民勤荒漠气候变化的不稳定性分析

气候的不稳定性要比气温持续升高的危害性更大。以民勤荒漠区为例,运用1961—2013年的气象观测资料,分析了民勤荒漠气候在响应全球变暖过程中的不稳定性。结果表明:1 1月和4月平均气温的不稳定性增大,2月的等温日期提前10.36 d。2 12月和1月的极端最高气温的不稳定性增大,7月的极端最低气温的不稳定性增大,5月的极端最低气温的变异系数高达287.3%。3 1月降水量的不稳定性增大。同时,年降水量的稳定性增强。     

祁连山典型小流域不同植被类型降水规律分析

对祁连山典型小流域内的荒漠、草原、森林这三类主要植被类型进行了定位监测。结果表明,森林带和草原带年平均降水量明显高于荒漠带年平均降水量,年平均降水量分别为526.7、371.7、139.8mm。森林带较草原带和荒漠带年降水量变化幅度大,森林带能增加一个小区域年降水量变化的阈值。近23年来该区域降水量总体趋势在下降,其中森林带下降趋势最为明显,荒漠带次之,草原带最小。在一定降水范围内,降水量越大,不同植被类型降水量差异越大。不同植被类型的降水量随海拔升高而逐渐增加,海拔每升高100m,荒漠带(1700～2100m)平均递增率为13.0%,草原带(2100～2500m)平均递增率为19.7%,森林带(2500～3400m)平均递增率为4.2%。并且在一个植被类型与另一个植被类型的过渡带上,降水量剧烈变化。对于典型小流域来说,小气候同样影响了植被分布格局。同时不同植被类型从化学、物理方面都对该区域小气候产生积极的反馈作用;在海拔梯度上,不同植被类型对降水影响明显。     

不同配置固沙林的防风阻沙效果

人工固沙林建设中，通过风洞模拟试验，研究丛状、两行一带、单行一带和均匀4种固沙林配置模式的防风阻沙效果。结果表明:1）在植被覆盖度均为20%的条件下，4种配置模式的固沙林都有显著降低风速的效果；4种配置在林带前和林带后风速变化差异不大，林带内风速变化差异显著，均匀和丛状2种配置模式降低风速的效果优于两行一带和单行一带，其中丛状配置在近地面防风效果最好；2）4种固沙林配置在林带内阻固沙效果明显，林带前、后均出现不同程度的风蚀，风蚀和积沙量随着风速的增加而增加，积沙总量:丛状>均匀>单行一带>两行一带。研究结果表明，丛状固沙林配置模式在综合防风、阻沙效果方面优于其他3种模式，此结果可为干旱沙区固沙林建设提供新的造林模式。     

民勤荒漠绿洲过渡带退化梭梭滴灌恢复试验研究

通过对民勤退化梭梭进行滴灌灌溉,结果显示:在滴灌灌溉1个月后,梭梭土壤水分在10 cm以下变化较大,50 cm达到最大值后慢慢减小,130 cm与对照区恢复一致;当年新梢最大生长量平均增加11.5 cm,平均生长量增加4.5 cm,滴灌区与雨养区差异极显著(P0.01);滴灌区土壤平均含水量与梭梭新梢最大生长量相关性较高(R2=0.987),而雨养区土壤平均含水量与新梢最大生长量相关性较低(R2=0.275)。滴灌灌溉对退化梭梭的恢复具有重要作用,能够增大生长量,提高植被盖度,节约水资源。     

荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆土壤水分空间分布及入渗特征

本研究选取民勤荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆3个演化阶段:雏形阶段(流动白刺沙堆)、沙堆形成阶段(发育20年,半固定白刺沙堆)和结皮与土壤形成阶段(发育40年,固定白刺沙堆)为研究对象,采用空间代替时间的方法,研究不同类型沙堆土壤物理属性对水分空间分布及入渗的影响,探索白刺灌丛沙堆土壤水分运行规律,为绿洲荒漠过渡带防护林体系优化配置、绿洲生态安全管理奠定理论基础。结果表明,1)土壤紧实度和结皮厚度:固定白刺沙堆>半固定白刺沙堆>流动白刺沙堆。2)表层土壤密度流动、半固定、固定白刺沙堆分别为2.32,2.30,1.95 g/cm³;最大持水量、毛管持水量、田间持水量和总孔隙度大小为:固定白刺沙堆>半固定白刺沙堆>流动白刺沙堆,而深层土壤各因子变化不稳定。3)在干旱季节,固定、半固定和流动白刺沙堆分别以0,70,150 cm土层含水量最小,50,130,110 cm土层含水量最大;在多雨季节,表层土壤含水量波动幅度较大,深层土壤含水量基本保持不变。4)不同演化阶段沙堆降雨量与累计入渗量之间存在显著的正相关性(P<0.01)。其中固定、半固定白刺沙堆随降雨事件的发生立即开始入渗,流动白刺沙堆当降雨量达到临界降雨量后才开始入渗。在降雨量相同情况下,当降雨量大于0.12 mm时,累积入渗量依次为:固定白刺沙堆>半固定白刺沙堆>流动白刺沙堆。     

土壤水分和种子大小对梭梭种子萌发、出苗和幼苗生长的影响

采用室内试验研究不同土壤含水量及种子大小对梭梭种子萌发和出苗及幼苗生长的影响。结果表明,除土壤含水量2%的处理时小粒种子不能萌发外,其他水分条件下大、小粒种子均可萌发,并均出现随含水量增加萌发率逐渐增大的趋势,含水量为30%时大、小粒种子均出现最大值。土壤水分含量>8%时,大、小粒梭梭种子均可实现快速萌发,萌发速率间无显著差异,但土壤含水量显著影响大、小粒种子的萌发指数及活力指数,两者呈随含水量增加而先增大后降低的趋势,在含水量为15%时达最大值。土壤含水量为2%和30%的处理中梭梭种子即使萌发但幼苗也难以存活。土壤含水量对大、小粒种子幼苗苗高、根长及生物量的影响与成活率相似。     

民勤荒漠绿洲植被覆盖对地下水和降水变化的响应

荒漠植被的生长受制于地下水和大气降水。民勤绿洲地下水位持续下降,现大部分区域植被已无法利用地下水,降水量逐年呈略增趋势,降水逐渐成为植被生长的主要来源。研究民勤荒漠绿洲地下水位、降水量变化对植被的影响,对绿洲保护具有重大意义。本文利用2000—2018年的地下水观测数据、年降水数据结合遥感反演的NDVI数据,探究民勤绿洲年降水和地下水对植被覆盖的影响。研究结果表明：民勤绿洲地下水主要在15~30 m之间;影响绿洲植被覆盖的地下水埋深主要在1~10 m;随着地下水位下降,对植被覆盖影响降低;NDVI和年降水变化趋势一致,均呈现增加趋势,并且降水显著影响绿洲地表植被覆盖。