金塔县不同固沙模式的防风效益观测研究

采用DES梯度风观测系统对金塔县滴灌生物固沙林、砾石沙障、仿真植物沙障和PLA沙障4种固沙模式的风速进行野外观测，分析不同固沙模式的防风效益。结果表明:1）设置沙障可以明显降低风速，风速降低幅度:PLA沙障＞仿真植物沙障＞滴灌生物固沙林＞砾石沙障。2）滴灌生物固沙林下风向林带边缘和中间林带内10～30 cm高度，风速减弱明显；砾石沙障布设在沙丘顶部对风速减弱较在平整地块强。3）地表粗糙度:PLA沙障＞滴灌生物固沙林＞仿真植物沙障＞砾石沙障。本研究为当地生态环境治理和防沙治沙工程提供一定的理论依据和参考价值。     

河北坝上地区2种主要人工固沙林的生物学稳定性研究

通过林木保存率、林木生长、自然更新和防护功能4个指标来反映河北坝上地区北京杨和樟子松2种主要人工固沙林的生物学稳定性。结果表明,北京杨随着林龄的增长,死亡株数迅速增加,25 a林木保存率仅有21.5%,且生长衰退现象严重,大多为萌生个体,幼树全部为萌蘖更新,5 a和25 a林分内的输沙率分别为5.7、5.1 g·cm^-1·d^-1;24 a樟子松林木保存率达到70.4%,但生长分化现象严重,林内存在天然更新幼苗,但数量很少,8 a和24 a生林分内的输沙率分别为1.9、0 g·cm^-1·d^-1。坝上地区北京杨人工固沙林生物学稳定性差,而樟子松人工固沙林则有较高的生物学稳定性。人工固沙林的生物学稳定性从林分层次反映了造林树种对造林地自然环境的适应性,研究结果可为坝上地区的造林树种选择和经营管理提供理论参考。     

不同株距对芦笋防风固沙效果的影响

本文开展了不同株距对芦笋的田间防风固沙效果影响试验。结果表明:各处理的风速均显著低于未种植芦笋的裸沙地,2012年芦笋100 cm处的防风效果为32.43%～41.08%;各处理地面粗糙度、芦笋根-土复合体抗剪强度等均显著高于未种植芦笋的裸沙地,输沙量显著低于未种植芦笋的裸沙地,各处理阻沙系数(2012年)为0.59～0.67。不同处理中,株距为25 cm的芦笋防风效果最好、产量最高。2011年不同株距芦笋根-土复合体抗剪强度有显著差异,2012年不同株距的芦笋根-土复合体抗剪强度差异不显著。2012年株距为25 cm的芦笋产量为3 120 kg/hm2,株距为100 cm的芦笋产量最低。各个株距处理的芦笋都可达到较好的防风固沙效果,并获得一定的经济效益,以株距为25 cm的芦笋防风固沙效果最为理想;荒芜土地以生态效益为主,采用株距为100 cm的种植模式比较适宜。     

毛乌素沙地不同下垫面地表凝结水形成过程

水分是制约干旱半干旱地区植物生长的主要因子。土壤凝结水数量虽小,但作为一种持续稳定的水源,对于维持干旱半干旱地区的生态平衡至关重要。为了深入了解下垫面差异对地表凝结水形成过程的影响,于2014年7—8月采用称质量法,在毛乌素沙地使用微渗仪对裸沙地、油蒿林地、沙柳林地的地表凝结水形成进行观测,并对相关气象因子和土壤温度进行同步监测。结果表明:1)地表凝结水形成在日落后即刻开始,而在日出约1 h后停止,3种下垫面地表凝结水形成规律近似;油蒿和沙柳林地的地表凝结水结束时间晚于裸沙地,有助于延长林地隐花植物和微生物对凝结水的吸收时间。2)在观测期(17 d),裸沙地、油蒿林地、沙柳林地的地表凝结水总量依次为3.332、2.382、1.817 mm,裸沙地日均凝结水量显著大于油蒿和沙柳林地(P0.05),表明灌丛覆盖会改变近地面性质和林内小气候,导致地表凝结水量减少。3)地表凝结水量与空气相对湿度呈极显著正相关关系(P0.01),与气温呈极显著负相关关系(P0.01),与风速呈显著负相关关系(P0.05)。以上研究结果可为毛乌素沙地潜在水资源评估和生态系统管理提供依据。      

