全 文 ：古尔班通古特沙漠梭梭与白梭梭利用降雨的差异*
张卫宾 刘 彤
＊＊
李宽亮 徐满厚 司朗明
(石河子大学生命科学学院，新疆石河子 832000)
摘 要 采用模拟降雨的方法，对梭梭和白梭梭的降雨再分配过程进行了研究，并对梭梭
与白梭梭 0 ～ 100 cm的浅层根系分布进行了调查。回归分析发现，梭梭与白梭梭茎流率、
穿透率、截留率与降雨量之间呈显著对数关系。在相同的降雨强度下，梭梭与白梭梭之间
降雨分配无显著差异，但在不同降雨强度下梭梭和白梭梭各自的降雨再分配存在显著差
异。20 mm·h－1的降雨强度有利于产生更多的茎流，梭梭和白梭梭茎流率在降雨强度 20
mm·h－1的情况下是 30 mm·h－1的情况下的 2. 3 倍和 2. 9 倍。白梭梭根系主要分布在土壤
表层，0 ～ 60 cm 的土壤深度内侧根数占 0 ～ 100 cm 内总侧根数的 86%。白梭梭在 0 ～ 20、
20 ～ 40、40 ～ 60 cm土壤深度的水平侧根极显著高于梭梭，分别是梭梭的 10. 0 倍、9. 6 倍和
10. 9 倍。白梭梭水平侧根伸展距离极显著大于梭梭，白梭梭根系冠幅半径为 7. 1 m，梭梭
为 2. 3 m。综上所述，白梭梭主要通过植株特殊形态结构增加茎流等降雨再分配和地下根
系协同作用，来充分的利用降雨;梭梭浅层根系分布稀少，故其利用降雨的能力十分有限，
而更趋向于利用地下水。
关键词 梭梭;白梭梭;茎流;穿透水;截留水;根系分布
中图分类号 Q948． 1 文献标识码 A 文章编号 1000－4890(2011)8－1612－08
Difference of rainfall use strategy between Haloxylon ammodendron and Haloxylon persi-
cum in Gurbantonggut Desert． ZHANG Wei-bin，LIU Tong＊＊，LI Kuan-liang，XU Man-hou，
SI Lang-ming (College of Life Sciences，Shihezi University，Shihezi 832003，Xinjiang，China)．
Chinese Journal of Ecology，2011，30(8) :1612－1619．
Abstract:By the method of simulated rainfall，this paper studied the redistribution of rainfall on
shrubs Haloxylon ammodendron and H． persicum in Gurbantonggut Desert，and investigated the
root distribution of the shrubs in 0－100 cm soil layer． Regression analysis showed that the stem-
flow，throughfall，and interception of the shrubs had logarithmic correlation with rainfall． The
rainfall redistribution on the two shrubs had no significant difference at the same rainfall intensi-
ties，but differed significantly at different rainfall intensities． The stemflow of H． ammodendron
and H． persicum at rainfall intensity 20 mm·h－1 was 2. 3 and 2. 9 times of that at 30 mm·h－1，
respectively． The root system of H． persicum was mainly distributed in surface soil，and 86% of
the lateral roots were distributed in 0－60 cm soil layer． The amount of the lateral roots of H． per-
