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。     

民勤地区沙尘暴近地面风速特征及其与环境因子的关系

作为沙尘暴发生必不可少的动力条件,风是判定沙尘暴强度的主要指标,也是沙尘暴预测预报的依据。虽然人类对风的认识很早、研究很多,但是对沙尘暴过程中的风速特征仍然在不断的探索中。文中研究了民勤荒漠区、绿洲边缘和绿洲内部三种下垫面近地面50m沙尘暴风速特征及其与环境因子的关系。主要研究结果是:1)在三种不同的下垫面条件下,沙尘暴风速在近地面50m范围内风速均随高度遵循幂函数关系递增。2)从荒漠区到绿洲边缘近地表0-50m内风速平均削减4.11%,再从绿洲边缘到达绿洲内部风速平均削减30.45%。风穿越研究断面,随高度增加风速削减率逐渐减小。3)不同季节,沙尘暴平均风速没有明显差异,但地表粗糙度越小沙尘暴平均风速的季节性差异越大,高度越高季节差异越大。4)绿洲内部地表粗糙度为2.121 cm,绿洲边缘为0.082 cm,荒漠区为0.023 cm。5)根据每次沙尘暴过程中30m in平均风速随时间的振荡曲线的轮廓可将沙尘暴归纳为三类,分别为单峰型、双峰型和多峰型。这三种不同类型的沙尘暴在大气环流背景、沙尘暴的发生时间、沙尘暴过程中风速的时空变化等均有明显的不同。在一次沙尘暴过程中,从垂直梯度看,随着高度的增加风速随时间曲线的振幅增大,而振荡频率降低;从水平梯度看,沙尘暴流场从荒漠区经绿洲边缘到达绿洲内部,风速曲线振幅逐渐减小,振荡频率逐渐增加。     

青土湖干涸湖底风沙区植被特征与地表输沙量关系

以青土湖干涸湖底为研究对象,选择9种典型立地类型,开展群落组成、植被数量特征、地表风沙流输沙量的观测分析,研究了植被特征与输沙量之间的相互关系.结果表明:青土湖干涸湖底主要风沙区灌木层植物4种,隶属4科4属;草本层植物11种,隶属4科11属,灌木层平均盖度为11.2％,草本层平均盖度6.5％,植被稀疏,物种建群种单一....     

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。     

干旱荒漠区不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤粒度特征

为探讨干旱荒漠区白刺灌丛沙堆土壤粒度特征，以民勤不同演替阶段（发育、稳定、衰退、严重衰退）白刺灌丛沙堆为对象，分别采集0~100 cm土层土壤样本，测定土壤粒度组成，计算并分析粒度参数。结果表明:1）干旱荒漠区发育阶段白刺灌丛沙堆土壤以细砂（50.04%~57.10%）和中砂（16.05%~22.03%）为主，稳定、衰退、严重衰退演替阶段白刺灌丛沙堆土壤以细砂（46.71%~64.06%）和极细砂（17.14%~29.06%）为主。2）平均粒径介于极细砂、细砂和中砂（1.92~3.17ф），分选系数介于较好和较差之间（0.69~1.41），偏度负偏至正偏（-0.141~0.299），峰度中等至很尖锐（1.01~1.99），分形维数（1.665~2.242）。随着白刺灌丛沙堆的演替发展，平均粒径变细、细粒物质所占比重增大，分选系数从中等、较好-中等之间、较差、中等-较差，粒度频率曲线变窄。3）从垂直分布来看，4个演替阶段不同土层粒度参数差异不显著。在0~10 cm土层中，不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤粒度参数存在极显著差异（P＜0.01）。     

民勤沙区非称量式蒸渗仪组扩容及其自动化监控系统设计

为解决民勤沙区非称量式蒸渗仪观测系统自动化程度低、尺度扩展性不足及可靠性差等问题,建立民勤沙区非称量蒸渗仪试验场720 m~2,更新改造30个荒漠植物个体蒸渗仪,扩容建造12个荒漠植物小群体蒸渗仪,设计非称量式蒸渗仪自动化监控系统,该系统采用分布式监控方案,以上位工控机为中心,基于智能仪表(RS485总线通讯、ISM无线)、ISM频段无线通信及TCP/IP网络协议,布设了多个下位机监控点,可自动控制蒸渗仪恒定水位,能及时补水、排水并进行水量计算,自动监测蒸渗仪土壤水分含量,同时具备实时数据采集与处理、信息通信、数据库录入、历史数据存储、数据报表打印、故障报警、现场设备运行状况显示等功能,用户可通过因特网对现场设备工作状态进行远程监控、异常情况报警处理。系统测试得到,压力传感器数据回归分析误差±2.2%,点滴计数器为±2.0%,水分传感器±12.5%。该研究扩展了荒漠植物定位观测的尺度范围,实现了荒漠植物蒸渗观测的自动化监控,为荒漠植物蒸渗研究提供可靠的试验平台。     

