半干旱沙丘区土壤水分物理性提升及其效应研究

土壤冻融和壤中凝结水过程具有水分提升作用，可在一定时间范围内增加浅层土壤水分含量，该过程对半干旱区沙丘植物水分和养分的供给产生有利影响。本项研究以科尔沁沙地为研究区域，采用野外实地观测和试验室模拟方法，着眼于半干旱沙丘区土壤物理性水分提升过程，拟通过对土壤冻融过程和壤中凝结水的研究，明确其主要影响因素和发生条件，量化其水分提升数量，并对其生态效应进行评述，探讨利用土壤水分提升功能改善沙丘浅层土壤水分环境的可能性，为沙丘区植物提供更好的浅层土壤水分环境条件，提高水分和养分利用效率，有效维持固沙植被的稳定性，为干旱沙丘区植被恢复过程提供理论支持。

土壤冻融和壤中凝结水过程可以增加浅层土壤水分含量。本研究以科尔沁沙地为对象，采用野外实地观测和试验室模拟方法，开展半干旱沙丘区土壤物理性水分提升过程研究。结果表明：（1）在土壤冻融过程中，产生了水分提升作用。0-160cm深度土壤水分增加了24.13mm(流动沙丘)和 134.12mm(丘间地)，其中60-160cm土壤水分增加明显。（2）冻融过程土壤水分提升受到多方面因素的影响。土壤机械组成影响冻融过程的水分迁移数量，结构致密的丘间地土壤在冻融过程中可以产生更多的土壤水分迁移。地下水位埋深影响土壤冻融过程中的水分运移，较高的地下水位可在较短的时间内产生更多的壤中水分提升。地表覆盖影响土壤冻融过程水分迁移，裸露地表比覆盖条件下更有利于土壤水分提升。在土壤的降温过程中，土壤温度与土壤水分呈现显著的相关性。（3）壤中凝结水对浅层土壤水分产生补给作用，生长季节24h可产生0.070-0.097mm的壤中凝结水。（4）随着全球变暖趋势的发展，在1981-2011年期间，科尔沁沙地土壤冻融循环次数呈现出减少的趋势，并且土壤冻融温度的波动幅度也呈现减少的趋势。