灌叢樹干莖流與根區(qū)優(yōu)先流對灌叢沙堆“土壤沃島效應”的影響研究

余海龍， 樊 瑾， 牛玉斌， 朱灣灣， 黃菊瑩

(1. 寧夏大學資源環(huán)境學院， 寧夏 銀川 750021； 2. 寧夏大學環(huán)境工程研究院， 寧夏 銀川 750021)

在荒漠生態(tài)系統(tǒng)中，灌叢沙堆顯著地改變了土壤-植被系統(tǒng)的生態(tài)水文過程[1]。灌叢植株冠層截留的降水經(jīng)枝葉匯流后與莖干截留的降水一起流向灌叢基部形成樹干莖流，改變了灌叢區(qū)降水的空間分布格局，并匯集附著在枝葉、莖干的干濕沉降物于根區(qū)。樹干莖流經(jīng)由根區(qū)優(yōu)先流使水分和養(yǎng)分在灌叢根部富集，從而影響局地微生境水分和養(yǎng)分的運移與分布格局，其對提高干旱區(qū)降水的有效利用和改善土壤養(yǎng)分狀況具有重要作用，有利于荒漠灌叢的生存繁衍。灌叢沙堆的形成是灌木植物適應貧瘠荒漠環(huán)境的主要機制和有效利用養(yǎng)分的主要對策[2]，主要表現(xiàn)為荒漠灌叢通過樹干莖流對降水及干濕沉降物向根區(qū)匯集所產(chǎn)生的水分、養(yǎng)分和微生物富集區(qū)，即“土壤沃島效應”[3-9]。而灌叢沙堆“土壤沃島效應”的形成進一步加劇了資源的異質(zhì)化和斑塊化，最終導致草地荒漠化。灌叢植被的樹干莖流和根區(qū)優(yōu)先流與灌叢形態(tài)、結(jié)構(gòu)和根系分布密切相關(guān)，由樹干莖流和根區(qū)優(yōu)先流聯(lián)結(jié)驅(qū)動的灌叢植被與土壤水分、養(yǎng)分之間的動態(tài)耦合機制，是影響群落組成結(jié)構(gòu)、分布格局與演變過程的重要驅(qū)動力。土壤為植物生長提供礦質(zhì)營養(yǎng)和水分，其含量不僅影響植物的個體發(fā)育，更進一步?jīng)Q定植物群落的類型、分布和動態(tài)[10]。開展灌叢沙堆演化過程中灌木對土壤水分變化的時空響應及其多樣性的維持機制、植被對水分的生態(tài)適應對策與演替規(guī)律研究，可以揭示土壤-植被系統(tǒng)演變的水循環(huán)過程與旱生植物的干旱適應機制，將為干旱荒漠生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的響應與適應性研究提供理論基礎(chǔ)，為我國干旱區(qū)植被恢復提供技術(shù)支撐。

灌叢沙堆的分布格局是植被對環(huán)境長期適應的結(jié)果，相對于均勻分布在生態(tài)學上更為合理，其獨特的生態(tài)水文過程和水分驅(qū)動機制使其在干旱環(huán)境下依然能夠維持穩(wěn)定。這種趨于穩(wěn)定的植被格局更替主要受土壤水文過程的驅(qū)動[11]。Wilcox，Puigdefábregas，Dunkerley和Valentin等生態(tài)水文專家分別在美國、歐洲、澳大利亞和非洲對旱生灌木的分布格局及其對生態(tài)環(huán)境的適應機制進行了大量觀測研究，認為灌叢植被能夠改變降水徑流的路徑、減緩水蝕、提高灌叢斑塊土壤水分和養(yǎng)分含量，增加初級生產(chǎn)力，對降水變化和水分脅迫具有獨特的響應機理和適應對策[12-15]。生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的響應依賴于地上和地下過程的綜合作用，土壤水文過程是地表過程與地下過程變化與耦合的主要直接驅(qū)動力。我國已有的土壤水文過程及其對植被響應研究大多只注重單一水文過程，缺乏將植被地上部分和地下部分作為整體考慮。傳統(tǒng)的土壤水文過程研究主要是利用土壤物理學原理，通過人工采集土壤樣品的實驗室測定、數(shù)學模型和理論分析研究微觀尺度上土壤水分和溶質(zhì)運移特征，而且許多水分運移模型(例如達西定律、霍頓產(chǎn)流理論)都假設(shè)土壤為均質(zhì)介質(zhì)，不能準確解釋和預測水分在異質(zhì)性土壤中的流動速度、路徑和動態(tài)過程。以上研究表明干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)演變及其對環(huán)境的適應都與灌叢植被存在著某種內(nèi)在的聯(lián)系，但其中的互饋和響應機制還不十分清楚。因此，有必要開展灌叢沙堆不同演化階段的土壤水文過程與植被響應機理研究，將植被地上部分和地下部分作為一個整體考慮，從水文循環(huán)過程的物理機制入手，將降雨、下滲、土壤水和蒸散發(fā)多個水文過程聯(lián)結(jié)起來，研究植物地上部分對降雨再分配和根系分布特征對土壤中水分傳輸和轉(zhuǎn)化過程的影響，揭示土壤-植被系統(tǒng)演化過程中各水文要素的相互作用及其變化規(guī)律。

