荒漠草原人工柠条林土壤水分动态及其对降水脉动的响应

发布时间：2020-07-27 15:17

【摘要】：土壤水分是干旱、半干旱地区植被生长发育和恢复重建的重要限制因子,影响植物生存、生长发育和环境对植被的支持力,在很大程度上决定了植被恢复与重建的成败,也是一直以来干旱区、半干旱区生态学、土壤学、生态水文学等领域的研究热点问题。以柠条为代表的人工灌木林在干旱、半干旱地区防风固沙实践中发挥了重要作用,但随着林龄的增长、密度的提高,土壤水分明显降低,容易形成土壤干层。加之,此类区域地下水往往埋藏较深,植物得以维持的重要水分来源即为降水,而不同降雨事件,贡献率较大的大降雨事件和占有较大比重的小降雨事件通过冠层截流作用,均会在土壤-植被水分循环中产生重要作用,但存在一定的差异性。因此,开展荒漠草原人工柠条林土壤水分动态及其对降水脉动的响应研究,较精确的把握柠条林的土壤水分效应具有重要的研究意义。柠条是豆科锦鸡儿属植物栽培种的俗称,系落叶灌木,广泛分布于我国北方地区各省区,是主要的防风固沙和水土保持造林树种。多年来,随着生态工程的实施,柠条成为宁夏造林面积最大、区域分布最广、使用数量最多的抗旱灌木树种,存林面积达51.8万hm2,其中人工种植面积占94.12%。本文以宁夏盐池县杨寨子村人工柠条林为研究对象,结合土壤发生学和恢复生态学的基本理论,运用野外调查与室内分析相结合,定位监测与定时连续监测相结合的方法,研究了不同林龄、不同平茬方式、平茬后不同恢复年限等人工柠条林不同行间部位的土壤水分动态变化,探讨其对降水脉动的响应机制,科学把握人工柠条林的十壤水分效应,为荒漠草原人工柠条林的可持续发展提供科学依据。主要获得以下儿个结果与结论： (1)研究区降水频率随着降水量级的增大而呈现减小的趋势。研究区降水格局以≤5mm的小降水事件为主,10mm的大降水事件频率较低,但大降水事件对总降水量的贡献较大。小降水事件(≤5mm)及其降水量的月均分布比较稳定。≤3d降水间隔期最多,其变异系数在所有间隔期等级中为最小,月均分布比较稳定。综上所述,研究区的降水格局具有典型的降水脉动特征。 (2)随着林龄的增大,研究区人工柠条林的可利用水深度逐渐变浅,7a、16a、25a、37a林龄人工柠条林的土壤水分利用层分别为10-180cm、10-260cm、10-160cm、10-100cm,土壤储水量不断减少,十壤干层厚度不断增加。7a林龄和16a林龄人工柠条林整个剖面的土壤水分在整个生长季内都大于7%,但是7a林龄人工柠条林200cm以下十层土壤水分明显高于16a林龄,最大值达到27%以上；25a林龄人工柠条林土壤含水量7%的土层分布在150cm以下,36a林龄的分布在100cm以下。综上所述,研究区不同林龄人工柠条林十壤水分状况随着林龄的增大而逐渐退化。 (3)人工柠条林冠层的集雨效应和根系的耗水作用均强烈,距离柠条根部越远,人工柠条林的耗水作用越小,柠条林间带最小。 (4)研究区人工柠条林土壤水分对降水脉动的响应随着土壤深度的增加而减小。较深层土壤水分对降水脉动的响应呈现出明显的滞后性。土壤水分对5mm降水的响应不明显,这主要是由于当次降水量与土壤蒸发作用所消耗掉的水分相抵消；土壤水分对10mm降水的响应强烈。人工柠条林灌丛下土壤水分对降水脉动的响应均比柠条林间带的响应要强烈,柠条林间带对降水脉动的响应变异性不大。 (5)人工平茬后,柠条林冠层的集雨效应明显减弱,冠层下土壤水分入渗深度也明显减小,柠条灌丛下和林间带土壤水分的差异明显减弱。单纯从土壤水分的角度看,成片平茬对土壤水分的改良作用相对于隔行平茬而言要好。 (6)成片平茬后第1年,人工柠条林土壤水分条件没有被改善,而且其退化程度略加深；之后随着人工柠条林成片平茬后恢复年限的延续,土壤水分先增大后又减小,土壤干层厚度先缩小甚至消失而又开始恶化,成片平茬后第3年是成片平茬后人工柠条林土壤水分演替的转折点。
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S714.2

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