present novel mathematical solutions of the
water flow equation in roots with non-uniform radial and axial hydraulic
properties closer to reality and more efficient than current existing models.
We also developed solutions for growing roots at given elongation rates,
which make the uptake distribution time dependent. This widens the solution
of <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx19" id="text.33"/> to roots growing at rates potentially
decoupled from tissue maturation rate. These solutions can be used for
numerical model benchmarking or, as was done here, to derive root
hydraulic properties from effective conductance measurements and to assess
the impact of hydraulic traits on root water uptake patterns. Finally, we
also develop an up-scaled model to predict how heterogeneous root hydraulic
properties impact effective root conductance and water uptake distribution
and their evolution with time.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S2">
  <title>Theory</title>
<sec id="Ch1.S2.SS1">
  <title>Water flow equation in a single root</title>
      <p id="d1e365">In the following, we only consider single root, i.e. without laterals.
Consequently we sometimes use simply the word roots for single roots. When
used, the terms root stretch or root segment designate a portion of a single
root characterized by specific root properties. We use the abbreviations L, T and P for length, time and
pressure unit dimensions, respectively.</p>
      <p id="d1e368">Assuming that root water content does not fluctuate, water mass balance in
infinitesimal root segments of a cylindrical root of radius <inline-formula><mml:math id="M7" display="inline"><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math id="M8" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi></mml:math></inline-formula>)
and total length <inline-formula><mml:math id="M9" display="inline"><mml:mi>l</mml:mi></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math id="M10" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi></mml:math></inline-formula>) under uniform soil–root interface water
potential yields <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx19" id="paren.34"/>:
            <disp-formula id="Ch1.E1" content-type="numbered"><mml:math id="M11" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          where <inline-formula><mml:math id="M12" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the axial flow of water within the
xylem in the root, <inline-formula><mml:math id="M13" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the root radial
conductivity, <inline-formula><mml:math id="M14" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the xylem water potential,
<inline-formula><mml:math id="M15" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the uniform water potential at soil–root
interface, and <inline-formula><mml:math id="M16" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the distance from the root tip along the
root axis. The axis <inline-formula><mml:math id="M17" display="inline"><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></inline-formula> is always chosen
parallel to the root axis. Note that the right-hand-side term corresponds to
root radial flow rate per unit root length <inline-formula><mml:math id="M18" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>:
            <disp-formula id="Ch1.E2" content-type="numbered"><mml:math id="M19" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          Axial flow is driven by the water potential gradient in the xylem vessels:
            <disp-formula id="Ch1.E3" content-type="numbered"><mml:math id="M20" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          with <inline-formula><mml:math id="M21" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> the axial conductance of the root.
Combining Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E3"/>), we
obtain the following:
            <disp-formula id="Ch1.E4" content-type="numbered"><mml:math id="M22" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          which is the general equation of water flow equation in roots.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S2.SS2">
  <title>General solutions of root water flow</title>
      <p id="d1e877">The differential Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E4"/>) can be solved for various
distributions of root properties and boundary conditions. Since Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E4"/>) is a second-order differential equation, its general
solution is of the following form:
            <disp-formula id="Ch1.E5" content-type="numbered"><mml:math id="M23" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          where <inline-formula><mml:math id="M24" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M25" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are constants whose values depend on root
hydraulic properties and boundary conditions at roots' ends, and <inline-formula><mml:math id="M26" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M27" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are differentiable functions of <inline-formula><mml:math id="M28" display="inline"><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></inline-formula> whose type depends on the root
hydraulic property profiles. The subscript <inline-formula><mml:math id="M29" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>, as will be further
explained, is used to distinguish root stretches. It can vary between 1 and <inline-formula><mml:math id="M30" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula>,
the total number of stretches in the single root. The length between the root
apex and a root stretch proximal part is called <inline-formula><mml:math id="M31" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. When <inline-formula><mml:math id="M32" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M33" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
      <p id="d1e1092">For simple functions <inline-formula><mml:math id="M34" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M35" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (i.e. constant, linear and
exponential), analytical expressions for <inline-formula><mml:math id="M36" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M37" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M38" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M39" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are derived in Appendix A. However, <inline-formula><mml:math id="M40" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M41" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> profiles
along a root generally correspond to piecewise collections of these simple
functions (see for example <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx12" id="altparen.35"/>). Hence, we
establish a procedure to compute analytical expressions of water flow in a
single root with segments connected in series with contrasted hydraulic
property profiles. Figure <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F2"/> presents a sketch of a single
root made of five stretches delimited by dashed vertical lines.</p>
      <p id="d1e1235">Deriving the coefficients <inline-formula><mml:math id="M42" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M43" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in any root stretch <inline-formula><mml:math id="M44" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>
requires boundary conditions at the limits of each stretch (i.e. at
<inline-formula><mml:math id="M45" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the root stretch <inline-formula><mml:math id="M46" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>'s distal end and at <inline-formula><mml:math id="M47" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, its proximal
end). The bottom flux boundary condition at the distal end of stretch <inline-formula><mml:math id="M48" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula> is
called <inline-formula><mml:math id="M49" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and the xylem water potential at the
proximal end of stretch <inline-formula><mml:math id="M50" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math id="M51" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">proximal</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as it
appears in Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F2"/> and as stated in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E6"/>):
            <disp-formula id="Ch1.E6" content-type="numbered"><mml:math id="M52" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable columnspacing="1em" class="cases" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">proximal</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
          Note that <inline-formula><mml:math id="M53" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (no axial flow at the root tip), and <inline-formula><mml:math id="M54" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">proximal</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">collar</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (the xylem water potential at the proximal end of the last
root stretch <inline-formula><mml:math id="M55" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the plant collar potential).</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F2"><caption><p id="d1e1516">Single root made of five stretches (the dashed vertical lines are
stretch boundaries). For root stretch <inline-formula><mml:math id="M56" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>, boundary condition at <inline-formula><mml:math id="M57" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
(distal end) is the water flow <inline-formula><mml:math id="M58" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and at <inline-formula><mml:math id="M59" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (proximal end) the
xylem water potential <inline-formula><mml:math id="M60" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">proximal</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. For details, see text.</p></caption>
          <?xmltex \igopts{width=236.157874pt}?><graphic xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/21/6519/2017/hess-21-6519-2017-f02.png"/>

        </fig>

</sec>
<sec id="Ch1.S2.SS3">
  <title>Derivation of macroscopic root hydraulic properties</title>
      <p id="d1e1605">Only <inline-formula><mml:math id="M61" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M62" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">proximal</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are predefined root boundary conditions
and none of the root stretches has both boundary conditions known (<inline-formula><mml:math id="M63" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
and <inline-formula><mml:math id="M64" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">proximal</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>), so the solution of the water flow equation is not
straightforward unless the root is made of a single stretch. To solve this
problem, the concept of root macroscopic parameters is used.</p>
      <p id="d1e1667">The root macroscopic parameters consist in the root system effective
conductance <inline-formula><mml:math id="M65" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the standard uptake
density <inline-formula><mml:math id="M66" display="inline"><mml:mrow><mml:mtext>SUD</mml:mtext><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx9 bib1.bibx25" id="paren.36"/>. These parameters are used
in soil–root water transfer models that stem from principles of water flow in
root hydraulic architecture but do not rely on an explicit geometrical
description of root system <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx9" id="paren.37"/>. In contrast to
Couvreur, <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx25" id="text.38"/> revisited these definitions and
applied them to any root or part of a root system. They are calculated in
homogeneous soil conditions and are defined here as function of the root
length <inline-formula><mml:math id="M67" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as follows.
            <disp-formula id="Ch1.E7" content-type="numbered"><mml:math id="M68" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" class="cases" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext>SUD</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
          These macroscopic parameters are always independent of the boundary
conditions (<inline-formula><mml:math id="M69" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M70" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">collar</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>): they only depend on root
geometric (radius and length) and hydraulic properties (<inline-formula><mml:math id="M71" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M72" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>). Let us note that the <inline-formula><mml:math id="M73" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M74" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext>SUD</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as defined in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E7"/>)
represent the root macroscopic parameters after
addition of <inline-formula><mml:math id="M75" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula> stretches, thus ignoring the root stretches after the considered
zone. The terms <inline-formula><mml:math id="M76" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and SUD are used instead of <inline-formula><mml:math id="M77" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M78" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext>SUD</mml:mtext><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, respectively, and correspond to the macroscopic parameters of the
entire root.
            <disp-formula id="Ch1.E8" content-type="numbered"><mml:math id="M79" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable columnspacing="1em" class="cases" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>SUD</mml:mtext><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
          The macroscopic parameters may be calculated by a recursive equation (see Appendix B for
demonstration):
            <disp-formula id="Ch1.E9" content-type="numbered"><mml:math id="M80" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="5.690551pt" class="cases" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mstyle scriptlevel="+1"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="substack" columnspacing="0.4em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mstyle scriptlevel="+1"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" columnspacing="0.4em" class="substack"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext>SUD</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mstyle scriptlevel="+1"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" columnspacing="0.4em" class="substack"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mstyle scriptlevel="+1"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="substack" columnspacing="0.4em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
          where Lagrange notation is used for derivative. The recursive formulation is
useful to solve the water flow equation when dealing with multiply stretched
roots. We start, in such a case, with the calculation of <inline-formula><mml:math id="M81" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (i.e.
the effective conductance of the most distal stretch) using Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E9"/>) (with <inline-formula><mml:math id="M82" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> because the axial flow is null
at root apex). The obtained <inline-formula><mml:math id="M83" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is then used as <inline-formula><mml:math id="M84" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to
calculate the effective conductance of the distal part from the second
stretch <inline-formula><mml:math id="M85" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> using Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E9"/>). This procedure is then
used again to derive the <inline-formula><mml:math id="M86" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of all stretches until the root collar is
reached. The obtained set of <inline-formula><mml:math id="M87" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or <inline-formula><mml:math id="M88" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> values are then used to
calculate the coefficients <inline-formula><mml:math id="M89" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M90" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the different
stretches using the following:
            <disp-formula id="Ch1.E10" content-type="numbered"><mml:math id="M91" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">proximal</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mstyle scriptlevel="+1"><mml:mtable columnspacing="0.4em" class="substack" rowspacing="0.2ex"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">proximal</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mstyle scriptlevel="+1"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" columnspacing="0.4em" class="substack"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
          as demonstrated in Appendix B. Since, in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E10"/>),
only the potential at the proximal part of the stretch is needed as a
boundary condition (in addition to the distal effective root conductance),
the calculation starts at the proximal end of the root system where the root
collar potential <inline-formula><mml:math id="M92" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">collar</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is known. The obtained <inline-formula><mml:math id="M93" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M94" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the proximal stretch are subsequently used in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E5"/>)
to calculate the water potential at the distal part of the
stretch. The water potential is then used to calculate the coefficients of
the next stretch (towards the root tip). This procedure is used until the
most distal stretch is reached. As SUD depends on the collar water flow, it
can not be calculated for each zone. However, it can be derived at the end of
the procedure when the xylem water potential is defined everywhere inside the
root and when the effective root conductance has been already calculated.</p>

<?xmltex \floatpos{t}?><table-wrap id="Ch1.T1" specific-use="star"><caption><p id="d1e4129">Local hydraulic properties <inline-formula><mml:math id="M95" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M96" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the different cases.</p></caption><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="3">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="3" colname="col3" align="left"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row rowsep="1">  
         <oasis:entry colname="col1"/>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M97" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M98" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1">Constant (uniform) root</oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M99" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M100" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1">Linear <inline-formula><mml:math id="M101" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M102" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M103" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1">Linear <inline-formula><mml:math id="M104" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M105" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M106" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1">Linear <inline-formula><mml:math id="M107" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>  and <inline-formula><mml:math id="M108" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M109" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M110" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1">Exponential <inline-formula><mml:math id="M111" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M112" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M113" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1">Exponential <inline-formula><mml:math id="M114" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M115" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M116" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1">Exponential <inline-formula><mml:math id="M117" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>  and <inline-formula><mml:math id="M118" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M119" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M120" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup></oasis:table></table-wrap>