1 灌叢沙堆成因、演化過程及其研究意義

灌叢沙堆作為綠洲-荒漠交錯帶一種獨特的風積生物地貌類型，是流動碎屑受植物叢的阻力，在灌叢周圍沉積形成的不隨風沙流遷移的凸起地形，是干旱地區(qū)常見的風積地貌類型[16-17]。它可以固定綠洲外圍的大量流沙，從而阻止流沙對綠洲的危害，對穩(wěn)定綠洲環(huán)境具有極其重要的作用。灌叢沙堆的演化階段可以間接反映土地沙漠化過程，它的產(chǎn)生和衰亡與土地沙漠化正逆過程密切相關(guān)。近年來一些不合理的人為活動，如過度抽取地下水和樵采，使天然植被生存環(huán)境惡化，造成天然植被衰敗[18]，結(jié)果引起灌叢沙堆活化，體積變小，數(shù)量增加，對綠洲的危害增大[19]。朱震達經(jīng)過野外觀測和風洞實驗，依據(jù)不同演化階段形態(tài)參數(shù)的差異，提出灌叢沙堆的形成和演化過程可分為沙條、沙嘴、沙堆和沙包四個階段[20]。國內(nèi)外學者從不同區(qū)域通過野外調(diào)查，依據(jù)不同演化階段灌叢沙堆土壤、植被和形態(tài)特征參數(shù)將灌叢沙堆的發(fā)育過程一般可以劃分為4個不同的演化階段：雛形階段、發(fā)育階段、穩(wěn)定階段和活化階段[21]。灌叢沙堆演化過程主要受沙源、風力、植被和土壤相互作用，共同影響著灌叢沙堆的侵蝕堆積平衡和土壤水分供需平衡，導致灌叢沙堆的形態(tài)在不同演化階段存在差異。在影響灌叢沙堆形成與演化的諸多外部條件中，土壤水分狀況的改變是最具有決定性的因素[22]。土壤資源的空間異質(zhì)性對物種間關(guān)系、種的空間分布格局、群落結(jié)構(gòu)及物種多樣性的影響還存在爭議[23]。灌叢沙堆向何種方向發(fā)育將直接對綠洲地區(qū)的生態(tài)環(huán)境安全產(chǎn)生深遠的影響，因此對于灌叢沙堆的形成演變過程及其影響因素的研究有助于在區(qū)域尺度上理解該地區(qū)綠洲化和荒漠化過程及其發(fā)展方向，從根本上采取措施維持綠洲-荒漠交錯帶的植被穩(wěn)定[24]。

2 灌叢沙堆土壤水文過程與植被響應機理

水分因子是干旱沙區(qū)生態(tài)格局和過程的驅(qū)動力[25]，水文過程控制著植被的時空分布格局和生態(tài)過程[26]。灌叢的存在改變了降雨特性和空間分布格局，從而影響降雨在植被冠層下入滲、再分配等一系列水文過程，并影響著灌叢下土壤水分的空間響應。灌叢植被的分布格局與其周圍環(huán)境通過交互作用和反饋形成協(xié)同進化關(guān)系，探討這種關(guān)系對于干旱區(qū)的生態(tài)保護和恢復具有重要科學意義，成為自然地理學、景觀生態(tài)學和生態(tài)水文學研究的一個重要前沿領(lǐng)域。

