胡杨、梭梭的土壤-植物根系水分再分配及机理研究

土壤-植物根系水分再分配是近30年间被发现和证实的，它是SPAC过程中的一个土壤-植物根系小通路，反映了一种植物根系和土壤水分的正反馈机制。本研究以西北干旱区荒漠建群植物胡杨和梭梭为例，首先，通过比较不同空间、时间土壤-植物根系水分再分配量的差异，对其进行分级评判，进而探讨水分再分配的时空异质性及其内部调控机制；其次，确定土壤-植物根系水分再分配对其伴生植物的生态贡献，探明深根植物对伴生植物的影响；再次，探究参与水分再分配的水分来源，预测再分配水分来源的可能变化对胡杨、梭梭群落的影响；最终，运用Ryel模型，在个体和群落层次上估算根系水分再分配对植物蒸腾作用的贡献，构建干旱区深根植物土壤-植物根系水分再分配的一般模型。研究胡杨、梭梭的水分再分配现象，对于诠释干旱区荒漠深根植物的 SPAC过程、植物群落的蒸腾过程、建群种对伴生种的生态贡献等有重要的意义，可以为胡杨、梭梭保护提供科学依据。

以荒漠建群植物胡杨和梭梭为例，研究了土壤-植物根系水分再分配及机理。研究发现： .（1）胡杨和梭梭存在水分再分配现象。.（2）地下水是大部分植物主要补给水源，很少利用0-40cm表层土壤水；不同科植物具有不同的水分来源，浅根系植物主要为土壤水，而深根系植物主要利用地下水和100cm以下土壤水。.（3）随生长季节变化，胡杨根系水分再分配的作用减弱，并表向土壤下层迁移。6月，再分配主要发生在0-40cm土层，最大分配量为0.022cm，夜间总分配量为0.111 cm；8月主要在10-70cm土层，最大分配量为0.0065cm，夜间总分配量为0.0184cm；10月主要在70-100cm土层，最大分配量为0.0039cm，夜间总分配量为0.0086cm。同样，梭梭HR过程的发生层也随季节向深层土壤迁移。.（4）土层间存在的水势差是HR过程发生的首要前提。0-10cm、10-40cm、40-70cm、70-100cm发生水分再分配的临界水势值为-2.13MPa、0.73MPa、-1.73MPa和-1.87MPa。同样，梭梭在0-10cm、10-40cm、40-70cm、70-100cm发生HR过程的水势临界值分别为-2.0MPa、-1.6MPa、-1.73MPa和-1.8MPa。同一月份，具备HR过程土层的土壤水势值最小，且最小水势层在整个生长季由浅土层向深土层迁移。.（5）胡杨、梭梭的蒸腾速率、光合速率等因子对根系—土壤水分再分配过程并不起直接的作用，可能通过其他的间接过程来影响水分的再分配。.（6）6-10月，胡杨林冠下 0-40cm内的土层，储存水量和再分配水量表现出一致的变化关系；而40cm以下的土层表现出负向的一致关系。对于梭梭， 0-10cm土层和再分配水量的变化一致，而10cm以下土壤，两者负向一致。.（7）林冠下的物种数均多于非林冠下的物种数；植物的优势度均高于非林冠下植物的优势度。植物种群的聚集系数m*高于或相似于非林冠下植物，草本植物的m*值差异最大。.（8）植物总体关联度显示种间独立性较强；将主要植物种划分为若干个生态种组，各生态种组内具有相似的生境和生态位。植物种间的正、负关联性以及生态种组的划分主要由植物对水分和盐分生境因素的适应性决定。制约艾比湖湿地植物群落类型和植物种分布格局的主要因素是土壤水分。