油蒿灌丛群落浅层土壤水分对不同降雨格局的响应
发布时间：2021-06-06 06:42
以库布齐沙漠东缘典型分布的油蒿灌丛为对象,使用微气象观测系统连续监测2016—2018年生长季降雨及多层次土壤含水量（0～10、10～30、30～50 cm）,研究不同降雨格局下荒漠土壤水分的时空动态变化,分析降雨事件对土壤水分的补给作用和水分入渗特征。结果表明:油蒿灌丛浅层土壤含水量在降雨脉动下产生明显的季节和垂直变化,雨量和雨前土壤含水量是影响土壤水分补给和入渗的主控因素。0～10 cm土层土壤对降雨反馈迅速,>3.8 mm降雨对该层产生补给作用;10～30 cm土层土壤对降雨反馈稍显迟滞,需8.6 mm以上降雨才能产生有效补给;30～50 cm土层土壤对降雨反馈更加滞后,降雨量超过11.8 mm后才能达到该补给深度。水分入渗速率随雨量增大而升高,随土层加深而减弱,入渗深度与雨量和雨前土壤含水量均呈显著正相关。研究期间,降雨事件以<10 mm降雨为主,占总降雨次数的78.4%,降雨对土壤的补给主要作用于30 cm以内土层,对深层土壤的补给十分有限,不利于深根性植物生长,降雨格局直接影响和改变了研究区植物群落的构成、分布和演替。
【文章来源】：应用生态学报. 2020,31(05)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
研究区降雨变化特征
图1 研究区降雨变化特征30 cm深度土壤体积含水量 (VWC30)对降雨的响应稍显滞后,二者呈显著正相关(y=0.302x+7.559,P<0.05),降雨量对该层土壤水分变化的解释度为53.0%。VWC30年际变化为2018年(8.3%)>2017年(7.4%)>2016年(7.1%),季节变化为生长季初期积累上升,此后小幅波动变化,但整体水平显著低于初期。50 cm深度土壤体积含水量 (VWC50)对降雨的响应明显滞后于表层土壤,且波动较小,二者呈显著正相关(y=0.228x+5.748,P<0.05),降雨量对该层土壤水分变化的解释度为33.4%。VWC50年际变化为2018年(8.2%)>2016年(6.6%)>2017年(5.2%),季节变化与VWC30相似。
由图3可以看出,降雨对油蒿灌丛土壤水分的补给分3个明显阶段: 1) 无补给阶段,2.6 mm以下降雨不会对土壤水分产生有效补给。2) 逐层有限补给阶段,3.8 mm降雨开始对0～10 cm土层土壤水分产生补给,使VWC10升高17.8%;8.6 mm降雨对土壤水分的影响到达30 cm深土层,使VWC10和VWC30分别升高29.3%和12.8%;11.8 mm降雨对土壤水分的补给到达50 cm深土层,使VWC10、VWC30和VWC50分别升高27.5%、16.9%和5.6%。3) 充足补给阶段,当单次降雨量超过12.8 mm后,降雨事件对各层土壤水分的补给作用明显增大,补给效果明显增强。降雨强度同样影响土壤水分补给,29.4和42.4 mm降雨强度分别为11.8、14.1 mm·h-1,均属于短时集中的强降雨,二者分别使土壤水分增加39.7%和91.5%。而在雨量相似的条件下,降雨历时长、强度低的降雨却能显著增加113.8%和329.9%。回归分析表明(表1),雨量和雨前土壤含水量共同影响VWC10,前者的解释度为48.2%,后者的解释度为28.3%;而雨前土壤含水量对VWC30和VWC50的影响较小,雨量起主导作用。2.4 降雨脉动下土壤水分入渗特征
【参考文献】：
期刊论文
[1]白刺沙包浅层土壤水分动态及其对不同降雨量的响应[J]. 李新乐,吴波,张建平,辛智鸣,董雪,段瑞兵. 生态学报. 2019(15)
[2]降水与土壤水混合过程的生态水文分离现象及其研究进展[J]. 吕斯丹,宋贤威,温学发. 应用生态学报. 2019(06)
[3]两种荒漠生境条件下泡泡刺水分来源及其对降水的响应[J]. 周海,赵文智,何志斌. 应用生态学报. 2017(07)
[4]高原湿地纳帕海土壤持水力对不同放牧的响应[J]. 陈广磊,田昆,王行,张贇,孙梅,刘振亚,张晓宁,肖德荣. 水土保持学报. 2016(04)
[5]内蒙古半干旱草原土壤水分对降水格局变化的响应[J]. 陈敏玲,张兵伟,任婷婷,王姗姗,陈世苹. 植物生态学报. 2016(07)
[6]基于较大降水事件的人工固沙植被区植物水分来源分析[J]. 王艳莉,刘立超,高艳红,李刚,赵杰才,谢敏. 应用生态学报. 2016(04)
