科尔沁沙地两种典型乔灌木耗水特点

以科尔沁沙地典型固沙植物小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.5年生)和樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica Litrin,7年生)为研究对象,栽植于可渗漏式生长箱,应用TDR水分仪测定生长季节土壤水分变化,依据土壤水分平衡理论推算单位面积植被区的蒸散量.经2a研究,在相同栽植密度下(1m×1m),樟子松植被区土壤贮水量高于小叶锦鸡儿植被区;在不同栽植密度下,小叶锦鸡儿土壤贮水量以1m×2m密度区高于1m×1m密度区.生长季节单位面积土壤蒸散量以小叶锦鸡儿(1m×1m)最高,小叶锦鸡儿(1m×2m)其次,樟子松(1m×1m)最低.单丛/株蒸散量以小叶锦鸡儿(1m×2m)最高,小叶锦鸡儿(1m×1m)其次,樟子松(1m×1m)最低.在试验所涉及的特定年龄阶段,小叶锦鸡儿植被区蒸散耗水量高于樟子松区,土壤水分含量低于樟子松区.生产实践中应根据植物耗水特点选择适宜的固沙物种和栽植方式,以保证人工固沙植被区土壤水分的收支平衡.     

科尔沁沙地不同地形小叶锦鸡儿灌丛土壤水分动态

根据科尔沁沙地广泛分布的小叶锦鸡儿灌丛的植被调查和土壤水分监测数据,分析了沙地人工固沙灌丛的土壤水分时空动态和土壤储水量变化,并应用水量平衡法测定了灌丛蒸散发.结果表明:丘间地的土壤水分条件最好,丘中次之,丘上最低;灌丛区的土壤水分含量随深度增加而增加,在生长季内不会发生水分胁迫.灌丛区土壤水分与降雨过程高度相关,深层(50～180 cm)土壤水分同降雨的相关性高于表层(0～50 cm)土壤,并且深层土壤水分的变异也大于表层.整个生长期内,小叶锦鸡儿灌丛土壤储水量增加,土壤水分处于积累中,估算蒸散量占同期降雨量的64%以上.     

毛乌素沙地南缘沙柳灌丛土壤水分及水量平衡

以毛乌素沙地南缘沙柳人工固沙灌丛为研究对象,对不同栽植密度(0.2、0.6和0.8株·m-2)沙柳灌丛生长季土壤水分动态和蒸散量变化进行研究.结果表明:不同栽植密度沙柳灌丛区土壤水分动态和蒸散量存在明显差异,土壤含水量随着栽植密度增加呈单峰型曲线;生长季内沙柳灌丛土壤含水量变化呈“S”形曲线,并与降雨存在密切的关系.蒸散量以栽植密度0.8株·m-2的沙柳灌丛最高(114.5 mm),占同期降雨量的90.8％;以0.6株·m-2的沙柳灌丛最低(109.7 mm).根据生长季土壤水分动态和水分平衡特征,毛乌素沙地南缘沙柳灌丛适种密度为0.6株·m-2.     

人工小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛土壤水分动态研究

采用由植被空间序列断时间系列的方法。分析了1984,1987,1995和1999年建立的人工小叶锦鸡儿固沙植被土壤水分的时空变化特征,结果表明,受沙地土壤机械组成的影响,沙地土壤组成以物理性沙粒为主,＞0.01mm沙粒占97％以上,凋萎湿度为1．55％,田间持水量5．5%,大有效水为3．95％,随着固沙植被优势度的增加,小叶锦鸡儿灌丛下土壤含水量持续下降,1984年建立的植被区土壤含水量明显低于1999年建立的植被区;在年内土壤水分季节变化中,4个阶段植被区土壤水分状况在4－6月不断降低,到6月达到最低值,7－10月逐渐回升;对于建立较早的植被区（1984和1987年）,土壤水分垂直变化表现出随着土层深度的增加,土壤含水量逐递减的趋势,特别是70cm下土层中,土壤含水下降明显,含水量低于凋萎湿度,由于对根际区域土壤水分的利用,加剧了固沙植被区深层土壤（70cm下）水分的亏缺,进而影响植被物种的组成,随着小叶锦鸡儿灌丛年龄的增加,浅根性植物所占比重增加。     

