全 文 ：尹本丰，张元明，陶冶．白梭梭（Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ　ｐｅｒｓｉｃｕｍ）灌丛下雾凇的散布格局及其对土壤含水量的影响［Ｊ］．中国沙漠，２０１５，３５
（４）：９５１－９５８．［Ｙｉｎ　Ｂｅｎｆｅｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｙｕａｎｍｉｎｇ，Ｔａｏ　Ｙｅ．Ｒｉｍｅ　ｄｉｓｐｅｒｓａｌ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｕｎｄｅｒ　Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ　ｐｅｒｓｉｃｕｍｃａｎｏｐｙ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｅｆｆｅｃｔ
ｏｎ　ｓｏｉｌ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　ｅａｒｌｙ　ｗｉｎｔｅｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｄｅｓｅｒｔ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２０１５，３５（４）：９５１－９５８．］．ｄｏｉ：１０．７５２２／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－
６９４Ｘ．２０１４．０００７１．
白梭梭（Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ　ｐｅｒｓｉｃｕｍ）灌丛下雾凇的散布
格局及其对土壤含水量的影响
　　收稿日期：２０１４－０３－２６；改回日期：２０１４－０５－１２
　　资助项目：国家重点基础研究发展计划项目（２０１４ＣＢ９５４２０２）；国家自然科学基金项目（Ｕ１２０３３０１）
　　作者简介：尹本丰（１９８８—），男，山东曹县人，硕士研究生，主要从事干旱区植物生态学研究。Ｅｍａｉｌ：ｙｉｎｂｅｎｆｅｎｇ＠１６３．ｃｏｍ
　　通讯作者：张元明（Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｙｍ＠ｍｓ．ｘｊｂ．ａｃ．ｃｎ）
尹本丰１，２，张元明１，陶 冶１
（１．中国科学院新疆生态与地理研究所 干旱区生物地理与生物资源重点实验室，新疆 乌鲁木齐８３００１１；２．中国科学院大
学，北京１０００４９）
摘要：雾凇是古尔班通古特沙漠冬季常见的天气现象，荒漠植物具有较强的捕获雾凇的能力。雾凇作为隐匿性降
水对荒漠植被的生长具有极其重要的作用。本研究调查了初冬无雪期２株不同大小的白梭梭（Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ　ｐｅｒｓｉ－
ｃｕｍ）灌丛下雾凇散落的分布格局，分析了雾凇对灌丛下土壤含水量的影响。结果表明：２株白梭梭灌丛下雾凇均
表现出偏向下风坡散落的格局；雾凇量和土壤含水量的空间分布格局均服从高斯模型，并呈现出由灌丛基部向外
先增加后减少的趋势；雾凇量与雾凇融化后土壤含水量的结构变异系数均在９２％以上，表明二者的空间变异主要
是灌丛引起的空间自相关造成的；２株白梭梭灌丛下的土壤含水量与雾凇散落量均为显著正相关，表明散落的雾凇
确实增加了灌丛下的土壤含水量。因此，雾凇散落将有利于灌丛下生物结皮的生长，促进结皮（尤其是苔藓结皮）
的选择性分布。
关键词：雾凇；白梭梭（Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ　ｐｅｒｓｉｃｕｍ）；空间异质性；土壤含水量；生物结皮；干旱区
文章编号：１０００－６９４Ｘ（２０１５）０４－０９５１－０８　　　ｄｏｉ：１０．７５２２／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－６９４Ｘ．２０１４．０００７１
中图分类号：Ｐ４２６．４；Ｓ１５２．７ 文献标志码：Ａ
１　引言
在干旱、半干旱荒漠地区，水分是植物生长最主
要的决定因素［１］。凝结水作为荒漠生态系统重要和
稳定的水分来源［２－３］，越来越引起人们的关注。在
极端干旱的荒漠环境下，凝结水不仅为荒漠节肢动
物等提供必要的水源，也在一定程度上促进了一年
生植物种子的萌发和浅根植物的生长［４－７］。有规律
的起雾事件也能够使得生物土壤结皮中的苔藓与地
衣结皮通过吸收水汽而激活其新陈代谢。Ｈｅｒｒｎ－
ｓｔａｄｔ等［８］在以色列内盖夫（Ｎｅｇｅｖ）沙漠的野外研究
发现，苔藓植物能够利用露水和雾水在冬季的第一
场降雨前产生繁殖器官。所以初冬季节，温度的降
低和凝结水的增加为苔藓及地衣的生长提供了良好
的生存条件［９－１０］。
雾凇是古尔班通古特沙漠及其周边地区冬季常
见的天气现象［１１］，出现雾凇平均时间常达４０ｄ以
上，且植物捕获的雾凇凝结水量可占到沙漠冬季降
水的２１．８％［１２］。因此，雾凇和其他凝结水作为隐匿