干旱荒漠区白刺灌丛沙堆土壤温度及水分养分变化特征

以民勤沙区不同变化阶段白刺灌丛沙堆为研究对象,测定白刺灌丛沙堆高度、长短轴、迎风坡与背风坡植被株高、盖度、枯枝和结实等形态特征,分析不同变化阶段土壤温度及水分养分变化特征。结果表明,1）土层0～10 cm处的土壤温度随着时间推移地面温度呈现出先逐渐升高而后缓慢下降的趋势,日变化规律为发育阶段＞雏形阶段＞稳定阶段＞衰退阶段。2）在不同发育阶段土壤含水率在40～60 cm土层中最高, 0～5 cm最低,随着土层深度增加水分含量呈现逐渐升高的趋势。3）不同变化阶段土层pH在5～10 cm最高,不同坡向pH均为迎风坡大于背风坡;衰退阶段背风坡中电导率最高,均大于其他发育阶段的坡向。4）土壤TN、速效磷平均含量发育阶段最高、有机质衰退阶段最高、稳定阶段均最低;土壤TN为雏形阶段、发育阶段和衰退阶段迎风坡中大于背风坡中,稳定阶段则相反;土壤有机质为雏形阶段和发育阶段背风坡中大于迎风坡中,稳定阶段和衰退阶段则相反;土壤速效磷为不同发育阶段迎风坡中大于背风坡中,土壤温度在0～10 cm处日动态呈现出先逐渐升高而后缓慢下降的趋势;土壤含水率在40～60 cm土层中最高,0～5 cm最低;pH在5～10 cm最高;电导率在衰退阶段背风坡中最高;土壤TN、有机质和速效磷在发育阶段表面养分含量达到最高,且显著高于其他几个阶段。研究结果为民勤荒漠区白刺群落植被恢复与保护提供科学理论依据。     

沙区微域土壤水分再分布研究

根据水量平衡方程式建立沙区微小区域蒸发估算模型,利用该模型对沙区微域径流区积水区、过渡区、产流区土壤水分入渗与蒸发进行估算,分析降水的微域积水效应,探讨利用沙区微域积水效应进行植被恢复的可行。结果表明:微域径流区积水区表现出明显的积水效应,降水入渗使土壤水分变化较大的深度表现为积水区(100cm)过渡区(80cm)产流区(60cm);对应的水分增量为积水区(15.84%)产流区(12.64)过渡区(10.61%);蒸发量表现为积水区(44.8%)过渡区(35.9%)产流区(25.8%),水分增量、蒸发量及总存水量相关,沙区微域积水区具有良好的积水存水效应,对植被恢复具有重要意义。     

黄花补血草个体差异对生殖分配的影响

以平沙地黄花补血草种群为研究对象,以生殖枝冠幅和高度为依据标定植株大小,研究了其个体生长差异对各生殖构件的生物量、生殖配置的影响以及其相关性。结果表明:各生殖构件生物量分别与生殖枝冠幅和高度之间存在显著或极显著的线性相关,其中生殖枝生物量增加最为显著,花生物量次之,二者占绝对优势,种子生物量增加较小,其增加比值约为6.7∶5.3∶1。其各生殖构件的生殖分配与生殖枝冠幅和高度之间存在显著的对数相关,其中与生殖枝分配呈负的对数相关,而与花和种子分配呈正的对数相关,生殖枝与花和种子在生殖资源分配方面存在相互制约的关系。其生殖生长(冠幅、株高)、各生殖构件(生殖枝、花、种子)生物量以及其生殖分配各要素之间均呈显著或极显著相关(除生殖枝高与各生殖构件分配之间相关性不显著),其中生殖枝分配与其它各要素之间呈显著或极显著的负相关,说明生殖枝配置与其它各要素之间存在相互制约关系。     

人工梭梭林对沙地土壤理化性质和微生物的影响

选取民勤生长20年的人工梭梭林沙丘和流动沙丘为对象,研究梭梭林发育过程中沙丘土壤理化性质、微生物数量的变化以及二者之间的相关性,旨在探讨人工梭梭林对沙丘土壤形成的影响,为干旱区沙化土地治理提供科学依据。结果表明,营造梭梭林使其林内土壤得到较好的改善。1)土壤粘粒、粉粒和细砂粒含量分别增加71.51%,70.64%,12.09%;有机质、全氮、全磷、全钾、水解氮、速效钾、速效磷和CaCO₃含量均增加;2)细菌、放线菌数量分别增加38.43%,32.52%,真菌数量减少75.38%,土壤碱化程度得到缓解;3)在50~100 cm土层,梭梭蒸腾消耗使土壤水分含量相对减少;4)土壤微生物和土壤理化性质均具较好的相关性,尤其是真菌和放线菌数量与pH值呈显著的负相关关系(P<0.05),有机质含量与细菌和真菌数量呈显著的正相关关系(P<0.05);土壤微生物数量与土壤粒度大小、土壤含水量之间呈线性关系且不显著(P>0.05)。可见,梭梭林的建立有利于改善土壤物理结构,提高土壤肥力,加快沙地成土进程。