裸沙地牧草防风固沙屏障小气候效应

在浑善达克沙地内的裸沙地种草难度很大,采取保护性建植技术建成人工草地后,苜蓿和菜籽的残茬组成了很好的防风固沙屏障,小气候效应也十分明显;大风速大大减弱,地温变化缓和,地表空气湿度增加,温度下降,土壤稳定发育,并为浅根性禾本科牧草的繁衍生长创造了良好的小气候环境。     

沙柳林林带宽度与防风功能的研究

本文采用梯度风速自动采集仪通过野外观测实验,研究了东胜区平缓沙地人工种植沙柳林风速、积沙与幅宽和株高的关系.研究结果表明,沙柳灌木林能降低近地表的迎风侧与背风侧的风速,沙柳林带对植株高度以上高度处的风速影响较小.适当的间伐宽度即能保证林木自身的复壮,又能保证其发挥自身的生态效益.经观察,当林带平茬宽度小于20m时灌木林能够起到防风固沙作用,且沙粒在迎风侧前3排植株下部沉积,形成生物地梗,积沙体积与植株所在行数有很大的相关性.     

民勤绿洲外围不同下垫面条件下风沙流流量的观测

对民勤绿洲外围特定环境背景条件下无盖度流动沙丘、白刺平坦砾质沙地、白刺沙包、梭梭林地、麦草沙障、尼龙网沙障以及粘土沙障的风沙流流量进行了实地观测和对比研究.结果表明.无盖度流动沙丘扣白刺平坦砾质沙地上风速(v)与0～50 cm输沙率Q(g·cm-1·min-1)之间的数学关系曲线都遵循幂函数曲线(p=avb),它们的风沙流总流量分布均为沙丘顶部>沙丘中部>沙丘底部;白刺沙包从全年度风沙流总流量来看:Q 背风坡底部>Q 迎风坡底部>Q 顶部,且白刺沙包上白刺的盖度对风沙流流量影响显著;从防风固沙的效果来看,尼龙网沙障的防沙能力最好,麦草沙障次之,粘土沙障最弱;在梭梭林地上,随着疏透度的增大.风沙流流量成多项式0=1 992L2-6 522.7L+5 914.3(R2=0.976 7)或指数函数Q=412.38e0.7877L(R2=0.912 7)递增;从测定的全年度风沙流总流量看,无盖度流动沙丘>白刺平坦砾质沙地>梭梭林>白刺包>粘土沙障.     

毛乌素沙地典型人工固沙林对土壤有机碳的影响

通过对毛乌素沙地5种典型人工固沙林土壤有机碳含量/密度及垂直分布的差异性研究,揭示了不同类型人工固沙林对土壤有机碳的影响。结果表明:不同类型人工林0～100 cm土层有机碳平均含量排序为白榆群落>新疆杨群落>花棒群落>柠条锦鸡儿群落>沙柳群落>裸沙地,且均以0～20 cm土层含量最高,同时,柠条锦鸡儿群落、白榆群落和新疆杨群落土壤有机碳含量的垂直变化均表现为先下降后上升的趋势,与裸沙地相同,而沙柳群落和花棒群落趋势不明显,各植被类型土壤有机碳最低值出现的土层不同;不同类型人工林0～100 cm的土壤有机碳密度为白榆群落>新疆杨群落>柠条锦鸡儿群落>花棒群落>沙柳群落>裸沙地,以乔木林白榆群落和新疆杨群落土壤有机碳密度高于试验所选各灌木林,但柠条锦鸡儿群落土壤有机碳密度的最高值出现在80～100 cm土层,而其他植被类型土壤有机碳密度最高值均出现在0～20 cm土层。     

