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。     

民勤沙井子典型固沙植被区土壤水分动态与降水再分配研究

利用智能中子水分仪定时测定土壤水分的方法,在2006-2007年测定并分析了不同固沙灌木林地0-200cm深土壤共10个层次的水分时空变化特征和降水人渗再分配,结果表明:(1)民勤沙井子不同固沙灌木林地土壤水分季节变化表现为消耗期(6-7月);积累期(8-9月和4-5月),消退期(10月)-稳定期(11月-翌年3月).(2)土壤水分垂直变化为20cm土层含水量最低,60cm土层最高; 120-200 cm土层含水量随林地的不同而呈现减少、增加或保持稳定,(3)生长季节,土壤有效储水量0-40cm土层变化最频繁; 5种灌木林地0-200cm土层有效储水量.固定白刺沙包最高,97.9 mm.固定柽柳沙包最低,66.8mm.(4)降水在土壤中人渗深度和入渗历时不但取决于降水量,而且取决于降水强度,1.7 mm/h雨强平均湿润锋深度是0.7 mm/h的1.8倍,说明降水量相近,强度较大的降雨有利于水分向深层渗透.(5)降雨后水分在林地表层土壤中入渗增加,同时较深层的水分却表现为消耗,土壤水分的储存与消耗随着降水量和林地的不同而有差异.     

民勤绿洲外围不同下垫面条件下风沙流结构的观测研究

对民勤绿洲外围特定环境背景条件下不同下垫面的风沙流结构进行了实地观测和对比研究.结果表明:相同条件下无盖度流动沙丘输沙率顶部>中部>底部,白刺平坦砾质沙地上输沙率的大小与地表粗糙度成反比,与沙丘盖度成反比.且这两种下垫面风沙流结构(0～30 cm)都遵循负指数曲线(Q=aebh);白刺沙包不同部位风沙流结构遵循幂函数规律(Q=ahb)变化;不论梭梭疏透度如何变化,风沙流结构都遵循幂函数规律(Q=ahb);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;而从整个研究时段总的输沙率来看,流动沙丘＞丘间砾质沙地＞梭梭林＞白刺包＞黏土沙障＞麦草沙障＞尼龙网沙障.     

民勤荒漠植物非称量蒸渗仪试验系统研发与应用

基于民勤荒漠植物非称量蒸渗仪试验系统研发过程,对民勤不同监测时段的非称量蒸渗仪结构设置、试验监测及其监测结果应用情况进行对比分析。结果表明:民勤非称量蒸渗仪试验研究起步较早,先后经历了5代非称量蒸渗仪试验系统的研发改造过程。第1、2、3代非称量蒸渗仪试验系统的建立,使民勤荒漠植物蒸渗试验得到逐步发展与完善;第4代荒漠植物非称量蒸渗仪试验系统增设了渗漏监测,模拟了荒漠植物真实的补水状态,设计出不同地下水恒位补偿式蒸渗仪和渗漏型蒸渗仪,实现了地下补水与地面灌水试验的同步监测;第5代荒漠植物非称量蒸渗仪试验系统通过扩容改造,实现了荒漠植物林木与林分尺度蒸渗试验的同步监测,并基于电子传感技术实现蒸渗监测自动化管理,为尺度水平荒漠植物蒸散耗水研究及其监测数据的网络资源共享提供保障。     

石羊河尾闾水面形成区土壤颗粒的分形特征

青土湖是石羊河的尾闾湖,观测分析了距青土湖水面边缘0-500m范围内的土壤颗粒粒径分布、分形维数及其与土壤颗粒含量的关系。结果表明,0-20cm和20-40cm土层土壤颗粒的分形维数范围分别在2.3708~2.8796和2.3590~2.7509。在0~150m范围内,0-20cm土层土壤粒径分形维数与水面间距呈缓慢增加趋势,在150m处达到最大(2.8796),随后逐渐降低而20-40cm土层在0~100m范围内呈缓慢增加趋势,在100m处分形维数达到最大(2.7509)土壤颗粒分形维数大小与土壤质地的细粒化有一致的变化趋势,且与大于0.05mm粒径含量呈极显著负相关关系,而与黏粒含量、粉粒含量呈极显著正相关关系。小于0.05mm粒径物质含量的增加和>0.05mm粒径物质含量的降低共同导致了土壤颗粒分形维数在水面形成150m范围内的增大,说明水面形成对土壤粒径的影响范围在0~150m。     

天祝县天然草地退化成因及对策分析

2010年天祝县天然草地退化面积为23.00万hm2,占草地面积的58.76%,目前仍以每年1.33万hm2的速度退化。草地退化是自然因素和人为因素共同作用的结果,但超载过牧是主要原因,它引起天然草地由轻度退化向中度和重度退化演变。因此,本研究以控制载畜量、解决草畜矛盾为核心措施,提出天然草地综合治理对策,以促进天祝县天然草地走上可持续发展的道路,为祁连山草地资源合理利用和草地退化防治提供技术参考。     

