【摘 要】
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土壤水分是半干旱区沙地系统运转的核心,其时空变化直接影响植被根系对水分和养分的吸收,很大程度决定着沙地植被恢复和生态环境改善。蒸散耗水反映水分在土壤-植被-大气系统（SPAC）的运移过程,在人工林建设过程中要考虑植被的耗水特征及对半干旱区环境的适应能力。因此,加强对半干旱区灌丛土壤水分时空变化及蒸散耗水量特征研究,对该区植被优化配置及水资源有效利用具有重要的现实意义。本研究以毛乌素沙地典型人工灌丛
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“沙漠长柄扁桃林地水量平衡的试验研究”（41701243）； 聊城大学博士科研启动基金“农田土壤水量平衡对生物炭添加的响应机理研究”（318051748）；
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土壤水分是半干旱区沙地系统运转的核心,其时空变化直接影响植被根系对水分和养分的吸收,很大程度决定着沙地植被恢复和生态环境改善。蒸散耗水反映水分在土壤-植被-大气系统（SPAC）的运移过程,在人工林建设过程中要考虑植被的耗水特征及对半干旱区环境的适应能力。因此,加强对半干旱区灌丛土壤水分时空变化及蒸散耗水量特征研究,对该区植被优化配置及水资源有效利用具有重要的现实意义。本研究以毛乌素沙地典型人工灌丛为研究对象,于2018年3月至2019年10月利用中子仪（CNC503DR）测定0～300 cm土壤水分,分析背风坡条件下不同植被类型（天然草地、长柄扁桃、沙柳、紫穗槐）,不同立地条件（迎风坡、丘顶、背风坡）长柄扁桃灌丛及迎风坡不同长柄扁桃栽植密度（0.22株/m2、0.27株/m2、0.33株/m2）下土壤水分时空变化特征。依据水量平衡原理对不同立地及不同栽植密度条件下长柄扁桃灌丛小区的蒸散耗水特征进行研究,并对影响灌丛小区蒸散耗水量因素进行分析,主要结论如下:（1）监测期内不同植被类型0～300 cm土层平均土壤含水量大小为天然草地>紫穗槐>长柄扁桃>沙柳;在季节变化上,2018年表现为秋季>夏季>春季,2019年表现为春季>夏季>秋季。各植被类型土壤水分时间（季节）变异系数随着土层深度增加逐渐减小,垂直变异系数在夏秋季节较大。时间稳定性分析表明100～120 cm,120～140cm,100～120 cm,50～60 cm土层土壤含水量,可以分别较好地估算天然草地、长柄扁桃、沙柳、紫穗槐0～300 cm剖面平均土壤含水量。（2）栽植密度为0.33株/m2长柄扁桃灌丛平均土壤含水量较高,0.22株/m2次之,0.27株/m2最低,受2018年末降水量影响,次年3种密度条件下春季土壤含水量较高。3种密度下0～300 cm剖面土壤含水量的垂直分布在夏季差异较大,秋季次之、春季较弱,土壤水分时间变异系数浅层较高,深层较低。时间稳定性分析表明160～180 cm、100～120 cm、140～160 cm土层分别可以较好的估算研究区长柄扁桃栽植密度0.22株/m2、0.27株/m2、0.33株/m2剖面0～300 cm平均土壤含水量。（3）不同立地条件0～300 cm土层平均土壤含水量大小为迎风坡>丘顶>背风坡且三者间差异性显著,均为中等变异。在季节变化上,2018年整体表现为秋季>夏季>春季;2019年表现为春季>夏季>秋季。3种立地条件下土壤含水量在0～300 cm土层垂直分布存在较大差异,其中迎风坡土壤水分160～300 cm土层迅速增加。各立地条件0～50 cm土层土壤含水量在时间上波动较大,深层土壤含水量在时间上变化较稳定;垂直变异系数整体表现为夏季>秋季>春季。时间稳定性分析表明70～80 cm、40～50cm、140～160cm土层可以较好的估算研究区背风坡、丘顶、迎风坡0～300 cm剖面平均土壤含水量。（4）灌丛小区蒸散耗水量表明,不同立地条件下灌丛小区蒸散耗水量大小为迎风坡>背风坡>丘顶;不同长柄扁桃密度条件下表现为0.33株/m2>0.27株/m2>0.22株/m2。7月初至8月中旬蒸散耗水量最大,灌丛小区在2018年监测期内均有较多的土壤水分节余,能够满足长柄扁桃正常生长。灌丛小区蒸散耗水量与降水量呈正相关性（p<0.01）,尤其在2018年为显著正相关。在小区坡度和地上植被因子大致相同条件下,土壤有机质可以提高灌丛小区土壤含水量,为植被正常生长提供较多的水分,进而增加其蒸散耗水量。另外,剖面土壤砂砾含量较大,不利于土壤水分向上传输,对灌丛小区蒸散耗水量有明显的抑制作用。
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