毛烏素沙地南緣不同類型地表水分特性研究.pdf

1、生物結(jié)皮是由微生物、藻類、地衣、苔蘚等隱花植物及其分泌物與土壤表層顆粒膠結(jié)在一起形成的有機(jī)類多細(xì)胞復(fù)合體。它廣泛分布在干旱、半干旱區(qū)，其分布面積達(dá)到該地區(qū)生物覆蓋物的40％以上。生物結(jié)皮出現(xiàn)后，由于大氣沉降、沙區(qū)植物的根系作用促使了生物結(jié)皮的進(jìn)化，其對(duì)該地區(qū)土壤的生態(tài)作用、生物圈的動(dòng)植物生存環(huán)境、地區(qū)水文交換作用和地質(zhì)元素循環(huán)過程，及沙漠地帶、荒漠化區(qū)域的環(huán)境優(yōu)化進(jìn)程均產(chǎn)生重要的影響。毛烏素沙地南緣不同類型生物結(jié)皮的水分特性進(jìn)行研究，有

2、助于為此類資源的發(fā)展利用提供理論依據(jù)。
　　本論文以毛烏素沙地南緣發(fā)育良好的生物結(jié)皮作為研究對(duì)象，結(jié)合水利部牧區(qū)水利科學(xué)研究所吳永勝博士的國家自然基金項(xiàng)目《退化草地生物土壤結(jié)皮水文效應(yīng)的研究》，通過野外連續(xù)監(jiān)測、降雨模擬實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)室測定分析，分析了不同種類生物結(jié)皮對(duì)地表土壤理化性質(zhì)的影響、降雨對(duì)不同地表土壤的水分補(bǔ)給影響，并進(jìn)一步探討不同生物結(jié)皮與土壤水的相互影響關(guān)系。主要研究結(jié)果如下:
　　1.與裸沙相比，3種生物結(jié)皮地表

3、土壤中增加了粉沙和黏粒含量，裸沙的中沙和細(xì)沙含量占粒徑范圍的90.86％;淺灰色藻類結(jié)皮的中沙和細(xì)沙含量占82.99％;黑褐色藻類結(jié)皮的中沙和細(xì)沙含量占80.38％;蘚類結(jié)皮中沙和細(xì)沙含量只占49.75％，其中淺灰色藻類結(jié)皮、黑褐色藻類結(jié)皮與苔蘚結(jié)皮粉沙的百分含量分別增加了1.91％、1.37％、15.08％，苔蘚結(jié)皮中增加了黏粒含量，約2.22％;生物結(jié)皮存在影響了地表土壤的飽和持水量，表現(xiàn)為裸沙＜淺灰色藻類結(jié)皮＜黑褐色藻類結(jié)皮＜苔蘚

4、結(jié)皮;不同類型生物結(jié)皮間土壤容重有差異，垂直分布上，土壤容重隨著土壤深度增加表現(xiàn)為遞增趨勢(shì)。同一深度處，四者之間的土壤容重大小趨勢(shì)為:裸沙＞黑褐色藻類結(jié)皮＞淺灰色藻類結(jié)皮＞苔蘚類結(jié)皮。
　　2.在0-5 cm土層中，裸沙的含水量分別是淺灰色藻類結(jié)皮、黑褐色藻類結(jié)皮、苔蘚類結(jié)皮的1.25倍、1.41倍、1.21倍。在5-10 cm土層中，裸沙的含水量分別是淺灰色藻類結(jié)皮、黑褐色藻類結(jié)皮、苔蘚類結(jié)皮的1.56倍、1.57倍、1.86倍

5、。在10-20 cm土層中，裸沙中含水量是淺灰色藻類結(jié)皮、黑褐色藻類結(jié)皮、苔蘚類結(jié)皮的1.52倍、1.56倍、1.27倍。不同類型地表的毛管持水量、田間持水量、飽和持水量變化規(guī)律不明顯，基本維持不變。不同類型地表的毛管孔隙度隨土壤深度增加都呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)。生物結(jié)皮區(qū)域水分特征常數(shù)均大于裸沙。
　　3.降雨后，各深度處土壤水分含量與生物結(jié)皮種類、發(fā)育程度、下層土壤質(zhì)地、理化性質(zhì)相關(guān)。10 cm土層深度處，土壤持水性能強(qiáng)弱及

6、含水量大小為:苔蘚類結(jié)皮＞裸沙＞淺灰色藻類結(jié)皮＞黑褐色藻類結(jié)皮。藻類結(jié)皮土壤持水性能最低，苔蘚類結(jié)皮土壤持水性能最強(qiáng)，為裸沙、淺灰色藻類結(jié)皮、黑褐色藻類結(jié)皮的1.02、1.1、1.35倍。水分入滲性能強(qiáng)弱與結(jié)皮發(fā)育程度相關(guān)，不同生物結(jié)皮間在不同深度處入滲性能強(qiáng)弱不一。
　　4.不同類型地表的土壤含水量在降雨后0-60小時(shí)時(shí)間段內(nèi)隨時(shí)間變化均為先增加后減少。20 cm土層處降雨后12h時(shí)含水量變化明顯。裸沙含水量為降雨前的1.5倍;

7、淺灰色藻類結(jié)皮為降雨前的1.4倍;黑褐色藻類結(jié)皮為降雨前的1.28倍;苔蘚類結(jié)皮為降雨前的1.33倍。
　　5.不同類型地表持水性能有差異，持水性能由弱到強(qiáng)依次是裸沙、淺灰色藻類結(jié)皮、黑褐色藻類結(jié)皮和蘚類結(jié)皮，不同類型生物結(jié)皮樣地持水性能分別是裸沙的1.3、1.7和2倍，不同類型生物結(jié)皮的持水性隨結(jié)皮的發(fā)育呈增加的趨勢(shì)。不同類型地表土壤水分特征曲線呈“S”型分布，不同類型地表吸濕過程較脫濕過程具有顯著的滯后性。v-G模型參數(shù)能較好