<?xmltex \floatpos{t}?><table-wrap id="Ch1.T2" specific-use="star"><caption><p id="d1e4815">Linearly independent functions <inline-formula><mml:math id="M121" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M122" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> solutions
of Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E4"/>) according to the functions describing local
root hydraulic properties shown in Table 1. Parameters are described in Table 3.</p></caption><oasis:table frame="topbot"><?xmltex \begin{scaleboxenv}{.90}[.90]?><oasis:tgroup cols="3">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="3" colname="col3" align="left"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row rowsep="1">  
         <oasis:entry colname="col1"/>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M131" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M132" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1">Constant (uniform) root</oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M133" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M134" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>sinh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1">Linear  <inline-formula><mml:math id="M135" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M136" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mfrac></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mfrac></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M137" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mfrac></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mfrac></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1">Linear <inline-formula><mml:math id="M138" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M139" display="inline"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:msqrt></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M140" display="inline"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:msqrt></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1">Linear <inline-formula><mml:math id="M141" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>  and <inline-formula><mml:math id="M142" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M143" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>a</mml:mi></mml:msqrt><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi>M</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>a</mml:mi></mml:msqrt><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mi>a</mml:mi></mml:msqrt><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mi>a</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M144" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>a</mml:mi></mml:msqrt><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi>U</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msqrt><mml:mi>a</mml:mi></mml:msqrt><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mi>a</mml:mi></mml:msqrt><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mi>a</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1">Exponential <inline-formula><mml:math id="M145" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M146" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M147" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1">Exponential <inline-formula><mml:math id="M148" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M149" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M150" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1">Exponential <inline-formula><mml:math id="M151" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>  and <inline-formula><mml:math id="M152" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M153" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M154" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mfrac></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup><?xmltex \end{scaleboxenv}?></oasis:table><?xmltex \begin{scaleboxenv}{.90}[.90]?><table-wrap-foot><p id="d1e4842"><inline-formula><mml:math id="M123" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M124" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the Airy functions of the first and second kind. <inline-formula><mml:math id="M125" display="inline"><mml:mi>M</mml:mi></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M126" display="inline"><mml:mi>U</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the confluent hypergeometric function of the first and second kind.
<inline-formula><mml:math id="M127" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M128" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the modified Bessel function of the first and second
kind of order <inline-formula><mml:math id="M129" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M130" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the gamma function.</p></table-wrap-foot><?xmltex \end{scaleboxenv}?></table-wrap>

<?xmltex \floatpos{t}?><table-wrap id="Ch1.T3" specific-use="star"><caption><p id="d1e6032">Local hydraulic property function parameters, their units, the expression of combined parameters and their corresponding units.</p></caption><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="4">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="left" colsep="1"/>
     <oasis:colspec colnum="3" colname="col3" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="4" colname="col4" align="left"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row rowsep="1">  
         <oasis:entry colname="col1">Parameter</oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2">Unit</oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3">Combined parameter</oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col4">Unit</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M155" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M156" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M157" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M158" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">  
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M159" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M160" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M161" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M162" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M163" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M164" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M165" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M166" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M167" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M168" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M169" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M170" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M171" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M172" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M173" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M174" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">  
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M175" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M176" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M177" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M178" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M179" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M180" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M181" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M182" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M183" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M184" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M185" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M186" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M187" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M188" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M189" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M190" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>  
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M191" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M192" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M193" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>  
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M194" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup></oasis:table></table-wrap>

</sec>
<sec id="Ch1.S2.SS4">
  <title>Resolution of the root water flow equation</title>
      <p id="d1e6983">We here analyse six cases of hydraulic conductance variations along a root
axis: the uniform root (already developed by <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx19" id="altparen.39"/>), a
single root with linear root hydraulic property profiles and a single root
with exponential root hydraulic property profiles. For the two latter cases,
the radial conductivity and the axial conductance may change alone or
simultaneously. Table <xref ref-type="table" rid="Ch1.T1"/> summarizes the six cases with
the corresponding local hydraulic properties. Note that the linear increase
of axial conductance was already studied by
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx2" id="text.40"/>. Table <xref ref-type="table" rid="Ch1.T2"/> summarizes the
solutions of the root water flow equation obtained for the six considered
cases. The resolution details are provided in Appendix A.</p>
      <p id="d1e6996">The parameters used in Table <xref ref-type="table" rid="Ch1.T1"/> are gathered as well as
their units in Table <xref ref-type="table" rid="Ch1.T3"/> (two first columns). To simplify the
solutions of the root water flow equation, some parameters are combined. The
definition of combined parameters is also given in Table <xref ref-type="table" rid="Ch1.T3"/>
with their corresponding units (two last columns).</p>
      <p id="d1e7005">These functions can be combined in complex roots with several root stretches
with Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E9"/>), (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E10"/>) and the
entire root boundary conditions: <inline-formula><mml:math id="M195" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">collar</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M196" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
      <p id="d1e7038">Figure <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F3"/> shows the procedure to solve the water flow
problem in a root with variable hydraulic properties. First we need to know
whether the root is made of one or several stretches. Then we have to
determine the coefficients <inline-formula><mml:math id="M197" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M198" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for each single zone, <inline-formula><mml:math id="M199" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, by determining the type of root stretch we deal with and by
using Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E10"/>). Thanks to these coefficients, we
obtain the effective root conductance after addition of each stretch by
applying Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E9"/>). Finally we calculate the xylem
potential, the axial flow, the radial flow per root length and the
macroscopic parameters using the appropriate equations and analytical
functions given in Table <xref ref-type="table" rid="Ch1.T2"/>. The corresponding equations are
mentioned in the figure.</p>
      <p id="d1e7102">If the root is made of only one stretch, there is no need to calculate
intermediary effective root conductances. The solutions of Table <xref ref-type="table" rid="Ch1.T2"/> are then used with the no-flux boundary condition
coefficients to obtain the macroscopic parameters as well as the water xylem
potential radial and axial water flow profiles along the root axis. This
particular case is analysed in Appendix C.</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F3"><caption><p id="d1e7109">Flowchart of the water flow equation resolution in roots with heterogeneous hydraulic properties.</p></caption>
          <?xmltex \igopts{width=236.157874pt}?><graphic xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/21/6519/2017/hess-21-6519-2017-f03.png"/>

        </fig>

</sec>
<sec id="Ch1.S2.SS5">
  <title>Properties of an ageing root</title>
      <p id="d1e7125">The water flow equation resolution derived in the previous sections was
obtained for a root of a specific length. In the next sections, we show how
to modify the solution when the root is growing and developing.</p>
<sec id="Ch1.S2.SS5.SSS1">
  <title>Root growth</title>
      <p id="d1e7133">In this section we introduce the root elongation. As in many studies, the
properties are measured as a function of emerging time instead of distance to
tip, and we provide here a tool to switch from one to another. Basically an
equation of the root elongation rate is required. We consider here an
instantaneous growth rate <inline-formula><mml:math id="M200" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, function of the actual
time <inline-formula><mml:math id="M201" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, given by the following:
              <disp-formula id="Ch1.E11" content-type="numbered"><mml:math id="M202" display="block"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>t</mml:mi></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
            where <inline-formula><mml:math id="M203" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the initial elongation rate and <inline-formula><mml:math id="M204" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the root maximal length <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx26" id="paren.41"/>. Note that
if <inline-formula><mml:math id="M205" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is large enough, then the elongation rate is
almost constant and equals <inline-formula><mml:math id="M206" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. When the transition ages (i.e. root ages at
which root hydraulic property change), <inline-formula><mml:math id="M207" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, are known, the
stretch lengths, <inline-formula><mml:math id="M208" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext>stretch</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are given by the
following.
              <disp-formula id="Ch1.E12" content-type="numbered"><mml:math id="M209" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext>stretch</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="cases" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>≥</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mtext> and </mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>≤</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=""><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="."><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
            See Appendix D for details.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S2.SS5.SSS2">
  <title>Root development</title>
      <p id="d1e7568">When roots get older, their macroscopic hydraulic parameters vary not only
because they grow but also because of root tissue maturation. Maturation is
defined here as an evolution of root hydraulic properties as a function of
root age (and not of distance to root tip as done in the previous sections).
This process is modelled by introducing root hydraulic properties depending
on root age, such as the following:
              <disp-formula id="Ch1.E13" content-type="numbered"><mml:math id="M210" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="cases" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
            where <inline-formula><mml:math id="M211" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the maturation rate. These equations are
similar to the ones used in the exponential root hydraulic properties
subsection (see Sect. <xref ref-type="sec" rid="App1.Ch1.S1.SS3"/>) except that they define the properties
as a function of time instead of distance to tip. Other root development rate
can be imagined, similar to the other functions developed in the previous
sections.</p>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec id="Ch1.S3">
  <title>Model illustration</title>
      <p id="d1e7667">In this section, we highlight the potential of the new functions with a
modelling exercise. We start with simple theoretical illustrations of the
model. We then explain how pressure probe measurements can be used with
modelling to derive local hydraulic properties. These results are then
inserted first in a soil–root model to test the uptake efficiency of a
heterogeneous root compared to a uniform one, and then in an optimization
algorithm to assess an optimal radius of the analysed roots. Finally we
show how root versus development rates can reveal very contrasted uptake
strategies. Another added value of analytical solutions is their potential
use to verify the current numerical solution. One example is given in
Appendix E.</p>
<sec id="Ch1.S3.SS1">
  <title>Comparison between uniform and heterogeneous roots</title>
<sec id="Ch1.S3.SS1.SSS1">
  <title>Roots with the same effective conductance</title>
      <p id="d1e7680">First, three theoretical roots were simulated. Figure <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F4"/>
represents how the radial conductivity (a) and the axial conductance (b)
depend on distance to tip for these three roots. The blue solid lines
represent a root with constant hydraulic properties while the dashed and
dotted are roots with linear and exponential hydraulic property profiles
(radially and axially), respectively. The numerical values are chosen so that
the effective conductance <inline-formula><mml:math id="M212" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the three roots is rigorously the same.</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F4" specific-use="star"><caption><p id="d1e7698">Variation with distance to root tip of radial conductivity <bold>(a)</bold> and
axial conductance <bold>(b)</bold> along a single root with constant hydraulic properties
(solid blue line), a single root with linear hydraulic profiles (dashed
lines) and a single root with exponential hydraulic profiles (dotted lines).
The origin of the <inline-formula><mml:math id="M213" display="inline"><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></inline-formula> axis is at the root tip.</p></caption>
            <?xmltex \igopts{scale=0.45}?><graphic xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/21/6519/2017/hess-21-6519-2017-f04.png"/>