sicum in 0－20 cm，20－40 cm，and 40－60 cm soil layers was 10. 0，9. 6，and 10. 9 times of that
of H． ammoderdron，respectively． The extending space of H． persicum lateral roots was signifi-
cantly larger than that of H． ammoderdron’s，and the root coronal radius of H． persicum was lar-
ger than that of H． ammoderdron，being 7. 1 m and 2. 3 m，respectively． All the results sugges-
ted that in the study area，H． persicum could use rainwater more efficiently than H． ammoderdron
via the synergistic effects of the special plant morphological structure to increase the redistribution
of throughfall and the root absorption of water． H． persicum had sparse distribution of lateral
roots，and thereby，this shrub had limited capability of using rainfall and more tended to use un-
derground water．
Key words:Haloxylon ammodendron;Haloxylon persicum;stemflow;throughfall;interception;
root distribution．
* 国家“十一五”科技支撑计划项目课题(2007BAC17B03)和石河子大学重大科技攻关项目(gxjs2010-zdgg01)资助。
＊＊通讯作者 E-mail:liutong1968@ yahoo． com． cn
收稿日期:2011-01-10 接受日期:2011-03-23
生态学杂志 Chinese Journal of Ecology 2011，30(8) :1612－1619
梭梭(Haloxylon ammodendron)与白梭梭(H．
persicum)是西北干旱区荒漠的优势物种，在我国古
尔班通古特沙漠的分布广泛(郭泉水等，2005) ，对
维持荒漠生态系统稳定中起着重要作用。虽然两个
物种同属于藜科梭梭属，但二者生境明显不同。梭
梭趋向于生长在沙丘间低地、干河床、湖盆边缘、山
前平原或石质砾石地;而白梭梭趋向于生长在流动
沙丘或半固定沙丘上(刘瑛心，1985)。在分布区降
水不足 200 mm情况下，2 个物种是如何利用有限降
水，物种之间利用降水的机制有何差异等问题极有
必要深入研究，以期分析和预测当前全球气候变化
对降水和人类扰动对地下水变化，对梭梭和白梭梭
种群的影响，更好地对这 2 个干旱区资源植物进行
有效保护。
植物冠层对降雨再分配是植物利用降雨的重要
方式和过程之一。降雨通过植物冠层后，其中一部
分以树干茎流和穿透水的方式到达地表，另一部分
被冠层截留不能到达地面，从而影响降雨在树冠周
围的入渗、再分配以及水分平衡。茎流使水分在植
物根部富集，并沿根系输送到更深的土壤中，这对于
维持树木体内水分平衡，减缓干旱缺水对树木生长
造成的影响，提高降水的有效利用率意义重大(Mar-
tinez-Meza ＆ Whitford，1996)。而入渗到更深层土壤
中的水分是荒漠生态系统中，浅层水分短缺的情况
下潜在可利用水资源。所以在干旱区植物为利用有
限降水，可能增大茎流量，同时植被冠层在对降雨的
再分配，会影响土壤水分的时空分布(Durocher，
1990;Chang ＆ Matzner，2000) ，从而会进一步影响根
系的生长与分布(Sperry ＆ Hacke，2002)。
目前，国内外关于森林冠层对降雨再分配过程
已开展了相当丰富的研究(李海涛等，1997;Dunker-
ley，2000;赵鸿雁和吴钦孝，2002;Levia ＆ Frost，
