生态——重点.ppt

荒漠草原４种主要植物群落枯落物层水土保持功能 李学斌１，吴秀玲２，陈 林１，张硕新３，谢应忠１ （ １． 宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地， 银川 ７５００２１； ２． 宁夏农业勘查设计院， 银川 ７５０００１； ３． 西北农林科技大学林学院， 陕西 杨凌 ７１２１００）。 摘要： 枯落物层是草地除冠层外， 大气与矿质土壤层、 植物根系层进行物质与能量交换的重要介质， 在生态学中起着不可替代的作用。通过研究荒漠草原４ 种 主 要 植 物 群 落（ 蒙 古 冰 草 群 落、 甘 草 群 落、 赖 草 群 落 和沙蒿群落） 水土保持功能， 结果表明： 荒漠草原４种植物群落枯落物层年截留率在４．５８％～５．６１％， 截留量为２２．７７～２７．８７ｍｍ， 且枯落物对降雨的截留量 随 降 雨 量 增 加 而 增 大， 而 截 留 率 随 降 雨 量 增 加 而 减 小， 当降雨等级在０～２ｍｍ 时， 截留率为１００％， 当降雨等级高于２ｍｍ 时， 截留率随１次降雨降雨量的增加而减少。枯落物层抑制土壤蒸发的效应与枯落物 层 厚 度 的 增 加 呈 正 相 关， 有 枯 落 物 层 比 无 枯 落 物 层 覆 盖 的 土壤蒸发量减少了１９．２５％～７６．８２％， 但当土壤含水量升高为田间持水量的３ ／ ４时， 不同植物群落枯落物减少土壤水分蒸发的效应有所不同。围封内枯 落 物 对 土 壤 风 蚀 的 抑 制 显 著 低 于 围 封 外， 枯 落 物 对 风 蚀 的 抑制作用与枯落物的蓄积量呈正相关。 草地枯落物是指草地生态系统中单位面积内植物枯死组织的总称， 是覆盖在草地表面上的枯枝、 落叶、 花、果实等凋落物及动植物等有机体分解物。枯落物层是草地生态系统重要的组成部分， 是除冠层外， 大气与矿质土壤层、 植物根系层进行物质与能量交换的另一介质， 在生态学中起着不可替代的作。草地枯落物层结构疏松， 不但具有防止雨滴击溅土壤、 改善土壤性质、 拦蓄渗透降雨、 分散滞缓地表径流、 补充土壤水分等作用， 而且能够影响草地土壤营养元素的循环、 草地生物种群的类型及数量， 以及能够抑制土壤水分的蒸发， 是植物群落涵养水源、 保持水土的主要功能层次， 在整个土壤—植被—大气连续体中起着重要的作用， 因此开展草地枯落物层水土保持功能研究对草地生态系统的恢复与可持续利用具有重要的理论与实践意义。近年来，随着“ 退耕还草” 和“ 封育禁牧” 等重大生态工程的实施， 荒漠草原逐渐得到了治理和恢复。 “ 封育禁牧” 已在宁夏实施了１０年。“ 封育禁牧” 使得荒漠草原枯落物不断蓄积， 在家畜等草食性动物退出草地生态系统后， 枯落物的蓄积、 覆盖、 分解和转化已经成为“ 退耕还草” 和“ 封育禁牧” 后荒漠草原最为关键的生态学过程之一。尽管目前我国学者对东北松嫩羊草草地、 内蒙古温带草原和西南山地等不同区域尺度上的草地枯落物进行了相关研究， 但荒漠草原“ 退耕还草” 和“ 封育禁牧” 后， 枯落物的水土保持功能研究还十分有限， 且由于植被类型、 环境因子等诸多因素的异质性， 枯落物输入对土壤水分蓄积与运移、 土壤温度的调节， 对降雨的拦蓄等内在机理大相径庭。鉴于此， 笔者以宁夏荒漠草原４种主要植物群落为研究对象， 通过分析枯落物层对降雨的截留， 抑制土壤水分蒸发和风蚀的研究， 以期为荒漠草原合理恢复和科学利用提供理论依据。 １ 研究区概况 研究区位于宁夏盐池县高沙窝乡国家级草地资源观测站（ ３７°５７′０１．３４″Ｎ， １０７°００′４４．９９″Ｅ）， 草地封育时间为２００５年底。该区属典型中温带大陆性气候， 年均气温８．１℃， 年降水量２５０～３５０ｍｍ， 主要集中在５－９月，约占年降水量的６０％以上。年均无霜期１６５ｄ。土壤类型主要是灰钙土， 其次是风沙土和黑垆土。植物类型主要是灌丛、 沙生植被和荒漠植被， 群落中常见植物以旱生和中旱生类型为主。研究区围有１８个植被类型观测样地， 样地面积为４０ｍ×４０ｍ， 试验选取其中的蒙古冰草、 甘草、 赖草和沙蒿４种植物群落类型， 以围封外为对照。为了降低空间异质性， 样地间距离尽可能减少， 最近相距３００ｍ， 最远相距３ｋｍ。样地基本情况见表１。 ２ 研究方法 （１） 枯落物层对降雨截留的测定。为确保试验的准确性， 采用野外原位实验。分别在４个样地内均匀放盛有原状枯落物的透水框（ ５０ｃｍ×５０ｃｍ×２０ｃｍ） ３个， 枯落物厚度为２ｃｍ， 分别称量并计算降雨前后之差，即为截留降雨量； 截留降雨量与该次降雨量之比即为截留率。 （２） 枯落物层抑制土壤水分蒸发的测定。将一定量的土壤装入塑料桶内（ 约占桶体积的２ ／ ３）， 尽量减小对土壤结构的影响， 保持原状， 清理掉表层枯落物， 调节土壤含