          </fig>

      <p id="d1e7720">The water flow equation is then solved for these three roots and the xylem
potential as well as the radial and axial flow is computed to assess their
divergences. Xylem water potential is obtained thanks to Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E1"/>) for the uniform root, Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E4"/>) for the
linearly changing root and Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E5"/>) for the exponentially
varying root. The calculations were performed for a constant <inline-formula><mml:math id="M214" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">collar</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
of <inline-formula><mml:math id="M215" display="inline"><mml:mo>-</mml:mo></mml:math></inline-formula>2000 <inline-formula><mml:math id="M216" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">hPa</mml:mi></mml:math></inline-formula> and a uniform soil water potential of 0 <inline-formula><mml:math id="M217" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">hPa</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Radial flow per
root length <inline-formula><mml:math id="M218" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and axial water flow <inline-formula><mml:math id="M219" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are obtained applying Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E3"/>), respectively, to the
three different cases.</p>
      <p id="d1e7788">We also define two root parameters combining root hydraulic and geometric
properties.
              <disp-formula id="Ch1.Ex1"><mml:math id="M220" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable columnspacing="1em" class="cases" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
            The units of these root parameters are <inline-formula><mml:math id="M221" display="inline"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M222" display="inline"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, respectively. These parameters have the same
definitions than in the case of the uniform root (see Table 3 and Appendix A1)
but they depend now on the position along the root axis. The parameter <inline-formula><mml:math id="M223" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi></mml:math></inline-formula>
indicates how fast the root system conductance changes and how homogeneous
the water uptake along the root axis under homogeneous soil conditions is.
The parameter <inline-formula><mml:math id="M224" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi></mml:math></inline-formula> is an indicator of the maximal possible root system conductance.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S3.SS1.SSS2">
  <title>Water flow in a maize lateral root</title>
      <p id="d1e7962">Here, we compare single roots with complex hydraulic profiles (as they have
been observed) and constant root hydraulic properties in terms of
distribution of water xylem potential, radial and axial flows and macroscopic
parameters. Lateral maize root properties from
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx12" id="text.42"/> are analysed here. This constitutes an
illustration of the multiply stretched single root. In their study, they
described axial conductance and radial conductivity as stepwise functions of
the root age or distance to tip. They justified it by the root tissue
maturation and development. We converted the transition ages to distance to
tip transition position as explained in the previous section. We considered a
constant elongation rate of 1 <inline-formula><mml:math id="M225" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">cm</mml:mi></mml:math></inline-formula> per day. Three other root hydraulic property
uniform functions were also tested: minimal, maximal and mean values of
observed profiles for both hydraulic properties. Whether constant root
hydraulic properties could mimic more complex situations is consequently
investigated through comparison of the different scenarios in terms of uptake, flow and
macroscopic parameters with a constant <inline-formula><mml:math id="M226" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">collar</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of <inline-formula><mml:math id="M227" display="inline"><mml:mo>-</mml:mo></mml:math></inline-formula>2000 <inline-formula><mml:math id="M228" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">hPa</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="Ch1.S3.SS2">
  <title>Inverse modelling of root hydraulic properties</title>
      <p id="d1e8007">A root pressure probe was used to measure root effective conductance as well
as axial conductance of unbranched brace maize roots. To do so, nine maize
plants were grown in aluminium containers filled with silty soil. When plants were
7 weeks old, the containers were opened, roots were carefully washed from
the soil and selected maize brace roots were excised from the stem. They were
then connected to a pressure probe in order to derive their hydraulic
properties in an experiment similar to the one first presented by
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx14" id="text.43"/>. We only give the general idea here. For more
details, we refer to the explanations of <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx14" id="text.44"/>.</p>
      <p id="d1e8016">Unbranched intact roots were around 35 <inline-formula><mml:math id="M229" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">cm</mml:mi></mml:math></inline-formula> long when first connected to the
root pressure probe. A series of pressure increase steps were carried out
(3–5 steps) to induce a flow of water into the root after a stable value of
root pressure was reached, which took between 30 and 120 <inline-formula><mml:math id="M230" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">min</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Increments of 20
to 50 <inline-formula><mml:math id="M231" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">kPa</mml:mi></mml:math></inline-formula> were used for successive pressure steps. Pressure was held
constant at each increment for 10 to 120 <inline-formula><mml:math id="M232" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The distance that the metal
rod (meniscus) inside the capillary had moved was used to calculate the water
volume and as a consequence the flow rate, by dividing by the duration of the
step. The linear regression of flow rate plotted against the applied pressure
difference led to the effective root conductance for this specific length.
The root was then cut towards its tip and reconnected to the root pressure
probe to repeat the measurement until the root end was reached.</p>
      <p id="d1e8047">Axial hydraulic conductance was determined after cutting the root connected
to the root pressure probe with a razor blade at a distance of 2 <inline-formula><mml:math id="M233" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">cm</mml:mi></mml:math></inline-formula> from its
proximal end. Similar to the measurement of effective conductance, a series
of pressure clamps were carried out to induce water flow into the small root
segment. The local axial conductance was calculated as the product of the
segment length by the slope of the linear regression of flow rate plotted
against the applied pressure difference.</p>
      <p id="d1e8057">The profile of axial conductance was first fitted using piecewise functions.
Absolute values and transition positions of axial conductances were both optimized. When obtained, further optimization was required to derive the
profile of radial conductivity using the effective root conductance.
Several scenarios, including uniform, single- and multi-stretch hydraulic
properties, were tested. Since the number of fitting parameters was not
constant between scenarios, an adjusted coefficient of determination allowed us
to discriminate the best scenario. A uniform root (both radially and
axially) was also tested to compare the results with the solution of
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx19" id="text.45"/>. In total six scenarios were considered:
uniform radial conductivity and axial conductances alongside a linear
stepwise distribution for the axial conductance (that corresponded to the
observations; see results section) combined with five different root radial
conductivity distributions. The latter are linear, exponential, 3-stepwise, 2-step linear piecewise and 3-step linear piecewise distributions. Together
they represent the complete set of solutions that were presented in this
study.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S3.SS3">
  <title>Root in a heterogeneous soil</title>
      <p id="d1e8069">The uniform and heterogeneous hydraulic profiles that best fitted the
measurements of the previous experiments were then tested to compute the
macroscopic parameters, <inline-formula><mml:math id="M234" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and SUD, for any root length. These
calculations allowed us to simulate the water flow in the soil–root
continuum. To do so, we used the model developed by
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx9" id="text.46"/> and <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx10" id="text.47"/>, which only
requires the macroscopic parameters (in terms of root parameters) to predict
the water flow from the bulk soil to the root collar. The soil sink term is
calculated as the sum of the local radial flow to the root which, in turn,
is given by <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx25" id="paren.48"/>
            <disp-formula id="Ch1.Ex2"><mml:math id="M235" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">act</mml:mi></mml:msub><mml:mtext>SUD</mml:mtext><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">sr</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">seq</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mtext>SUD</mml:mtext><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          with <inline-formula><mml:math id="M236" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">act</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> the proximal end water flow, <inline-formula><mml:math id="M237" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">sr</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> the soil–root interface potential and <inline-formula><mml:math id="M238" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">seq</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:msubsup><mml:mtext>SUD</mml:mtext><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">sr</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> the equivalent soil potential. In the
simulations, the root were supposed to be vertical in a 3-D loamy soil box of
<inline-formula><mml:math id="M239" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">30</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math id="M240" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">cm</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with a constant total water uptake of 1 <inline-formula><mml:math id="M241" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">cm</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
a constant elongation rate of 1 <inline-formula><mml:math id="M242" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">cm</mml:mi></mml:math></inline-formula> (root initial length of 1 <inline-formula><mml:math id="M243" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">cm</mml:mi></mml:math></inline-formula>, final length
of 21 <inline-formula><mml:math id="M244" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">cm</mml:mi></mml:math></inline-formula>). When the root collar potential reached <inline-formula><mml:math id="M245" display="inline"><mml:mo>-</mml:mo></mml:math></inline-formula>1.5 <inline-formula><mml:math id="M246" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">MPa</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the root-top
boundary condition was switched from flux to pressure head. A constant
pressure was then maintained as a top boundary condition and the total uptake
was consequently reduced <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx24" id="paren.49"/>. We here considered root
growth to assess how it impacts the sink location and hence the plant water
status. The coupling between the root and soil water flow was achieved
following <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx18" id="text.50"/>, i.e. the soil water flow is obtained by
solving the Richards equation, the soil–root interface potential is the
distance-weighted soil root potential, and soil and root equations are solved
iteratively until convergence. For more details, see
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx18" id="text.51"/> and <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx9" id="text.52"/>.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S3.SS4">
  <title>Optimal geometric properties</title>
      <p id="d1e8370">The new solutions of the water flow equation are key to estimating optimal
geometric properties of roots. As an illustration we may want to maximize the
effective conductance <inline-formula><mml:math id="M247" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of uniform roots and compare the results with
those of roots with varying hydraulic property profiles. Using a carbon cost
as a constraint, it is written as follows:
            <disp-formula id="Ch1.Ex3"><mml:math id="M248" display="block"><mml:mrow><mml:mtext>maximize </mml:mtext><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mtext> subject to </mml:mtext><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:msup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          where <inline-formula><mml:math id="M249" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the volume constraint. To solve this optimization
problem, Lagrange multipliers <inline-formula><mml:math id="M250" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi></mml:math></inline-formula> are useful. We define a new function
<inline-formula><mml:math id="M251" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula>:
            <disp-formula id="Ch1.Ex4"><mml:math id="M252" display="block"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:msup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          whose maximum is found when
            <disp-formula id="Ch1.Ex5"><mml:math id="M253" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">∇</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          The previous equation is equivalent to the following.
            <disp-formula id="Ch1.E14" content-type="numbered"><mml:math id="M254" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="cases" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:msup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:msup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
          Using appropriate equations to calculate the effective conductance, we find
an optimal radius and length that maximize root water uptake. As an
illustration, we compare the optimal root radius of a root with constant
hydraulic properties, a root whose constant root properties depend on the
root radius <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx4" id="paren.53"/> and a root with heterogeneous
root properties as observed in the pressure probe experiment. Mathematically,
it is written as follows.
            <disp-formula id="Ch1.E15" content-type="numbered"><mml:math id="M255" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="cases" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>Constant</mml:mtext><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mtext> and </mml:mtext><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext> and </mml:mtext><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>Uniform</mml:mtext><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mtext> and </mml:mtext><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mtext> and </mml:mtext><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>Heterogeneous</mml:mtext><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mtext> and </mml:mtext><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mtext> and </mml:mtext><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
          The parametrization for the heterogeneous root and the uniform root are the
best heterogeneous and uniform profiles derived from the pressure probe
experiment for brace roots. For the root whose hydraulic properties depend on
the root radius, we used the parameters of <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx4" id="text.54"/>
for maize (<inline-formula><mml:math id="M256" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M257" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M258" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>). The constraint volume <inline-formula><mml:math id="M259" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> was
the mean observed volume for the maize brace roots; <inline-formula><mml:math id="M260" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M261" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are
observed functions for the radial and axial hydraulic property, respectively.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S3.SS5">
  <title>Root water uptake strategy</title>
      <p id="d1e9034">In this last example, we again consider a single growing root whose
development and elongation rates can both vary. We varied the root parameters
<inline-formula><mml:math id="M262" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> (development) and <inline-formula><mml:math id="M263" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> (growth) between 0.05 and 0.5 <inline-formula><mml:math id="M264" display="inline"><mml:mrow><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and between 0.01 and 0.1 <inline-formula><mml:math id="M265" display="inline"><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, respectively, to
investigate the impact of relative growth and maturation processes on
macroscopic parameters and uptake patterns.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="Ch1.S4">
  <title>Results</title>
<sec id="Ch1.S4.SS1">
  <title>Comparison between uniform and heterogeneous roots</title>
<sec id="Ch1.S4.SS1.SSS1">
  <title>Roots with the same effective conductance</title>
      <p id="d1e9110">Solutions of the water flow equation are shown in Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F5"/> for three different root property distributions
(the legend is the same as in Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F4"/>): uniform, linear
and exponential profiles. Xylem water potential is presented in panel (a),
the radial flow per root length in panel (b) and the axial water flow in
panel (c).</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F5" specific-use="star"><caption><p id="d1e9119">Solutions of the root water flow equation: xylem water potential <bold>(a)</bold>,
radial water flow per root length <bold>(b)</bold> and axial water flow <bold>(c)</bold> along a
root with constant properties (solid blue line), a root with linear hydraulic
profiles (dashed lines) and a root with exponential hydraulic profiles
(dotted lines). The origin of the <inline-formula><mml:math id="M266" display="inline"><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></inline-formula> axis is at the root tip.</p></caption>
            <?xmltex \igopts{scale=0.45}?><graphic xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/21/6519/2017/hess-21-6519-2017-f05.png"/>

          </fig>

      <p id="d1e9144">Even if the collar axial flow is identical for each root (because they have
the same effective conductance), their xylem water potential and root water
uptake profiles differ. The potential drop is more homogeneously distributed
along the roots with heterogeneous properties. Furthermore, it is observed
that <inline-formula><mml:math id="M267" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a monotonic increasing function of distance in the case of the
uniform root, but that the maximal uptake is not located at the root collar
anymore for the two other cases. Consequently the axial flow differs among
these three cases.</p>
      <p id="d1e9158">Root parameters <inline-formula><mml:math id="M268" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M269" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi></mml:math></inline-formula> are represented in Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F6"/>a and b, respectively. These parameters
are constant for a uniform root. The parameter <inline-formula><mml:math id="M270" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi></mml:math></inline-formula> is monotonically decreasing for
non-uniform roots because the radial conductivity is decreasing and the axial
conductance is increasing along the root axis. The root with linear hydraulic
property profiles has a non-monotonic <inline-formula><mml:math id="M271" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi></mml:math></inline-formula> while this parameter is always
increasing for roots with exponentially changing hydraulic properties. These
hydraulic parameters must be set in relation to the root macroscopic
parameters represented in the bottom line of Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F6"/>. In
panel (a) SUD is represented along the <inline-formula><mml:math id="M272" display="inline"><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></inline-formula> axis (note that this panel is
the same as the Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F5"/>b except that
the curve is now normalized so that its integral on total root length is
1). <inline-formula><mml:math id="M273" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is plotted as a function of the root length in panel (b). It
is worth noting that the root system conductances differ very much among
these cases. Depending on how <inline-formula><mml:math id="M274" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M275" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> vary along the root, <inline-formula><mml:math id="M276" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
might even decrease with increasing root length (linear root case). This
occurs when additional segments with a low <inline-formula><mml:math id="M277" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are added so that the extra
inflow across these segments does not compensate for the extra pressure-head
loss due to axial flow through these segments. However, when the decrease in
<inline-formula><mml:math id="M278" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with root length levels off while <inline-formula><mml:math id="M279" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> increases still strongly with
increasing root length, as it is the case in the exponential scenario, the
root system conductance may increase steadily with root length.</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F6" specific-use="star"><caption><p id="d1e9284">Variation along a single root of root (top line) and macroscopic
(bottom line) hydraulic parameters: <inline-formula><mml:math id="M280" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi></mml:math></inline-formula> <bold>(a)</bold>, <inline-formula><mml:math id="M281" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi></mml:math></inline-formula> <bold>(b)</bold>, SUD <bold>(c)</bold> and
<inline-formula><mml:math id="M282" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <bold>(d)</bold> of a single root with constant properties (solid blue line), a
single root with linear hydraulic profiles (dashed lines) and a single root
with exponential hydraulic profiles (dotted lines). </p></caption>
            <?xmltex \igopts{scale=0.45}?><graphic xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/21/6519/2017/hess-21-6519-2017-f06.png"/>

          </fig>

</sec>
<sec id="Ch1.S4.SS1.SSS2">
  <title>Water flow in a maize lateral root</title>
      <p id="d1e9337">The local hydraulic property distribution for the lateral roots of maize, as
derived by <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx12" id="text.55"/>, are shown in Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F7"/>a and b (blue solid lines). These panels
are equivalent to Fig. 4b of the study of
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx12" id="text.56"/> when a constant elongation rate of 1 <inline-formula><mml:math id="M283" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">cm</mml:mi></mml:math></inline-formula> per
day is assumed. We removed the isolated distal region (whose axial
conductance is null and which consequently does not affect root water fluxes).
The red dashed, dotted and dashed–dotted lines correspond to hypothetical
roots with uniform properties corresponding to minimal, maximal and mean
values of observed hydraulic properties. When we compare the Doussan
distribution of water radial flow per root length and potential with those of
constant hydraulic property models (Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F7"/>c and d),
we observe that it is not possible to represent its complex behaviour with an
effective uniform model. The drop in water potential is much steeper
with heterogeneous than with homogeneous properties (red lines). The decrease
in water potential and the increase in axial flow are far more uniform along
the composite root than along the homogeneous roots.</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F7" specific-use="star"><caption><p id="d1e9359">Distributions of radial conductivity <bold>(a)</bold>, axial conductance <bold>(b)</bold>,
xylem water potential <bold>(c)</bold> and axial water flow <bold>(d)</bold> in a maize lateral root.
We used hydraulic properties obtained by <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx12" id="text.57"/>
(blue solid line) for a maize lateral root or equivalent properties (red
lines) with minimal (dashed), maximal (dotted) or mean (dashed-dotted)
values. The origin of the z-axis is at the root tip.</p></caption>
            <?xmltex \igopts{width=341.433071pt}?><graphic xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/21/6519/2017/hess-21-6519-2017-f07.png"/>

