柽柳不同季节树干液流特征及其与土壤含水量及土壤温度的关系

为揭示库姆塔格沙漠东南部柽柳的水分传输过程,探究柽柳的耗水特性,本研究利用PS-TDP8树木茎流监测系统对柽柳的树干液流速率进行测定,分析土壤因子与液流速率在不同季节的差异。结果表明,夏季树干液流的启动时间最早,为7:20,峰值最大（6.93 cm·h^-1）,春季启动时间为7:40,峰值为6.46 cm·h^-1,秋季启动时间最晚,为8:40,峰值最小（4.22 cm·h^-1）。在日尺度上,春、夏、秋季柽柳树干液流速率与土壤含水量及土壤温度呈正相关,土壤温度分别单独能解释61.1%、65.6%、64.0%的树干液流变化,土壤含水量与土壤温度分别共同能解释73.4%、74.1%、76.9%的树干液流变化。在小时尺度上,春、夏、秋季树干液流与20、50 cm层土壤含水量及土壤温度呈显著负相关,50 cm层土壤温度是影响树干液流的主导因子。本研究建立了不同季节柽柳液流速率与土壤因子之间的回归方程,能够较好地解释不同季节树干液流速率变化,为柽柳树干液流速率预测与耗水量估算提供了很好的途径,明确了在不同季节通过土壤因子估算柽柳树干液流速率的可行性,可为制定水分管理措施提供参考。     

乌兰布和沙漠不同下垫面风沙流结构与变异特征

对乌兰布和沙漠流动、半固定、固定沙丘3种不同下垫面0—40 cm气流层内的风沙流结构的研究表明:（1）0—40 cm高度层,输沙量随风速的增加而增加;在不同的风速下,流动沙丘的总输沙量大于半固定沙丘,半固定沙丘的输沙量大于固定沙丘,且呈指数函数关系。（2）在同一风速下,0—40 cm高度层,三种不同下垫面的相对输沙量随高度的增加呈幂函数递减趋势。（3）随高度的增加,中沙粒基本呈递减趋势,细沙粒呈现递增趋势,但增幅因下垫面的不同而异。（4）三种不同下垫面近地表0—10 cm层风沙流结构特征数S值均小于3.8,而特征值λ均大于1,表明三种下垫面均处于风蚀或搬运状态。     

乌兰布和沙漠人工梭梭夏季茎干液流变化特征及其与气象因子的关系

为了揭示乌兰布和沙漠人工梭梭水分利用规律,探究人工梭梭的生态适应能力,利用PS TDP8树木茎流监测系统和自动气象站对乌兰布和沙漠1979年人工种植梭梭的液流变化及其周围的环境因子进行观测,采用逐步回归及相关分析法对茎干液流变化规律及其与太阳总辐射、空气温度、相对湿度、风速、土壤温度、土壤含水量的相关关系进行研究。结果表明：梭梭晴天茎干液流日变化呈“单峰型”,雨天茎干液流日变化呈“双峰型”;夏季晴天梭梭茎干液流在7:00左右启动,9:30左右出现峰值,液流在10:20以后开始迅速下降,至21:30基本下降到极低值,夜间仍有液流。直径125和895 cm的梭梭液流日累积量分别为1423 和260 L。晴天,茎干液流速率变化幅度较大,白天的液流速率高于夜间。雨天的液流峰值显著低于晴天,且夜间液流小于晴天。相关性分析表明,晴天,影响梭梭液流速率的环境因子依次为太阳总辐射、土壤含水量、空气温度、空气相对湿度、土壤温度、风速;雨天,影响梭梭液流速率的主要环境因子依次为太阳总辐射、空气温度、空气相对湿度、土壤温度、风速、土壤含水量。研究结果可为人工梭梭林的经营管理提供理论支撑,对沙漠地区人工梭梭的管理和保护有重要的理论和实际意义。     

基于风速流场分析的乌兰布和沙漠绿洲防护林防风效果研究

  目的  基于风速流场分析方法对比乌兰布和沙漠绿洲5种典型配置结构防护林的防风效果,通过量化不同林网内的风速流场分布特征,分析各林网内的风速统计参数,进一步优化防护林配置结构,以期为干旱区绿洲防护林建设提供理论依据和参考模板。  方法  在乌兰布和沙漠磴口绿洲防护林中,选取5种不同配置结构林带的防护林林网为研究对象（紧密型乔木林网1,疏透度为0.13;疏密型乔木林网2,疏透度为0.24;疏透型乔灌混交林网3,疏透度为0.27;通风型乔木林网4,疏透度为0.39;疏透型乔木林网5,疏透度为0.27）,在林网内采集多点同步风速数据信息,结合地学和统计学分析方法,分析不同林网内的风速流场特征、风速分布统计参数和防风效能等。  结果  研究表明5种防护林林网其防风效能范围各不相同,林网1为65% ~ 95%,林网2为67% ~ 85%,林网3为46% ~ 82%,林网4为44% ~ 67%,林网5为56% ~ 72%。其中2行乔木构成的疏密型林网2防风效能在67%以上,具有较高的防风效益和节约水土资源优势;由2行乔木2行灌木混交林带构成的林网3,当防风效能为60%时,其防护面积是2行纯乔木林带（林网4）的2.47倍,具有较好的防护效益和应用推广前景。  结论  乌兰布和沙漠绿洲中由2行乔木构成的疏密型林网和“窄林带,小网格”配置的乔灌混合林网均发挥了较好的防风效果。      