性降水对荒漠植被的生长具有重要作用［１３］。同时，
荒漠植被的存在对于冬季凝结水的形成也具有重要
作用。周宏飞等［１２］研究发现梭梭（Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ　ａｍ－
ｍｏｄｅｎｄｒｏｎ）冠层冬季雾凇的凝结水量是雪面的５
倍左右。此外，灌丛下土壤地表水分和养分的空间
分布格局对植被及其下草本植物及生物结皮的生长
与分布也具有显著的影响。在对植物多样性的研究
中也发现，灌丛下植物的多样性明显高于其他区域；
作为荒漠重要的地表覆盖类型的生物结皮，其盖度
和生长状况也明显高于裸露地［１４］。灌丛不仅可以
为草本植物和生物结皮的生长提供营养，其遮荫的
环境还能够在一定程度上降低水分的蒸发。
植被的存在对土壤养分和水分的富集作用已被
多数的研究所证明［１５－１７］。凋落物的存在除具有保
护地表土壤免被侵蚀的功能外，也能够通过对地表
遮阴来减少地表水分的快速蒸发。在以色列内盖夫
沙漠的研究发现，灌丛的存在能够汇集周围的水分，
第３５卷　第４期
２０１５年７月 　　　　　　　 　　　　　　
中　国　沙　漠
ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＤＥＳＥＲＴ　ＲＥＳＥＡＲＣＨ
　　　　　　　　　　　　　
Ｖｏｌ．３５　Ｎｏ．４
Ｊｕｌ．２０１５
使得灌丛成为一个利于其他草本植物和苔藓等隐花
植物生存的沃岛［１８］。苔藓等隐花植物的存在不但
能够对沙漠的固定起积极作用，其对土壤表面的物
理化学及生物学特性、土壤抗风蚀水蚀等作用以及
沙漠植被的演替过程都具有显著影响［１９－２０］。可见，
灌木有利于肥岛和湿岛的形成，进而有利于分布在
灌丛下的隐花植物的生存和生长。
白梭梭（Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ　ｐｅｒｓｉｃｕｍ）是古尔班通古特
沙漠主要的灌木建群种，其密集的细枝和同化枝，为
凝结水的形成提供了良好的条件［１１］。该沙漠冬季
盛行东北风，植被形成的雾凇很容易被吹落而形成
地表降水。研究表明，具有相对低的温度和较高湿
度的秋末冬初可能是荒漠苔藓植物生长和繁殖的最
佳时期［２１］，因此雾凇散落导致的土壤水分的异质性
分布可能会对灌丛下苔藓等荒漠生物结皮的异质性
分布产生重要影响。在古尔班通古特沙漠，雾凇在
梭梭等灌丛上的凝结量及其影响因素已有研究，但
关于灌丛下风吹散落雾凇的空间分布格局及其对土
壤含水量的影响尚未见报道。因此，分析灌丛下雾
凇的散落格局及其影响下的土壤含水量的空间格局
对深入了解灌丛下隐花植物的分布特点及其生存策
略具有重要意义。
２　研究区与研究方法
２．１　研究区概况
古尔班通古特沙漠（４４°１１′—４６°２０′Ｎ，８０°３１′—
９０°００′Ｅ）位于准噶尔盆地中部，面积４．８８×１０４
ｋｍ２，是中国最大的固定和半固定沙漠。年降水量
仅７０～１５０ｍｍ，年蒸发量达２　０００ｍｍ，年均相对湿
度为５０％～６０％，为典型的温带大陆性气候。同
时，古尔班通古特沙漠也是中国少有的冬季有积雪
长期覆盖的沙漠之一，稳定积雪日数一般在１００～
１６０ｄ，平均积雪厚度达２０～３０ｃｍ，占全年降水的
２５％以上，为早春植物的生长发育提供了良好的水
文条件［１３］。本研究区冬季受西伯利亚－蒙古高压的
控制，盛行东北风，冷重的反气旋笼罩使其下层空气
较为稳定，风速通常低于２ｍ·ｓ－１，加上低温高湿
的环境，使沙漠冬季雾凇日数有２０～４０ｄ［１１－１２］。
样地选择在古尔班通古特沙漠腹地，隶属于新
疆阿勒泰地区福海县最南缘（４５°２４′Ｎ，８８°００′Ｅ），该
地区为本研究组关于生物结皮系列研究的固定试验
地之一。研究区沙垄为南北走向，坡度为３０°，垄
间、垄坡、垄顶均有不连续的植被分布。植被层由下
到上垂直分布着发育较好的地衣与苔藓结皮层，然
后为一年生、多年生草本及蛇麻黄（Ｅｐｈｅｄｒａ　ｄｉｓ－
ｔａｃｈｙａ）等灌丛，上层为白梭梭和沙拐枣（Ｃａｌｉｇｏ－
ｎｕｍ）等灌木层。白梭梭在沙丘顶部分布较多，在丘
间和垄坡也有一定量的分布。生物土壤结皮除在垄
顶覆盖度低外，其余各处均有不同类型的结皮覆盖，
尤其在灌丛下有大量的苔藓结皮存在。
２．２　研究方法
在研究区选择一块位于西坡中部的试验区，选
择一大一小２棵白梭梭作为研究对象，分别标记为
Ａ、Ｂ。Ａ冠幅为２．１５ｍ×１．６５ｍ，高为２．７ｍ；Ｂ冠
幅为１．０５ｍ×０．９３ｍ，高为１．４ｍ。２株植物间隔
１５ｍ，各株植物周缘５ｍ范围内无其他灌木干扰。
用卷尺分别在２株白梭梭灌丛外划定３．５ｍ×４．５
ｍ和２．０ｍ×２．４ｍ的矩形区域。由于该沙漠冬季
盛行东偏北风，雾凇散落方向基本为由坡上至坡下，
即由东至西，因此灌丛样地均为东西长、南北窄的矩
形区域。设置样地时，白梭梭Ａ样地的东西方向和
南北方向均以０．５ｍ为间隔标记一个点，白梭梭Ｂ
以０．４ｍ为间隔标记一个点，每个标记点即为一个
取样点，白梭梭Ａ和Ｂ的取样点数分别为８０和４２。
以每个取样点为中心的２０ｃｍ×２０ｃｍ正方形区域
为核心取样区，禁止踩踏破坏。
