黃土丘陵退耕區(qū)植物群落根系動態(tài)特征及其土壤水分利用來源解析.pdf

1、黃土丘陵區(qū)屬于季節(jié)性干旱的區(qū)域，天然降雨補給的土壤水是退耕還林（草）工程植被恢復的限制性因子。植物從土壤-根系-莖的通路吸收水分是生態(tài)水文過程的主要組成部分，而生態(tài)水文過程決定了土壤-植被系統(tǒng)的演化方向和生態(tài)功能。根系作為植被與土壤進行物質(zhì)循環(huán)和能量流動的主要載體，其深度和分布決定著植物水分的來源。因此，研究退耕生態(tài)系統(tǒng)植被根系分布及其水分利用特征對植被恢復具有重要意義。本研究以黃土丘陵區(qū)退耕植物群落為研究對象，通過調(diào)查取樣，分析了植物

2、根系、土壤水分以及氫氧穩(wěn)定同位素特征，揭示了三者在不同季節(jié)的分布規(guī)律及潛在關(guān)系，量化了不同深度土壤水分對根系吸水量的貢獻率。主要結(jié)論如下：
　?。?）分析了退耕植物群落根系動態(tài)分布特征。根長密度均在5～6月份達到最大值，退耕演替發(fā)展的0～30 a中，平均根長密度逐漸減小，主要根區(qū)范圍由0～37.5 c m逐漸增大至0～120 cm，由根系消弱系數(shù)得出，根系在深層土壤分配的比例逐漸增加；退耕演替發(fā)展的0～22 a中，根長分維數(shù)隨土壤

3、變深而逐漸增大，退耕演替發(fā)展至30 a，根長分維數(shù)隨土壤變深而減??；土壤水分空間分異是導致退耕植物根系空間分布差異的主要原因。
　　（2）闡明了退耕植物群落土壤水動態(tài)分布特征。不同演替階段植物群落土壤水分含量均存在季節(jié)性差異，旱季小而雨季大，土壤含水率整體隨著演替的進行逐漸增大。退耕演替發(fā)展的0～22 a中，土壤水虧缺度逐漸由輕度虧缺變?yōu)椴惶澣?，且受根系影響微弱；退耕演替發(fā)展至30 a，土壤水分表現(xiàn)為嚴重虧缺，且受根系耗水作用的影

4、響較強。
　　（3）揭示了不同水源的同位素特征及其補給規(guī)律。雨水、雪水、土壤水和植物水的δ18O變化范圍分別是-13.15～-1.81‰、-19.24～-10.48‰、-13.84～2.88‰和-12.12～0.04‰；δD分別是-97.30～-11.54‰、-117.55～-71.51‰、-119.72～-14.03‰和-116.06～-21.42‰。旱季4月份充足的土壤水是由冬季積雪融化補給所致，5～11月份土壤水分均由降雨補

5、給，且在入滲補給后均受到二次蒸發(fā)作用。退耕演替發(fā)展的0～22a中，非穩(wěn)定土壤水范圍由0～90 c m逐漸縮小至0～50 cm土層。處于演替早期的植物群落對土壤水分變化響應敏感，可迅速吸收由降雨補給的土壤水分，隨著演替進行植物根系感知土壤水分變化的滯時逐漸增加。
　?。?）解析了植物水分來源貢獻率及其影響因素。處于演替早期階段的植物群落僅可利用0～20 cm土壤水，退耕演替發(fā)展至30 a，水分利用范圍增大至0～200 cm；植物水分