沙棘液流动态变化及影响因素分析

利用TDP茎流测量系统和自动气象站对乌兰布和沙漠的沙棘(Hippophae rhamnoides)液流动态变化及环境因子进行了监测。结果表明,1)沙棘茎干液流速率呈多峰曲线;液流启动时间为07:50,09:10左右达到峰值,峰值大小为292.07~340.27 g·h-1;夜间有明显的液流活动。2)沙棘茎干液流与其基径相关,基径10.5、8.3和7.5cm的沙棘日累计液流量分别为16 593.26、14 907.08和14 101.83 g。3)沙棘白天液流动态变化规律与环境因子变化规律相似。相关分析与逐步回归表明,对沙棘植株茎干液流速率起决定作用的环境因子为太阳总辐射、空气相对湿度、气温、风速和10 cm处土温。     

乌兰布和沙漠东北缘近地层风速和降尘量特征

选择乌兰布和沙漠东北缘荒漠-绿洲过渡带和绿洲为定位监测点,基于磴口生态站近地层(0~50 m)风沙监测塔2013年全年的风速和降尘数据,分析了沙漠东北缘近地层风沙时空变化规律。研究结果如下:1)过渡带和绿洲内近地层的风速均随着高度增加而增大,风速廓线特征可用幂函数表示;过渡带风速显著高于绿洲内风速。2)过渡带和绿洲内近地层沙尘水平通量和降尘量均随着高度增加而减少,其分布特征遵循幂函数关系;过渡带沙尘水平通量显著高于绿洲内,说明绿洲防护体系对沙尘具有明显的削弱作用;过渡带沙尘水平通量与降尘量之间为线性关系,而绿洲内二者之间为指数函数关系。3)在春、夏、秋、冬季,过渡带和绿洲内近地层沙尘水平通量和降尘量均随着高度增加而减小;春季是沙尘水平通量和降尘量集中的季节,其次为夏季,秋季和冬季相对较低;一年四季中,过渡带沙尘水平通量和降尘量均高于绿洲内。     

乌兰布和沙漠东北部人工绿洲地下水位动态变化研究

根据乌兰布和沙漠东北部人工绿洲2006—2012年10眼地下水位观测井资料,利用传统统计学对该地区地下水位时空变化动态进行了研究。结果表明,近7年来不同灌溉区地下水位动态变化呈现不同的规律:(1)黄灌区比井灌区及荒漠区地下水位均高。与荒漠区相比,第一、第二实验场黄灌区地下水位平均高出3.543m和3.316m,而井灌区则低出0.792m。从空间位置看,地下水位东南高,西北低。(2)黄灌区年内地下水位变化相似,均为1—3月,地下水位持续下降,4—10月,地下水位抬升,并在抬升中有回落;而井灌区与黄灌区不同,从1月开始,地下水位持续下降,至8月达到一年内地下水位埋深最深处,随后又缓慢上升。第二实验场荒漠区,年内地下水位基本不随月份的变化而变化。     

近52年来磴口地区扬沙天气变化特征

分析了磴口近52年(1954—2005)逐月扬沙天气。结果表明:(1)该区扬沙天气一年四季均出现,但主要发生在春季,其次为冬季;一年中扬沙天气高峰出现在4月,低谷出现在8-9月。(2)年及春季、冬季、夏季扬沙日数各年代际变化规律一致,均为逐年代递减。秋季与其他三季扬沙日数变化略有不同。(3)年及四季扬沙日数均为线性下降,线性方程均通过了置信度0.001的显著性检验,下降率为年>春季>冬季>夏季>秋季,20世纪80年代为转折期,体现为"先多后少"的特点。年扬沙日数与春季扬沙日数滑动序列的波动趋势比较接近。     

乌兰布和沙漠东北部近地层沙尘水平通量和降尘量变化特征分析

研究沙尘随高度的变化特征对揭示沙尘物质在近地层分布特征具有重要意义。通过收集乌兰布和沙漠东北部近地层50 m沙尘水平通量和降尘量数据,研究了该区域防护林对沙尘水平和垂直通量变化特征的影响。结果表明:(1)沙尘水平通量及降尘量均随高度的增加而减小,防护林内二者与高度的关系符合幂函数,防护林外二者与高度的关系符合指数函数;(2)沙尘水平通量与降尘量之间为正相关关系,二者可用线性函数表示;(3)沙尘水平通量和降尘量均与风速呈现线性关系。