2003;李振新等，2006;王登芝等，2006;Schrijver ＆
Geudens，2007;时忠杰，2009;Muzylo et al．，2009) ，
发现不同地区或同一地区不同物种对降雨的再分配
过程不同。目前虽然杨志鹏等(2008)对毛乌素沙
地和沙柳(Salix psammophila)和籽蒿(Artemisia
sphaerocephala) ，王正宁和王新平(2010)对荒漠灌
木柠条 (Caragana korshinskii) ，Martinez-Meza 和
Whitford(1996)对奇瓦瓦沙漠的的 3 种灌木，Car-
lyle-Moses(2004)对东马德雷山脉的灌木群落，Nav-
ar等(1999a，1999b)对墨西哥东北的有刺灌木等干
旱区、半干旱区灌木对降雨在茎流、穿透水、截留水
的再分配的部分或全部过程进行了研究，但至今对
梭梭、白梭梭的研究未见报道。
本试验采用模拟降雨的方法对梭梭与白梭梭的
降雨再分配过程进行了研究，并对梭梭与白梭梭
0 ～ 100 cm的浅层根系分布进行了调查，目的在于了
解梭梭与白梭梭个体水平的水文过程及二者在沙漠
生存机制。
1 材料与方法
1. 1 研究区概况
研究区位于古尔班通古特沙漠南缘莫索湾垦
区，该区属于典型的大陆性、干旱沙漠性气候。全年
降水量 129. 3 mm，平均积雪深度 17 cm，年水面蒸发
量 2000 mm 左右，全年日照 2777 h，≥10 ℃积温
3594 ℃。
供试验的 2 个样地分别位于国家重点公益林
内，梭梭样地地势较平坦，除地表有不同程度的浮沙
外，均为质地较紧实的粘性土壤。伴生有灌木多枝
柽柳(Tamarix ramosissima)和早熟猪毛菜(Salsola
praecox)、狭果鹤虱(Lappula myosotis)、弯角四齿荠
(Tetracme recurvata)、卷果涩荠(Malcolmia scorpi-
oides)等 1 年生草本植物。白梭梭样地距离梭梭样
地 15 km左右，向北深入沙漠，位于南北走向的高大
沙丘上。伴生有灌木沙拐枣(Calligonum mongoli-
cum)和倒披针叶虫实(Corispermum lehmannianum)、
沙蓬(Agriophyllum squarrosum)、土大戟 (Euphorbia
soongarica)等 1 年生草本植物。
1. 2 研究方法
1. 2. 1 降雨的人工模拟方法 干旱地区降雨主要
归因于飑线和对流云机制，通常产生历时短、强度大
和有限的覆盖面积的暴雨。短时段降雨资料分析得
出，有一个相当稳定的关系支配这类降雨强度特征。
平均而言，所有降雨的大约 50%，发生在强度超过
20 mm·h－1，而 20% ～ 30%的降雨，发生在强度超
过 40 mm·h－1，这种关系似乎与一个特定的地点的
长时段降雨量无关(琼斯，1988)。因此，模拟降雨
强度做了 20 和 30 mm·h－1 2 个不同处理，其中 20
mm·h－1降雨处理雨滴明显＜30 mm·h－1降雨处理
的雨滴。
试验于 2010 年 7 月底 8 月初选择无风或微风
多云的天气进行模拟降雨试验。模拟降雨装置喷头
喷水高度可达 8 m，落地面积为 4 m2 左右分布较均
匀。模拟降雨设备自带动力装置，在模拟降雨时可
3161张卫宾等:古尔班通古特沙漠梭梭与白梭梭利用降雨的差异
表 1 梭梭与白梭梭树冠特征
Table 1 Canopy traits for Haloxylon ammodendron and Haloxylon persicum
物种 基径
(cm)
树高
(m)
冠高
(m)
冠幅
(m2)
树冠纵截面
(m2)
树冠体积
(m3)
分枝倾角
(°)
梭梭 6. 4±1. 5 2. 59±0. 49 2. 42±0. 29 1. 83±0. 74 3. 81±1. 07 1. 52±0. 72 72. 4±7. 1
白梭梭 6. 7±2. 3 2. 71±0. 63 2. 25±0. 57 2. 88±1. 88 4. 41±2. 52 2. 43±2. 21 62. 7±7. 5
数值为平均值±标准差。
以通过控制油门的大小控制水压，达到实验所需的
喷射高度，然后通过阀门控制出水量的多少，从而控
制模拟降雨强度。试验前在学校内做预试验，发现
通过人为控制可以满足均匀降雨的要求。模拟降雨
开始两次控制在 1 mm 左右，以后每次模拟降雨控
