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黄土高原地区野外生物结皮对土壤湿度和温度的长期影响

已有 7425 次阅读 2013-7-11 06:29 |系统分类:科研笔记

生物结皮在干旱和半干旱环境下普遍发育且分布广泛。生物结皮的生态功能及其对荒漠化防治的可能作用吸引了越来越多的关注,而且他们越来越被视为荒漠化生态系统的一个重要影响因素。然而,生物结皮对土壤湿度和土壤温度的影响目前仍不十分明确,而这二者在诸多生态过程中具有重要且关键的作用。为了给这一问题提供更多证据,我们在黄土高原半干旱地区针对不同深度的土壤水分和土壤温度设置了一个长期定位自动观测试验。研究结果表明:(1)生物结皮可使表层5 cm土壤湿度最大增加7.6%,其增加途径主要是通过生物结皮层较高的持水能力;同时,生物结皮可使15 cm土层土壤湿度最大降低3.1%、30 cm土壤土壤湿度降低5.2%、50 cm土层降低8.1%,其降低途径主要是通过生物结皮层对入渗的阻碍作用及其对蒸发的促进作用;最后,生物结皮可使120 cm土层土壤湿度增加2.2%、使150 cm土层土壤湿度增加1.7%;(2)在夏季,生物结皮可使5 cm、15 cm、30 cm土层处的土壤温度分别降低11.8℃、5.4℃、3.2℃,其机理主要是通过生物结皮较高的蒸发速率以及较高的热容量;而在冬季,生物结皮可使5 cm、15 cm、30 cm土层处的土壤温度分别增加4.2℃、2.1℃、1.4℃,其机理主要是通过生物结皮层的覆盖保护作用以及生物结皮相对较暗的颜色;(3)生物结皮对土壤湿度的影响与其对土壤温度的影响具有显著的相关性,而且二者都受到气温和土壤湿度条件的驱动。由此我们可得出结论,生物结皮对表层土壤湿度有积极作用、对浅层土壤湿度有消极作用、对深层土壤湿度有积极作用;而生物结皮对土壤温度的影响一致为积极作用,因为生物结皮可以缓解夏季的高温和冬季的低温,这有利于植物和土壤动物及微生物的生存活动。这一结论对于理解半干旱环境下生物结皮的生态功能及水文功能有一定帮助,同时对于黄土高原干旱半干旱地区以及世界上其它气候相似区的荒漠化防治有一定参考价值。

目前,有关生物结皮影响土壤温度的内容,已于近期发表在Ecological Engineering上,欢迎交流。

Bo Xiao*, Huifang Wang, Jun Fan, ThomasFischer, Maik Veste. 2013. Biological soil crusts decrease soil temperature insummer and increase soil temperature in winter in semiarid environment. EcologicalEngineering, 58:52-56. DOI:10.1016/j.ecoleng.2013.06.009.

 

Biological soil crusts decrease soil temperature in summer and increase soil tem.pdf  



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