干旱區(qū)植被格局的“二分法”理論假說認為在未來區(qū)域氣候條件(如月降水和溫度)相對變化較小的前提下，土壤資源的空間變異性(如土壤質(zhì)地、水分及養(yǎng)分)是決定植物群落格局和結(jié)構(gòu)的主要影響因素[27-30]，具體表現(xiàn)為：土壤異質(zhì)性在原生草地植被退化過程中即由灌叢植被代替草本植被過程中增加,植被建設(shè)增加了沙丘土壤空間異質(zhì)性,但固沙植被從灌木群落向以草本植物為優(yōu)勢的群落演變過程中土壤異質(zhì)性程度又開始減弱[31]。在沙區(qū)植被建設(shè)中利用灌木種易于形成較高的土壤資源分布異質(zhì)性的特殊生態(tài)功能,選擇旱生灌木種來建立固沙先鋒植物群落。由于灌木的遮擋、攔截等作用，促使灌叢周圍土壤資源島的形成，與開闊的裸地相比灌幅下土壤具有更好資源優(yōu)勢。一方面實現(xiàn)了流沙的固定,為物種的繁衍與生物多樣性的恢復創(chuàng)造了條件,另一方面促進了土壤成土過程,隨著植被的演變和土壤異質(zhì)性的降低使人工灌木固沙植被向以草本植物為主的荒漠化草原植被演變[32]。

為了有效遏制風沙危害，防止沙化土地進一步擴張，國家先后在風沙危害區(qū)啟動了“三北”防護林建設(shè)、退耕還林和京津風沙源治理等以人工植被建設(shè)作為主要生態(tài)修復措施的一批重大生態(tài)建設(shè)工程[33]。沙區(qū)植被建設(shè)取得了舉世矚目的成就，有效遏制了沙漠化的發(fā)展，促進了局地生境恢復，但也在實踐中出現(xiàn)了許多問題，無論是在降水較大的東部沙區(qū)還是降水較小的賀蘭山以西沙區(qū)，不同程度地存在局地地下水下降，固沙植被衰退和死亡的現(xiàn)象，直接影響了沙區(qū)的生態(tài)恢復和防風固沙效益的可持續(xù)性[34]。究其原因，主要是由于人工固沙植被演化過程中根土界面土壤水文過程方面缺乏系統(tǒng)深入研究。根據(jù)我國干旱荒漠區(qū)對人工植被穩(wěn)定性與土壤水分動態(tài)關(guān)系的長期監(jiān)測，初步揭示了土壤水分的時空動態(tài)變化驅(qū)動著固沙植被的演替，而固沙植被從結(jié)構(gòu)和功能上的改變反饋作用于土壤水分的時空變化。灌叢植被的逐年增長，其下伏的土壤顆粒組成、植被蓋度及沙堆形態(tài)也發(fā)生相應的改變，并使得降水入滲發(fā)生再分配[35]，植被開始出現(xiàn)自疏效應[36]。與此同時，植被的生殖分配也發(fā)生改變，結(jié)實率下降，使得灌叢更新更加困難。灌叢沙堆的植被覆蓋度減小后，風力對于灌叢沙堆的侵蝕量增加，造成灌叢沙堆逐漸崩塌，進入活化階段。當灌叢沙堆的水分狀況不能維持灌叢生物量時，灌叢開始大量死亡，灌叢沙堆開始由風積地貌變?yōu)轱L蝕地貌，多個灌叢沙堆風蝕堆積連接在一起后可能會變?yōu)榇笃牧魃?，綠洲化過程開始向荒漠化過程演替。目前對灌叢沙堆活化的臨界條件尚不清楚，即在氣候暖干化背景下，土壤水分和生物量保持何種比例，入滲速率達到多大后灌叢沙堆才能維持穩(wěn)定而不會解體？探析不同演化階段的灌叢沙堆灌叢水分來源及其動態(tài)變化特征有助于理解灌叢沙堆的演化過程，闡明不同演化階段下灌木水分利用策略及對干旱的適應機制將會為荒漠區(qū)生態(tài)恢復和建設(shè)提供必要的理論基礎(chǔ)。