在秋末冬初的无雪期，雾凇是古尔班通古特沙
漠及其周边地区常见的天气现象［１１－１２］。依据该沙
漠雾凇出现的气象条件［１１］，通过天气预报查询及自
动气象站实时监测数据分析雾凇出现的概率，确定
试验于２０１３年１２月３日开始布置实施。首先，在
每一取样点，用５ｃｍ标准环刀（Ｖ＝１００ｃｍ３）取一
份土壤，装入封口袋内带回实验室，以测定（天平精
度０．００１ｇ）原始土壤含水量Ｗｓ。
随后，在每个取样点上放置１个洁净的、称重并
标记好的培养皿，以收集从灌丛上散落的雾凇。同
时，为了消除培养皿自身凝结的水分，在样地北侧
２０ｍ外的开阔区域（无灌丛）放置１０个同样的培养
皿作为对照。
１２月４日（阴天）气温较低（－４．５℃），水汽充
足（湿度７８％），风向东偏北（１．５ｍ·ｓ－１），晚上开
始出现雾凇凝结；经过一晚的凝结，至１２月５日（阴
天）上午，研究区所有立地灌木和草本植物枝条上均
已凝结大量雾凇（图１Ａ），但因伴随着北风，已有部
分雾凇被吹落（图１Ｂ）。将至中午，天气放晴，气温
升高，但风速加大（５．０～６．０ｍ·ｓ－１），雾凇不再形
２５９　　　　　　　　　　　　 　　　 中　国　沙　漠 　　　　　　　　　　　　　第３５卷　
图１　试验期间荒漠植物凝结雾凇（Ａ）及白梭梭灌丛下雾凇散落（Ｂ）的景观（地表黑色部分为生物结皮）
Ｆｉｇ．１　Ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｄｅｓｅｒｔ　ｐｌａｎｔ　ｒｉｍｅ（Ａ）ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｉｍｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｕｎｄｅｒ　Ｈ．ｐｅｒｓｉｃｕｍｃａｎｏｐｙ（Ｂ）
ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ（Ｔｈｅ　ｂｌａｃｋ　ｓｏｉｌ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｉｓ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｒｕｓｔ）
成。在随后的几小时，白梭梭上的雾凇基本被吹落
干净，呈现西多东少的景象（图１Ｂ，上为东）。
　　人工拍打白梭梭主干，使残留在枝条上的极少
部分雾凇散落。将２株灌丛下的１２２个培养皿及
１０个对照培养皿逐一用纱布将底部沙土擦拭干净，
迅速在野外原位称重（天平精度０．００１ｇ）、记录，进
而通过计算得到灌丛下散落的雾凇量Ｗｆ。
由于初冬季节气温相对较高，雾凇吹落后很快
就被融化殆尽。至１２月７日，２株白梭梭下散落的
雾凇均已全部融化。此时用环刀在每个取样点右侧
５ｃｍ处取一份土样，装入封口袋内带回实验室，以
测定雾凇融化后的表层土壤含水量Ｗｅ。由于雾凇
散落后会出现蒸发现象，且土壤空间异质性也会改
变雾凇融水的微尺度分布，因而Ｗｅ不能由Ｗｆ直接
转换得到，必须要实测。Ｗｓ、Ｗｆ及 Ｗｅ的计算公
式为：
Ｗｓ＝ （ｍ１－ｍ２）／Ｖ （１）
Ｗｆ＝ （ｍ３－ｍ４－ｍ５）／Ｓ （２）
Ｗｅ＝ （ｍ６－ｍ７）／Ｖ （３）
式中：Ｗｓ、Ｗｆ及Ｗｅ分别为原始土壤含水量、灌丛下
散落的雾凇量和雾凇融化后的土壤含水量；Ｖ 为环
刀的体积（１００ｃｍ３）；Ｓ为培养皿的底面积（６３．６２
ｃｍ２）；ｍ１为起始土壤湿重；ｍ２为土壤干质量（１０５℃
下２４ｈ）；ｍ３为灌丛下带雾凇培养皿的重量；ｍ４为培
养皿干重；ｍ５为１０个对照培养皿内的平均水分含
量；ｍ６为雾凇融化后所取土样鲜质量；ｍ７为烘干后
的土样干质量。
２．３　统计分析
用ＧＳ＋５．０软件对数据进行半方差分析，随后
进行Ｋｒｉｇｉｎｇ插值分析和作图。用ＳＰＳＳ　１９．０统计
软件对２个样地初始土壤含水量（Ｗｓ）、雾凇量
（Ｗｆ）、雾凇融化后的土壤含水量（Ｗｅ）进行描述统计
分析和数据正态性检验（ｏｎｅ　ｓａｍｐｌｅ　Ｋｏｌｏｍｏｇｏｒｏｖ－
Ｓｅｍｉｍｏｖ，即Ｋ－Ｓ检验），并对Ｗｆ与Ｗｅ及其与雾凇
增加的土壤含水量（Ｗｅ－Ｗｓ）进行Ｐｅａｒｓｏｎ相关性
分析。
半方差分析是地统计分析的基础，根据半方差
分析结果可以拟合出研究变量空间变异的最佳理论
模型，其表达式为［２２－２４］：
ｒ（ｈ）＝ １２　Ｎ（ｈ）∑
Ｎ（ｈ）
ｉ＝１
［Ｚ（ｘｉ）－Ｚ（ｘｉ＋ｈ）］
式中：ｒ（ｈ）为某变量的变异函数，是取样范围内间距
为ｈ的所有样点上目标参数的半方差；ｈ为步长，即
取样间距；Ｎ（ｈ）为间距ｈ所对应的样点数；Ｚ（ｘｉ）和
Ｚ（ｘｉ＋ｈ）分别为区域变量在空间位置ｘｉ和ｘｉ＋ｈ处
的观测值。
变异函数的曲线结构是由块金值（Ｃ０）、基台值
（Ｃ０＋Ｃ）和变程（Ａ０）来描述的。块金值反映了变量
小于取样尺度的空间变异和随机误差；基台值则是
不随样点间距变化而变化的值，反映了区域变量的
空间异质性程度，此时的样点间距即为变程；变程反
映了区域变量的最大自相关距离，即当某点与已知
点的距离大于变程时，该点数据不能用于内插或者
外推。变量的空间自相关性由变量的偏基台值（基
台值与块金值的差值）与基台值的比值（Ｃ／（Ｃ０＋
