黄土高原典型灌丛穿透雨空间异质性及影响机制

　　 摘要:

干旱区灌丛穿透雨对生态系统水分循环及植被生长具有重要意义,其空间异质性受冠层结构、降雨特征及微环境等多种因素协同调控,厘清这一特征的分布规律与驱动机制,对理解干旱区生态水文过程具有重要意义。以黄土高原典型旱生灌丛柠条(Caragana korshinskii)、沙柳(Salix psammophila)为研究对象,于2016、2017年连续两个雨季开展野外定位监测,系统探究两种灌丛穿透雨的空间分布格局及其驱动机制。研究结果表明,柠条、沙柳两种典型旱生灌丛的穿透雨在空间分布上均表现出较为明显的异质性特征,其空间变异系数分别为20.95%和20.17%。冠层下不同区位的穿透雨分布存在差异显著(P<0.05),该空间异质性受灌丛冠层形态结构、降雨特征(降雨量、降雨强度)的综合调控。冠层形态结构通过调控降雨截留与再分配过程直接改变穿透雨空间分布,定量分析证明冠层厚度和枝长是影响穿透雨异质性的关键形态因子(P<0.05);降雨特征通过决定冠下穿透雨的数量与强度,间接调控其异质性格局,冠下穿透雨变异系数随着降雨量、降雨强度、和降雨历时的增大呈幂函数关系降低。在植被形态冠层结构和降雨特征共同影响下,两种灌丛聚集效应发生率分别为 8.16%(柠条)和 2.41%(沙柳)。研究不仅为深入揭示干旱区灌丛生态系统水文过程与植被水分利用机制提供了关键数据,也为干旱区退化生态系统恢复中的植被配置优化、区域水资源高效管理提供了重要的理论依据与实践指导。