研究荒漠灌叢的降雨再分配特征及土壤水分入滲響應，可促進對荒漠灌木適應干旱環(huán)境機理的理解。然而關(guān)于水文驅(qū)動下的植被格局動態(tài)的長期生態(tài)學研究明顯不足，尤其是“降水-植物水-土壤水-地下水”相互轉(zhuǎn)化和傳輸?shù)淖兓c固沙植物種群的更新、存活及消亡以及植物間的競爭替代關(guān)系，進而闡明影響植被格局及動態(tài)的生態(tài)水文機理是沙區(qū)植被建設(shè)與固沙植被穩(wěn)定性維持的重要研究內(nèi)容和方向之一[37]。因此，有必要加強對灌叢沙堆演化過程中的土壤、植被、水分的變化特征及其各影響因素耦合關(guān)系的研究，進一步完善灌叢沙堆形成的機理[38]。

在土壤-植被系統(tǒng)生態(tài)水文過程研究中，土壤水分可視作植被格局演變的方向標。土壤水分的時空動態(tài)與重建植被動態(tài)密切相關(guān)：固沙植被通過對土壤水分的利用和時空再分配而改變了原來荒漠草原的水循環(huán)特征，水文過程驅(qū)動人工植被的演替。干旱區(qū)降水的脈沖特性、根區(qū)優(yōu)先流、灌叢斑塊分布格局、土壤空間異質(zhì)性和植被類型差異決定了土壤-植被-大氣傳輸(SVAT)過程的復雜性。我國已有的土壤水文過程及其對植被響應研究常常忽視土壤結(jié)構(gòu)、植物根系對水文過程和生態(tài)功能的影響，尤其缺乏將植被地上部分和地下部分聯(lián)接起來開展植被的降雨再分配過程以及根土界面的水分傳輸與利用研究。因此，有必要在典型區(qū)域開展相關(guān)研究。

3 灌叢沙堆樹干莖流與根區(qū)優(yōu)先流對“土壤沃島效應”的影響

灌叢斑塊引起的土壤資源空間異質(zhì)性的變化是一個自我增強的過程。水分、養(yǎng)分及其它土壤資源時間、空間異質(zhì)性增強，土壤資源的異質(zhì)性促使荒漠灌木入侵，這導致土壤資源在灌木冠層下進一步局部富集，形成“土壤沃島效應”。而養(yǎng)分在灌木下積累是一個自發(fā)過程并可能促進群落灌木的維持和草原的荒漠化。

荒漠灌叢通過對降水的再分配來影響植被-土壤系統(tǒng)的水文過程。具體表現(xiàn)為：荒漠灌叢通過樹干莖流增加土壤的水分輸入、遮陰根際土壤減少土壤蒸發(fā)損失、利用根孔增加根際區(qū)水分滲透等方式深刻影響著水文過程[39]。許多學者通過野外定位觀測和室內(nèi)數(shù)值模擬，深入研究了灌叢植被的水分驅(qū)動機制，并探討了其對干旱區(qū)植被恢復的可能啟示，結(jié)果認為灌叢植被是一個高效的雨水集流系統(tǒng)[40]。荒漠灌木樹干莖流的形成受灌木的種類、冠層結(jié)構(gòu)、樹皮性質(zhì)以及降雨特性(雨量、雨強、降雨時間、前期降雨)等諸多因素的影響。樹干莖流被認為是荒漠灌叢在貧瘠環(huán)境下重要的水分及養(yǎng)分來源，其形成規(guī)律、變化特征及生態(tài)水文效應受到國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注[41-42]。樹干莖流能夠改變降水的空間分布格局，使水分和養(yǎng)分在植物根部富集，提高了水分和養(yǎng)分的利用效率，對樹木的生長起著相當重要的作用。