内蒙古典型草原小叶锦鸡儿灌丛化对水分再分配和利用的影响

灌丛化是全球草原地区存在的主要环境问题。通过对内蒙古典型草原区小叶锦鸡儿灌丛和草地斑块冠层降雨再分配、地表径流、土壤含水量的对比观测,研究了小叶锦鸡儿灌丛化对该区水分再分配和利用的影响。结果表明,灌丛和草地斑块的冠层截留量分别占降雨量的20.86%和7.88%,灌丛和草地斑块的平均地表径流系数分别为5.95%和17.19%。土壤含水量观测结果显示,0—60 cm土层中,降雨事件过程中,灌丛斑块较草地斑块能捕获更多水分,灌丛斑块植被冠层下方土壤含水量高于草地斑块;而在雨后无有效降水补充土壤水分的前提下,0—60 cm土层中,灌丛斑块土壤水分蒸散发量高于草地斑块,其中0—10cm土层中灌丛斑块土壤水分蒸散发速率低于草地斑块,10—60 cm土层中灌丛斑块土壤水分蒸散发速率高于草地斑块。研究认为,在水分为关键性限制因子的干旱半干旱区,小叶锦鸡儿灌丛化过程增加草原生态系统中水分分布的空间异质性,灌丛斑块能捕获、利用更多水分以维持更多的生物量。     

科尔沁沙地人工小叶锦鸡儿植被水分入渗动态研究

通过对科尔沁沙地不同年龄人工小叶锦鸡儿固沙植被降雨入渗的研究 ,阐明植被对沙地水分入渗的影响。结果表明 ,在降雨量 4 3 4mm ,降雨强度 3 9mm·h-1时 ,降雨后 12 0h内流动沙丘和 5年生人工小叶锦鸡儿植被的水分入渗深度分别为 180cm和 15 0cm ,15年生人工小叶锦鸡儿植被降雨入渗深度为 10 0cm。流动沙丘降雨后土壤水分变化剧烈 ;有植被沙地降雨后土壤水分变化平缓 ,水分下渗浅 .随着植被年龄的增加 ,浅层土壤截留降雨能力不断加强 ,最终形成不透水土层。降雨后短期内流动沙丘浅层土壤中含水量高 ,后期有植被沙丘深层土壤含水量高     

小叶锦鸡儿灌丛下土壤水分对降雨的响应

以科尔沁沙地主要固沙灌木小叶锦鸡儿为研究对象,在其生长季次降雨21.5 mm后180 h内,利用TDR和微渗仪测量小叶锦鸡儿灌丛下不同部位的土壤含水量和土壤蒸发,并计算该灌丛下不同部位储水量和水量平衡.结果表明:降雨结束后初期,灌丛枝干的茎流作用使其根部的土壤含水量明显高于其他部位;灌丛根部水分的入渗速率大于灌丛中部和灌丛外缘.因冠幅的庇荫作用,灌丛下蒸发量小于灌丛外裸露沙地.水量平衡表明:小叶锦鸡儿灌丛下降雨后前期蒸散量明显高于灌丛外裸露沙地,与灌丛下根系的分布有直接关系.     

差巴嘎蒿灌丛土壤和根系含水量对降雨的响应

以科尔沁沙地半固定沙丘灌木差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)为对象,用土钻取样法和壕沟法研究了2006年生长季降雨后差巴嘎蒿周围土壤和根系含水量的时空分布特征及其相互关系,并计算了该灌丛的水量平衡.结果表明:该灌丛在降雨后对水分有暂时存储作用;降雨结束后,灌丛主干的茎流作用使得灌丛中心位置的土壤含水量高于灌丛丛幅垂直投影1/4和3/4处的土壤含水量;雨后6 h灌丛根系含水量与灌丛中心位置的土壤含水量呈极显著的负相关(r=-0.89,P＜0.01);灌丛根系含水量在雨后126 h内出现胁迫脉冲间歇反应.水量平衡计算表明,灌丛边缘外1 m处土壤蒸散量高于灌丛覆盖区的蒸散量,灌丛覆盖可降低土壤水分蒸散速率.     