不同灌木覆盖状态下防风机理研究

.通过野外观测,定量研究毛乌素沙地西南缘不同灌木覆盖状态下的防风机理。以沙蒿灌木林地和沙柳灌木 林地为研究对象,裸沙地作为对照,用多剖面自计式遥测风速仪连续观测、记录距离地面0.1、0.5、1.0、2.0、3.0、 4.0、5.0 和6.0 m 8 个不同垂直高度位置的风速变化。通过对风速测定结果的统计分析,绘制3 种状态下的风速廓 线图,并计算风速廓线方程、边界层位移厚度、边界层动量损失厚度和空气动力学粗糙度。结果表明:沙蒿灌木林 和沙柳灌木林在近地层较裸露沙地有明显的降低风速作用,随着风速增大这种作用逐渐减弱。不同地表覆盖的空 气动力学粗糙度随着风速的增大而呈对数减小。当风速较大时,边界层位移厚度比空气动力学粗糙度能更实际地 反映整体观测高度范围内风速降低的状况。从空气动量的角度分析,有植被覆盖的地表空气动量损失比较稳定, 裸沙地的空气动量损失则随风速增大而减小。      

浑善达克沙地公路防护带防风效应分析

通过对地表粗糙度和植物群落防风效应的测定,结果表明:省际通道上防护带植物群落显著的提高了地表粗糙度,有效的防止了风蚀;大风经过群落阻挡,风能不断下降,风速逐渐降低,防护带群落对沙地公路的防护作用明显.研究发现,群落盖度是影响粗糙度的决定性因素,植物群落防风效应与群落高度、密度有关.     

多边形草沙障防风效果研究

为了解正三角形、正方形和正六边形格状草沙障的防风固沙能力,通过测定沙障样地内不同高度风速,针对单个网格面积为1 m2的3种沙障,对沙障的防风效能、风速廓线特征和地表粗糙度进行研究。结果表明,正三角形和正六边形沙障的防风效能显著大于正方形沙障。高度为0.2 m时,正方形沙障的防风效能比三角形和六边形沙障分别低12%和8%,高度为0.3 m时,分别低11%和10%。0.2~0.3 m高度范围内,三角形沙障和六边形沙障的防风效能差异不显著。风速小于6 m/s时,地表粗糙度随风速变化接近线性变化规律。裸露地表 1 m高处,风速为4 m/s时,裸露地表粗糙度为0.166 cm,三角形沙障、正方形沙障和六边形沙障的地表粗糙度分别为11.5、9.3和10.4 cm,分别为裸露地表粗糙度的69.3、56和62.7倍。三角形沙障的地表粗糙度比正方形沙障和六边形沙障的地表粗糙度分别高23.7%和10.5%。铺设三角形沙障的地表粗糙度最大。      

浑善达克沙地公路沙害防治——高立式柳条沙障设置研究

以浑善达克沙地省际通道两侧公路防护带为试验区,黄柳（Salix gordejevii Y.L.Chang et Skv.）和小红柳（Salix microstachya Turcz.）在试验区及浑善达克沙地生长丰富,株高1.6-2.0 m,基经1.0-1.5 cm为自然生长最多的规格,是公路沙害防治中重要的沙障材料。由于柳条沙障类型、高度、规格、疏透度、设置方式等直接影响着工程防沙体系的稳定和防护效益,笔者通过对15、18、21、24、27和15、25、35、45根/m两组不同密度高立式柳条沙障分别于裸沙地和半固定沙地的风速测试,比较防风效益和地表粗糙度,结合防沙工程实践,提出25-30根/m为当地高立式柳条沙障设置的适宜密度。通过对多道高立式柳条沙障风速变化、防风效益和地表粗糙度的分析研究,认为当地高立式柳条沙障间距按上述密度应以4 m为宜,个别特殊位置可调整为2 m,如在风口处。     