制在 2. 5 mm 左右。每次模拟完毕测量茎流量、穿
透水量和冠外降雨量，每样株模拟 9 次降雨。
1. 2. 2 茎流试验植株的选择 在 2 样地中分别选
取不同年龄、不同高度的植株 8 株。测量各样株的
基径、株高、冠高、冠幅、树冠纵截面、树冠体积，2 级
分枝倾角(本文中定义由主干分生分枝为 1 级分
枝，由 1 级分枝上分生的次 1 级分枝为 2 级分枝。
后文中 2 级分枝倾角，简称为:分枝倾角)等 7 项指
标(表 1)。
1. 2. 3 茎流收集 将直径 2 cm 的 PVC 管从中间
剖开做成领状斜槽，用铁钉将其固定在试验样株上，
用玻璃胶密封防止渗漏。固定时使其背侧比出水侧
略高，有利于收集茎流流出。在出水口下端接 2. 5
L塑料桶收集茎流，用量筒量取植株体积茎流量
(ml) ，然后除以冠幅得到茎流量(mm)。
1. 2. 4 模拟降雨与穿透水收集 在模拟降雨植株
的冠下及距冠缘 50 cm处均匀布置直径为 21 cm，高
为 10 cm的塑料盆若干。由于样株之间的冠幅大小
有差别，冠下和冠缘分别放置 8 ～ 23 和 9 ～ 16 个塑
料盆不等。冠下塑料盆收集记为穿透水，冠缘收集
记为模拟降雨，最后除以收集面积得穿透水量
(mm)、模拟降雨量(mm)。
1. 2. 5 截留水 树冠截留量计算公式:I=P－T－S。
式中，I 为冠层截留量(mm) ，P 为模拟降雨量
(mm) ，T为穿透降雨量(mm) ，S为茎流量(mm)。
1. 2. 6 根系分布调查方法 2010 年 9 月在 2 样地
分别选取植物大小相似，生长良好的梭梭与白梭梭
4 株。然后以 20 cm一层，分 5 层挖掘 0 ～ 100 cm的
根系，以直径＜1 mm、1 ～ 5 mm、＞5 mm 3 个径级分别
记录每层水平侧根数。同时每样株选取不同径级的
水平侧根，测量其水平伸展距离。计算每样地 4 个
样株不同深度侧根的平均值，通过方差分析比较梭
梭与白梭梭的根系分布差异。
2 结果与分析
2. 1 梭梭和白梭梭的降雨再分配特点
研究表明，在相同的降雨强度下梭梭与白梭梭
的茎流、穿透水、截留水三部分的分配无明显的差
异，而不同降雨强度下却存在有显著差异(表 2)。
在 30 mm·h－1的降雨强度下，梭梭有利于产生更多
的茎流;在 20 mm·h－1的降雨强度下，白梭梭有利
于产生更多的茎流。梭梭与白梭梭在不同的降雨强
度下各自对降雨的分配存在有显著的差异，梭梭与
白梭梭茎流率在模拟降雨强度 20 mm·h－1的情况
下是 30 mm·h－1的情况下的 2. 3 倍和 2. 9 倍。
2. 2 梭梭和白梭梭的茎流特点
2. 2. 1 茎流体积量与树冠特征之间的关系 由于
梭梭与白梭梭在试验过程中的各样株的总模拟降雨
量之间存在有差别，故用最后 3 次模拟降雨收集的
茎流体积量求出降雨稳定分配后 1 mm 模拟降雨收
集的体积量，然后与各树木形态特征之间作相关分
析。从表 3 可以看出，茎流体积量与除分枝倾角外
的各指标间都存在有显著的相关性。梭梭的茎流体
积量与树冠纵截面面积之间存在极显著的相关关
系，而白梭梭却与树冠冠幅之间存在极显著的相关
关系。
2. 2. 2 茎流与降雨量之间的关系 研究表明，茎流
量的与降雨量有很好的线性关系，而茎流率与降雨
量有很好的对数关系(图 1，图 2)。通过图 1 回归直
线的斜率可以看出在降雨强度为30 mm·h－1的情
表 2 不同降雨强度下梭梭与白梭梭对降雨的再分配
Table 2 Rainfall redistribution of Haloxylon ammodendron
and Haloxylon persicumin under different rainfall intensity
降雨强度
(mm·h－1)
物种 茎流率
(%)
穿透率
(%)
截留率
(%)
30 梭梭 7. 3±0. 47 b 85. 0±0. 43 a 7. 7±0. 71 a
白梭梭 6. 7±0. 23 b 84. 1±1. 05 a 9. 2±1. 04 a
20 梭梭 16. 7±1. 37 a 77. 8±0. 78 b 5. 3±0. 77 b
白梭梭 19. 2±1. 42 a 75. 6±1. 06 b 5. 2±0. 79 b
a、b为多重比较的表示值。
4161 生态学杂志 第 30 卷 第 8 期
表 3 稳定分配后 1 mm降雨的体积茎流量(ml)与树木特征的相关分析