浑善达克沙地小叶锦鸡儿灌丛的空间异质性

豆科锦鸡儿属(C arag ana)植物因其可以生物固氮而在草原生态系统中具有特殊的地位。定量分析小叶锦鸡儿(C arag anam icrophy lla)灌丛在浑善达克沙地不同生境条件下的分布格局,有助于理解植被与土壤养分循环之间的关系和合理制定退化沙地的恢复对策。采用地统计学中的半方差分析和分形分析两种方法研究了浑善达克沙地小叶锦鸡儿灌丛的空间分布格局,分析了不同生境中小叶锦鸡儿灌丛的植被、土壤水分和养分间的相关性。结果表明:(1)小叶锦鸡儿灌丛在3种生境条件下(滩地、固定沙丘和半固定沙丘)的盖度、土壤有机质和全氮的空间分布符合球状模型,空间自相关显著;(2)土壤pH值在滩地和固定沙丘的空间分布符合球状模型且空间自相关显著,但在半固定沙丘空间自相关不显著;(3)土壤水分在3种生境中的空间分布都符合线性模型,空间自相关显著。(4)植被的变异尺度(变程)小于各个土壤要素的变异尺度。植被(小叶锦鸡儿灌丛)的分布和形成过程决定了土壤养分的分布和形成过程。当地的小叶锦鸡儿灌丛在养分“沃岛”现象的形成中起了重要作用,合理的利用和布局当地的小叶锦鸡儿灌丛的分布,可以更加有效地补充草地生态系统的养分,从而有利于加快生态系统的恢复进程。     

民勤绿洲-荒漠过渡区水量平衡规律研究

以甘肃省民勤县刘家地村外缘的绿洲 -荒漠过渡地带为定位研究区域 ,利用长期调查和水文学研究方法从生态系统的角度对绿洲 -荒漠过渡区的水量平衡特别是土壤水分和蒸散量的时空格局与动态特征进行了研究。结果显示 :1沿绿洲至流动沙丘这一过渡带 ,随着与绿洲距离的逐渐拉大 ,土壤含水量减小 ,0～ 80 cm土层的月平均土壤含水量的大小顺序为红柳沙包(5 .6 1% ) >白刺沙包 (5 .4 7% ) >流动沙丘 (5 .2 2 % ) ;土壤水分垂直变化规律是由表层到深层依次递增。 2在蒸散日进程中 ,红柳沙包和白刺沙包的蒸散率峰值到来时间比流动沙丘早 1～ 2 h,且日最大蒸散速率大小顺序为红柳沙包 (0 .2 4 mm / h) >白刺沙包 (0 .2 0 m m/ h) >流动沙丘 (0 .18mm/ h) ;影响绿洲荒漠 -过渡区蒸散的主要气象因子为日照百分率、气温、空气饱和差以及风速等 ,它们与日蒸散量的斜率关联度分别为 0 .717、0 .6 4 3、0 .6 4 9和 0 .70 5。3生态系统总的水量平衡特点是 ,水分输入主要靠降水和土壤水分的水平运动补给 ,而土壤和植被蒸发散是系统的主要输出项。     

Study on Water Balance and Evapotranspiration of Artificial Vegetation in Shapotou Area,Tenger Desert

Precipitation, the only water resource available for plants, is the main limited factor to plant growth in Shapotou area. After the vegetation protective system is built, the proportion between various components of water balance changes and exerts a great influence on growth and succession of artificial vegetation. By calculation on the basis of water balance using weighing electronic lysimeters, the results showed that the average precipitation (186.6 mm) met the need of plant growth in the earlier stage of sand control. The evapotranspiration of desert plants, of which the density is 75 in 100 m2 area of the ground, was much more than the annual' average precipitation. The ratio of evapotranspiration of Artemisia ordosica Kraschen. and Caragana korshinskii Kom. to precipitation was 136.6% and 131.1 % respectively. The ratio of soil evaporation in the water equilibrium rose as the precipitation decreased in the range of 100 ～ 200 mm. However when precipitation was around 100 mm, which was the lowest limit of precipitation available for artificial vegetation, water was almost solely dependant on the soil ineffective evaporation. The effects of precipitation distribution in time and space and formation of biocrust on the soil surface on water balance and water use in artificial vegetation were highly appraised.     

