毛烏素沙地油蒿群落土壤水分分布與動(dòng)態(tài).pdf

1、地處農(nóng)牧交錯(cuò)帶的毛烏素沙地是我國(guó)北方重要的生態(tài)屏障。油蒿(ArtemisiaordosicaKrasch)是毛烏素沙地最重要的建群植物之一，其群落面積約占沙區(qū)總面積的31.2％，是毛烏素沙地面積最大的群落類(lèi)型。油蒿具有耐旱、耐沙埋、耐貧瘠、抗風(fēng)蝕、易繁殖等特性，在維持毛烏素沙地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定中起著重要作用。在毛烏素沙地，油蒿群落經(jīng)歷著從流動(dòng)沙地先鋒物種階段——半固定沙地稀疏階段——固定沙地建成階段—老固定沙地退化階段——流動(dòng)沙地，這樣一個(gè)

2、循環(huán)演替的過(guò)程。已有的研究認(rèn)為土壤水分是驅(qū)動(dòng)油蒿群落演替的重要因素，然而目前對(duì)毛烏素沙地油蒿群落土壤水分的研究多是定時(shí)、定點(diǎn)取樣，數(shù)據(jù)量少，且缺少連續(xù)性，無(wú)法反映土壤水分動(dòng)態(tài)。本研究通過(guò)對(duì)固定、半固定和流動(dòng)沙地上分別處于建成階段、稀疏階段和先鋒物種階段的油蒿群落土壤水分長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)，分析不同固定程度油蒿群落土壤水分特征、降水對(duì)土壤水分的補(bǔ)給狀況、生物結(jié)皮對(duì)降水再分配過(guò)程的影響;同時(shí)結(jié)合油蒿的生理生態(tài)特征，深入探討土壤水分在油蒿群落演替過(guò)

3、程中的作用，以期為毛烏素沙地植被的合理保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)論如下:
　　 1.3種樣地土壤水分均存在時(shí)間和空間上差異，流動(dòng)沙地各層土壤含水率均顯著高于固定和半固定沙地;土壤含水率受降水影響較大，降水量大小是影響土壤水分補(bǔ)給深度的重要因素，小于10mm的降水主要被表層土壤吸收，10～20mm的降水對(duì)土壤水分的補(bǔ)給深度超過(guò)30cm，不及60cm，大于30mm而小于40mm的降水補(bǔ)給深度大于60cm，但不及100cm;30cm

4、及其上層土壤水分波動(dòng)劇烈，60cm處土壤水分主要受大于20mm降水事件影響，波動(dòng)較小，100cm以下土壤水分只受較大降水事件的影響，土壤含水率較穩(wěn)定;降水補(bǔ)給深度及植被根系需水的層次差異是導(dǎo)致3種樣地土壤水分時(shí)間和空間上異質(zhì)性的重要因素。
　　 2.水分是干旱、半干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中最重要的限制因子，而根系是植物吸收水分的重要器官。固定、半固定和流動(dòng)沙地油蒿根系均以粗根最多，中粗根次之，細(xì)根最少，且隨著土層深度的增加，3種級(jí)別的根量

5、均呈指數(shù)遞減;固定、半固定和流動(dòng)沙地0～40cm范圍內(nèi)細(xì)根所占比重分別為:79.11％、74.71％和53.23％，固定和半固定沙地油蒿植株主要利用0～40cm范圍內(nèi)的土壤水分，而流動(dòng)沙地油蒿植株能更多地利用40cm以下土層中的水分。3種樣地油蒿的葉水勢(shì)均在日出前5:00最高，中午13:00左右達(dá)到最低值，此后隨著太陽(yáng)高度角的降低，葉水勢(shì)又逐漸開(kāi)始升高;油蒿葉水勢(shì)變化主要受大氣溫度和光合有效輻射強(qiáng)度的影響;中午13:00以前3種樣地油蒿

6、葉水勢(shì)的基本情況是流動(dòng)沙地＞半固定沙地＞固定沙地，而15:00-17:00這段時(shí)間3種油蒿葉水勢(shì)與中午相反，這主要是由不同固定程度沙地上油蒿植株的年齡差異及淺層土壤水分的差異導(dǎo)致的。
　　 3.毛烏素沙地油蒿群落中固定沙地生物結(jié)皮平均蓋度為83.74％，半固定沙地生物結(jié)皮平均蓋度為23.54％，固定沙地中苔蘚、地衣和澡類(lèi)結(jié)皮所占比例分別為28％、21％和51％，半固定沙地中苔蘚、地衣和藻類(lèi)結(jié)皮所占比例分別為6.3％、2.5％和9

7、1.2％;油蒿群落中半固定沙地生物結(jié)皮絕大部分是處于初期發(fā)育階段的澡類(lèi)結(jié)皮，而固定沙地苔蘚和地衣結(jié)皮所占比例接近總蓋度的一半。無(wú)論降水量大小，相同深度有結(jié)皮覆蓋處(BSC)土壤水分的響應(yīng)時(shí)間均顯著大于無(wú)結(jié)皮覆蓋處(NBSC)，且同一降水事件下，BSC的初始入滲系數(shù)和平均入滲系數(shù)均顯著低于NBSC，說(shuō)明生物結(jié)皮的存在阻礙降水入滲，在小降水事件時(shí)這種阻礙作用表現(xiàn)的更為明顯;油蒿的吸收根主要分布在40cm以上土層中，主要利用這個(gè)層次內(nèi)的土壤水