石羊河流域下游不同年代退耕地土壤养分和盐分变异特征研究

由于气候及人类活动因素的影响,中国干旱灌区土壤盐渍化问题日趋严重,盐渍化退耕地面积不断扩大,通过研究不同年代盐渍化退耕地土壤盐分、养分的变化规律,为盐渍化退耕地土壤的恢复和合理利用提供理论基础。石羊河流域下游的民勤绿洲区属于土壤盐渍化严重区,选择不同年代退耕地,利用时空替代的研究方法,研究绿洲区盐碱化退耕地土壤盐分（土壤盐分离子Ca2+、Mg2+、K+、Na+、CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-）和养分（土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾）在不同退耕时期的变异特征。结果表明：退耕年限的长短对土壤养分、盐分影响程度不同,退耕0~5年土壤有机质含量较高,5~10年土壤有机质含量最低,退耕10年以后土壤有机质含量基本趋于稳定;土壤可溶性盐分含量随着退耕年限的延长而逐渐升高。盐分8大离子组成中,阴离子以主要为SO42-、Cl-为主,阳离子以K+、Na+为主,分别占总含盐量的66.2%和19.2 %。退耕地土壤盐渍化程度随着退耕年限的延长越来越严重。     

民勤沙区50多年来沙尘天气特征及其影响因素

沙尘天气是民勤沙区主要的灾害性天气之一,利用1953-2006年民勤沙区气象站的沙尘暴实测资料,系统地分析了50多年来的气温、降水、平均风速、沙尘暴的年、月、季节变化特征、民勤沙区气候变化趋势、沙尘暴与大风、气温、降水之间的相关关系.结果表明:民勤沙区沙尘暴的日数20世纪50年代开始最高,60年代缓慢减少,70年代又有回升的趋势,到80-90年代在波动中逐渐减少,但波动很大,并出现2个高峰值(1988年、1993年),2000-2006年最少.从沙尘暴发生机理和形成机制来看,今后应在民勤沙区绿洲边缘,沿现代尘暴路径布置更多的监测点,以便进一步研究风速对沙尘释放、输送和搬运等过程的机理.     

石羊河尾闾-青土湖水面形成对土壤分形维数和植被的影响

以石羊河尾闾青土湖水面形成区的土壤及植被为研究对象,利用植被及土壤调查取样方法,调查分析了水平距水面0～450 m,垂直0—60 cm土层的土壤粒径及植物多样性。利用分形几何学方法对土壤颗粒的分形特征进行分析,以探讨土壤颗粒分形维数与植被特征间的关系。研究结果表明:不同土层及不同水面距离的土壤分形维数在2.10～2.92,平均值为2.55;呈现随距水面距离增大而波动变小的趋势,0—20 cm土层在0~150 m土壤粒径分形维数呈缓慢增加趋势,在150 m处达到最大,随后逐渐降低;而20—40 cm,40—60 cm土层在0~100 m呈缓慢增加趋势,在100 m处达到最大;植物物种多样性变化与土壤分维数的变化具有较好的对应关系;各多样性指数随水面距离变化趋势一致,在距水面0~50 m和400~450 m处多样性达到最大。草本的重要值在距水面200 m处达到最大,灌木的重要值在距水面300 m处达到最大值,草本植物对区域植物多样性影响较大,但灌木植物重要值与土壤特征的变化关系更密切;线性回归分析表明在0—20 cm,40—60 cm土层,分形维数与多样性、均匀度和优势度指数呈显著负相关,在干旱沙漠地区,土壤颗粒分形维数也可作为一个反映评价土壤演变程度的综合定量指标。     

民勤青土湖盐碱化退耕地天然植被的演替特征

本研究通过调查民勤青土湖地区,不同年代退耕的盐碱化土地上植被的组成、结构、数量等群落学特征,旨在探索盐碱化退耕地上植被的演替规律。结果表明：盐碱化退耕地上首先入侵的是大量多年生草本植物和1年生草本植物,以后逐渐向灌木群落类型过度,直到形成相对稳定的灌木、半灌木群落。退耕初期以耐盐性草本植物占优势,随着退耕时间的延长,草本植物逐渐消减,群落向灌木类型发展,形成以黑果枸杞或黄毛头为主的单优群落,在部分区段形成黑果枸杞和黄毛头为共优种的群落类型。退耕初期物种丰富度、Simpson指数较高,随着退耕时间的延长,物种丰富度和Simpson指数均降低,最终达到相对稳定的状态;优势种群的生态优势度随退耕时间的变长而提高,反映了盐碱化退耕地上群落向单一化类型演替的趋势。由黑果枸杞或黄毛头为优势种形成的灌木群落是民勤盐碱化退耕地上形成的2种比较稳定的群落类型,其优势种（黑果枸杞、黄毛头）的密度分别为23100株/hm2和31500株/ hm2。