半干旱黄土区柠条群落与土壤水分环境相互响应研究

半干旱黄土区水分是制约植物生长和生态恢复的决定性因子。本项目选择人工柠条林地，建立野外监测样地和开展人工更新试验，观测土壤水分环境与柠条生长发育及其群落密度、盖度、生物量的相互作用和响应关系，观测和分析土壤理化性质、群落生产力以及物种多样性对土壤干燥化趋强的响应及敏感程度，观测不同柠条更新类型的土壤水分的动态变化。探讨柠条群落健康与土壤水分平衡的系统空间结构，构建和论证半干旱黄土区柠条群落土壤水分植被承载力的数学模型和适用规范，用于指导营建和更新柠条林，实现生态建设可持续发展。

干旱半干旱黄土区，土壤水分作为植被生长发育的唯一驱动因子，其动态变化与植被群落发育状态互为因果关系。因此，土壤水分的某些特征必然预示着群落演变潜能、方向以及群落与土壤水分环境的某种特定关系，目前，国内外对这一问题的研究还很少见。我们开展了针对成熟柠条群落生长发育及其土壤水分内在运动规律的影响研究，获得了多项研究进展和突破：计算得出了研究区域长期维持柠条群落生长发育的土壤入渗层（0~200cm）稳定储水量波动区间为140mm~175mm；分析计算出柠条展叶期（展叶率达10%）的土壤水分阈值为6.553、柠条在5月19日之前完全展叶（展叶率达90%）的土壤水分阈值为8.466，落叶期推迟一天入渗层土壤含水量多降低0.179等重要土壤水分特征值；发现柠条群落成熟阶段，土壤水分的输入和消减达到平衡，盖度和株高与土壤水分环境存在显著相关性，而人工造林设计密度逐渐失去了对土壤水分环境的影响作用；发现成熟柠条林土壤干燥化程度不再加剧，并处在相对比较稳定的状态，而过成熟柠条林土壤水分有减缓和恢复趋势；发现柠条平茬后土壤水分没显著性变化，但养分含量在土壤入渗层中暂时集聚，草本层物种总数、个体数量及生物多样性指数等均有一定程度的提高；通过解析柠条群落指标与环境的关系，确定了盖度作为研究区域人工柠条群落土壤植被承载力指标，构建了土壤水分植被承载力模型，并计算得到反映研究区域柠条群落土壤水分植被承载力的盖度为77.68%、生物量为9816kg/hm2。本研究成果，进一步拓展了我国黄土高原区土壤水分动态研究领域，对诊断人工林土壤水分亏缺及其群落稳定性、人工植被与土壤水分环境的互适性等方面研究有重要的参考价值。