退修后文稿民勤荒漠区梭梭Haloxylonammodendron土壤水分时空变化规律..docxVIP

民勤荒漠区梭梭Haloxylon ammodendron土壤水分时空变化规律摘要：2014年8月至10月利用时域反射仪TDR连续测定民勤荒漠区梭梭（Haloxylon ammodendron）-土壤系统时空尺度土壤体积含水量（VSW），探究了各月份晴、阴、雨天VSW在根幅区、非根幅区的空间动态变化规律，同时分析了VSW与树干液流、气象因子相关性。结果表明：（1）根幅区，晴天VSW高浮动区均大于阴天。水平空间梯度，VSW高浮动区主要集中在距茎基20cm、150cm水平位点；垂直空间梯度，8月份VSW高浮动区集中分布在浅土层，10月份分布在深土层。非根幅区，仅10月份VSW浮动较明显。（2）晴、阴天VSW时间拐点存在较大差异。（3）降雨、雪时，20cm水平位点出现“肥水”现象，因冠层截留、蒸发作用，150、250cm水平位点VSW最低。（4）根幅区各月份VSW水平、垂直变化趋势差异较大。8月份20cm位点VSW最低，而9、10月份VSW由远及近依次增高。各月8cm土层VSW受外界气象因子影响水平变化规律不一致，而90cm土层以下距茎基最近处VSW最高，但整体根幅区VSW均略小于非根幅区。（5）在根幅区，各外界因子与VSW相关程度依次为：空气温度树干液流空气湿度降雨净辐射光合辐射。空气温度、树干液流成为荒漠区梭梭土壤水分的主要限制因子。这为探究不同荒漠植被-土壤系统水分运移规律及其调控机理提供了一定的理论依据。关键词： 民勤荒漠区； 土壤水分； 时空动态变化； 气象因子； 时域反射仪土壤水分是干旱荒漠区主要限制因子[1]。土壤水分不仅是调控荒漠区土壤-植被-大气系统水分、养分循环以及能流等诸多生态过程的关键因子，也是植物生长、发育、繁衍等重要物质基础[1,2-5]。在植被-土壤系统中，根系分布的空间差异性造成了土壤水分在相同时间、不同空间尺度上的明显差异[6]。其空间差异性又直接制约着植物根系对水分的吸收利用。梭梭（Haloxylon ammodendron）是藜科（Chenopodiaceae）落叶小乔木或大灌木，其根深300—500cm或更深，其中绝大部分根系分布在0-200cm土层以内，属于浅根植物，是甘肃民勤主要防风固沙灌木[7]，在甘肃民勤县广为分布[8]。由于梭梭具有抗旱、耐瘠薄、耐盐碱、固沙、维护生态系统结构和功能等作用[9,10]，因此，引起众多研究人员的对荒漠梭梭-土壤系统的广泛关注。但是，目前众多科研者对荒漠梭梭-土壤系统的探究主要集中在单株梭梭树干耗水状况[11,12]、树干液流对土壤水、盐及养分的影响[13,14]、树干液流大小与外界环境因子的响应[15-17]以及水、盐胁迫对梭梭水分利用的影响[18-21]，而对荒漠梭梭-土壤系统中土壤水分在不同时空尺度动态变化的研究较少[6,22]。因此，本文以民勤荒漠区梭梭-土壤系统为研究对象，通过对不同时空区域内梭梭土壤水分动态变化的连续观测，挖掘其特殊的空间变化规律，分析土壤水分与植被、外界大气因子的相关性，为进一步开展植被-土壤系统水分传输规律的研究奠定基础，同时能够为梭梭人工林的水分管理提供有利的科学依据。1 材料与方法1.1 研究区概况 本研究区位于我国石羊河流域下游民勤治沙综合试验站境内荒漠-绿洲过渡带（38°36′N，102°57′E）。该区夏季炎热，冬季寒冷，1961-2006年，年均气温为7.76℃，最高温达41.0℃，最低温达-30.8℃，属于典型温带大陆型气候。当地平均降雨量仅为115.9mm（1961-2006年），其中65%降雨集中在7月至9月，在此期间降雨强度大部分较小。年潜在蒸发量高达2452.7mm，干燥度约为5.3。常年盛行西北风，平均风速为2.4m/s。在植被生长季的5月至10月，无霜期约为172天。该区土壤类型为典型的荒漠土，易受风沙的强烈侵蚀而形成粗结构。地貌类型包括固定、半固定、半移动、移动沙丘以及沙地丘间地五种。灌丛及草本多集中生长于固定、半固定沙丘，植被类型主要有梭梭（Haloxylon ammodendron）、沙拐枣（Calligonum arborescens）、白刺（N.sphaerocarpa）和沙米（Agriophyllum squarrosum）。 本研究选取荒漠区半固定沙丘（38°36′38.5″N，102°56′55.5″E）为具体试验样地。于2014年6月份利用环刀法测定样地土壤基本物理性质（见表1）。土壤类型为风堆积而成的沙土，土壤容重为1.50~1.66 g/cm-3，最大持水量在20.06~24.41%之间，毛管孔隙度在30.11~35.31%之间，而非毛管孔隙度仅为2.47~3.60%，且各土层物理性质存在差异。沙丘主要生长有50年代人工种植梭梭、天然沙拐枣、白刺和沙米。表1 试验区土壤基本物理