Table 3 Correlation analysis of stemflow (ml)and tree characteristics in 1 mm rainfall when rainfall redistribution is stable
降雨强度
(mm·h－1)
物种 基径 树高 冠高 冠幅 纵截面 冠体积 分枝倾角
30 梭梭 0. 928＊＊ 0. 850＊＊ 0. 714* 0. 626 0. 841＊＊ 0. 67 0. 368
白梭梭 0. 830* 0. 796* 0. 850＊＊ 0. 992＊＊ 0. 969＊＊ 0. 989＊＊ －0. 262
20 梭梭 0. 821* 0. 836＊＊ 0. 751* 0. 759* 0. 913＊＊ 0. 803* 0. 307
白梭梭 0. 726* 0. 787* 0. 839＊＊ 0. 919＊＊ 0. 916＊＊ 0. 907＊＊ －0. 137
* 在 0. 05 水平上显著相关，＊＊在 0. 01 水平上显著相关(两尾)。
图 1 茎流量与降雨量之间的回归关系
Fig． 1 Regression analysis of stemflow and rainfall
a. 梭梭 30 mm·h－1模拟降雨强度;b. 梭梭 20 mm·h－1模拟降雨强度;c. 白梭梭 30 mm·h－1模拟降雨强度;d. 白梭梭 20 mm·h－1模拟降雨强
度。以下图 a、b、c、d意义相同。
况下，梭梭比白梭梭能产生更多的茎流。在降雨强
度为 20 mm·h－1的情况下，白梭梭比梭梭能产生更
多的茎流。由茎流率与降雨量的回归方程可以得出
在降雨强度为 30 mm·h－1的情况下梭梭与白梭梭
的最小产流降雨量分别为 0. 76 和 0. 67 mm;在降雨
强度为 20 mm·h－1的情况下，最小产流降雨量分别
为 0. 62 和 0. 50 mm。由此可以得出，无论在何种降
雨模式下，梭梭与白梭梭都容易产生茎流，但白梭梭
可以在更小降雨的情况下产生茎流。
2. 3 穿透水与降雨量之间的关系
梭梭与白梭梭穿透率与降雨量存在有明显的对
数关系(图 3) ，在整个试验过程中均有穿透水产生，
而且最小穿透率为 50%左右，这与梭梭的树冠结构
有密切的关系。虽然试验在梭梭同化枝生物量较大
的 7 月底 8 月初进行，但 2 种梭梭树冠仍未完全郁
闭，而且 2 种梭梭新梢尖端均有一定的下垂，这都有
利于穿透水的形成。从图 3 可以看出，在 7 mm 左
右降雨以后穿透率就基本保持稳定不变，应该是 2
种梭梭的树冠附着水达到饱和。
2. 4 截留损失与降雨量之间的关系
梭梭与白梭梭的截留率与降雨量之间存在有显
著的对数相关关系(图 4)。从图 4 可以看出，梭梭
与白梭梭的截留量在小降雨事件中的截留率还是比
较高的，2 种强度下＜2 mm 的降雨事件中平均截留
率均＞25%。但截留率随降雨的增多迅速减小，在 7
mm左右趋于稳定，以后随降雨的增多变化不大。
2. 5 水平侧根分布
由于梭梭与白梭梭水平侧根主要分布在 0 ～ 60
cm的土层里，故在分析水平伸展距离时未对 60 ～
100 cm土层内的侧根进行统计分析。从表 4 可以
得出，梭梭与白梭梭的水平根系主要分布在 0 ～
60 cm的浅层土壤里，60 cm以下水平侧根明显减少，
5161张卫宾等:古尔班通古特沙漠梭梭与白梭梭利用降雨的差异
图 2 茎流率与降雨量之间的回归关系
Fig． 2 Regression analysis of stemflow rate and rainfall
图 3 穿透率与降雨量 R之间的回归关系
Fig． 3 Regression analysis of throughfall rate and rainfall
且梭梭在 80 ～ 100 cm 未发现水平侧根。梭梭与白
梭梭在 0 ～ 60 cm 的土层内的水平侧根数分别为总
侧根的 96%和 86%，但白梭梭在 0 ～ 20 cm、20 ～ 40
cm、40 ～ 60 cm土壤深度的水平侧根极显著地高于
梭梭，分别是梭梭的 10. 0 倍、9. 6 倍和 10. 9 倍。白
梭梭＜1 mm的水平侧根十分发达，而梭梭几乎没有
＜1 mm的侧根。
梭梭的水平侧根在＜1 mm、1 ～ 5 mm、＞5 mm 3
个径级上平均水平伸展距离为 60、150 和 230 cm，
