科爾沁沙地沙丘-草甸相間地區(qū)水文-土壤-植被動(dòng)態(tài)響應(yīng)關(guān)系研究.pdf

1、半干旱土地作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分與水文生態(tài)相對(duì)脆弱區(qū)，其對(duì)全球氣候變化的影響較為敏感。深入了解半干旱地區(qū)地表環(huán)境變遷與水文、土壤、植被變化的內(nèi)在聯(lián)系，對(duì)于維持其脆弱的水文生態(tài)條件是至關(guān)重要的。
　　本文以科爾沁沙地沙丘-草甸相間地區(qū)為研究區(qū)，利用在9.71 km2試驗(yàn)區(qū)域上獲取的長(zhǎng)時(shí)期(2003~2009年)水文氣象、土壤物化與遙感影像資料，通過回歸分析、單因素方差分析和多重比較等方法，對(duì)研究區(qū)水文(土壤表層水分、地下水位

2、)、土壤(土壤粒徑分布、有機(jī)質(zhì)含量、總氮等)、植被的時(shí)空變異性及其動(dòng)態(tài)響應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：
　　1、土壤表層水分(0~30 cm)主要受控于區(qū)域地形及土壤質(zhì)地。沙丘土壤水分比過渡帶低約10％，過渡帶比草甸低約18%。此外，土壤水分與植被也存在著密切的關(guān)系，植被覆蓋度大的地方，土壤水分也相對(duì)高。然而，人類活動(dòng)可以改變這種關(guān)系，天然草地長(zhǎng)期開墾為農(nóng)田后，土壤水分下降約23%。
　　2、地表以下10~30 cm，流動(dòng)沙丘

3、平均土壤水分比半固定沙丘高，半固定沙丘比固定沙丘高。這主要是因?yàn)樯城鸨韺痈缮硨雍穸扔闪鲃?dòng)沙丘向半固定、固定沙丘逐漸變薄。干沙層增長(zhǎng)了其下部土壤水汽的蒸發(fā)路徑，從而抑制了土壤水分蒸發(fā)。
　　3、地下水位主要受控于區(qū)域地形及局部地質(zhì)結(jié)構(gòu)。沙丘地下水位比過渡帶高約0.9 m，過渡帶比草甸高約0.1 m。人類活動(dòng)對(duì)地下水位的空間分布也有重要的影響，天然草地長(zhǎng)期開墾為農(nóng)田后，地下水位下降約0.3 m。
　　4、年平均地下水位的時(shí)間變異

4、性主要受降水及潛在蒸散量影響。如果某年潛在蒸散量很大(例如，2007年，2200 mm)，則會(huì)導(dǎo)致接下來幾年土壤水分虧缺。非飽和帶貯水空間的增大，將直接減少上部土壤水分對(duì)地下水的補(bǔ)給。多年月平均地下水位的時(shí)間變異性明顯減弱，夏季(6~8月)降雨對(duì)地下水的補(bǔ)給作用被同期顯著增強(qiáng)的潛在蒸散量所抵消。由于降水在其它三個(gè)季節(jié)都很小，因此，不會(huì)引起地下水位的明顯上升。
　　5、土壤表層粉-粘粒含量、土壤有機(jī)質(zhì)、總氮、總磷、速效氮、速效磷、土

5、壤水分之間(例如，田間持水率)存在顯著的正相關(guān)(2R>0.8，P<0.05)。如果土壤表層細(xì)顆粒減少，則土壤有機(jī)質(zhì)，養(yǎng)分及持水能力都會(huì)明顯下降。
　　6、與控制草甸(植被密度>50%，未檢測(cè)到風(fēng)沙侵蝕和堆積)相比，一般草甸(植被密度<50%)和農(nóng)田(主要為玉米地)的粉-粘粒含量分別下降了14.6%和53.9%(P<0.05)。半固定沙丘(植被密度20~40%)粉-粘粒含量與固定沙丘(植被密度>40%)相比下降了52.5%(P<0.

6、05)。與控制草甸相比，半固定沙丘、固定沙丘和農(nóng)田的田間持水率分別下降了44.8%、39.4%和33.6%(P<0.05)。
　　7、與控制草甸相比，半固定沙丘、固定沙丘、一般草甸和農(nóng)田的有機(jī)質(zhì)含量分別下降了97.1%、93.6%、70.9%和56.2%(P<0.05)；總氮分別下降了94.2%、89.1%、72.3%和40.9%(P<0.05)；總磷分別下降了86.1%、77.8%、50.0%和33.3%(P<0.05)。

7、>　　8、植被生長(zhǎng)狀況隨著地下水位埋深的減小趨于變好。草甸地下水位埋深一般小于2 m，其植被生長(zhǎng)狀況最好(NDVI最大)；沙丘地下水位埋深一般大于4 m，其植被生長(zhǎng)狀況最差(NDVI最小)；過渡帶地下水位埋深為0.6~3 m，其植被生長(zhǎng)狀況表現(xiàn)出較大的空間變異性(NDVI居中)。
　　9、植被生長(zhǎng)狀況的年際變化，主要受控于地下水位、降水和潛在蒸散量。地下水位對(duì)草甸、過渡帶、沙丘植被生長(zhǎng)狀況的影響程度分別為42%、38%和7%；潛在

8、蒸散量的影響程度分別為25%、7%和30%；降水的影響程度分別為3%、17%和8%?？梢姡诮邓∩俚陌敫珊档貐^(qū)，天然植被的生長(zhǎng)在很大程度上依賴于地下水。
　　10、生長(zhǎng)季(5~9月)植被對(duì)表層土壤水分(0~30 cm)的響應(yīng)具有2~4周的滯后期，草甸和沙丘植被生長(zhǎng)狀況與2周前的土壤含水量相關(guān)關(guān)系最好，分別為2R=0.49和2R=0.47。過渡帶植被與土壤水分的響應(yīng)關(guān)系表現(xiàn)的較為隨機(jī)。由此可見，土壤水分可以作為一個(gè)用來預(yù)測(cè)生長(zhǎng)季(