Ｃ））来反映，称为结构变异，该值越大，空间自相关
性越强；相应的块金值与基台值的比值（Ｃ０／（Ｃ０＋
Ｃ））称为基底效应，表示样本间的变异特征，该值越
大表明样本间的变异更多的是由随机因素引起的。
最后对土壤含水量进行普通克里格（Ｋｒｉｇｉｎｇ）
插值分析，并绘制空间变异图。
３５９　第４期 尹本丰等：白梭梭（Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ　ｐｅｒｓｉｃｕｍ）灌丛下雾凇的散布格局及其对土壤含水量的影响 　　　
３　结果与分析
３．１　灌丛下雾凇的散布格局
首先对２株白梭梭灌丛下初始土壤含水量、雾
凇散落量及雾凇散落后的土壤含水量进行Ｋ－Ｓ 检
验。结果显示，各参数的峰度值与偏度值均在０附
近波动，表明各组测量数据均服从正态分布（ｐ＞
０．０５），符合地统计学要求。
由表１可知，２株白梭梭灌丛下的雾凇散落量
的最优半方差模型均服从高斯分布，二者的基台值
与块金值之比均接近于零（Ａ为０．０３４％，Ｂ为０），
即结构变异接近于１，说明白梭梭灌丛下不同位点
雾凇量的差异主要是由空间自相关因素引起的，而
由随机因素引起的可能性较小。同时为了更为直观
地展示白梭梭下雾凇的空间分布格局，应用了克里
格插值法对２株白梭梭灌丛下雾凇的散布格局进行
分析，并绘制雾凇量的空间分布图（图２）。白梭梭
灌丛下的雾凇量明显高于非灌丛下，并且雾凇量由
灌丛根部向外呈现先增加后减少趋势，也即雾凇散
落最多的点并不在冠幅中央或植株根部。同时，由
白梭梭基部向下风坡的雾凇量及分布面积均明显多
于和大于其基部向上风坡方向，白梭梭Ａ、Ｂ下风坡
雾凇量分别是上风坡的４．４２４和３．５５７倍，下风坡的
雾凇分布面积分别是上风坡的２．７０４和２．６９６倍。
用Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ对不同颜色面积内的雾凇量进行
加权平均，结果显示有雾凇散落的测量位点上，白梭
梭 Ａ 散落面积内的总凝结水 量 （雾 凇 量）达
２３４６２．１９ｍＬ，平均凝结水量为０．１８６ｍｍ；白梭梭
Ｂ散落面积内的总凝结水量为１２２１．３５ｍＬ，平均凝
结水量为０．０３３ｍｍ；二者最大位点的凝结水量分
别达０．５８ｍｍ和０．０８７ｍｍ（图２）。
３．２　雾凇融化前后灌丛下表层土壤含水量的分布
格局
　　在雾凇形成前和雾凇融化后，分别对灌丛下地
表土壤的含水量进行了测定，并对不同位点土壤含
水量的空间分布格局进行半方差分析。结果发现，２
株白梭梭雾凇形成前后土壤含水量的最优半方差模
型与雾凇量模型相同，均服从高斯分布模型（表２）。
二者的块金值与基台值之比也较小（白梭梭 Ａ 为
１７．８４２％ 和 ０．３９７％，白 梭 梭 Ｂ 为 ０．２１３％ 和
７．９％），说明白梭梭灌丛下表层土壤含水量的空间
变异性也主要是由空间自相关因素引起的。雾凇形
成前，２株白梭梭灌丛下土壤含水量的结构变异分
别为８２．１５８％和９９．７８２％，其变程分别为０．９９０７
ｍ和０．３６５５ｍ。雾凇融化后，２株白梭梭的结构变
异（９９．６０３％和９２．１％）和变程（１．７３１和０．９７７）均
有明显增加，说明雾凇的融化使得灌丛下地表土壤
含水量的空间自相关性增强，空间相关距离增大，体
现了灌丛结构对雾凇散布和土壤含水量的强烈影
响。
　　空间差值分析表明，尽管白梭梭Ａ灌丛下土壤
初始含水量表现为灌丛下稍大（图３），但相比雾凇
融化后的土壤含水量（图４），总体上２株植物雾凇
形成前的土壤含水量空间分布无明显规律，尤其是
白梭梭Ｂ。类似地，雾凇融化后灌丛下的土壤含水
量明显高于非灌丛下（尤其是灌丛东侧），受风向的
影响土壤含水量表现为向西逐渐减小趋势，且含水
量最高的点位于下风坡灌丛的冠幅边缘（图４），
表１　大（Ａ）、小（Ｂ）白梭梭灌丛下雾凇凝结水量（ｍｍ）散落量的半方差函数理论模型及相关参数
Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｓｅｍｉ－ｖａｒｉａｎｃｅ　ｍｏｄｅｌｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｉｍｅ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｌｏｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ　ｐｅｒｓｉｃｕｍ
植株 样本数 模型 块金值 基台值 变程／ｍ 结构变异／％ 块金值／基台值／％ 拟合度（Ｒ２） 残差（ＲＳＳ）
Ａ　 ８０ 高斯 １×１０－５　 ２．９６１×１０－５　 ２．１２２　 ９９．９６６　 ０．０３４　 ０．９７８　 ８．５２８×１０－６
Ｂ　 ４２ 高斯 ０　 １．０６×１０－６　 １．０３２　 １　 ０　 ０．８３３　 ８．９２１×１０－８
表２　雾凇形成前和融化后大（Ａ）、小白梭梭（Ｂ）灌丛下土壤含水量的半方差函数理论模型及相关参数