内蒙古温带荒漠草原能量平衡特征及其驱动因子

基于内蒙古苏尼特左旗温带荒漠草原生态系统观测站2008年全年的涡度相关观测与相应的生物、环境观测资料,对生态系统能量平衡特征及其驱动因子分析表明:能量平衡各分量(净辐射,Rn;感热通量,H;潜热通量,LE;土壤热通量,G)呈单峰型日动态,白天大部分时间H/RnG/RnLE/Rn;夜间G/Rn占主导;全天LE/Rn相对较小,即使在植物生长盛期。较低的LE/Rn可能与荒漠草原气候干旱及植被分布稀少有关。日Rn受天气变化的影响,特别是在雨季,Rn日间差异较大,呈现锯齿状波动。能量平衡各分量季节变化明显,Rn、H、LE和G最大月分别为7、5、6月份和6月份。全年H是Rn的主要能量支出项(58%);LE其次(26%),年蒸散量(190.3mm)大于年降水量(136.3mm),与多年平均降水量接近(183.9mm),其中最大日蒸散率3.8mm/d;G所占比例较小(1%),全年基本保持平衡。然而G白天吸收能量,夜间释放能量;夏季储存能量,冬季释放能量的特点,在能量平衡中存在类似"能量缓存"的作用,不能被忽略。降水过程显著影响内蒙古温带荒漠草原水热交换。降水后较降水前LE峰值明显增大,而H峰值降低。日蒸散率峰值多数与降水事件有关。而且,生长季日蒸散率波动与降水引起的SWC变化趋势一致。生长季潜热分配(LE/Rn)主要受到土壤含水量(SWC)、饱和水汽压差(VPD)及叶面积指数(LAI)共同影响。LE/Rn随SWC增大呈增加趋势,LE/Rn随VPD增大而降低,LE/Rn随LAI增大呈二次曲线变化。其中LAI为0.2m2/m2是一个阈值,当LAI0.2m2/m2,SWC是LE/Rn主要驱动因子;当LAI0.2m2/m2,SWC和LAI共同驱动LE/Rn。应用退耦因子(Ω)评价了荒漠草原与大气之间水汽交换的耦合状况。与其他草原类型相比,本研究区退耦因子(Ω)相对较低(生长季平均0.15)。生长盛期Ω相对较高,Rn是LE的主导因子;而生长前期和后期Ω相对较低,VPD是LE的主要控制因子。     

西双版纳热带季节雨林水热通量

利用西双版纳热带季节雨林2003和2004年常规气象、生物量以及水热通量观测资料,对该林地两年内各能量分量的数值大小和变化规律、能量分配以及水量平衡特征等进行了分析研究。结果表明,2003和2004年净辐射总量分别为3516.4MJ/(m.2a)和3516.6MJ/(m.2a)。在能量分配过程中潜热通量占优势,2003年和2004年的总量分别是相应年份净辐射总量的46%和44%,显热通量则分别只有12%和11%。2003年和2004年林冠传导率均值分别为10.3mm/s和10.0mm/s,其中干热季期间的林冠传导率明显低于雾凉季和雨季。林冠传导率与叶面积指数和空气饱和水汽压差值之间分别呈极显著的正、负线性相关关系;它基本上不受土壤含水量的影响,只是当长期无雨或雨量很小导致土壤含水量低于0.15m3/m3时,林冠传导率才与土壤含水量间存在极显著的相关关系。西双版纳热带雨林2003和2004年的蒸散量分别是663mm和634mm,受浓雾和林冠传导率的综合影响,该森林生态系统干季蒸散量低于雨季,这是西双版纳热带季节雨林能够在水热极限条件下生存并良好发育的重要原因。     

地下水埋深对幼龄梭梭功能性状的影响

地下水是干旱荒漠区潜水灌丛植物的重要水分来源,为认识地下水埋深对潜水植物功能性状的影响,利用蒸渗仪群配备的全自动补水仪设置两组地下水埋深(2和3.5 m),测定幼龄梭梭生长季同化枝水力性状、气体交换特征和根系形态参数.结果表明:与地下水埋深2 m相比,地下水埋深3.5 m处理幼龄梭梭黎明前同化枝水势、饱和膨压渗透势和根...     

