胶东半岛丘陵区苹果园岩石风化层水分补给过程与利用机制

The rock weathering layer under thin-layer soil is the link between soil water and groundwater, playing an important role in the regional hydrological cycle. Especially in the dry season, the water stored in the rock weathering layer is an important potential source for deep root plants. However, the water replenishment process in rock weathering layer, the contribution to the transpiration of deep root plant and the influencing mechanism are still unclear. The project takes the apple orchard in Jiaodong Peninsula as the research object, and the methods of profile moisture monitoring, dyeing and tracer technology and stable isotope technology are used to find out the replenishment speed of rainfall (or irrigation) to the water in the rock weathering layer and the proportion of event water and pre-event water, clarifying the utilization ratio of water in soil and rock weathering layer and its seasonal variation , and further exploring the mechanism of fruit trees utilizing water in the rock weathering layer by combining the regular research with theoretical analysis. This study has important theoretical and practical value for deepening the understanding of the ecological hydrological effects of rock weathering layers, formulating reasonable water management measures, and ensuring the sustainable and healthy development of water resources.

薄层土壤下的岩石风化层是连接土壤水和地下水的纽带，在区域水文循环过程中起着重要作用，尤其在旱季，其储存的水分是深根系植物重要的潜在水源。但目前岩石风化层水分的补给过程和对深根系植物蒸腾的贡献及影响机制尚不明确。项目以胶东半岛苹果园为研究对象，采用剖面水分定位监测、染色示踪技术、稳定同位素技术等试验手段，探明降雨（或灌溉）对岩石风化层水分的补给速度和新老水的比例，厘清果树对土壤水和岩石风化层水分的利用比例及季节性变化规律，进一步的将规律研究与理论分析结合在时间动态上，探明果树对岩石风化层水分的利用机制。该研究对于深化理解岩石风化层的生态水文效应，制定合理的水分管理措施，保证水资源的持续健康发展具有重要的理论意义和实践价值。

薄层土壤下的岩石风化层是连接土壤水和地下水的纽带，在区域水文循环过程中起着重要作用，尤其在旱季，其储存的水分是深根系植物重要的潜在水源。但目前岩石风化层水分的动态和对深根系植物蒸腾的贡献及影响机制尚不明确。本项目以胶东半岛苹果园为研究对象，采用剖面水分定位监测、稳定同位素技术等试验手段，探明了降雨（或灌溉）对岩石风化层水分动态和分布的影响规律，厘清了果树对土壤水和岩石风化层水分的利用比例及季节性变化规律，定量分析了各因素对岩石风化层水分利用的影响机制。结果表明：（1）胶东半岛丘陵区风化层母质多为花岗岩，岩石风化层的容重显著高于土壤层，为1.81-1.91 g/cm3，导水率几乎为0，在土壤层下形成了不透水层，阻碍了水分的垂直运移和根系的深扎。（2）胶东半岛丘陵区风化层的弱透水性影响了土壤水分的再分配过程，土壤-风化层界面出现了高含水层，风化层处理土壤储水较CK高23%，虽有效性显著低于土壤水，但在果树需水关键期仍有显著的降低趋势，是可被利用的潜在水源。（3）岩石风化层的存在限制了根系的垂向生长，显著降低了细根根长密度，但岩石风化层内的根系比根长显著高于土壤层，风化层在限制根系垂向生长的同时也提高了根系水平方向的生长，使根系在整个果园中更均匀的分布，这也是果树应对土层浅薄的策略之一。（4）在年尺度上岩石风化层水分对果树蒸腾的贡献超过了1/3，在果树需水关键期其贡献可达58.8%，不同程度风化层水分对果树贡献差异不显著，在胶东半岛丘陵区，土壤水分含量与蒸腾贡献比例相关性不显著， 风化层处理60cm以下土层的果树利用10%的根系吸收了30%的水分。该研究对于深化理解岩石风化层的生态水文效应，制定合理的水分管理措施，保证水资源的持续健康发展具有重要的理论意义和实践价值。