          </fig>

      <p id="d1e9383">We used Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E9"/>) to derive the macroscopic parameters of
the four roots (the complex root and the three uniform roots). Again both the
SUD and the <inline-formula><mml:math id="M284" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> could not be well represented by uniform root
properties. It is indeed impossible with these solutions to represent
non-monotonic functions as the standard uptake density (Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F8"/>a)
and the effective conductance (Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F8"/>b). This questions the typical assumptions made by
hydrological and crop models, for which the effective conductance is
considered proportional to the root length density.</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F8" specific-use="star"><caption><p id="d1e9406">Macroscopic parameters: final SUD <bold>(a)</bold> and <inline-formula><mml:math id="M285" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
changes <bold>(b)</bold>
for a growing maize lateral root with the local hydraulic properties
estimated by <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx12" id="text.58"/> (blue solid line) or the
equivalent uniform roots (red lines) with minimal (dashed), maximal (dotted)
or mean (dashed-dotted) hydraulic property values. The colour legend is the
same as in the previous figure.</p></caption>
            <?xmltex \igopts{scale=0.45}?><graphic xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/21/6519/2017/hess-21-6519-2017-f08.png"/>

          </fig>

      <p id="d1e9435">Although <inline-formula><mml:math id="M286" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> increases monotonically towards the proximal end for uniform
roots, this is no more the case for the heterogeneous root. When considering
variations in hydraulic properties along the maize root axis, the analytical
solutions that account for these changes revealed considerably different
behaviours. The effective conductance even decreases with root length.
Similarly, with the newly developed solutions, the maximal water uptake
location was no more located at root proximal end. Non-monotonic functions of
root water uptake emerged from the new solutions.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="Ch1.S4.SS2">
  <title>Inverse modelling of root hydraulic properties</title>
      <p id="d1e9456">The analytical solutions developed here may also be used for obtaining local root
hydraulic properties distributions along root axes (see below)
experimental measurements of the observed axial and effective conductances as
measured by the root pressure probe (represented with black markers in of Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F9"/>a and d). A perfect fit of
the xylem conductance profile could be obtained with a linear piecewise
function (black dashed line, panel a). Panel (b) reveals the best
radial conductivity profiles for some of the tested functions: linear
(orange), exponential (yellow), 3-stepwise (mauve), 2-step linear piecewise
(light blue), 3-step linear piecewise (green). The resulting effective
conductance profiles are represented with the same legend in panel (d) with
contrasting performances (the adjusted coefficients of determination are
indicated as well). Note that the <inline-formula><mml:math id="M287" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> scales of the panels are all in
log scale, and this explains why the linear stepwise curves are not straight and
why the exponential scenario is a straight line. Interestingly the best
linear scenario (orange) is the constant function as it also can be seen from
panel (b). In panel (c), radial to axial hydraulic properties ratios are
plotted as a function of the distance from root tip. The best scenario is the
stepwise function for the radial conductivity profile coupled to a piecewise
function for the axial conductance profile (mauve scenario). The last
scenario that is represented in Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F9"/> is an axially and
radially uniform root (dark blue). If, with such profiles, it is possible to
reasonably fit the effective conductance profile (adjusted <inline-formula><mml:math id="M288" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0.81</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>),
then of course the modelled xylem conductance profile does not fit at all,
since high variations were observed between both root extremities.</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F9" specific-use="star"><caption><p id="d1e9487">Hydraulic properties of the maize brace roots: axial and effective
conductance of different root types as function of distance from root tip
(dark symbols, panels <bold>a</bold> and <bold>d</bold>, respectively). Data presented as dots are
average of 5 measurements and the error bars represent the standard
deviations. In panel <bold>(a)</bold>, two different scenarios were tested: constant (dark
blue dashed line) or linear piecewise (black dashed line) axial conductance.
Profiles plotted as solid lines are the best profiles obtained from
optimization of root radial conductivity parameters through simulations of
water flow into unbranched roots of varying length <bold>(d)</bold>. <bold>(b)</bold> best fitted profiles of radial conductivity that reproduce measured profiles
of effective conductance. <bold>(c)</bold> ratio of radial conductivity to axial
conductance derived from the analysis along the root axis. The best fitted
axial conductance profile was used for each scenario except for the uniform
root (dark blue).</p></caption>
          <?xmltex \igopts{scale=1.5}?><graphic xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/21/6519/2017/hess-21-6519-2017-f09.png"/>

        </fig>

      <p id="d1e9515">Clearly it appears that there are different solutions possible for the
radial conductivity variations (light blue and mauve are equivalently good).
However, as shown in panels (b) and (c), the orders of magnitude of <inline-formula><mml:math id="M289" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and as
a consequence the ratio of radial conductivity to axial conductance, are similar
in these best scenarios. It implies that the experiment is sensitive to the
changes of root radial conductivity even though more knowledge and measurements
of local variations of root conductance would be needed to know accurately the
root radial conductivity of the brace roots.</p>
      <p id="d1e9529">The combination of pressure probe experiments with the newly developed
solutions of the water flow equation in the routine would allow us to derive the
local hydraulic properties of roots that are critical for root system water
uptake and plant performance <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx33" id="paren.59"/>.</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F10" specific-use="star"><caption><p id="d1e9538">Root performances in a coupled soil–root model: changes of
instantaneous and cumulative water uptake <bold>(a)</bold> and of collar and
equivalent potential <bold>(b)</bold> for a uniform (dashed) and heterogeneous
(solid) roots. In <bold>(c)</bold>, the <inline-formula><mml:math id="M290" display="inline"><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></inline-formula>-averaged profiles of soil potentials are
plotted early and late in the simulation. The resulting water velocities at
the end of the simulation are also shown in the clipped domain for both
scenarios. </p></caption>
          <?xmltex \igopts{width=270.301181pt}?><graphic xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/21/6519/2017/hess-21-6519-2017-f10.png"/>

        </fig>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F11"><caption><p id="d1e9565">Effective conductance as a function of root radius under a volume
constraint for a uniform root whose hydraulic properties depend on the root
radius (solid line), a uniform root (dashed line) and a root with observed
heterogeneous conductivity profiles (dotted line). The red stars denote the
optimal radii (i.e. that maximize the effective conductance), the black star
the observed one.</p></caption>
          <?xmltex \igopts{width=184.942913pt}?><graphic xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/21/6519/2017/hess-21-6519-2017-f11.png"/>

        </fig>

</sec>
<sec id="Ch1.S4.SS3">
  <title>Root in a heterogeneous soil</title>
      <p id="d1e9580">When inserted in a soil–root model, the maize brace uniform root and the one
with the best scenario of hydraulic properties present contrasted uptake patterns
and performances, as revealed in Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F10"/>. Here the roots are
growing vertically in a homogeneous soil to assess the impact of water uptake
location on plant water status. In all panels of this figure, the uniform
and heterogeneous roots are represented with dashed and solid lines,
respectively. The uniform root decreases its uptake after 6 days because the
collar potential reaches the threshold at that time. At the very end of the
simulation (20 days), this root had transpired 15 <inline-formula><mml:math id="M291" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">%</mml:mi></mml:math></inline-formula> less water than the
heterogeneous root, in total. This can be explained by the location of the
root water uptake: while the uniform root always takes up water at the top,
the heterogeneous root keeps looking for water at its tip. While, as a
consequence, the heterogeneous root never feels a too low potential, the top
water potential rapidly decreases for the uniform root and critical potential
are reached within the xylem vessels that force the root reducing its water
uptake. Interestingly for the heterogeneous root both the soil equivalent
and collar potentials increase after 5 days because, as the water uptake is
mainly located at the root tip in such a case, new wet soil regions are
explored by the active root parts (in terms of water uptake) and this impacts
the root water status.</p>
      <p id="d1e9592">The uptake location can be seen from the clipped domain where water
velocities at the end of the simulations are shown. A video of the change in
the main water uptake depth is also provided in the supplementary material.
While after 5 days, the <inline-formula><mml:math id="M292" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>-averaged soil potentials look similar for
both roots, they diverge at the end of the simulation (see Fig. 10c and the video).</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F12" specific-use="star"><caption><p id="d1e9607">Integral of the effective root conductance over time when changing
the elongation rate <inline-formula><mml:math id="M293" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math id="M294" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> axis) and the maturation rate
<inline-formula><mml:math id="M295" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math id="M296" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> axis) <bold>(a)</bold>. Root hydraulic conductances of the four extreme cases
numbered and indicated in <bold>(a)</bold> as a function of time <bold>(b)</bold>. Relative uptake of
the four single roots after 20 days as a function of the relative position to
the root tip (<inline-formula><mml:math id="M297" display="inline"><mml:mi>l</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the root length and <inline-formula><mml:math id="M298" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at the tip) <bold>(c)</bold>.</p></caption>
          <?xmltex \igopts{scale=0.4}?><graphic xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/21/6519/2017/hess-21-6519-2017-f12.png"/>

        </fig>

      <p id="d1e9688">This simulation underlines how critical the root water uptake location is for
the root performance. The environment (that was not changed in the presented
simulation) is, of course, important for the overall plant transpiration. The
soil hydraulic properties (that redistribute more or less water) and the
climatic demand (that is more or less severe) strongly influence the results.
However, we show that the water flow equation solutions, through the
macroscopic parameters, can be inserted in water flow models, i.e. in
heterogeneous environments to predict how efficient a particular root is.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S4.SS4">
  <title>Optimal geometric properties</title>
      <p id="d1e9697">In this section, we look for optimal root traits that would maximize the root
water uptake. As an illustration, we compare the effective conductances of a
uniform single root, a uniform single root with hydraulic properties varying
with its radius, and a single root with exponential hydraulic property
profiles. The effective root conductances of the three cases are shown in
Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F11"/>: the dashed line is the uniform root, the solid line
is the uniform root whose hydraulic properties depend on the root radius and
the dotted line is the heterogeneous root observed with the pressure probe
experiment. The red stars denote the optimal radii at which the conductances
are maximal for the three scenarios. The black star is the observed pair
radius conductance of maize brace root.</p>
      <p id="d1e9702">Unlike previous approaches
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx4 bib1.bibx28" id="paren.60"/> we consider here
that the hydraulic properties may be functions of the root tissues and do not
necessarily depend on the root radius. As highlighted by the red stars, the
optimal root radii vary considerably when integrating this concept. We find
that optimal root radius is closer with stepwise functions to the observed
one than with other conductance variations.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S4.SS5">
  <title>Root water uptake strategy</title>
      <p id="d1e9715">Figure <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F12"/>a shows the integral of <inline-formula><mml:math id="M299" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> over time when
simulating 40 days of growth and maturation of a root whose <inline-formula><mml:math id="M300" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is 10 <inline-formula><mml:math id="M301" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">cm</mml:mi></mml:math></inline-formula>.
Four extreme situations are represented: fast growth and slow maturation
(case 1), slow growth and maturation (case 2), fast growth and maturation
(case 3), and slow growth and fast maturation (case 4). The
effective conductances of these particular roots are plotted as a function of
time in Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F12"/>b. They exhibit very contrasted
strategies in terms of effective conductance and uptake distributions. When
the root growth is fast, the <inline-formula><mml:math id="M302" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> quickly reaches a high value. If the
root maturation process is rapid, the final conductance is low. It can also
be observed that the root properties change slowly when the root growth is
low and rapidly when the root elongation rate is high. Figure <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F12"/>c
represents the relative <inline-formula><mml:math id="M303" display="inline"><mml:mrow><mml:mtext>SUD</mml:mtext><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (i.e. multiplied
by root length) as a function of the relative root position <inline-formula><mml:math id="M304" display="inline"><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></inline-formula> (i.e.
divided by root length) after 20 days of growth. Again contrasted strategies
appear with a maximal water uptake location at the root tip for cases 3 and 4
or at the root collar for cases 1 and 2. It is worth noting that a constant
elongation rate means a very small ratio of elongation rate to maximal root length. So depending on the maturation rate, the constant elongation case rate
is similar to case 2 or 4. This illustrates that plants might control their
uptake patterns not only by changing their local conductances
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx32" id="paren.61"/> but also by adapting their growth rate.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="Ch1.S5" sec-type="conclusions">
  <title>Conclusions</title>
      <p id="d1e9797">Six new solutions of the water flow equation in single roots with different
hydraulic property distributions are presented in addition to the uniform
hydraulic property solution of <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx19" id="text.62"/>. These novel
solutions account for root hydraulic properties that vary as a function of
the distance to root tip. When the radial conductivity and the axial
conductance change linearly or exponentially alone or in combination along
the root axis, analytical solutions of the xylem potential and water flow
inside the root were developed. Explicit equations for macroscopic parameters
of the corresponding single roots were derived from these analytical
solutions. Moreover, they were associated to make complex single roots of
changing root hydraulic property profiles as observed in nature or combined
with the root elongation to obtain the root macroscopic parameters and
uptake profile as a function of root age, even in heterogeneous soils. These
complex functions were not well represented by roots of equivalent but
constant root hydraulic properties.</p>
      <p id="d1e9803">This enabled us to investigate the effects of root maturation or root tissue
development and differentiation on root water uptake. This gave interesting
perspectives to evaluate both growth and maturation and their combined
effects on root water uptake. We demonstrated how combinations of different
maturation and growth functions lead to different strategies of water uptake.</p>
      <p id="d1e9806">These solutions were also used to revisit optimal root geometrical parameters
for water uptake. Indeed, the <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx19" id="text.63"/> model had been used to
define optimal root systems in terms of water uptake subject to minimal
carbon cost <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx4" id="paren.64"/>. In contrast to their monotonic
behaviour of root water uptake capacity with root length, we demonstrated
that local root hydraulic conductivity varying with root length lead to very
different behaviours. The effective root conductance may increase with root
length more steadily than in the case of a uniform root or even decrease with
root length. Similarly, the maximal water uptake location was no more located
at root proximal end. Non-monotonic root water uptake distributions emerged
from the new solutions. Therefore, the search for optimal root systems
(ideotypes) should not only focus on root architecture or general averaged
root hydraulic properties but also account for variations of root properties
along roots.</p>
      <p id="d1e9815">The new models can be used to derive local hydraulic properties of roots or be
combined as building blocks to generate complete root system hydraulic
architectures defining plant genotypes in order to compare plant performances
in contrasted environments using soil–plant models such as R-SWMS
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx18" id="paren.65"/>. To do so, it is needed to calculate the macroscopic
parameters defined by <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx9" id="text.66"/> on a root-system scale
as a combination of the single root solutions proposed here on a single-root scale. This will allow us to simulate plant root system water uptake of
varying genotypes over the growing season in contrasted pedo-climatic
conditions and hence to look for best genotype by environment interaction.</p>
</sec>