[7]荒漠灌丛内降雨和土壤水分再分配[J]. 王正宁,王新平,刘博. 应用生态学报. 2016(03)
[8]不同演替阶段油蒿群落土壤水分特征分析[J]. 张军红,吴波,杨文斌,雷雅凯,李秀梅. 中国沙漠. 2012(06)
[9]干旱、半干旱环境降水脉动对生态系统的影响[J]. 赵文智,刘鹄. 应用生态学报. 2011(01)
[10]库布齐沙漠防风固沙植被生态系统土壤水分状况分析与评价[J]. 付聪明,王茜. 内蒙古农业大学学报(自然科学版). 2009(04)
本文编号：3213823
【文章来源】：应用生态学报. 2020,31(05)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
研究区降雨变化特征
图1 研究区降雨变化特征30 cm深度土壤体积含水量 (VWC30)对降雨的响应稍显滞后,二者呈显著正相关(y=0.302x+7.559,P<0.05),降雨量对该层土壤水分变化的解释度为53.0%。VWC30年际变化为2018年(8.3%)>2017年(7.4%)>2016年(7.1%),季节变化为生长季初期积累上升,此后小幅波动变化,但整体水平显著低于初期。50 cm深度土壤体积含水量 (VWC50)对降雨的响应明显滞后于表层土壤,且波动较小,二者呈显著正相关(y=0.228x+5.748,P<0.05),降雨量对该层土壤水分变化的解释度为33.4%。VWC50年际变化为2018年(8.2%)>2016年(6.6%)>2017年(5.2%),季节变化与VWC30相似。
由图3可以看出,降雨对油蒿灌丛土壤水分的补给分3个明显阶段: 1) 无补给阶段,2.6 mm以下降雨不会对土壤水分产生有效补给。2) 逐层有限补给阶段,3.8 mm降雨开始对0～10 cm土层土壤水分产生补给,使VWC10升高17.8%;8.6 mm降雨对土壤水分的影响到达30 cm深土层,使VWC10和VWC30分别升高29.3%和12.8%;11.8 mm降雨对土壤水分的补给到达50 cm深土层,使VWC10、VWC30和VWC50分别升高27.5%、16.9%和5.6%。3) 充足补给阶段,当单次降雨量超过12.8 mm后,降雨事件对各层土壤水分的补给作用明显增大,补给效果明显增强。降雨强度同样影响土壤水分补给,29.4和42.4 mm降雨强度分别为11.8、14.1 mm·h-1,均属于短时集中的强降雨,二者分别使土壤水分增加39.7%和91.5%。而在雨量相似的条件下,降雨历时长、强度低的降雨却能显著增加113.8%和329.9%。回归分析表明(表1),雨量和雨前土壤含水量共同影响VWC10,前者的解释度为48.2%,后者的解释度为28.3%;而雨前土壤含水量对VWC30和VWC50的影响较小,雨量起主导作用。2.4 降雨脉动下土壤水分入渗特征
【参考文献】：
期刊论文
[1]白刺沙包浅层土壤水分动态及其对不同降雨量的响应[J]. 李新乐,吴波,张建平,辛智鸣,董雪,段瑞兵. 生态学报. 2019(15)
[2]降水与土壤水混合过程的生态水文分离现象及其研究进展[J]. 吕斯丹,宋贤威,温学发. 应用生态学报. 2019(06)
[3]两种荒漠生境条件下泡泡刺水分来源及其对降水的响应[J]. 周海,赵文智,何志斌. 应用生态学报. 2017(07)
[4]高原湿地纳帕海土壤持水力对不同放牧的响应[J]. 陈广磊,田昆,王行,张贇,孙梅,刘振亚,张晓宁,肖德荣. 水土保持学报. 2016(04)
[5]内蒙古半干旱草原土壤水分对降水格局变化的响应[J]. 陈敏玲,张兵伟,任婷婷,王姗姗,陈世苹. 植物生态学报. 2016(07)
[6]基于较大降水事件的人工固沙植被区植物水分来源分析[J]. 王艳莉,刘立超,高艳红,李刚,赵杰才,谢敏. 应用生态学报. 2016(04)
[7]荒漠灌丛内降雨和土壤水分再分配[J]. 王正宁,王新平,刘博. 应用生态学报. 2016(03)
[8]不同演替阶段油蒿群落土壤水分特征分析[J]. 张军红,吴波,杨文斌,雷雅凯,李秀梅. 中国沙漠. 2012(06)
[9]干旱、半干旱环境降水脉动对生态系统的影响[J]. 赵文智,刘鹄. 应用生态学报. 2011(01)
[10]库布齐沙漠防风固沙植被生态系统土壤水分状况分析与评价[J]. 付聪明,王茜. 内蒙古农业大学学报(自然科学版). 2009(04)
本文编号：3213823
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