白梭梭水平侧根在 3 个径级上平均水平伸展距离为
6161 生态学杂志 第 30 卷 第 8 期
图 4 截留率与降雨量之间的回归关系
Fig． 4 Regression analysis of interception rate and rainfall
表 4 梭梭与白梭梭 0 ～ 100 cm土壤内水平侧根数量分布情况
Table 4 Horizontal lateral root distribution of Haloxylon ammodendron and Haloxylon persicum in soil depth of 0－100 cm
土壤深度
(cm)
梭梭(条数)
全部 ＜1 mm 1 ～ 5 mm ＞5 mm
白梭梭(条数)
全部 ＜1 mm 1 ～ 5 mm ＞5 mm
0－20 7. 5 0 6 1. 5 75. 25 57. 5 17. 5 0. 25
20－40 12. 25 0. 75 8. 75 2. 75 117. 5 102. 5 13 2
40－60 5. 5 0 4 1. 5 59. 75 47. 5 8. 75 3. 5
60－80 1 0 0. 75 0. 25 29. 75 22. 5 4. 75 2. 5
80－100 0 0 0 0 11. 25 8. 75 0. 75 1. 75
水平伸展距离(cm) 60 150 230 30 330 710
30、330 和 710 cm。白梭梭＜1 mm 的水平侧根大都
较细，伸展距离有限，但接近 1mm 的细根可以向外
延伸 1. 5 m左右。白梭梭＜1 mm 水平侧根的主要
集中在主根附近，＞1 mm 的水平侧根伸展距离明显
大于冠幅半径，其中有一直径 8 mm 的水平侧根水
平伸展距离达 9. 8 m 之远，且每一径级水平侧根上
都分布有很密的毛根。梭梭水平侧根的伸展距离却
十分的有限，而且梭梭的水平侧根上几乎没有毛根
分布。
3 讨 论
梭梭茎流量与树冠纵截面积有更好的相关性，
而白梭梭的茎流量与冠幅有更好的相关性，这主要
是由于梭梭分枝倾角很大，从而使得梭梭树冠与白
梭梭相比表现为明显的长冠型(梭梭与白梭梭的冠
高与冠幅直径比分别为 1. 60 和 1. 17)。
干旱与半干旱地区茎流量为 2. 7% ～ 10. 6%
(Whitford，1996;Carlyle-Moses，2004;杨 志 鹏，
2008)。本试验在降雨强度为 30 mm· h－1的情况
下，梭梭与白梭梭的茎流总量分别占模拟降雨的
7. 3%和 6. 7%，在以上研究结果范围之内。但在降
雨强度为 20 mm·h－1的情况下，梭梭与白梭梭茎流
率分别为 16. 9%和 19. 2%，这是远大于以上参考文
献的研究结果的。本研究区的年平均降水量 120
mm左右，本研究 20 mm·h－1的模拟降雨更接近自
然降雨模式，而参考文献研究区的年平均降水量均
＞395 mm。所以相比于降水强度而言，在干旱环境
中生长的梭梭与白梭梭可以形成更多的茎流，充分
的利用降雨来适应干旱环境。
梭梭与白梭梭在降雨强度为 20 mm·h－1时的
7161张卫宾等:古尔班通古特沙漠梭梭与白梭梭利用降雨的差异
茎流率，是降雨强度为 30 mm·h－1处理下的 2. 3 倍
和 2. 9 倍。因为较大强度降雨的雨滴在下落的过程
具有较大的动能且雨滴较大，容易引起雨滴飞溅，不
利于梭梭与白梭梭枝条捕获降雨，从而茎流率较低;
较小强度降雨则刚好相反。梭梭与白梭梭的最小产
流降雨量均＜0. 8 mm，小于其他学者对荒漠灌丛树
干茎流形成的临界值 1. 3 ～ 2 mm (Pressland，1973;
Navar，1993;Martinez-Meza ＆ Whitford，1996) ，仍然
说明梭梭与白梭梭更容易产生茎流。本研究发现梭
梭与白梭梭茎流率随降雨量的增多而增加较缓慢，
但并未像其他研究结果一样，在大于某一降雨量的
情况下而稳定不变。这表明梭梭和白梭梭在大的降
雨的情况下，有收集更多茎流的潜力。
Herwitz(1986)为了定量分析在根际区土壤水
分树干茎流输入，提出了汇集率(funnelling ratio)的
概念，通过树干基部单位横截面积上的树干茎流量
与降雨量的比值表示，公式如下:
FR =
SFvol
BA·P (1)
式中，FR 为集流率，SFvol 为体积树干茎流量，BA 为
树干基部的横截面积，P为降雨量。