不同治理措施下的农田土壤风蚀控制机理研究

通过对黄羊滩沙地风速、粗糙度、防风效能、输沙量的野外观测,分析了不同治理措施下的农田土壤风蚀控制机理,研究结果表明:小网窄带防风效能高,是风沙区农田防护林合理的配置方式;此外,不同覆盖方式和不同留茬方式的地表粗糙度与秋翻裸地均是数量级的差别。在覆盖物和留茬密度基本相同的情况下,地表粗糙度和防风蚀效果均随覆盖度和留茬高度的增加而增加;在覆盖度基本相同的情况下,地表粗糙度和防风蚀效果均随覆盖物和留茬高度的增加而增加。     

宁夏盐池沙地土壤水分条件与植被分布格局

以宁夏盐池沙地为对象,研究了沙地水分条件与植被分布格局的关系。通过对2002年和2003年样地调查数据的分析,运用烘干法和L 520型中子仪对不同坡位的土壤水分含量进行测定,研究结果表明,有植被覆盖地段的30 cm和60 cm土层的土壤含水量比裸地低约10%,其变化幅度也由于植物不同生长阶段耗水量的不同而比裸地剧烈,特别是植物根系密集的30 cm土层。土壤含水量的高低决定了该区域的植物种类。选择的10块样地中,只有耐旱能力很强的苦豆子生长在含水量较少的沙丘顶部,主要伴生种只有沙蓬和赖草,赖草、沙蒿、猫头刺和柠条6块样地均分布在水分条件相对较好的沙平地,主要伴生种有10种。土壤含水量与地表植被相互作用、相互制约,沙地的水分条件决定了植被分布的格局。     

科尔沁沙地东南缘3种固沙林土壤水分时空变化的比较1）

以科尔沁沙地东南缘章古台地区的樟子松、油松、赤松等3种主要固沙林为研究对象,连续4a实测了0～300 cm土层在主要生长季的土壤含水率。结果表明：不同类型固沙林土壤含水率的空间异质性明显,30 cm以上表层土壤含水率均比较高,深层土壤含水率均明显降低;赤松林地50～200 cm土层、油松林地150～300 cm土层、樟子松林地30～150 cm土层土壤含水率在生长季下降明显,而无木本植被的沙丘（对照）在0～300 cm土层的土壤含水率基本没有变化。     

吐鲁番市固沙林生态效益的初步调查研究

对新疆吐鲁番市万亩人工固沙林的观测表明,风速降低39％～68％,粗糙度提高13.8～27.3cm,沙的吹失减少98.2％～99.2％,空气相对湿度增加9.46％,绝对温度增加1.61hPa,饱和差减少2.03hPa,日蒸发减少9.9mm,固定了流沙,改善了小气候,保护了附近的村庄和农田,生态效益显著。     

毛乌素沙地固沙林土壤物理性状研究

采用野外典型抽样调查和室内分析测定的方法,研究了毛乌素沙地几种不同固沙林对土壤物理性状的影响.结果表明:不同树种对土壤物理性质的改良作用存在明显差异,在0～5 cm土层,花棒林对土壤含水量影响最大,20 a生樟子松林对土壤容重、孔隙度影响最大;在5～20 cm土层,沙棘林对土壤含水量影响最大,花棒林对土壤容重、孔隙度影响最大;同一固沙林地,0～5 cm土层的土壤物理性状明显优于5～20 cm土层,且随林分年龄的增长,固沙林对林地土壤物理性状的影响愈显著.     

