沙区粘土质夹层土壤水分再分布与植物的生态响应

对地下水位很深的干旱沙区如甘肃民勤来说，地下水位大多已在15m以下，已很少有沙生植物在沙区利用地下水来生长，它们是怎样适应干旱环境的呢？项目申请人发现一种表层为疏松沙质地表而在其下有一层或两层粘土层的粘土质夹层结构土壤，其上植被生长良好，通过检测，此种夹层具有贮存水分的作用。本项目基于此种粘土质夹层可能为干旱沙区局域性植被水分贮存库的认识，试图通过这种粘土质夹层分布广度、类型、结构性质的考察，自然条件下粘土质夹层试验与人工模拟实验相结合的方法研究粘土质夹层结构基本水分性质、水分再分布特征，通过植物根系及群落调查研究粘土质夹层的植物生态学响应，揭示干旱沙区局域雨养型植被水分抗逆土壤环境因子作用机制，也为粘土质次层治沙技术研究提供新的研究途径。

依托于本项目共发表论文3篇，结题报告1份，完成了项目预期研究的主要内容。本项目通过粘土质夹层这一特殊土壤结构的分布范围、自然界中存在特征、粘土质夹层的持水渗透性能、对土壤水分再分布的影响、对植物的生态响应等方面的研究获得如下主要研究结论：.（1）研究区民勤盆地为祁连山山前断陷盆地，第四纪沉积了厚度超过300m的湖相地层，厚度60～100m内以砾砂、砂为主，夹有多层粘性土层。民勤盆地沙区古河道粘土层厚度有三种存在形式，一种为厚度30cm-50cm的粘土层，表层多覆沙，下层为混有砾石的粗砂；另一种为2米以上厚度粘土层，是古河道粘土层存在的主要形式，第三种为多层粘土质夹层，厚度多在10cm-20cm；早期粘土沙障沙埋区粘土层较薄，厚度在0-4cm之间，主要分布于5cm-15cm之间，分布深度不均，面积较小，层理连续性较弱；湖积平地粘土层主要分布于石羊河尾闾，厚度在20cm-60cm之间，多位于地表，在丘间低地形成灰色光板滩，下层为灰白色粘土夹砂结构。固定半固定沙丘上的粘土层多见于丘间低地为粘土的沙丘。.（2）降水后表层沙土土壤水分增加速率随土壤初始含水率的增加而减小，沙土土壤水分降低速率随土壤初始含水率的增加而增加。粘土层在水分增加与降低过程中含水量总是高于表层及下层沙土层含水量，表现出良好地持水力；粘土质夹层对表层沙土水分含量的影响取决于粘土质夹层水分含量，对夹层以下沙土水分含量的影响表现为粘土层越厚夹层以下沙土水分含量流失越快。.（3）均质砂层水分入渗达稳定入渗的厚度为12.5cm，当上部均质砂层厚度不超过12.5cm时，湿润峰到达粘土夹层时，粘土夹层为非恒压入渗。粘土的稳定入渗率低于砂土，非恒压入渗可一直达粘土稳定入渗率。.（4）土壤养分与0.5-2um、100-2000um粒径成弱负相关关系，与其他粒径成正相关关系，与2-20um粒径成较强正相关关系；全P、有机质与20-50um粒径成较强正相关关系；夹层粘土粒度主要为砂质壤土、粉砂质壤土、壤土3类，其中以砂质壤土、和壤土居多。.（5）荒漠主要固沙植物吸水根系主要分布于粘土夹层及其上部、下部，根系伸长长度受粘土层阻碍较大，经环境因子与根系指标间相关分析认为：土壤容重对荒漠植物植株根系影响较大，土壤分形维数、土壤含水率和土壤有机质与对应的根系指标显著性不高。