      
      </body>
    <back><notes notes-type="codeavailability">

      <p id="d1e9828">The code is available upon request and can be freely shared.</p>
  </notes><?xmltex \hack{\clearpage}?><app-group>

<app id="App1.Ch1.S1">
  <title>New solutions of the root water flow equation</title>
      <p id="d1e9840">In this Appendix, we provide detailed solutions of the water flow equation
when the root hydraulic properties are constant <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx19" id="paren.67"/>
or when they vary linearly or exponentially, alone or together along the root
axis. These solutions of the water flow Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E4"/>) have
been obtained using the symbolic calculation toolbox of MATLAB. All solutions
are summarized in Table <xref ref-type="table" rid="Ch1.T2"/>.</p>
<sec id="App1.Ch1.S1.SS1">
  <title>Constant root hydraulic properties</title>
      <p id="d1e9855">The solution of the water flow equation in a uniform root has been proposed
by <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx19" id="text.68"/>. We present their methodology and principal
results in this section to illustrate with the simplest case how to derive
the water flow equation solution and the macroscopic parameters.</p>
      <p id="d1e9861">The simplest root is made of constant root properties, axial conductance
<inline-formula><mml:math id="M305" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and radial conductivity <inline-formula><mml:math id="M306" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.
            <disp-formula id="App1.Ch1.Ex1"><mml:math id="M307" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
          Equation (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E4"/>) becomes
            <disp-formula id="App1.Ch1.Ex2"><mml:math id="M308" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          The general solution of this differential equation is given in terms of hyperbolic sinus and cosinus:
            <disp-formula id="App1.Ch1.E1" content-type="numbered"><mml:math id="M309" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sinh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          where we define <inline-formula><mml:math id="M310" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as
            <disp-formula id="App1.Ch1.Ex3"><mml:math id="M311" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:msqrt><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          Here, the independent functions <inline-formula><mml:math id="M312" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M313" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are thus <inline-formula><mml:math id="M314" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M315" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>sinh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
      <p id="d1e10269">The coefficients are obtained for the bottom no-flux boundary conditions in
the case of single stretch root (see Appendix C and particularly
Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E12"/>).
            <disp-formula id="App1.Ch1.Ex4"><mml:math id="M316" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" class="cases" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">nf</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">collar</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">nf</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
          Here and in the following, the superscript “nf” stands for non-flux. Using
these coefficients, we find the general solution of the xylem water potential
profile:
            <disp-formula id="App1.Ch1.Ex5"><mml:math id="M317" display="block"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">nf</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">collar</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          The axial flow is then obtained using Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E3"/>),
            <disp-formula id="App1.Ch1.Ex6"><mml:math id="M318" display="block"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">nf</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">collar</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>sinh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          and the macroscopic parameters are derived thanks to
Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E15"/>),

                <disp-formula specific-use="align"><mml:math id="M319" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msubsup><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">nf</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mi>tanh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msup><mml:mtext>SUD</mml:mtext><mml:mi mathvariant="normal">nf</mml:mi></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>sinh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            where tanh is the hyperbolic tangent and <inline-formula><mml:math id="M320" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the asymptotic root conductance defined by the following:
            <disp-formula id="App1.Ch1.Ex9"><mml:math id="M321" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          For the bottom flux boundary condition (see Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E6"/>), the coefficients are
            <disp-formula id="App1.Ch1.Ex10"><mml:math id="M322" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" class="cases" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">proximal</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sinh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">proximal</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sinh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
          and the solution of the water flow equation in the root becomes

                <disp-formula specific-use="align"><mml:math id="M323" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">proximal</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sinh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sinh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            which leads to the following axial flow:

                <disp-formula specific-use="align"><mml:math id="M324" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">proximal</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mi>sinh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sinh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The macroscopic parameters become

                <disp-formula specific-use="align"><mml:math id="M325" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mi>sinh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sinh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msub><mml:mtext>SUD</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sinh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">κ</mml:mi><mml:mi>sinh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>cosh⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The flux boundary solutions are a generalization of the non-flux solutions as they converge towards the same results as <inline-formula><mml:math id="M326" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="App1.Ch1.S1.SS2">
  <title>Linear root hydraulic property profiles</title>
      <p id="d1e11362">In the case of roots with linear hydraulic property profiles, different cases are distinguished and are investigated successively.</p>
<sec id="App1.Ch1.S1.SS2.SSS1">
  <?xmltex \opttitle{Linear $k_{{\mathrm{r}}}$}?><title>Linear <inline-formula><mml:math id="M327" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></title>
      <p id="d1e11381">Equation (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E4"/>) can be solved with different root linear
hydraulic property profiles. Let us consider a constant axial conductance and
a radial conductivity varying linearly along the root:
              <disp-formula id="App1.Ch1.Ex17"><mml:math id="M328" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable columnspacing="1em" class="cases" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
            where <inline-formula><mml:math id="M329" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M330" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are shape parameters.</p>
      <p id="d1e11516">Equation (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E4"/>) yields
              <disp-formula id="App1.Ch1.Ex18"><mml:math id="M331" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
            and can be rewritten as
              <disp-formula id="App1.Ch1.Ex19"><mml:math id="M332" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
            where we have defined the following:
              <disp-formula id="App1.Ch1.Ex20"><mml:math id="M333" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="cases" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
            with <inline-formula><mml:math id="M334" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M335" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> the revised shape parameters. The general solution of this differential equation is now as follows:
              <disp-formula id="App1.Ch1.E2" content-type="numbered"><mml:math id="M336" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mfrac></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mfrac></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mfrac></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mfrac></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
            where <inline-formula><mml:math id="M337" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M338" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can anew be obtained using boundary conditions. <inline-formula><mml:math id="M339" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
and <inline-formula><mml:math id="M340" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the Airy functions of the first and second kind, respectively.
It is worth noting that we obtain a similar solution if the root radius
changes linearly along the root while <inline-formula><mml:math id="M341" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> remains constant.</p>
</sec>
<sec id="App1.Ch1.S1.SS2.SSS2">
  <?xmltex \opttitle{Linear $k_{x}$}?><title>Linear <inline-formula><mml:math id="M342" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></title>
      <p id="d1e11987">If the root axial conductance varies while the radial conductivity is constant, i.e.
              <disp-formula id="App1.Ch1.Ex21"><mml:math id="M343" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="cases" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
            with <inline-formula><mml:math id="M344" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M345" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> the shape parameters, then the general water flow Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E4"/>) yields the following:
              <disp-formula id="App1.Ch1.Ex22"><mml:math id="M346" display="block"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
            Again we rewrite the equation as
              <disp-formula id="App1.Ch1.Ex23"><mml:math id="M347" display="block"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
            with the following definitions of the revised shape parameters.
              <disp-formula id="App1.Ch1.Ex24"><mml:math id="M348" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" class="cases" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
            The units of <inline-formula><mml:math id="M349" display="inline"><mml:mi>c</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M350" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> are <inline-formula><mml:math id="M351" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M352" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, respectively. The general solution becomes

                  <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M353" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:msqrt><mml:mfenced close="" open="("><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:msqrt></mml:mfenced></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E3"><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mfenced close=")" open="."><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:msqrt></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

              <inline-formula><mml:math id="M354" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M355" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the modified Bessel function of the first and second kind of order <inline-formula><mml:math id="M356" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math id="M357" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, here), respectively.</p>
</sec>
<sec id="App1.Ch1.S1.SS2.SSS3">
  <?xmltex \opttitle{Linear $k_{{\mathrm{r}}}$ and $k_{x}$}?><title>Linear <inline-formula><mml:math id="M358" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M359" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></title>
      <p id="d1e12627">We assume now a linear relation between the hydraulic properties and the distance to the
tip.
              <disp-formula id="App1.Ch1.Ex26"><mml:math id="M360" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="cases" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
            The water flow equation becomes

                  <disp-formula specific-use="align"><mml:math id="M361" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><?xmltex \hspace*{6mm}?><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

              After rewriting the parameters it yields
              <disp-formula id="App1.Ch1.Ex29"><mml:math id="M362" display="block"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
            with the following definitions.
              <disp-formula id="App1.Ch1.Ex30"><mml:math id="M363" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable columnspacing="1em" class="cases" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
            This equation has now the following general solution:

                  <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M364" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>a</mml:mi></mml:msqrt><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mfenced open="(" close=""><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>a</mml:mi></mml:msqrt><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mi>a</mml:mi></mml:msqrt><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mi>a</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E4"><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mfenced close=")" open="."><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>U</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msqrt><mml:mi>a</mml:mi></mml:msqrt><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mi>a</mml:mi></mml:msqrt><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mi>a</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

              with <inline-formula><mml:math id="M365" display="inline"><mml:mi>M</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M366" display="inline"><mml:mi>U</mml:mi></mml:math></inline-formula> the confluent hypergeometric function of the first and second kind, respectively.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="App1.Ch1.S1.SS3">
  <title>Exponential root hydraulic property profiles</title>
      <p id="d1e13301">Let us finally consider a root whose root hydraulic properties vary exponentially along the root axis:
            <disp-formula id="App1.Ch1.Ex33"><mml:math id="M367" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="cases" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
          with <inline-formula><mml:math id="M368" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M369" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M370" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M371" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as shape parameters.</p>
      <p id="d1e13505">The water flow equation becomes
            <disp-formula id="App1.Ch1.Ex34"><mml:math id="M372" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mfenced><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          with <inline-formula><mml:math id="M373" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M374" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
      <p id="d1e13679">Solutions of this differential equation are of the following type:

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M375" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mfenced close="" open="["><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E5"><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mfenced close="]" open="."><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mfrac></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            with <inline-formula><mml:math id="M376" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi></mml:math></inline-formula> the gamma function and <inline-formula><mml:math id="M377" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, again, the Bessel function of the first kind.</p>
      <p id="d1e13922">The cases of mixed constant and exponential hydraulic property may be easily solved using the same methodology.</p>
</sec>
</app>

<app id="App1.Ch1.S2">
  <title>Macroscopic parameters</title>
      <p id="d1e13932">To calculate the general form of the macroscopic parameters defined as
follows.
          <disp-formula id="App1.Ch1.E6" content-type="numbered"><mml:math id="M378" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext>SUD</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
        We need to combine Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E3"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E5"/>)
with the root stretch boundary conditions (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E6"/>). The two
unknowns, <inline-formula><mml:math id="M379" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M380" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, are given, in matrix notation, by the following:

              <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M381" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E7"><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><?xmltex \hspace*{6mm}?><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">proximal</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          Inverting the system, Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E7"/>) yields the following.
          <disp-formula id="App1.Ch1.E8" content-type="numbered"><mml:math id="M382" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">proximal</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">proximal</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
        In homogeneous soil conditions, the proximal flow <inline-formula><mml:math id="M383" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> may be expressed
as the product of the upstream conductance (<inline-formula><mml:math id="M384" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> root property) by
the potential difference between the soil and the proximal xylem water
potential of the root stretch:

              <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M385" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E9"><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          Substituting Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E9"/>) in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E8"/>) for the
<inline-formula><mml:math id="M386" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th stretch, we obtain a set of two equations with two unknowns
which after solving for <inline-formula><mml:math id="M387" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M388" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> gives the following.
          <disp-formula id="App1.Ch1.E10" content-type="numbered"><mml:math id="M389" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">proximal</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mstyle scriptlevel="+1"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="substack" columnspacing="0.4em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">proximal</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mstyle scriptlevel="+1"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="substack" columnspacing="0.4em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
        It is important to mention that these coefficients only depend on the
properties of the distal stretches to the stretch of interest and on the
effective conductivity that lumps the properties and their spatial variation
in all distal stretches. Combining the coefficients
(Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E10"/>), the definitions of the macroscopic
parameters (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E6"/>) and the general solutions
(Eqs. <xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E5"/>, <xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/> and <xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E3"/>), the root
system conductance and the standard uptake density after addition of <inline-formula><mml:math id="M390" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>
stretches become the following.
          <disp-formula id="App1.Ch1.E11" content-type="numbered"><mml:math id="M391" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" class="cases" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mstyle scriptlevel="+1"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" columnspacing="0.4em" class="substack"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mstyle scriptlevel="+1"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="substack" columnspacing="0.4em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext>SUD</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mstyle scriptlevel="+1"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="substack" columnspacing="0.4em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mstyle scriptlevel="+1"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" columnspacing="0.4em" class="substack"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula></p>
</app>

<app id="App1.Ch1.S3">
  <title>Special case of a single-stretched root</title>
      <p id="d1e16861">If the root system consist in a single stretch, the distal boundary condition
is no-flux and the proximal boundary conditions corresponds to the root
collar water potential <inline-formula><mml:math id="M392" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">collar</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>). <inline-formula><mml:math id="M393" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is equivalent to
<inline-formula><mml:math id="M394" display="inline"><mml:mi>l</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Mathematically, the boundary conditions become as follows.
          <disp-formula id="App1.Ch1.E12" content-type="numbered"><mml:math id="M395" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable columnspacing="1em" class="cases" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">collar</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
        The boundary conditions (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E12"/>) used in the case of a root made of a single stretch can be rewritten as
follows.
          <disp-formula id="App1.Ch1.E13" content-type="numbered"><mml:math id="M396" display="block"><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">nf</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">nf</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">collar</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        As in Appendix A, the superscript nf denotes a no-flux bottom boundary condition.
It is used when the root is made of only one stretch. Inverting the matrix, we
obtain the following constants.
          <disp-formula id="App1.Ch1.E14" content-type="numbered"><mml:math id="M397" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">nf</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">collar</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">nf</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">collar</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">soil</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>
        The “non-flux” coefficients (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E14"/>) are actually a
particular case of the “flux” coefficients
(Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E10"/>)
since the latter tend to the former as <inline-formula><mml:math id="M398" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (or
<inline-formula><mml:math id="M399" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>).</p>
      <p id="d1e17329">The macroscopic parameters of the single-stretch root are finally given by
the following (using the no-flux coefficients, Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E14"/> or
equivalently evaluating Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E11"/> with <inline-formula><mml:math id="M400" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>).
          <disp-formula id="App1.Ch1.E15" content-type="numbered"><mml:math id="M401" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">rs</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">nf</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mtext>SUD</mml:mtext><mml:mi mathvariant="normal">nf</mml:mi></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula></p>
</app>

<app id="App1.Ch1.S4">
  <title>Stretch lengths in heterogeneous roots</title>
      <p id="d1e17668">Let us consider a growing single root with an initial elongation rate <inline-formula><mml:math id="M402" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and a maximal length <inline-formula><mml:math id="M403" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Its actual
elongation rate <inline-formula><mml:math id="M404" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is given, as in
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx26" id="text.69"/>, at any time <inline-formula><mml:math id="M405" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by
          <disp-formula id="App1.Ch1.E16" content-type="numbered"><mml:math id="M406" display="block"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>t</mml:mi></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        Integrating Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E16"/>) between 0 and time <inline-formula><mml:math id="M407" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>, we obtain the actual root length <inline-formula><mml:math id="M408" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>:
          <disp-formula id="App1.Ch1.E17" content-type="numbered"><mml:math id="M409" display="block"><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:munderover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>t</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        In the case of the root made of one stretch, the root length can be easily
substituted by Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E17"/>) to obtain the macroscopic
parameters as a function of time instead of root length. If the root is split
in distinct stretches, as we substitute <inline-formula><mml:math id="M410" display="inline"><mml:mi>l</mml:mi></mml:math></inline-formula> by <inline-formula><mml:math id="M411" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>, we need to replace the
transition positions by transition ages. An equation of the different root
stretch lengths <inline-formula><mml:math id="M412" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext>stretch</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is required (we use the indices
<inline-formula><mml:math id="M413" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula> to indicate the zones from the tip to the collar, see Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F2"/>).</p>
      <p id="d1e17960">Inverting Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E17"/>), the root age <inline-formula><mml:math id="M414" display="inline"><mml:mrow><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at any distance <inline-formula><mml:math id="M415" display="inline"><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></inline-formula> to the root tip <inline-formula><mml:math id="M416" display="inline"><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></inline-formula> and at any time <inline-formula><mml:math id="M417" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> yields the following:
          <disp-formula id="App1.Ch1.E18" content-type="numbered"><mml:math id="M418" display="block"><mml:mrow><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>ln⁡</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>t</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>∀</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>]</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        Equation (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E18"/>) is then used to derive the macroscopic parameters and
the water flow equation solution of a single root as a function of age or
when the root hydraulic properties are defined as a function of time instead
of as a function of the distance to the tip. We can also calculate the
stretch lengths, <inline-formula><mml:math id="M419" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext>stretch</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. When the root is older than any transition age
(called hereafter <inline-formula><mml:math id="M420" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>), it is simply the length differences between
two successive transition ages. When the root is younger, then either the
root zone length is zero (if the young transition age is not reached yet) or
growing limited by the total root length.
          <disp-formula id="App1.Ch1.E19" content-type="numbered"><mml:math id="M421" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mtext>stretch</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>≥</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mtext> and </mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>≤</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced close="" open="("><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="."><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">max</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>age</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
</app>

<app id="App1.Ch1.S5">
  <title>Use of the analytical solutions to verify numerical models</title>
      <p id="d1e18362">One of the main advantages of analytical solutions is their possible use to
verify the accuracy of numerical algorithms. All the developed solutions
should be asymptotic solutions provided by numerical algorithms for
infinitely small root segments. In Fig. <xref ref-type="fig" rid="App1.Ch1.F1"/>, we show how
we tested the numerical accuracy of the algorithm of <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx11" id="text.70"/>
for single roots with varying hydraulic properties. In the
illustrated case, exponential radial and axial hydraulic functions are chosen
for a single root that is 10 <inline-formula><mml:math id="M422" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">cm</mml:mi></mml:math></inline-formula> long. The analytical solution is the solid
black line, while blue lines are the numerical solution for smaller and smaller
root segments (darker and darker blue).</p>

      <?xmltex \floatpos{p}?><fig id="App1.Ch1.F1" specific-use="star"><caption><p id="d1e18379">Numerical approximation (blue dashed line) versus analytical solution (dark solid line). The smaller the segment size, the better the numerical accuracy.</p></caption>
        <?xmltex \igopts{width=398.338583pt}?><graphic xlink:href="https://hess.copernicus.org/articles/21/6519/2017/hess-21-6519-2017-f13.png"/>

      </fig>

      <p id="d1e18388">As the root segment size decreases, the numerical solution tends towards the
analytical solution in terms of both xylem potential and axial flow.</p><?xmltex \hack{\clearpage}?>
</app>
  </app-group><notes notes-type="authorcontribution">

      <p id="d1e18396">FM solved the water flow equation
with the help of VC and developed the model used in the simulations.
JV, VC, MJ and X suggested simulations to
illustrate the model and helped in the model conception. MZ
performed the experiment, treated the data and helped in the analysis of the
results. FM prepared the paper with contributions from all
co-authors.</p>
  </notes><notes notes-type="competinginterests">

      <p id="d1e18402">The authors declare that they have no conflict of interest.</p>
  </notes><ack><title>Acknowledgements</title><p id="d1e18408">During the preparation of this paper, Félicien Meunier was supported by the
Fonds National de la Recherche Scientifique of Belgium (FNRS) as Research
Fellow and is grateful to the organization for its support. This work was
also supported by the Belgian French community ARC 16/21-075 project. Valentin Couvreur was supported by the Interuniversity Attraction Poles Programme – Belgian Science Policy (grant IAP7/29).<?xmltex \hack{\newline}?><?xmltex \hack{\newline}?>
Edited by: Anas Ghadouani <?xmltex \hack{\newline}?>
Reviewed by: two anonymous referees</p></ack><ref-list>
    <title>References</title>

