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水分是决定半干旱沙地生态系统结构与功能的关键因子,也是沙漠化发生、发展的主要限制因子；而降雨作为半干旱沙地水分的主要来源,受到越来越多的关注。充分了解降雨的再分配对于干旱环境下的水分利用和生态系统管理以及促使生态系统正常功能的发挥具有重要的理论和实践意义。本文选择了地处科尔沁沙地腹地的奈曼旗中北部作为研究区域,选取了当地的主要固沙灌木和几种典型沙地,对降雨在植被灌丛的再分配,降雨在灌丛下和不同类型沙地上的水分动态以及降雨在不同沙地对地下水的补给进行了研究,初步得出以下结论:
(1)科尔沁沙地主要固沙灌木-小叶锦鸡儿灌丛对降雨的截留量、穿透雨量和树干茎流的平均百分比分别为25.1％、70.9％和4.0％。截留百分比随降雨量的增加而逐渐减小最后趋于稳定,稳定值为19.62％；而穿透百分比随降雨量的增加而增大最后趋于稳定,稳定值为76.32％。降雨截留量、穿透雨量和树干茎流量与降雨量之间呈显著的正相关关系,而穿透百分比和截留百分比与降雨量间指数函数拟合较好。同时穿透百分比与1h最大降雨强度呈现指数相关关系,截留百分比与1h最大降雨强度的幂函数拟合较好。
(2)灌丛对降雨有暂时的存贮作用,丛冠的遮阴作用可以减缓土壤表层水分的蒸发,对生长在灌丛下的浅根草本有较大好处。但是从降雨后的入渗可以看出由于灌丛的盖度大,根系发达,浅层的土壤截留力强,降雨很难补给深层土壤,这就促使沙丘上植物向浅根植物发展,所以在栽植人工植被固沙过程的后期应该控制好灌木间密度。小叶锦鸡儿灌丛下不同部位的水分入渗速度不同,其中根部的入渗速度最快,为0.296mm/h,灌丛中部为0.191mm/h,外缘为0.108mm/h。
(3)通过比较流动沙丘、固定沙丘和沙质草地三种不同类型沙地土壤水分的变异系数,表现出流动沙丘>固定沙丘>沙质草地的趋势。表层土壤水分变化较大,可称为剧变层(0～40cm),中间层的变化较小,相对稳定可以称为稳定层(40～130cm),下层又开始有较大幅度变化,可称为活跃层(130～160cm)。三种不同类型沙地土壤水分在时间上的变化可以看出,7、8月的土壤水分并没有因为植物进入生长季而使土壤水分低于其他月份,土壤水分反而高于其他月份,这就说明了在季节变化上,科尔沁沙地植被耗水并不是影响该地区土壤水分变化的主导因素,降雨才是影响该地区较浅层土壤水分变化的关键。
(4)对选择的7中不同类型的沙地,运用氯离子示踪法进行了降雨对地下水垂向补给的初探。初步认为:围栏封育的沙质草地和半固定沙丘以及丘间低地的降雨垂向补给较多,分别为12.25mm/a,12.14mm/a和11.15mm/a；流动沙丘和固定沙丘分别为10.93mm/a和10.74mm/a；而疏林草地和樟子松林的降雨垂向补给较小分别为10.19mm/a和9.80mm/a。这种降雨对地下水的垂向补给的不同主要是因为植被和土壤性质的不同所致。