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准噶尔盆地南缘主要荒漠灌木不同生境条件下的蒸腾耗水特征

李妙伶  
【摘要】:准噶尔盆地南缘的荒漠植被主要依靠降水和地下水,由于对水资源的过度开采和不合理利用,荒漠植被退化。因此深入研究荒漠植物的水分生理特性,找出其耗水机理,对于生态需水配置以及退化荒漠生态系统植被的修复具有重要意义。 本文以准噶尔盆地南缘3种优势种荒漠灌木-梭梭、长穗柽柳和乔木状沙拐枣为研究对象,依托中国科学院阜康荒漠生态站,利用热扩散茎流计、Li-6400光合测定系统等仪器,对不同生境荒漠灌木液流速率变化特性及其与气象因子的关系进行了较为系统的实验研究,主要结果如下。 (1)古尔班通古特沙漠自然生长梭梭木质部不同深度处的液流速率昼夜变化节律一致,茎流探针插入深度10mm的液流速率峰值(VTDP10=15.73cm·h-1)大于插入深度30mm的(YTDP30=10.545cm·hr-1),不同深度处的日均液流速率的方差无显著性差异,均值差异显著;液流速率与太阳辐射相关性最好,气温和土壤温度次之,与相对湿度和水汽压差呈负相关,风速对生长旺盛期液流速率影响比对中后期影响大。梭梭树干北面和南面的液流速率启动和下降时间一致,北面液流速率普遍高于南面,其液流速率到达峰值的时间滞后于南面0.5hr;生长中后期,北面液流速率启动时间早于南面0.5hr,日过程线呈单峰型;两个方向的日均液流速率的方差无显著差异,均值差异也不显著。位于沙垄不同部位梭梭的液流速率具有较大差别,总体来看,位于坡脚的最大(2.51L·d-1)、坡面次之(2.5 L-d-1)、坡顶最小(1.78 L·d-1),抗旱性:白梭梭梭梭。 (2)3种人工种植的荒漠灌木液流速率和日累积液流量均值表现为:人工梭梭长穗柽柳乔木状沙拐枣。速率最高峰值为33.44cm·hr-1,液流速率日过程线呈现单峰型,水分越充足,单峰越明显;观测时段内,30mm深度处的液流速率和日累积液流量均值分别为3.16 cm·hr-1和3.01 L·d-1;液流速率与气温呈显著正相关,与空气相对湿度和水汽压呈显著负相关。人工种植长穗柽柳液流速率最高峰值为46.60 cm·hr-1,液流速率日过程线为单峰型,晚上有液流产生:观测时段内,30mm深度处的液流速率和日累积液流量均值分别为2.67cm·hr-1和2.47 L·d-1;液流速率与空气温度和太阳辐射呈显著正相关,与空气相对湿度呈显著负相关,相关系数分别为0.835,0.656和-0.631。人工种植乔木状沙拐枣液流速率最高峰值为48.90 cm·hr-1,30mm深度处液流速率和日累积液流量的均值分别为0.81cm·hr-1和0.46 L·d-1,液流速率呈单峰型;液流速率具有晴天多云阴天雨天的特点;液流速率与气温和太阳辐射呈显著正相关,与空气相对湿度呈显著负相关。 (3)古尔班通古特沙漠原生梭梭样树所在的沙垄,2m深度范围的平均土壤体积含水率具有从坡顶至坡底逐渐增大的规律,土壤水分变幅从沙垄坡面、坡底至沙垄顶部依次减小。表层40 cm的土壤水分随时间变幅最大,主要根系活动层的70-160 Cm土层土壤水分变幅次之,其余各层土壤水分变幅相对较小。在变幅最大的土层范围内,土壤水分含量越低,日液流量与根区的土壤水分关系越密切。灌溉对人工梭梭、人工种植长穗柽柳以及人工种植乔木状沙拐枣的影响分别至表层以下110cm、130 cm和160 cm处。 (4)原生梭梭雨后第一天液流速率启动时间比雨前推迟2h左右,到达峰值的时间比雨前推迟1h左右;雨后时间越长,液流速率的启动时间越接近于雨前液流速率的启动时间,到达液流速率峰值的时间越接近于雨前;土壤水分越匮乏,雨后液流速率峰值较雨前推迟的时间越短;人工梭梭雨后第一天液流速率峰值仅比雨前推迟10min出现,说明人工梭梭对降雨的响应不如原生梭梭敏感。


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