降雨强度为 30 和 20 mm·h－1 2 种情况下，5
mm降雨梭梭与白梭梭集流率平均值为 27、31 和
57、110。无论在哪一种降雨强度下，白梭梭的汇流
率都明显高于梭梭，这主要是由于相同径级的白梭
梭冠幅显著大于梭梭。这表明白梭梭在相同径级
下，可以收集更大体积量的茎流到植株基部。这正
是白梭梭直径＜1 mm的活力根在 0 ～ 60 cm土层内，
大量存在的原因。梭梭表层根系很少有可能是土层
坚实和其自身生理特性共同作用的结果。
本研究，梭梭与白梭梭在降雨强度为 30 mm·
h－1的情况下，穿透水量分别为降雨量的 85. 0%和
84. 1%;在降雨强度 20 mm·h－1的情况下，穿透水
量为降雨量的 77. 8%和 75. 6%。与其他关于干旱、
半干旱区灌木穿透水量研究结果 56% ～ 83. 7%相
比穿透率较高。冠下土壤水分蒸发量低，可以保存
更长时间，有利于梭梭与白梭梭的生长。
在 30 mm·h－1的情况下，梭梭与白梭梭的平均
截留率分别为 7. 7%和 9. 2%;在 20 mm·h－1的情况
下，平均截留率分别为 5. 3%和 5. 2%。这与其他干
旱、半干旱区截留率的研究结论 8. 2% ～ 40%比较
(Domingo，1998;Navar，1999a，1999b;Carlyle-Moses，
2004) ，梭梭与白梭梭的截留较小。较小的截留率，
使更多的降雨可以茎流的穿透水的形式落到地面，
从而增加土壤内有效含水量。
白梭梭 0 ～ 60 cm土壤表层根系非常发达，远大
于梭梭。白梭梭在 0 ～ 60 cm浅层土壤根系发达，全
部侧根平均值为 252. 5 条，其中直径＜1 mm 的侧根
平均值为 207. 5 条，表明白梭梭可以充分利用降雨。
与之相对，梭梭在 0 ～ 60 cm 的浅层土壤内侧根稀
少，全部侧根平均值为 25. 25 条，而直径＜1 mm的侧
根几乎没有，平均值仅为 0. 75 条，表明梭梭降雨利
用十分有限，应更趋向于利用地下水。古尔班通古
特沙漠腹地 7—9 月的降雨量较多，其中月降水量最
大值为 7 月和 8 月 2 个月，并且 7、8 月 0 ～ 120 cm
的土壤水分由于降水的补给，土壤含水量增多(陈
钧杰，2009;孙东霞，2010)。有研究表明，在古尔班
通古特沙漠边缘沙丘，7—9 月为降水入渗补给阶
段，最高值基本出现在 7 月和 8 月(张世军，2005)。
这样白梭梭 0 ～ 60 cm的浅层根系，就不会过长时间
暴露在土壤干旱，从而保持根系活力。所以白梭梭
白根系生长特点与其环境形成了良好的适应关系。
盛晋华等(2004)在内蒙古吉兰泰地区对不同
年龄的梭梭根系挖掘实验，表明梭梭侧根极少，根幅
较窄，垂直根系较发达。Xu 和 Li(2006)在古尔班
通古特沙漠东南部研究发现，梭梭为非深根系植物，
其根系主要分布在 0 ～ 90 cm处，主要依靠降水转化
而来的浅层土壤水;而徐贵青和李彦(2009)的研究
表明，梭梭可以通过根系调整来利用降水和地下水
两部分水分。刘斌等(2010)通过对古尔班通古特
沙漠西部设置 16 眼水位观测井，分析大面积梭梭退
化原因，发现地下水位过低显著地降低梭梭(H．
ammodendron)的存活指数(活株与死株之比) ，所以
梭梭主要利用的是地下水。同样，本研究发现，梭梭
根系在土壤浅层分布十分稀少，且生长在土壤较紧
实的粘性土壤上，水分不易入渗，所以梭梭更趋向于
利用地下水。白梭梭生长在流动性较强的沙丘中上
部，沙丘水分容易入渗，而且蒸发量小(翟翠霞，
2007)。从生长的特征来看，利用降雨的差异主要
表现在根系分布上。白梭梭在 0 ～ 60 cm 的土壤内
有丰富的根系分布，所以白梭梭通过增加茎流率与
发达的浅根系协同，来更有效地利用降雨。
致 谢 感谢石河子大学生命科学学院 2008 级研究生刘忠
权、曾晓玲和沈雪莹在试验方案确定过程中提出宝贵建议，
感谢孙钦明、信誉、董合干、刘华峰、贾海洋等同学在试验过
程提供帮助。
8161 生态学杂志 第 30 卷 第 8 期
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作者简介 张卫宾，男，1985 年生，硕士研究生，研究方向为
植物生态学。E-mail:zhweibin1985@ 163． com
责任编辑 王 伟
9161张卫宾等:古尔班通古特沙漠梭梭与白梭梭利用降雨的差异