半干旱矿区3种灌木侧根分支处折力损伤后的自修复特性

以神东矿区用于植被恢复的小叶锦鸡儿、沙柳、沙棘为对象,研究侧根分支处极限抗折力学特性及受力受损后生长指标、力学特性的自修复能力,以明确半干旱采煤沉陷区灌木侧根分支处在遭受外力损伤后的可持续固土能力.结果表明: 3种灌木生长季初期侧根分支处极限抗折力和抗折强度均存在显著差异,种间变化均表现为小叶锦鸡儿>沙柳>沙棘.小叶锦鸡儿和沙柳侧根分支处抗折强度与纤维素、木质素及棕纤维素含量呈显著正相关,沙棘抗折强度与纤维素和木质素含量呈显著负相关,与棕纤维素含量呈显著正相关.沉陷区形成的折力损伤显著破坏灌木侧根分支处的正常生长和力学特性,即使通过3个月的自修复也不能恢复到未受损水平.生长指标自修复能力越强,抗折力自修复程度越高,修复率种间变化为沙棘(91.2%)>沙柳(82.0%)>小叶锦鸡儿(73.9%),抗折力修复率种间变化为沙棘(41.4%)>沙柳(37.1%)>小叶锦鸡儿(30.0%).3种灌木侧根分支处可持续固土指数分别为小叶锦鸡儿(2.2084)>沙柳(0.2009)>沙棘(-2.4093),说明在半干旱采煤沉陷区小叶锦鸡儿可持续固土能力最强,沙柳次之,沙棘最弱.     

黄土高原北部人工灌草植被土壤干燥化过程研究

黄土高原北部水蚀风蚀交错区是典型的生态脆弱区,人工灌草植被土壤干燥化发生频繁。土壤干化层的形成影响生物小循环并削弱水文大循环,严重制约植被建设成效和区域生态稳定。为阐明人工灌草植被土壤干燥化过程,并确定适宜的种植年限,选择该区典型人工灌草植被—柠条和苜蓿为研究对象,分析两种植被土壤水分和地上生物量随生长年限的变化特征。结果表明:2—8年生柠条和1—7年生苜蓿对剖面土壤水分消耗强烈,并随生长年限呈快速下降趋势,9—12年生柠条和8—11年生苜蓿1.0—4.0 m剖面含水量分别降低至8.2%—9.0%和8.5%—10.5%之间,并处于相对稳定状态。4—5年生柠条地1—1.4 m开始产生干层,6年生柠条地干层深度达2.4 m,干层厚度为1.4 m;9—12年生柠条地干层深度超过4.0 m。2—4年生苜蓿地无干燥化;5年生苜蓿生长季末土壤干层深度达3.6 m,干层厚度为2.6 m,且7年生以后土壤干层的深度超过4.0 m。因此,为调控土壤干层,减少深层土壤干化的发生,建议柠条和苜蓿的生长年限分别不要超过6年和5年,其对应的地上最大干生物量分别为5050 kg/hm~2和1980 kg/hm~2。研究结果可为黄土高原北部生态脆弱区人工灌草植被管理与土壤干层调控提供科学依据。     

Monsoonal influences on evapotranspiration of savanna vegetation of northern Australia

Data from savannas of northern Australia are presented for net radiation, latent and sensible heat, ecosystem surface conductance (G_s) and stand water use for sites covering a latitudinal range of 5° or 700 km. Measurements were made at three locations of increasing distance from the northern coastline and represent high- (1,750 mm), medium- (890 mm) and low- (520 mm) rainfall sites. This rainfall gradient arises from the weakened monsoonal influence with distance inland. Data were coupled to seasonal estimates of leaf area index (LAI) for the tree and understorey strata. All parameters were measured at the seasonal extremes of late wet and dry seasons. During the wet season, daily rates of evapotranspiration were 3.1-3.6 mm day^-1 and were similar for all sites along the rainfall gradient and did not reflect site differences in annual rainfall. During the dry season, site differences were very apparent with evapotranspiration 2-18 times lower than wet season rates, the seasonal differences increasing with distance from coast and reduced annual rainfall. Due to low overstorey LAI, more than 80% of water vapour flux was attributed to the understorey. Seasonal differences in evapotranspiration were mostly due to reductions in understorey leaf area during the dry season. Water use of individual trees did not differ between the wet and dry seasons at any of the sites and stand water use was a simple function of tree density. G_s declined markedly during the dry season at all sites, and we conclude that the savanna water (and carbon) balance is largely determined by G_s and its response to atmospheric and soil water content and by seasonal adjustments to canopy leaf area.