根系形成的優(yōu)先流通道是樹干莖流在土壤中傳輸?shù)闹饕ǖ?，?yōu)先流的產(chǎn)生有利于植被根部土壤水分的累積。灌叢斑塊中發(fā)達的灌木根系在其生長過程中于土壤層中形成一系列相互連通的大孔隙，雨水到達地表后以優(yōu)勢流的形式快速到達并貯存于深層土壤，有助于灌叢斑塊捕獲更多的水分，有利于灌叢斑塊的發(fā)展[43]。灌木植被的冠層對降雨過程進行重分配，截留形成的莖流在灌叢根區(qū)產(chǎn)生土壤優(yōu)先流[44]。灌叢根系生長過程中通過“生物鉆孔”方式使土壤變得松散，提高土壤孔隙率，增強了土壤導水能力，易發(fā)生優(yōu)先流[45]。腐爛根系和枯枝落葉產(chǎn)生的有機質(zhì)，有助于土壤團聚體和孔隙形成，改善了土壤結(jié)構(gòu)和水分傳導能力，加快了土壤水分運動過程。水分優(yōu)先沿著相互連通的大孔隙運動，影響著土壤水分時空分布格局，使土壤水分的變異性增強。Devitt等[46]通過染色劑和溴化物示蹤試驗發(fā)現(xiàn)年降雨量約為100 mm的莫哈韋沙漠存在優(yōu)先流，對荒漠植物的存活生長有著重要的影響，并影響著沙漠地帶的土壤水分時空分布特征，進而對斑塊狀植被分布格局產(chǎn)生影響。灌叢根系在土壤內(nèi)可形成巨大的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成優(yōu)先流通道，加快優(yōu)先流過程。但有關(guān)灌木根系結(jié)構(gòu)與優(yōu)先流之間的定量匹配關(guān)系一直沒有得到有效解決。

灌叢植物的漏斗效應使降水匯集于灌叢基部并通過根區(qū)優(yōu)先流進入深層土壤，改變了灌叢區(qū)降水的空間分布格局，并匯集附著在枝葉莖干的干濕沉降物于根區(qū)[47]。荒漠灌木根系通道是影響土壤優(yōu)先流發(fā)育的主要因素。荒漠植被垂直根系發(fā)達，水分沿著根系優(yōu)先運動是補充土壤水分的主要方式[48]。土壤水分、養(yǎng)分在根區(qū)的空間變異分布，既是根系追蹤土壤水分、養(yǎng)分空間分異的結(jié)果，其又通過根區(qū)優(yōu)先流加劇這一過程[49]。在干旱荒漠地區(qū)，地表植被特征主要影響著土壤優(yōu)先流的發(fā)生[50-51]。由樹干莖流和根區(qū)優(yōu)先流聯(lián)結(jié)驅(qū)動的灌叢植被與土壤水分、養(yǎng)分之間的動態(tài)耦合機制，是影響群落組成結(jié)構(gòu)、分布格局與演變過程的重要驅(qū)動力，是干旱區(qū)生態(tài)水文學和恢復生態(tài)學研究的前沿領(lǐng)域，對植被重建與生態(tài)恢復具有重要的理論指導意義。

4 灌叢樹干莖流與根區(qū)優(yōu)先流研究方法

樹干莖流的研究方法可分為野外觀測法和建立數(shù)學模型估算法。其中，野外觀測法是目前應用最為廣泛的方法，它的核心技術(shù)環(huán)節(jié)是測定樣株的選取和樹干莖流的收集[42]。野外觀測法主要是在選定的標準植物樹干基部做一個閉合截水環(huán)，再用導管將莖流引入地面集水器中進行人工測量。數(shù)學模型估算法多是建立在理想化條件和假設(shè)基礎(chǔ)上的，不涉及莖流過程，因而模型的精度和適用性較差。在由于各個模型之間引入的參數(shù)互不相同，如森林類型、降雨量差異和樹種形態(tài)特征差異較大，在應用于不同森林類型的樹干莖流預測時受到很大限制，導致可比性太差。因此，基于大量實測數(shù)據(jù)得到的經(jīng)驗模型往往更接近于真實莖流量。