Ｔａｂｌｅ　２　Ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｓｅｍｉ－ｖａｒｉａｎｃｅ　ｍｏｄｅｌｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ－ｌａｙｅｒ　ｓｏｉｌ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ
ａｆｔｅｒ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｌｏｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ　ｐｅｒｓｉｃｕｍ
处理 植株 样本数 模型 块金值 基台值 变程／ｍ 结构变异／％ 块金值／基台值／％ Ｒ２　 ＲＳＳ
雾凇形成前 Ａ　 ８０ 高斯 ０．００８６　 ０．０４８２　 ０．９９０７　 ８２．１５８　 １７．８４２　 ０．９０３　 １．４３１×１０－５
Ｂ　 ４２ 高斯 ０．００００１　０．００４７０　０．３６５５　 ９９．７８７　 ０．２１３　 ０．２９５　 ２．８１４×１０－８
雾凇融化后 Ａ　 ８０ 高斯 ０．００１　 ０．３２６　 １．７３１　 ９９．６０３　 ０．３９７　 ０．９７６　 １．７７４×１０－３
Ｂ　 ４２ 高斯 ０．０２５　 ０．３１７　 ０．９７７　 ９２．１００　 ７．９００　 ０．８７２　 ４．５９２×１０－３
４５９　　　　　　　　　　　　 　　　 中　国　沙　漠 　　　　　　　　　　　　　第３５卷　
图２　初冬无雪期白梭梭灌丛下雾凇的空间分布格局
（Ａ：大白梭梭，Ｂ：小白梭梭；图中黑点表示灌丛基部所在位置，椭圆为灌丛冠幅投影位置）
Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｉｍｅ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｌｏｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ　ｐｅｒｓｉｃｕｍｉｎ　ｅａｒｌｙ　ｗｉｎｔｅｒ
（Ａ：ｂｉｇ　ｐｌａｎｔ，Ｂ：ｓｍａｌ　ｐｌａｎｔ；ｔｈｅ　ｂｌａｃｋ　ｐｏｉｎｔ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｌａｎｔ　ｂａｓａｌ，ａｎｄ　ｅｌｉｐｓｅ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈｅ　ｃａｎｏｐｙ）
图３　初冬无雪期雾凇发生前白梭梭灌丛下土壤含水量（％）的空间分布格局
（Ａ：大白梭梭，Ｂ：小白梭梭；图中黑点表示灌丛基部所在位置，椭圆为灌丛冠幅投影位置）
Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ（％）ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｌｏｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ　ｐｅｒｓｉｃｕｍ
ｂｅｆｏｒｅ　ｔｈｅ　ｒｉｍｅ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｅａｒｌｙ　ｗｉｎｔｅｒ（Ａ：ｂｉｇ　ｐｌａｎｔ，Ｂ：ｓｍａｌ　ｐｌａｎｔ；ｔｈｅ　ｂｌａｃｋ　ｐｏｉｎｔ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ
ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｌａｎｔ　ｂａｓａｌ，ａｎｄ　ｅｌｉｐｓｅ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈｅ　ｃａｎｏｐｙ）
图４　初冬无雪期雾凇融化后白梭梭灌丛下土壤含水量（％）的空间分布格局
（Ａ：大白梭梭，Ｂ：小白梭梭；图中黑点表示灌丛基部所在位置，椭圆为灌丛冠幅投影位置）
Ｆｉｇ．４　Ｔｈｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ（％）ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｌｏｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ　ｐｅｒｓｉｃｕｍ
ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｒｉｍｅ　ｍｅｌｔｅｄ　ｉｎ　ｅａｒｌｙ　ｗｉｎｔｅｒ（Ａ：ｂｉｇ　ｐｌａｎｔ，Ｂ：ｓｍａｌ　ｐｌａｎｔ；ｔｈｅ　ｂｌａｃｋ　ｐｏｉｎｔ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ
ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｌａｎｔ　ｂａｓａｌ，ａｎｄ　ｅｌｉｐｓｅ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈｅ　ｃａｎｏｐｙ）
