且末绿洲沙漠过渡带防护林工程小气候效应研究

为了探讨沙漠绿洲过渡带不同林龄的防护林对区域内小气候的影响,揭示风速、温度、湿度等气象要素的时空变化规律,针对且末绿洲边缘区块状防护林生态屏障,设置了5个观测点,采用小型自动气象站对防护林区和裸露流沙区的风速、空气温度、湿度进行连续同步观测。结果表明:(1)相对裸露流沙地,梭梭林(2a,5a,7a林龄),17a林龄混交林防风效能分别为5.26%,31.57%,42.10%,78.94%。混交林(17a)的防风效能显著高于梭梭林(2a,5a,7a林龄),但各防护林防风效能随着风速的增大有所下降。(2)防护林可以降低区域内的日均气温,且林龄越大,降温效果越明显;但达到一定年限后,降温效应不再增强。(3)夜晚裸露流沙区气温高于防护林区,白天混交林(17a)区气温显著高于裸露流沙区。(4)防护林可以增加空气湿度,林龄越大,增湿效应越强,防护林区夜晚的增湿效应高于白天。     

沙漠腹地咸水滴灌林地土壤养分、微生物量和酶活性的典型相关关系

鉴于塔里木沙漠公路防护林所处环境条件和管理模式的特殊性及在南疆社会、经济发展中的重要性,试验选择四种不同矿化度(2.58、5.75、8.90、13.99 g L-1)水滴灌的防护林地,采集0~5 cm、5~15cm、15~30 cm、30~50 cm四层土样为研究材料,主要采用典型相关分析法,对防护林地土壤养分因子、微生物量因子和酶活性因子中每两组变量间的相关性进行了分析。结果表明:三组变量土壤养分、微生物量、酶活性中,每两者之间均有显著的典型相关变量存在,而且基本能够代表变量总体相关信息;土壤养分与土壤微生物量的相关性主要由养分中的全氮、速效氮、有机质、全磷含量和土壤微生物量中的放线菌数量、微生物量碳和微生物量磷引起的;土壤养分与土壤酶活性的相关性主要由土壤有机碳、速效钾含量与土壤过氧化氢酶、磷酸酶活性的相关性引起;土壤微生物量与土壤酶活性的相关性主要由土壤微生物量磷、微生物量氮与土壤蔗糖酶、磷酸酶活性的相关性引起;滴灌水矿化度对塔里木沙漠公路防护林地土壤养分和微生物量的效应明显,高矿化度水不利于土壤养分积累和微生物生存。     

沙漠特色观赏植物引种与种植示范园建设

为亮化、美化沙漠极端环境,引种具有观赏价值的新疆乡土植物,建立适应沙漠环境的特色植物景观。构建以乡土特色观赏植物为主,乔灌草结合,花色精致搭配,花型层次明晰的沙漠观赏植物配置模式。克服沙漠腹地极端干旱、土壤贫瘠、大风沙尘、风沙危害、咸水灌溉、昼夜温差大等诸多不利因素,在沙漠腹地建成沙漠观赏植物种植示范园,让"死亡之海"闪现亮丽沙漠特色植物景观,极大地丰富了沙漠地区绿化景观设计素材。     

咸水灌溉对塔里木沙漠公路防护林外缘土壤水盐环境的影响

为了更好地维持塔里木沙漠公路防护林的可持续性,监测了在现有灌水制度一个完整灌水周期内防护林外缘土壤水盐环境的变化。研究结果表明:(1)林带外缘的土壤含水量在灌水结束后开始减少,在灌水周期的第6d林带外缘90cm范围内的土壤水分逐渐的减小,大于90cm的范围达到基本平衡;(2)在咸水灌水淋洗和蒸散等因素的综合影响下,防护林带外缘土壤盐分表现出向林带外120cm土壤层和表层聚积,根系层土壤有所减少;(3)防护林外缘地下水盐分相对变化表现出"V"型变化,在距林带90cm处变化最弱,地下水各参数距离林带越近变化越大。     

塔中沙漠植物园土壤水盐空间变异性及合理取样数研究

本研究运用经典统计学和地质统计学方法, 分析了塔中沙漠植物园内下层根系土壤水盐的空间变异特性, 结果表明: 塔中沙漠植物园下层根系的土壤水盐分布具有中等空间变异性, 80 cm、100 cm、120 cm、140 cm土层土壤水分变异系数分别为44.16%、41.30%、45.53%、55.44%, 盐分变异系数为41.51%、34.00%、42.28%、30.52%。各层土壤质量含水量分别满足指数、高斯、指数和线性模型, 土壤电导率变异函数的最佳理论模型分别为球状、球状、线性和线性模型。结合经典统计学和土壤水盐变程及空间分布图, 选取并定位了85个土壤剖面监测塔中植物园下层根系的土壤水盐含量。通过结合监测取样容量和土壤水盐分布的空间特性制定出塔中沙漠植物园下层根系土壤水盐变化的监测方案, 为塔中植物园的持久性发展提供科学依据。     