灌叢沙堆在根區(qū)剖面分布受水分優(yōu)先流的影響，具有空間變異性。通過測量灌叢基部、灌叢下和灌叢外土壤水分變化特征可以對這種空間變異性進行評價。由于土壤的非透明性和異質(zhì)性，迄今人們對樹干莖流水進入土壤后沿根系等大孔隙運移特征并不十分清楚，量化研究本身存在客觀困難?，F(xiàn)有研究主要通過測量土壤剖面水分或觀察濕潤鋒[52-53]和染色示蹤[54-55]的方法進行量化評估；后者主要是將染色劑如亮藍粉末在自然降雨或人工模擬降雨前撒在樹木基部(或?qū)⑷斯そ涤甑乃萌旧珓┡涑梢欢舛鹊娜芤褐苯舆M行人工降雨而無需提前撒染色劑粉末)，降雨結(jié)束后開挖土壤剖面進行拍照，而后用Photoshop、Image J或Image Pro Plus等圖形處理軟件對照片進行量化處理分析。研究灌木根孔及其對入滲的貢獻，可以借鑒大孔隙流常用的技術(shù)和方法。國內(nèi)外很多學者成功運用計算機輔助斷層掃描術(shù)CT掃描法研究了裂隙的分布及結(jié)構(gòu)特征，證實是一種切實可行的非破壞性定量觀測大孔隙的新技術(shù)[56-58]。國內(nèi)一些學者如胡霞等采用CT掃描技術(shù)對青海湖流域高山植被、不同土地利用類型對土壤大孔隙發(fā)育特征進行了量化分析[59-60]。李宗超、胡霞等采用CT掃描技術(shù)對草原灌叢化、圍封對內(nèi)蒙古草原土壤大孔隙數(shù)量、垂直分布規(guī)律進行了量化分析，揭示了灌叢化對內(nèi)蒙古沙質(zhì)草地土壤孔隙結(jié)構(gòu)的影響[61-63]。這些研究為灌木根區(qū)優(yōu)先流發(fā)生過程的監(jiān)測提供了可借鑒的實驗方法，為開展根區(qū)優(yōu)先流對灌叢沙堆“土壤沃島效應”的形成和影響等研究提供了研究思路、方法和手段。

5 問題與展望

在灌叢沙堆斑塊格局與生態(tài)水文過程關(guān)系上國內(nèi)外都進行了大量的研究并取得了很多成果,但是目前仍然存在一些問題。主要有：(1)關(guān)于灌木地下根系分布及水分和養(yǎng)分沿灌木根系形成的優(yōu)先通道運移和再分配的研究相對缺乏，尤其缺乏相關(guān)的實地觀測和實驗研究。具體問題如灌木根系數(shù)量、大小對灌叢沙堆“沃島效應”或者“水文島”的貢獻率大小？(2)灌叢密度大小或不同演替階段對灌叢沙堆的系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗蝕性的影響如何？(3)目前面臨的最大挑戰(zhàn)就在于缺乏土壤水文過程和灌叢沙堆植被響應之間關(guān)系的一些關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)和信息積累，如灌叢結(jié)構(gòu)和格局如何影響降水的截留作用、土壤優(yōu)勢流與水分運移如何控制水文過程及其響應單元尺度等。(4)如何將斑塊狀植被的生態(tài)水文機理應用到我國干旱區(qū)的植被恢復中，將成為未來該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復的關(guān)鍵。

從微觀上來說，樹干莖流的水分和養(yǎng)分富集作用是對灌叢沙堆“土壤沃島效應”的形成、發(fā)育和演化具有極其重要作用的一個生態(tài)水文因子。樹干莖流的雨水匯流和養(yǎng)分富集作用具有協(xié)同效應，增強了植物對干旱貧瘠環(huán)境的適應能力和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在植被重建方面具有重要的生態(tài)水文學意義。加強樹干莖流協(xié)同根區(qū)優(yōu)先流自我調(diào)控水分的生態(tài)適應機制研究，對詮釋荒漠“土壤沃島效應”的形成、發(fā)育和演化及其貢獻率有重要意義，有助于了解灌叢沙堆土壤-植被系統(tǒng)的發(fā)展維持機制，為干旱區(qū)植被的保護和恢復提供理論基礎(chǔ)。

從宏觀上來說，干旱區(qū)灌叢與草地景觀在氣候、土壤和水文因素的相互作用下呈現(xiàn)斑塊鑲嵌分布格局，這種斑塊鑲嵌分布格局及其時空變化主要受土壤水文過程驅(qū)動，主要通過植物截留、蒸散發(fā)、地表徑流、土壤水分入滲等水文過程影響水分再分配和聚集影響植被格局。研究土壤水文過程和灌叢沙堆植被響應之間的關(guān)系，在充分理解地上生態(tài)過程和地下土壤水文過程的耦合關(guān)系和互饋機理基礎(chǔ)上更好地揭示灌叢沙堆分布格局的形成機理及其對干旱適應的生態(tài)水文機制，以及預測生態(tài)水文過程變化可能帶來的后果，將為干旱生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的響應與適應性研究提供理論基礎(chǔ)，為我國干旱區(qū)植被恢復提供技術(shù)支撐。