５５９　第４期 尹本丰等：白梭梭（Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ　ｐｅｒｓｉｃｕｍ）灌丛下雾凇的散布格局及其对土壤含水量的影响 　　　
图５　去零值前后表层土壤含水量与雾凇量的相关性
Ｆｉｇ．５　Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｏｉｌ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ａｎｄ　ｒｉｍｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｏｒ　ｅｘｃｌｕｄｉｎｇ　ｚｅｒｏ
这与雾凇散落的格局相一致（图２）。
３．３　雾凇对灌丛下土壤含水量的影响
为了进一步阐明冬季无雪期白梭梭灌丛所形成
的雾凇对土壤含水量是否具有一定的贡献，我们对
２株白梭梭散落的雾凇量与土壤含水量进行了相关
性分析（图５）。结果表明，在将所有取样点的土壤
含水量和雾凇量（有０值）作为分析数据的情况下，２
株白梭梭灌丛下的土壤含水量均与该位点的雾凇量
具有良好的正相关关系（白梭梭 Ａ：Ｒ２＝０．９２５１，ｐ
＜０．０１；白梭梭Ｂ：Ｒ２＝０．６０８６，ｐ＜０．０１）。去除无
雾凇的取样点之后，白梭梭Ａ的各位点土壤含水量
与雾凇量也存在极显著的相关性（Ｒ２＝０．９５６４，ｐ＜
０．０１），白梭梭Ｂ的各位点土壤含水量与雾凇量的
相关性稍有减弱，但仍达到显著水平（Ｒ２＝０．３５４，ｐ
＜０．０５）。这表明，白梭梭灌丛凝结的雾凇散落到地
面后，对表层土壤含水量有显著的提升效应。
４　讨论
在干旱半干旱地区水分往往是限制植被生长的
决定性因素［１］。古尔班通古特沙漠是国内少有的冬
季存在稳定积雪的沙漠之一。冬季的低温、高湿和
低风速，以及白梭梭灌丛本身密集的细分枝特征，为
雾凇的形成提供了良好的条件［１１］。本研究发现，大
小不同的白梭梭灌丛均能凝结大量雾凇（图１），在
风吹的作用下，散落的雾凇均具有相似的空间分布
格局。２株白梭梭的雾凇散落量与灌丛下地表土壤
含水量的最优半方差模型均服从高斯模型，且灌丛
下不同位点雾凇含量的空间变异性较强，这主要是
由空间自相关因素引起的。此外，雾凇的散落与风
向有关，上风坡的雾凇量和雾凇散落面积均明显低
于下风坡。由此可见，风的方向对雾凇的空间分布
具有极其重要的影响，这与周宏飞等［１２］在古尔班通
古特沙漠南缘所研究的影响雾凇形成的决定因素的
结果相似。
雾凇发生前后大小２株白梭梭地表土壤含水量
之间的空间分布格局存在明显差异。与雾凇融化后
相比，雾凇发生前的变程和Ｒ２均较低，尤其是小白
梭梭，虽然其结构变异较大，但其变程仅为０．３６５５，
Ｒ２仅为０．２９５。这可能是由于小白梭梭冠幅较小，
对周围环境影响较为微弱的缘故。与灌丛下雾凇散
落量相似，雾凇融化后，白梭梭灌丛下不同位点表层
土壤含水量的差异也不是由随机因素引起的，该变
异性也是由空间自相关因素所决定的。克里格差值
分析表明，大小２株白梭梭灌丛下土壤含水量的空
间分布格局均与其对应的雾凇量的空间分布格局一
致。李君等［２５］在研究积雪融化时梭梭林土壤水分
空间异质性时，发现灌丛下至灌丛间梭梭土壤水分
空间结构变异占８９．６％。何志斌等［２６］在对人工梭
梭林土壤水分空间异质性的定量研究中发现，人工
梭梭林土壤水分空间异质性的随机因素较小，基本
上是由空间自相关因素引起的（占８８％～９６％）。
这些结果均与本研究相似，表明灌丛下的土壤含水
量主要是由灌丛结构控制的。
由于初冬无雪期温度相对较高，散落于灌丛下
的雾凇能够通过融化补充表层的土壤含水量，但灌
６５９　　　　　　　　　　　　 　　　 中　国　沙　漠 　　　　　　　　　　　　　第３５卷　
丛大小对凝结量有显著影响。本研究发现，大白梭
梭灌丛下的平均凝结水量０．１８６ｍｍ，而小白梭梭
为０．０３３ｍｍ，后者明显低于前者所形成的雾凇水
量，这可能是由于大植株在冠幅、枝条总长度等较小
植株更大所致［１２］。雾凇的融化在一定程度上增加
了表层土壤的含水量，尽管这些仅相当于零点几毫
米的降水量，但这对于生活于灌丛下的苔藓等生物
土壤结皮的生长和发育来说是非常重要的。研究发
现苔藓等生物土壤结皮在低温、高湿环境下具有很
高的固碳和荧光活性，且０．１ｍｍ的小降水就能够
将失活苔藓的光合电子传递链激活［２７］。
灌丛下土壤含水量与相应雾凇散落量具有显著
的正相关关系，说明雾凇的存在对地表土壤水分的
补充具有显著的促进作用。大白梭梭灌丛下的相关
性较小白梭梭好，这可能是由于大灌丛捕获的雾凇
量相对较大的缘故。同时，由于小灌丛下雾凇散落
的面积相对较小，样本量也小于大灌丛，可能也会导
致数据的波动。另外，冬季的沙漠也存在着水分蒸
发，加之沙漠空气含水量相对较低，水分的蒸发速率
也与土壤含水量存在正相关作用［２８］。若雾凇量较
小时，水分的蒸发可能在一定程度上降低了其与无
雾凇土壤的土壤含水量间的差异。
由于雾凇多在晚上和清晨形成，在初冬季节的
白天天气温度通常仍在０℃的水凝固态的溶点之