      <ref id="bib1.bibx1"><label>Alm et al.(1992)</label><mixed-citation>
Alm, D. M., Cavelier, J., and Nobel, P. S.: A Finite-element Model of
Radial and Axial Conductivities for Individual Roots: Development
and Validation for Two Desert Succulents, Ann. Bot.-London, 69,
87–92, 1992.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx2"><label>Ariyaratna(1990)</label><mixed-citation>Ariyaratna, R.: An extension to the Landsberg and Fowkes' Model, PhD
thesis, Texas Tech University,
<uri>https://ttu-ir.tdl.org/ttu-ir/handle/2346/19780</uri>, 1990.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx3"><label>Bechmann et al.(2014)</label><mixed-citation>Bechmann, M., Schneider, C., Carminati, A., Vetterlein, D., Attinger, S.,
and Hildebrandt, A.: Effect of parameter choice in root water uptake models – the
arrangement of root hydraulic properties within the root architecture affects
dynamics and efficiency of root water uptake, Hydrol. Earth Syst. Sci., 18, 4189–4206, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.5194/hess-18-4189-2014" ext-link-type="DOI">10.5194/hess-18-4189-2014</ext-link>, 2014.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx4"><label>Biondini(2008)</label><mixed-citation>Biondini, M.: Allometric scaling laws for water uptake by plant roots, J. Theor. Biol., 251, 35–59, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2007.11.018" ext-link-type="DOI">10.1016/j.jtbi.2007.11.018</ext-link>,
2008.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx5"><label>Bramley et al.(2007)</label><mixed-citation>Bramley, H., Turner, N. C., Turner, D. W., and Tyerman, S. D.: Comparison
between gradient-dependent hydraulic conductivities of roots using the root
pressure probe: the role of pressure propagations and implications for the
relative roles of parallel radial pathways, Plant Cell Environ., 30,
861–874, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2007.01678.x" ext-link-type="DOI">10.1111/j.1365-3040.2007.01678.x</ext-link>, 2007.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx6"><label>Campos et al.(2004)</label><mixed-citation>Campos, H., Cooper, M., Habben, J., Edmeades, G., and Schussler, J.: Improving
drought tolerance in maize: a view from industry, Field Crop. Res., 90,
19–34, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.fcr.2004.07.003" ext-link-type="DOI">10.1016/j.fcr.2004.07.003</ext-link>,
2004.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx7"><label>Cattivelli et al.(2008)</label><mixed-citation>Cattivelli, L., Rizza, F., Badeck, F.-W., Mazzucotelli, E., Mastrangelo, A. M.,
Francia, E., Marè, C., Tondelli, A., and Stanca, A. M.: Drought tolerance
improvement in crop plants: An integrated view from breeding to genomics,
Field Crop. Res., 105, 1–14, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.fcr.2007.07.004" ext-link-type="DOI">10.1016/j.fcr.2007.07.004</ext-link>,
2008.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx8"><label>Chaumont and Tyerman(2014)</label><mixed-citation>Chaumont, F. and Tyerman, S. D.: Aquaporins: Highly Regulated Channels
Controlling Plant Water Relations, Plant Physiol., 164, 1600–1618,
<ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1104/pp.113.233791" ext-link-type="DOI">10.1104/pp.113.233791</ext-link>,
2014.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx9"><label>Couvreur et al.(2012)</label><mixed-citation>Couvreur, V., Vanderborght, J., and Javaux, M.: A simple three-dimensional
macroscopic root water uptake model based on the hydraulic architecture
approach, Hydrol. Earth Syst. Sci., 16, 2957–2971, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.5194/hess-16-2957-2012" ext-link-type="DOI">10.5194/hess-16-2957-2012</ext-link>, 2012.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx10"><label>Couvreur et al.(2014)</label><mixed-citation>Couvreur, V., Vanderborght, J., Beff, L., and Javaux, M.: Horizontal soil water potential
heterogeneity: simplifying approaches for crop water dynamics
models, Hydrol. Earth Syst. Sci., 18, 1723–1743, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.5194/hess-18-1723-2014" ext-link-type="DOI">10.5194/hess-18-1723-2014</ext-link>, 2014.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx11"><label>Doussan et al.(1998a)</label><mixed-citation>Doussan, C., Pagès, L., and Vercambre, G.: Modelling of the Hydraulic
Architecture of Root Systems: An Integrated Approach to Water
Absorption – Model Description, Ann. Bot.-London, 81, 213–223,
<ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1006/anbo.1997.0540" ext-link-type="DOI">10.1006/anbo.1997.0540</ext-link>,
1998a.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx12"><label>Doussan et al.(1998b)</label><mixed-citation>
Doussan, C., Vercambre, G., and Pagès, L.: Modelling of the hydraulic
architecture of root systems: An integrated approach to water
absorption – distribution of axial and radial conductances in maize, Ann. Bot.-London, 81, 225–232,
1998b.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx13"><label>Enstone et al.(2002)</label><mixed-citation>Enstone, D. E., Peterson, C. A., and Ma, F.: Root Endodermis and Exodermis:
Structure, Function, and Responses to the Environment, J.
Plant Growth Regul., 21, 335–351, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1007/s00344-003-0002-2" ext-link-type="DOI">10.1007/s00344-003-0002-2</ext-link>, 2002.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx14"><label>Frensch and Steudle(1989a)</label><mixed-citation>
Frensch, J. and Steudle, E.: Axial and radial hydraulic resistance to roots of
maize (Zea mays L.), Plant Physiol., 91, 719–726,
1989a.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx15"><label>Frensch and Steudle(1989b)</label><mixed-citation>
Frensch, J. and Steudle, E.: Axial and Radial Hydraulic Resistance to
Roots of Maize (Zea mays L.) 1, Plant Physiol., 91, 719–726,
1989b.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx16"><label>Frensch et al.(1996)</label><mixed-citation>Frensch, J., Hsiao, T. C., and Steudle, E.: Water and solute transport along
developing maize roots, Planta, 198, 348–355, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1007/BF00620050" ext-link-type="DOI">10.1007/BF00620050</ext-link>, 1996.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx17"><label>Hachez et al.(2006)</label><mixed-citation>Hachez, C., Moshelion, M., Zelazny, E., Cavez, D., and Chaumont, F.:
Localization and Quantification of Plasma Membrane Aquaporin
Expression in Maize Primary Root: A Clue to Understanding their
Role as Cellular Plumbers, Plant Mol. Biol., 62, 305–323,
<ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1007/s11103-006-9022-1" ext-link-type="DOI">10.1007/s11103-006-9022-1</ext-link>, 2006.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx18"><label>Javaux et al.(2008)</label><mixed-citation>
Javaux, M., Schröder, T., Vanderborght, J., and Vereecken, H.: Use of a
three-dimensional detailed modeling approach for predicting root water
uptake, Vadose Zone J., 7, 1079–1088, 2008.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx19"><label>Landsberg and Fowkes(1978)</label><mixed-citation>Landsberg, J. J. and Fowkes, N. D.: Water Movement Through Plant Roots,
Ann. Bot.-London, 42, 493–508, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a085488" ext-link-type="DOI">10.1093/oxfordjournals.aob.a085488</ext-link>, 1978.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx20"><label>Leitner et al.(2014)</label><mixed-citation>Leitner, D., Meunier, F., Bodner, G., Javaux, M., and Schnepf, A.: Impact of
contrasted maize root traits at flowering on water stress tolerance – A
simulation study, Field Crop. Res., 165, 125–137, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.fcr.2014.05.009" ext-link-type="DOI">10.1016/j.fcr.2014.05.009</ext-link>,
2014.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx21"><label>Lobet et al.(2014)</label><mixed-citation>Lobet, G., Couvreur, V., Meunier, F., Javaux, M., and Draye, X.: Plant Water
Uptake in Drying Soils, Plant Physiol., 164, 1619–1627, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1104/pp.113.233486" ext-link-type="DOI">10.1104/pp.113.233486</ext-link>,
2014.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx22"><label>McCully and Canny(1988)</label><mixed-citation>McCully, M. E. and Canny, M. J.: Pathways and processes of water and nutrient
movement in roots, Plant Soil, 111, 159–170, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1007/BF02139932" ext-link-type="DOI">10.1007/BF02139932</ext-link>, 1988.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx23"><label>McElrone et al.(2013)</label><mixed-citation>
McElrone, A. J., Choat, B., Gambetta, G. A., and Brodersen, C. R.: Water
Uptake and Transport in Vascular Plants, Nature Education Knowledge,
5, 6, 2013.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx24"><label>Meunier et al.(2016)</label><mixed-citation>Meunier, F., Javaux, M., Couvreur, V., Draye, X., Javaux, M., Vanderborght, J.,
and Vanderborght, J.: A new model for optimizing the water acquisition of
root hydraulic architectures over full crop cycles, IEEE,  140–149,
<ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1109/FSPMA.2016.7818300" ext-link-type="DOI">10.1109/FSPMA.2016.7818300</ext-link>, 2016.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx25"><label>Meunier et al.(2017)</label><mixed-citation>Meunier, F., Couvreur, V., Draye, X., Vanderborght, J., and Javaux, M.: Towards
quantitative root hydraulic phenotyping: novel mathematical functions to
calculate plant-scale hydraulic parameters from root system functional and
structural traits, J. Math. Biol., 75, 1133–1170,
<ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1007/s00285-017-1111-z" ext-link-type="DOI">10.1007/s00285-017-1111-z</ext-link>, 2017.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx26"><label>Pagès et al.(2004)</label><mixed-citation>
Pagès, L., Vercambre, G., Drouet, J. L., Lecompte, F., Collet, C., and Le Bot,
J.: Root Typ: a generic model to depict and analyse the root system
architecture, Plant Soil, 258, 103–119, 2004.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx27"><label>Passioura(1980)</label><mixed-citation>
Passioura, J. B.: The transport of water from soil to shoot in wheat seedlings,
J. Exp. Bot., 31, 333–345, 1980.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx28"><label>Roose and Schnepf(2008)</label><mixed-citation>
Roose, T. and Schnepf, A.: Mathematical models of plant–soil interaction,
Philos. T. Roy. Soc. A, 366, 4597–4611,
2008.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx29"><label>Sanderson(1983)</label><mixed-citation>Sanderson, J.: Water Uptake by Different Regions of the Barley Root.
Pathways of Radial Flow in Relation to Development of the
Endodermis, J. Exp. Bot., 34, 240–253,
<ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1093/jxb/34.3.240" ext-link-type="DOI">10.1093/jxb/34.3.240</ext-link>,
1983.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx30"><label>Steudle(2000)</label><mixed-citation>Steudle, E.: Water uptake by roots: effects of water deficit, J.
Exp. Bot., 51, 1531–1542, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1093/jexbot/51.350.1531" ext-link-type="DOI">10.1093/jexbot/51.350.1531</ext-link>, 2000.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx31"><label>Steudle and Peterson(1998)</label><mixed-citation>Steudle, E. and Peterson, C. A.: How does water get through roots?, J.
Exp. Bot., 49, 775–788, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1093/jxb/49.322.775" ext-link-type="DOI">10.1093/jxb/49.322.775</ext-link>, 1998.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx32"><label>Tardieu et al.(2015)</label><mixed-citation>Tardieu, F., Simonneau, T., and Parent, B.: Modelling the coordination of the
controls of stomatal aperture, transpiration, leaf growth, and abscisic acid:
update and extension of the Tardieu-Davies model, J. Exp. Bot., 66, 2227–2237, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1093/jxb/erv039" ext-link-type="DOI">10.1093/jxb/erv039</ext-link>, 2015.
</mixed-citation></ref><?xmltex \hack{\newpage}?>
      <ref id="bib1.bibx33"><label>Vadez(2014)</label><mixed-citation>Vadez, V.: Root hydraulics: The forgotten side of roots in drought
adaptation, Field Crop. Res., 165, 15–24, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.fcr.2014.03.017" ext-link-type="DOI">10.1016/j.fcr.2014.03.017</ext-link>,
2014.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx34"><label>Varney and Canny(1993)</label><mixed-citation>Varney, G. T. and Canny, M. J.: Rates of water uptake into the mature root
system of maize plants, New Phytol., 123, 775–786,
<ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1993.tb03789.x" ext-link-type="DOI">10.1111/j.1469-8137.1993.tb03789.x</ext-link>,
1993.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx35"><label>Volpe et al.(2013)</label><mixed-citation>Volpe, V., Marani, M., Albertson, J. D., and Katul, G.: Root controls on water
redistribution and carbon uptake in the soil–plant system under current and
future climate, Adv. Water Resour., 60, 110–120,
<ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2013.07.008" ext-link-type="DOI">10.1016/j.advwatres.2013.07.008</ext-link>,
2013.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx36"><label>Zarebanadkouki et al.(2016)</label><mixed-citation>Zarebanadkouki, M., Meunier, F., Couvreur, V., Cesar, J., Javaux, M., and
Carminati, A.: Estimation of the hydraulic conductivities of lupine roots by
inverse modelling of high-resolution measurements of root water uptake,
Ann. Bot.-London, 118, 853–864, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1093/aob/mcw154" ext-link-type="DOI">10.1093/aob/mcw154</ext-link>,
2016.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx37"><label>Zhuang et al.(2001)</label><mixed-citation>
Zhuang, J., Nakayama, K., Yu, G.-R., and Urushisaki, T.: Estimation of root
water uptake of maize: an ecophysiological perspective, Field Crop. Res.,
69, 201–213,
2001.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx38"><label>Zwieniecki et al.(2002)</label><mixed-citation>Zwieniecki, M. A., Thompson, M. V., and Holbrook, N. M.: Understanding the
Hydraulics of Porous Pipes: Tradeoffs Between Water Uptake and
Root Length Utilization, J. Plant Growth Regul., 21,
315–323, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1007/s00344-003-0008-9" ext-link-type="DOI">10.1007/s00344-003-0008-9</ext-link>, 2002.</mixed-citation></ref>

