沙漠长柄扁桃林地水量平衡的试验研究

A good understanding of water balance in sand-fixing plants would provide an important theoretical basis for the construction of artificial barriers of vegetation and their sustainable development in sandy areas. The water balance in Amygdalus pedunculata Pall., an important but endangered sand-fixing plant in the Mu Us desert, however, is unclear. We will study the water balance in this species under various site conditions (at the top, middle and bottom of the slope of a sand dune) by a combination of field observation, laboratory analysis and model simulation. The objectives are to (1) investigate water balance under different site conditions, (2) clarify the influence of A. pedunculata on soil moisture supplemented by precipitation and (3) quantify the characteristics and influencing factors of the water balance. CoupModel will be used to simulate the water balance after the model being calibrated and validated. The accuracy of the simulation will be analyzed by comparison with measured data. The results will provide a scientific basis for extending our understanding of the water balance in A. pedunculata and contribute to promoting the extensive construction and sustainable development of sand barriers using A. pendunculata.

深入理解固沙植物的水量平衡过程是沙区人工植被建设及其可持续发展的重要理论依据。长柄扁桃作为毛乌素沙漠重要的固沙植物，其水量平衡过程尚不明确。基于此，本研究选取沙地濒危植物长柄扁桃为研究对象，通过野外定位观测、室内分析及模型模拟相结合的方法，研究不同立地条件下（沙丘顶部、坡中和坡下）长柄扁桃林地水量平衡过程，阐明不同立地条件下长柄扁桃林地对降水补给土壤水分的影响过程，明确不同立地条件下长柄扁桃林地水量平衡特征及其影响因素。在此基础上，利用实测数据对CoupModel模型进行校正和验证后，模拟长柄扁桃林地水量平衡过程，并与实测数据进行比较确定模型模拟的精度。研究结果一方面对于深入认识长柄扁桃林地水量平衡过程具有重要的科学意义，另一方面可为毛乌素沙漠长柄扁桃人工林的建设和可持续发展提供理论依据。

新中国成立后，毛乌素沙地在以人工林草为主的植被恢复建设过程中取得了重要进展，对当地生态环境的改善起到了显著作用。然而，在人工林草建设过程中由于缺乏对土壤水分-植被-降水间相互作用关系的认识，导致土壤-植被间水分供需矛盾日益突出。为此，本项目选取毛乌素沙地东南缘典型灌草植被（人工长柄扁桃、紫穗槐、沙柳及自然恢复草地）为研究对象，分析了不同立地条件下典型人工灌丛长柄扁桃林地土壤水分时空动态特征及蒸散耗水特征，量化了长柄扁桃对降水再分配的影响，同时探讨了固定沙丘背风坡不同植被类型条件下土壤剖面水分及蒸散耗水特征。结果表明：穿透雨、茎干流及冠层截留量均随着降水量的增加而增加，但受长柄扁桃冠幅、基径大小等因素的影响使得穿透雨、茎干流及冠层截留量对降水的响应变得更加复杂。不同立地条件下长柄扁桃林地土壤剖面水分变化表现出明显的差异性，且受降水影响年际间差异较大，其平均含水量大小为坡底＞迎风坡＞坡顶＞背风坡。蒸散耗水量表现出与土壤水分相反的变化趋势，背风坡与坡顶对土壤水分的消耗较大，特别是背风坡100-200 cm土层长期处于干化状态。背风坡不同植被类型条件下，相比自然恢复草地而言，人工长柄扁桃、紫穗槐与沙柳均不同程度的加剧了土壤水分的消耗，且长柄扁桃与沙柳对深层土壤水分的消耗更为明显。因此，毛乌素沙地固定沙丘背风坡植被恢复应考虑耗水较少的植物或以自然恢复草地为主，其他立地条件下人工长柄扁桃种植应考虑适宜的密度。研究结果有助于深化认识毛乌素沙地人工植被建设过程中土壤水分-植被-降水之间的相互作用关系，对该区利用有限的水资源进行合理的人工植被建设提供科学依据。