太行山南麓地区不同林龄栓皮栎林根系生物量及形态特征研究

选择太行山南麓地区典型树种栓皮栎为研究对象,采用土钻法研究树种细根(直径2 mm)的生物量及其细根性状,如分布和形态特征,并探讨其与土壤含水量的关系。结果表明,(1)不同林龄栓皮栎林下土壤细根生物量分布表现为10 a生30 a生40 a生20 a生,依次降低了1.77、3.01和14.05 g·m-2;在不同龄级水平方向上,土壤细根生物量分布表现为:10~20 cm土层中,10 a生细根生物量显著高于30、40 a生栓皮栎;30、40 a生细根生物量表现为0~10 cm土层显著高于10~20 cm土层。0~10、20~30与30~40 cm土层中,4种林龄细根生物量均无显著差异。在土层垂直结构上,不同龄级细根生物量均表现为随土层深度增加而减少。(2)40 a生栓皮栎林细根根长密度与土壤含水量呈极显著相关(P0.01)关系,而10、20、30 a生栓皮栎林与土壤含水量呈显著相关(P0.05)关系,不同林龄栓皮栎林细根根表面积密度与土壤含水量呈极显著相关(P0.01)关系。(3)不同林龄栓皮栎林下土壤细根比根长分布表现为随树龄增加而降低。随树龄变化比表面积表现为20 a生40 a生10 a生30 a生,根长密度表现为10 a生30 a生40 a生20 a生,根表面积密度表现为40 a生10 a生30 a生20 a生;在土层垂直结构上,4种林龄栓皮栎林下土壤细根根长密度与根表面积密度均随土层深度增加而减少,比根长与比表面积变化差异不显著。     

阴山北麓农牧交错区保护性耕作带地表抗风蚀能力的测试与分析

【目的】揭示农牧交错区带状间作农田土壤的抗风蚀效应,为防治农田土壤风蚀提供理论依据和技术指导。【方法】以阴山北麓农牧交错区保护性耕作农田的土壤为研究对象,利用移动式风洞和与之配套的风速、集沙仪测试设备,对3种残茬覆盖地表(小麦留茬,65%盖度,20cm茬高;小麦留茬,76%盖度,30cm茬高;莜麦留茬,90%盖度,30cm茬高)在给定的5个风速(6,9,12,15和18m/s)等级下,其地表的空气动力学粗糙度和风蚀量随测点距离风洞试验段进口位置(模拟保护性耕作带宽度)的增加(3,3.75,4.5,5.25和6m)所呈现的变化规律进行分析。【结果】随测点距风洞试验段进口距离的增加,3种地表在不同风速下的空气动力学粗糙度均呈先增大后减小的趋势,大多于该距离为5.25m时达最大值;不同风速下的风蚀量则随测点距风洞试验段进口距离的增加呈快速下降趋势,在该距离达到5.25m之后,风蚀量的下降趋于平缓。【结论】残茬高度与植被盖度可明显增强地表的抗风蚀能力,当保护性耕作带的宽度达到5.25m以后,其抗风蚀效果更加稳定和显著。     

新型生物可降解PLA沙障与传统草方格沙障防风效益

为了解新型材料生物可降解聚乳酸纤维(PLA)沙障防风效益,通过测定PLA沙障样地内不同高度风速,分别研究1 m×1 m、2 m×2 m、3 m×3 m规格PLA沙障防风效能、地表粗糙度与风速廓线特征,同时以相同坡位同种规格的传统半隐蔽式麦草沙障样地和流动沙丘为对照,对比研究了PLA沙障与传统麦草沙障的防风效益。结果表明,新型生物可降解PLA沙障防风效能显著大于麦草沙障,2种类型沙障最大差值可达10.3%,2种材料沙障不同规格防护效果为1 m×1 m规格较其他2种规格更好;2种材料沙障增加地表粗糙度表现为PLA沙障麦草沙障流动沙丘,且均随规格增大呈逐渐下降趋势,在相同地形条件下,PLA沙障地表粗糙度均值为麦草沙障的1.4倍;2种材料沙障在迎风坡坡底、坡中、坡顶及背风坡4种地形下地表粗糙度差异不明显,其地表粗糙度均值为0.7 cm;1 m×1 m规格的PLA方格沙障和麦草沙障内的风速廓线曲线呈现“S”型曲线特征,而在2 m×2 m和3 m×3 m规格的2种材料沙障内,风速廓线与对照裸沙丘相似,其风速廓线均呈指数函数分布。随着沙障规格的增大,降低风速作用减弱,其风速廓线逐渐由“S”型趋向于指数函数曲线。