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荒漠生态系统中,由于灌丛斑块的存在,显著地改变了土壤一植被系统的生态水文过程。植株冠层截留的部分降水经枝叶汇流后与茎干截留的降水一起流向灌丛基部形成树干茎流,它改变灌丛区降水的空间分布格局,并汇集附着在枝叶茎干的干湿沉降物于根区。树干茎流经由根区优先流使水分和养分在植株根部富集,从而影响局地微生境水分和养分的运移与分布格局,对提高干旱半干旱区降水的有效利用和改善土壤养分状况具有重要作用,有利于荒漠灌丛的生存繁衍。树干茎流与根区优先流及其土壤沃岛效应是荒漠灌丛适应干旱瘠薄立地条件的重要生态水文机制。本文在腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区,以灌木柠条锦鸡儿(Karagana korshinskii)和半灌木油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,运用铝箔导流槽法量化了两种植物在截留再分配中的树干茎流量,同时通过野外和室内试验分析了各种因素在树干茎流过程中所产生的影响,以及树干茎流在根区土壤的入渗再分配特征及其影响土壤沃岛形成机制。研究结果表明:
1、单株植物而言,柠条冠层截留再分配中平均降水穿透率为74.70％,平均树干茎流率11.20％,平均截留率15.50％；而油蒿冠层平均降水穿透率为65.07％,平均树干茎流率5.69％,平均截留率29.24％。
2、树干茎流量随着降水量的增大而增加。运用2009年树干茎流量与降水量间线性关系方程推算得到,对柠条和油蒿而言,当连续降水量分别达到1.1mm和0.8mm时,就会形成树干茎流,灌木柠条更有利于树干茎流的形成。室内模拟降水试验结果表明,在相同降水量条件下,降水强度会对树干茎流的形成产生影响,但两者之间并不存在固定的增减关系。降水强度对树干茎流的影响似乎存在着一个拐点,当降水强度大于拐点值时,降水强度与树干茎流间的依存关系将由正相关性转为负相差性。而其它气象因子,如风速、平均气温在树干茎流形成过程的作用并不显著。对于同一物种不同植株个体而言,植株冠幅越大,树干茎流量越大,冠幅大小是导致同一物种不同植株之间树干茎流差异的主要因为。
3、染色示踪试验表明,根系形成的优先流通道是树干茎流在土壤中传输的主要通道。结合土壤湿润锋观测试验,柠条比油蒿更有利于向土壤深层补给水分,对植物在干旱的荒漠系统中存活生长有着重要的影响。
4、柠条和油蒿土壤pH值空间分布与树干茎流在土壤中空间分布具有相似性,树干茎流在荒漠灌丛土壤沃岛形成过程中具有重要生态水文作用。