  </ref-list><app-group content-type="float"><app><title/>

    </app></app-group></back>
    <!--<article-title-html>Water movement through plant roots – exact solutions of the water flow equation in roots with linear or exponential piecewise  hydraulic properties</article-title-html>
<abstract-html><p class="p">In 1978, Landsberg and Fowkes presented a solution of the water flow equation
inside a root with uniform hydraulic properties. These properties are root
radial conductivity and axial conductance, which control, respectively, the
radial water flow between the root surface and xylem and the axial flow
within the xylem. From the solution for the xylem water potential, functions
that describe the radial and axial flow along the root axis were derived.
These solutions can also be used to derive root macroscopic parameters that
are potential input parameters of hydrological and crop models. In this
paper, novel analytical solutions of the water flow equation are developed
for roots whose hydraulic properties vary along their axis, which is the case
for most plants. We derived solutions for single roots with linear or
exponential variations of hydraulic properties with distance to root tip.
These solutions were subsequently combined to construct single roots with
complex hydraulic property profiles. The analytical solutions allow one to
verify numerical solutions and to get a generalization of the hydric
behaviour with the main influencing parameters of the solutions. The
resulting flow distributions in heterogeneous roots differed from those in
uniform roots and simulations led to more regular, less abrupt variations of
xylem suction or radial flux along root axes. The model could successfully be
applied to maize effective root conductance measurements to derive radial and
axial hydraulic properties. We also show that very contrasted root water
uptake patterns arise when using either uniform or heterogeneous root
hydraulic properties in a soil–root model. The optimal root radius that
maximizes water uptake under a carbon cost constraint was also studied. The
optimal radius was shown to be highly dependent on the root hydraulic
properties and close to observed properties in maize roots. We finally used the
obtained functions for evaluating the impact of root maturation
versus root growth on water uptake. Very diverse uptake strategies
arise from the analysis. These solutions open new avenues to investigate
for optimal genotype–environment–management interactions by optimization,
for example, of plant-scale macroscopic hydraulic parameters used in
ecohydrogolocial models.</p></abstract-html>
<ref-html id="bib1.bib1"><label>Alm et al.(1992)</label><mixed-citation>
Alm, D. M., Cavelier, J., and Nobel, P. S.: A Finite-element Model of
Radial and Axial Conductivities for Individual Roots: Development
and Validation for Two Desert Succulents, Ann. Bot.-London, 69,
87–92, 1992.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib2"><label>Ariyaratna(1990)</label><mixed-citation>
Ariyaratna, R.: An extension to the Landsberg and Fowkes' Model, PhD
thesis, Texas Tech University,
<a href="https://ttu-ir.tdl.org/ttu-ir/handle/2346/19780" target="_blank">https://ttu-ir.tdl.org/ttu-ir/handle/2346/19780</a>, 1990.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib3"><label>Bechmann et al.(2014)</label><mixed-citation>
Bechmann, M., Schneider, C., Carminati, A., Vetterlein, D., Attinger, S.,
and Hildebrandt, A.: Effect of parameter choice in root water uptake models – the
arrangement of root hydraulic properties within the root architecture affects
dynamics and efficiency of root water uptake, Hydrol. Earth Syst. Sci., 18, 4189–4206, <a href="https://doi.org/10.5194/hess-18-4189-2014" target="_blank">https://doi.org/10.5194/hess-18-4189-2014</a>, 2014.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib4"><label>Biondini(2008)</label><mixed-citation>
Biondini, M.: Allometric scaling laws for water uptake by plant roots, J. Theor. Biol., 251, 35–59, <a href="https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2007.11.018" target="_blank">https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2007.11.018</a>,
2008.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib5"><label>Bramley et al.(2007)</label><mixed-citation>
Bramley, H., Turner, N. C., Turner, D. W., and Tyerman, S. D.: Comparison
between gradient-dependent hydraulic conductivities of roots using the root
pressure probe: the role of pressure propagations and implications for the
relative roles of parallel radial pathways, Plant Cell Environ., 30,
861–874, <a href="https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2007.01678.x" target="_blank">https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2007.01678.x</a>, 2007.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib6"><label>Campos et al.(2004)</label><mixed-citation>
Campos, H., Cooper, M., Habben, J., Edmeades, G., and Schussler, J.: Improving
drought tolerance in maize: a view from industry, Field Crop. Res., 90,
19–34, <a href="https://doi.org/10.1016/j.fcr.2004.07.003" target="_blank">https://doi.org/10.1016/j.fcr.2004.07.003</a>,
2004.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib7"><label>Cattivelli et al.(2008)</label><mixed-citation>
Cattivelli, L., Rizza, F., Badeck, F.-W., Mazzucotelli, E., Mastrangelo, A. M.,
Francia, E., Marè, C., Tondelli, A., and Stanca, A. M.: Drought tolerance
improvement in crop plants: An integrated view from breeding to genomics,
Field Crop. Res., 105, 1–14, <a href="https://doi.org/10.1016/j.fcr.2007.07.004" target="_blank">https://doi.org/10.1016/j.fcr.2007.07.004</a>,
2008.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib8"><label>Chaumont and Tyerman(2014)</label><mixed-citation>
Chaumont, F. and Tyerman, S. D.: Aquaporins: Highly Regulated Channels
Controlling Plant Water Relations, Plant Physiol., 164, 1600–1618,
<a href="https://doi.org/10.1104/pp.113.233791" target="_blank">https://doi.org/10.1104/pp.113.233791</a>,
2014.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib9"><label>Couvreur et al.(2012)</label><mixed-citation>
Couvreur, V., Vanderborght, J., and Javaux, M.: A simple three-dimensional
macroscopic root water uptake model based on the hydraulic architecture
approach, Hydrol. Earth Syst. Sci., 16, 2957–2971, <a href="https://doi.org/10.5194/hess-16-2957-2012" target="_blank">https://doi.org/10.5194/hess-16-2957-2012</a>, 2012.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib10"><label>Couvreur et al.(2014)</label><mixed-citation>
Couvreur, V., Vanderborght, J., Beff, L., and Javaux, M.: Horizontal soil water potential
heterogeneity: simplifying approaches for crop water dynamics
models, Hydrol. Earth Syst. Sci., 18, 1723–1743, <a href="https://doi.org/10.5194/hess-18-1723-2014" target="_blank">https://doi.org/10.5194/hess-18-1723-2014</a>, 2014.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib11"><label>Doussan et al.(1998a)</label><mixed-citation>
Doussan, C., Pagès, L., and Vercambre, G.: Modelling of the Hydraulic
Architecture of Root Systems: An Integrated Approach to Water
Absorption – Model Description, Ann. Bot.-London, 81, 213–223,
<a href="https://doi.org/10.1006/anbo.1997.0540" target="_blank">https://doi.org/10.1006/anbo.1997.0540</a>,
1998a.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib12"><label>Doussan et al.(1998b)</label><mixed-citation>
Doussan, C., Vercambre, G., and Pagès, L.: Modelling of the hydraulic
architecture of root systems: An integrated approach to water
absorption – distribution of axial and radial conductances in maize, Ann. Bot.-London, 81, 225–232,
1998b.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib13"><label>Enstone et al.(2002)</label><mixed-citation>
Enstone, D. E., Peterson, C. A., and Ma, F.: Root Endodermis and Exodermis:
Structure, Function, and Responses to the Environment, J.
Plant Growth Regul., 21, 335–351, <a href="https://doi.org/10.1007/s00344-003-0002-2" target="_blank">https://doi.org/10.1007/s00344-003-0002-2</a>, 2002.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib14"><label>Frensch and Steudle(1989a)</label><mixed-citation>
Frensch, J. and Steudle, E.: Axial and radial hydraulic resistance to roots of
maize (Zea mays L.), Plant Physiol., 91, 719–726,
1989a.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib15"><label>Frensch and Steudle(1989b)</label><mixed-citation>
Frensch, J. and Steudle, E.: Axial and Radial Hydraulic Resistance to
Roots of Maize (Zea mays L.) 1, Plant Physiol., 91, 719–726,
1989b.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib16"><label>Frensch et al.(1996)</label><mixed-citation>
Frensch, J., Hsiao, T. C., and Steudle, E.: Water and solute transport along
developing maize roots, Planta, 198, 348–355, <a href="https://doi.org/10.1007/BF00620050" target="_blank">https://doi.org/10.1007/BF00620050</a>, 1996.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib17"><label>Hachez et al.(2006)</label><mixed-citation>
Hachez, C., Moshelion, M., Zelazny, E., Cavez, D., and Chaumont, F.:
Localization and Quantification of Plasma Membrane Aquaporin
Expression in Maize Primary Root: A Clue to Understanding their
Role as Cellular Plumbers, Plant Mol. Biol., 62, 305–323,
<a href="https://doi.org/10.1007/s11103-006-9022-1" target="_blank">https://doi.org/10.1007/s11103-006-9022-1</a>, 2006.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib18"><label>Javaux et al.(2008)</label><mixed-citation>
Javaux, M., Schröder, T., Vanderborght, J., and Vereecken, H.: Use of a
three-dimensional detailed modeling approach for predicting root water
uptake, Vadose Zone J., 7, 1079–1088, 2008.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib19"><label>Landsberg and Fowkes(1978)</label><mixed-citation>
Landsberg, J. J. and Fowkes, N. D.: Water Movement Through Plant Roots,
Ann. Bot.-London, 42, 493–508, <a href="https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a085488" target="_blank">https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a085488</a>, 1978.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib20"><label>Leitner et al.(2014)</label><mixed-citation>
Leitner, D., Meunier, F., Bodner, G., Javaux, M., and Schnepf, A.: Impact of
contrasted maize root traits at flowering on water stress tolerance – A
simulation study, Field Crop. Res., 165, 125–137, <a href="https://doi.org/10.1016/j.fcr.2014.05.009" target="_blank">https://doi.org/10.1016/j.fcr.2014.05.009</a>,
2014.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib21"><label>Lobet et al.(2014)</label><mixed-citation>
Lobet, G., Couvreur, V., Meunier, F., Javaux, M., and Draye, X.: Plant Water
Uptake in Drying Soils, Plant Physiol., 164, 1619–1627, <a href="https://doi.org/10.1104/pp.113.233486" target="_blank">https://doi.org/10.1104/pp.113.233486</a>,
2014.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib22"><label>McCully and Canny(1988)</label><mixed-citation>
McCully, M. E. and Canny, M. J.: Pathways and processes of water and nutrient
movement in roots, Plant Soil, 111, 159–170, <a href="https://doi.org/10.1007/BF02139932" target="_blank">https://doi.org/10.1007/BF02139932</a>, 1988.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib23"><label>McElrone et al.(2013)</label><mixed-citation>
McElrone, A. J., Choat, B., Gambetta, G. A., and Brodersen, C. R.: Water
Uptake and Transport in Vascular Plants, Nature Education Knowledge,
5, 6, 2013.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib24"><label>Meunier et al.(2016)</label><mixed-citation>
Meunier, F., Javaux, M., Couvreur, V., Draye, X., Javaux, M., Vanderborght, J.,
and Vanderborght, J.: A new model for optimizing the water acquisition of
root hydraulic architectures over full crop cycles, IEEE,  140–149,
<a href="https://doi.org/10.1109/FSPMA.2016.7818300" target="_blank">https://doi.org/10.1109/FSPMA.2016.7818300</a>, 2016.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib25"><label>Meunier et al.(2017)</label><mixed-citation>
Meunier, F., Couvreur, V., Draye, X., Vanderborght, J., and Javaux, M.: Towards
quantitative root hydraulic phenotyping: novel mathematical functions to
calculate plant-scale hydraulic parameters from root system functional and
structural traits, J. Math. Biol., 75, 1133–1170,
<a href="https://doi.org/10.1007/s00285-017-1111-z" target="_blank">https://doi.org/10.1007/s00285-017-1111-z</a>, 2017.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib26"><label>Pagès et al.(2004)</label><mixed-citation>
Pagès, L., Vercambre, G., Drouet, J. L., Lecompte, F., Collet, C., and Le Bot,
J.: Root Typ: a generic model to depict and analyse the root system
architecture, Plant Soil, 258, 103–119, 2004.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib27"><label>Passioura(1980)</label><mixed-citation>
Passioura, J. B.: The transport of water from soil to shoot in wheat seedlings,
J. Exp. Bot., 31, 333–345, 1980.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib28"><label>Roose and Schnepf(2008)</label><mixed-citation>
Roose, T. and Schnepf, A.: Mathematical models of plant–soil interaction,
Philos. T. Roy. Soc. A, 366, 4597–4611,
2008.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib29"><label>Sanderson(1983)</label><mixed-citation>
Sanderson, J.: Water Uptake by Different Regions of the Barley Root.
Pathways of Radial Flow in Relation to Development of the
Endodermis, J. Exp. Bot., 34, 240–253,
<a href="https://doi.org/10.1093/jxb/34.3.240" target="_blank">https://doi.org/10.1093/jxb/34.3.240</a>,
1983.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib30"><label>Steudle(2000)</label><mixed-citation>
Steudle, E.: Water uptake by roots: effects of water deficit, J.
Exp. Bot., 51, 1531–1542, <a href="https://doi.org/10.1093/jexbot/51.350.1531" target="_blank">https://doi.org/10.1093/jexbot/51.350.1531</a>, 2000.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib31"><label>Steudle and Peterson(1998)</label><mixed-citation>
Steudle, E. and Peterson, C. A.: How does water get through roots?, J.
Exp. Bot., 49, 775–788, <a href="https://doi.org/10.1093/jxb/49.322.775" target="_blank">https://doi.org/10.1093/jxb/49.322.775</a>, 1998.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib32"><label>Tardieu et al.(2015)</label><mixed-citation>
Tardieu, F., Simonneau, T., and Parent, B.: Modelling the coordination of the
controls of stomatal aperture, transpiration, leaf growth, and abscisic acid:
update and extension of the Tardieu-Davies model, J. Exp. Bot., 66, 2227–2237, <a href="https://doi.org/10.1093/jxb/erv039" target="_blank">https://doi.org/10.1093/jxb/erv039</a>, 2015.

</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib33"><label>Vadez(2014)</label><mixed-citation>
Vadez, V.: Root hydraulics: The forgotten side of roots in drought
adaptation, Field Crop. Res., 165, 15–24, <a href="https://doi.org/10.1016/j.fcr.2014.03.017" target="_blank">https://doi.org/10.1016/j.fcr.2014.03.017</a>,
2014.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib34"><label>Varney and Canny(1993)</label><mixed-citation>
Varney, G. T. and Canny, M. J.: Rates of water uptake into the mature root
system of maize plants, New Phytol., 123, 775–786,
<a href="https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1993.tb03789.x" target="_blank">https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1993.tb03789.x</a>,
1993.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib35"><label>Volpe et al.(2013)</label><mixed-citation>
Volpe, V., Marani, M., Albertson, J. D., and Katul, G.: Root controls on water
redistribution and carbon uptake in the soil–plant system under current and
future climate, Adv. Water Resour., 60, 110–120,
<a href="https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2013.07.008" target="_blank">https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2013.07.008</a>,
2013.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib36"><label>Zarebanadkouki et al.(2016)</label><mixed-citation>
Zarebanadkouki, M., Meunier, F., Couvreur, V., Cesar, J., Javaux, M., and
Carminati, A.: Estimation of the hydraulic conductivities of lupine roots by
inverse modelling of high-resolution measurements of root water uptake,
Ann. Bot.-London, 118, 853–864, <a href="https://doi.org/10.1093/aob/mcw154" target="_blank">https://doi.org/10.1093/aob/mcw154</a>,
2016.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib37"><label>Zhuang et al.(2001)</label><mixed-citation>
Zhuang, J., Nakayama, K., Yu, G.-R., and Urushisaki, T.: Estimation of root
water uptake of maize: an ecophysiological perspective, Field Crop. Res.,
69, 201–213,
2001.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib38"><label>Zwieniecki et al.(2002)</label><mixed-citation>
Zwieniecki, M. A., Thompson, M. V., and Holbrook, N. M.: Understanding the
Hydraulics of Porous Pipes: Tradeoffs Between Water Uptake and
Root Length Utilization, J. Plant Growth Regul., 21,
315–323, <a href="https://doi.org/10.1007/s00344-003-0008-9" target="_blank">https://doi.org/10.1007/s00344-003-0008-9</a>, 2002.
</mixed-citation></ref-html>--></article>