不同植被覆盖度沙垄土壤化学性质的空间分异

为了研究温带固定半固定沙漠土壤化学性质与地表植被的关系,本文以古尔班通古特沙漠西南缘莫索湾地区沙漠–绿洲过渡带为研究区,分别选取植被覆盖度为10%和15%的半固定沙垄及植被盖度为30%的固定沙垄。采集了各沙垄不同地貌部位的土壤样品,室内测试了土壤pH、电导率、有机质、全氮和全磷等指标。结果表明：① 随着植被覆盖度下降,沙垄西坡、坡顶和东坡,土壤pH、电导率、有机质、全氮和全磷呈逐渐降低趋势;② 不同地貌部位的分布格局各沙垄表现不一致,沙垄A和沙垄B的 pH、电导率、有机质、全氮和全磷含量最大值均出现在垄间地,其他部位之间没有明显的规律,沙垄C 的pH和电导率最大值出现在垄间地,而土壤养分含量于坡顶部位富集;③ 各沙垄不同土层土壤性质分布规律相对一致,土壤pH、电导率随着土层深度的增加呈上升的趋势,而土壤养分随着土层深度的增加而降低;④ 土壤化学性质空间分布异质性与植被的分布格局密切相关,相互影响,当植被覆盖度较高时,生物作用起主导作用,当植被覆盖度较低时,风蚀、地形等非生物因素作用加强,影响生物作用,植被对土壤颗粒和养分的拦截及富集作用逐渐减弱或消失。     

基于机器学习模型的沙漠腹地地下水含盐量变化过程及模拟研究

为了研究塔克拉玛干沙漠腹地的地下水盐分变化规律,模拟地下水盐分变化过程,评价适合该区域的地下水变化规律的模型。通过对研究区蒸发量、降水量、气温、气压、地下水位、地下水电导率数据的统计分析,揭示了地下水含盐量及其影响因素的特征;使用GP模型、GPLVM模型和BP人工神经网络模型以及综合模型,模拟了气候变化和人类活动双重影响下的地下水含盐量变化过程,并评价了模型的模拟结果。研究结果表明:(1)研究区地下水流动系统主要受气候变化和人类活动的影响,地下水位在局部地区随开采过程呈现波动变化。地下水位变化过程与气压的变化规律相一致;而气温和蒸发量的季节变化规律相一致。地下水盐分含量呈上升趋势。(2)GP模型对于地下水含盐量的预测效果最好;GPLVM模型对于已知地下水含盐量条件下,与其他环境因素进行多元回归分析的拟合效果最好。而GP、GPLVM和BP人工神经网络模型的综合模型,对于包括模型训练和模型预测的全体数据集的拟合和预测效果最好。     

盐地碱蓬在高盐碱土环境中的生态学意义

以罗布泊钾盐矿区人工植被生态示范区种植的盐地碱蓬(Suaeda salsa)为对象,重点研究不同土壤类型对植物生长的影响以及盐地碱蓬在盐碱土改良中的生态学意义。结果显示:全换土区植物个体生长较其他土壤类型生长良好,而炉渣区生长相对较慢,这说明好的土壤环境利于植物的生长;对于炉渣区而言,虽然其含盐量不是最高,但因为其孔隙度大的物理性质使其保水力相对较差,因此,植物生长相对最差。而原状土区虽然植物发芽存活率低,植被盖度低,但是存活的个体生长良好,说明盐地碱蓬一旦适应了盐土环境,高盐土环境不会对其生长产生较大影响。根冠比结果表明,原状土区炉渣区炉渣+换土区全换土区,这说明在较差的土壤环境中(高盐/高孔隙度),植物为了更好的生存,必须发展出较为强大的根系,以获取更多的养分和水分来维持生活,这正是植物适应外界胁迫环境的一种生态机制;对于土壤盐分和养分的研究结果显示:在盐碱土环境中种植盐地碱蓬后,土壤中的有机碳含量,全氮、全磷和全钾含量随着种植年限的增加而逐年增加。然而,其盐分含量和p H在原状土区有了不同程度的减小,说明盐地碱蓬有利于该区土壤盐碱性的降低以及土壤养分的积累。     

塔里木沙漠公路防护林工程抽水的地下水位响应

为了掌握塔克拉玛干沙漠腹地单井抽水过程中,地下水位的变化过程,为沙漠生态防护林工程可持续供水提供理论依据。通过设置在塔里木沙漠公路防护林生态工程灌溉用第69号水源井处的观测场,观测了一次抽水过程,2个抽水应力期内,观测井中的水位变化情况,确定了研究区域的几个水文地质参数,分析了抽水过程水位变化规律。研究显示：计算所得渗透系数K=13.32 m/d;抽水影响半径R=332.04 m;给水度μ=5.08%。在2个抽水应力期内,水位急速下降和急速上升过程均可在其开始后的11 min内完成,之后转为缓慢变化阶段。停止抽水后,水位可以恢复到未抽水之前的水平,没有引起天然地下水位的持续下降。