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半日花(Helianthemum soongoricum Schrenk)群系是西鄂尔多斯荒漠的主要群系之一,围绕着桌子山和岗德格尔山的石质低山和砾石质丘陵呈岛状残遗分布。半日花是古老的第三纪孑遗植物,在我国仅一属一种,是国家二级珍稀保护植物,不仅在维持荒漠生态系统的功能方面有重要的作用,而且对于研究环境演化、植物区系、生物进化、生物多样性和全球变化等有着重大的学术价值和诊断意义。本文通过对半日花的群落特征、植株的蒸腾耗水特性、群落蒸腾耗水量与蒸散量的调查与测定,试探讨半日花的水分利用机理和群落的形成机制,研究结果如下:
1.半日花根系集中分布于土壤表层0-30cm,且以10-20cm分布最多;主要分布于低山和丘陵的砾石、石质坡面的中部和顶部,地表具有大量的石块,坡中0-10cm土层为少砾质紧沙土,10-20cm土层为中砾质紧沙土,20-30cm土层为中砾质沙壤土;其群落结构简单,植被稀疏、低矮,总盖度在3%-13%之间,绝大多数物种为旱生、强旱生小灌木或小半灌木和旱生多年生丛生禾草,一、二年生植物层片在水分条件较好时较为明显,可分为半日花+刺旋花+耆状亚菊.小禾草和半日花+四合木+长叶红砂.小禾草两个群落类型;在7、8和9三个月中,半日花各器官及其地上部分生物量均在8月份最高,地下部分生物量呈递增趋势。
2.半日花种群空间分布格局呈随机型和聚集型,在半日花+刺旋花+耆状亚菊-小禾草群落中,由于坡中和坡顶土壤水分异质性的降低使得环境资源分布趋于均匀,从而使半日花种群呈随机分布,且空间格局调查的最适取样面积为8m×8m;而在半日花+四合木+长叶红砂-小禾草群落中,半日花种群为聚集型,这可能与样方的设置和土壤水分空间异质性有关,且空间格局调查的最适面积为16m×16m。
3.半日花叶水势在清晨最高,最低值出现在13:00,在17:00以后水势逐渐升高,一天中最高和最低水势差为2.21MPa,大气温度和空气相对湿度是影响半日花叶水势的主要因子;半日花单株蒸腾量日进程为单峰曲线,最高点出现在13:00,全天蒸腾耗水量为0.13kg/m<2>,大气温度和太阳辐射是影响半日花蒸腾作用的主要环境因子;在生长旺季(7月和8月),半日花群落的日净生产量为0.55g/m<2>,水分利用效率为4.23g/kg。
4.7月和8月降水丰沛,土壤处于较高含水量时期,坡顶、坡中和坡底土壤含水量分别在0-10cm、10-20crn和20-30cm土层最高,9月由于无降水补给,土壤的平均含水量处于较低水平,且表层土壤含水量降低;7、8、9月份各坡位的土壤平均含水量均表现为坡中最高,坡顶和坡底相近;半日花在生长旺季(7、8月份)群落水分收支略显负平衡状态,水分亏缺5.98mm,大部分降雨以土壤蒸发、地表径流以及渗漏的形式流失,而成为无效降水。