上，加上１～３级风的存在，凝结于灌丛枝条上的雾
凇通常会被风吹落并融化，虽然水量较小但其仍对
荒漠表层土壤含水量的增加具有重要贡献。尽管大
多数维管植物的萌发和生长多发生于春季的积雪融
化时，但在少量水分下就能够被激活并进行光合作
用的生物结皮，却可能在水分竞争较小的冬季利用
雾凇等凝结水进行繁殖和生长。这也可能对解释荒
漠灌丛下苔藓生长状态好于灌丛外（图１Ｂ）具有一
定意义，但这还需要进一步深入研究。
致　　谢：对中国科学院新疆生态与地理研究所周
晓兵博士和吴林博士在实验过程中给予的帮助表示
感谢。
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Ｙｉｎ　Ｂｅｎｆｅｎｇ１，２，Ｚｈａｎｇ　Ｙｕａｎｍｉｎｇ１，Ｔａｏ　Ｙｅ１
（１．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｂｉｏｇｅｏｇｒａｐｈｙ　ａｎｄ　Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｉｎ　Ａｒｉｄ　Ｌａｎｄ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｃｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ，Ｃｈｉ－
ｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｕｒｕｍｑｉ　８３００１１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｉｍｅ　ｉｓ　ａ　ｃｏｍｍｏｎ　ｗｅａｔｈｅｒ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｇｕｒｂａｎｔｏｎｇｇｕｔ　Ｄｅｓｅｒｔ，Ｃｈｉｎａ．Ｄｅｓｅｒｔ　ｐｌａｎｔｓ　ｈａｖｅ　ａ
ｓｔｒｏｎｇｅｒ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｃａｐｔｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｉｍｅ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｃａｐｔｕｒｅ　ｔｈｅ　ｔｉｎｙ　ｄｒｏｐ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ．Ａｓ　ａｎ　ｏｃｃｕｌｔ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，ｒｉｍｅ
ｐｌａｙｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ　ａｓ　ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ　ｗａｔｅｒ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｅｓｅｒｔｓ．Ｔｉｌ　ｎｏｗ，ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｐａｔｉａｌ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｉｍｅ　ｓｃａｔｔｅｒｅｄ　ｆｒｏｍ　ｄｅｓｅｒｔ　ｓｈｒｕｂｓ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　ｓｏｉｌ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ
（ＳＭＣ）ｈａｖｅ　ｎｏｔ　ｂｅｅｎ　ｒｅｐｏｒｔｅｄ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ，ｔｈｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｉｍｅ　ｓｃａｔｔｅｒｅｄ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ
Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ　ｐｅｒｓｉｃｕｍｃａｎｏｐｉｅｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｉｚｅｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ｉｎ　ｅａｒｌｙ　ｗｉｎｔｅｒ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｓｎｏｗ，ａｎｄ　ｔｈｅ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｒｉｍｅ　ｏｎ　ＳＭＣ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｒｉｍｅ　ｓｃａｔｔｅｒｅｄ　ｆｒｏｍ　ｔｗｏ　ｓｈｒｕｂｓ　ｂｏｔｈ
ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｔｈｅ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｔｏｗａｒｄｓ　ｔｈｅ　ｌｅｅｗａｒｄ　ｓｌｏｐｅ．Ｔｈｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｏｆ　ｂｏｔｈ　ｒｉｍｅ　ａｎｄ　ＳＭＣ
ｕｎｄｅｒ　ｔｗｏ　ｓｈｒｕｂｓ　ｆｉｔｔｅｄ　ｔｈｅ　Ｇａｕｓｓｉａｎ　ｍｏｄｅｌ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｏｆ　ｒｉｍｅ　ａｎｄ　ＳＭＣ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｔｈｅ　ｔｅｎｄｅｎｃｙ　ｏｆ　ｉｎ－
ｃｒｅａｓｉｎｇ　ｆｉｒｓｔｌｙ　ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｓｈｒｕｂ　ｒｏｏｔ（ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　ｃａｎｏｐｙ）ｔｏ　ｔｈｅ　ｏｕｔｓｉｄｅ．Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ　ｏｆ　ｒｉｍｅ　ａｎｄ　ＳＭＣ　ｏｆ　ｔｗｏ　ｓｈｒｕｂｓ　ｗｅｒｅ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　９２％，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｖａｒｉａ－
ｂｉｌｉｔｙ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｖａｒｉａｂｌｅｓ　ｗａｓ　ｓｔｒｏｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ　ａｒｅ　ｍａｉｎｌｙ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｓｐａｔｉａｌ　ａｕｔｏｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ
ｃａｕｓｉｎｇ　ｂｙ　ｓｈｒｕｂ　ｃａｎｏｐｙ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ　ＳＭＣｓ　ｕｎｄｅｒ　ｂｏｔｈ　ｔｗｏ　ｓｈｒｕｂｓ　ｗｅｒｅ　ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ
ｓｃａｔｔｅｒｅｄ　ｒｉｍｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｒｉｍｅ　ｓｃａｔｔｅｒｅｄ　ｆｒｏｍ　ｓｈｒｕｂ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｔｈｅ　ＳＭＣ　ｒｅｌｉａ－
ｂｌｙ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｕｇｇｅｓｔ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｒｉｍｅ　ｗｉｌ　ｂｅ　ｏｆ　ａｄｖａｎｔａｇｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｇｒｏｗｔｈ　ｏｆ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｏｉｌ　ｃｒｕｓｔｓ
ｕｎｄｅｒ　ｓｈｒｕｂ　ｃａｎｏｐｙ，ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｐｒｏｍｏｔｅｓ　ｔｈｅ　ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｒｕｓｔｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｙ　ｆｏｒ　ｍｏｓｓ　ｃｒｕｓｔｓ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｉｍｅ；Ｈａｌｏｘｙｌｏｎ　ｐｅｒｓｉｃｕｍ；ｓｐａｔｉａｌ　ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ；ｓｏｉｌ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ；ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｏｉｌ　ｃｒｕｓｔ；
ａｒｉｄ　ｌａｎｄ
８５９　　　　　　　　　　　　 　　　 中　国　沙　漠 　　　　　　　　　　　　　第３５卷