乌兰布和沙漠植被与水资源相互影响的研究

【摘要】： 本文从2003-2005年对乌兰布和沙漠东北部主要植物种生理生态特征、植被特征和水分平衡等进行了研究,进而探讨了植物与水资源的关系,主要结果如下: (1)对该区土壤容重、田间持水量等土壤物理性质测定研究指出,土壤在垂直深度20cm以下空间异质性较小;沙土饱和导水率(12.85cm/h)大于粘土(0.43cm/h);土壤水势、土壤蒸发水分传输阻力与土壤体积含水量的关系均呈y=ax~(-b)。 固定沙地、半固定沙地、流动沙地植被盖度分别为33.1,24.0和6.3%,白刺、沙冬青、油蒿和梭梭盖度占植被盖度80%以上,其根系主要分布在60cm以上,白刺、油蒿根系生物量与总生物量之比大于沙冬青和梭梭。 该区水资源贫乏,植物可利用的水资源主要是自然降水和土壤中储存的水分。降水的入渗深度小于80cm,储水量与土层深度的关系曲线有直线型、指数型、“S”型和幂函数型。正常环境条件下,土壤含水量、生物量和叶面积指数等在年度间变化较小。 (2)树木光合速率、蒸腾速率、气孔导度等生理指标与光照强度、叶水势的关系都呈y=a+b(1-e~(-kx))(其中y为生理指标,x为光强度或叶水势)。白刺光合速率水势补偿点(-4.07MPa)大于沙冬青(-4.44MPa);最大净光合速率(μmolm~(-2)s~(-1))白刺(9.45)梭梭(6.38)油蒿(5.29)沙冬青(4.06);最大蒸腾速率(mmolm~(-2)s~(-1))沙冬青(6.76)白刺(4.43)梭梭(2.40)油蒿(1.82);最大气孔导度(molm~(-2)s~(-1))白刺(0.15)沙冬青(0.13)梭梭(0.11)油蒿(0.08)。光合速率、蒸腾速率日平均值白刺梭梭沙冬青油蒿;气孔导度日平均值白刺沙冬青梭梭油蒿。 (3)依据乌兰布和沙漠环境特点和树木生理生态特征建立了乌兰布和沙漠水分平衡模型,运用该模型对2000—2005年试验地水分平衡特征研究指出,降雨基本能满足水分消耗,随着叶面积指数的增加,土壤含水量降低,水分利用效率增加。流动沙地、半固定沙地和梭梭林土壤蒸发占降水的比例大于60%,固定沙地为44.8%。(4)根据试验地水分平衡特点对土壤水分植被承载力的研究指出,植物潜在水分消耗和水分利用效率可作为选择树种的依据;叶面积指数可作为评价土壤水分植被承载力的指标和调控植被结构的依据,叶面积指数愈大,土壤水分植被承载力愈大。该区最大叶面积指数粘土为1.7m~2/m~2,沙土为0.015m~2/m~2。