民勤绿洲边缘积沙带植物群落健康分析

甘肃河西走廊经过60多年的防沙治沙,在绿洲边缘形成了一条积沙带。其中,民勤绿洲边缘积沙带相对最典型、最完整。积沙带上的植被不仅是积沙带的形成因素,更是维持积沙带稳定的重要因素。从一定意义上说,积沙带上植被的健康状况,决定着积沙带的稳定性。为了分析积沙带上的植被状况,在民勤绿洲边缘积沙带上等间距设定了11条样线,通过60多个样方的植被调查,对民勤绿洲边缘积沙带上植物群落进行了健康序列分析。结果表明:民勤绿洲边缘积沙带上的植被普遍是不健康的,民勤绿洲边缘人工固沙林积沙带上的植被健康状况相对好于天然灌丛积沙带上的植被健康状况,乔灌混交林积沙带上的植被健康状况最差。民勤绿洲下游积沙带上的优势种植物柽柳严重枯死,健康状况最差,积沙带潜在风蚀活化的危险。农田弃耕后,沙区农田边缘防护林及其积沙带的保护是一个新的值得考虑的问题。     

民勤绿洲边缘积沙带植物群落健康序列分析

甘肃河西走廊经过60多年的防沙治沙,在绿洲边缘形成了一条积沙带。其中,民勤绿洲边缘积沙带相对最典型、最完整。积沙带上的植被不仅是积沙带的形成因素,更是维持积沙带稳定的重要因素。从一定意义上说,积沙带上植被的健康状况,决定着积沙带的稳定性。为了分析积沙带上的植被状况,在民勤绿洲边缘积沙带上等间距设定了11条样线,通过60多个样方的植被调查,对民勤绿洲边缘积沙带上植物群落进行了健康序列分析。结果表明:民勤绿洲边缘积沙带上的植被普遍是不健康的,但相对本文的健康序列看,民勤绿洲边缘人工固沙林积沙带上的植被健康状况相对好于天然灌丛积沙带上的植被健康状况,乔灌混交林积沙带上的植被健康状况最差。民勤绿洲下游积沙带上的优势种植物柽柳严重枯死,健康状况最差,积沙带潜在风蚀活化的危险。农田弃耕后,沙区农田边缘防护林及其积沙带的保护是一个新的值得考虑的问题。     

河西绿洲边缘积沙带的稳定性及其生态效应

甘肃河西沙区经过60多年的防沙治沙,在绿洲边缘尤其是上风向形成了一条积沙带。积沙带作为绿洲边缘造林固沙和沙障固沙过程中的副产物,其稳定性如何?又具有什么样的生态效应呢?本文分析了甘肃河西沙区绿洲边缘积沙带上21个样点风速、风向等观测资料。结果表明:1)河西沙区绿洲边缘积沙带均处于稳定状态。2)积沙带具有显著的防风作用,且防御风的作用随风速的增大而增强,当风速≥2 m·s-1时,积沙带下风向防风距离大于积沙带高度的20倍。风速越大,则沙丘下风向降低风速越明显。3)高度是表征积沙带防风功能的一个重要指标,而当风速≥8 m·s-1时,积沙带顶部风速小于上风向空旷风速。4)气流到达积沙带迎风坡时,通过沿坡面抬升和向两翼分流2种方式释放能量并降低流速。风向偏转会降低迎风坡主风方向的风速。     

河西绿洲边缘积沙带形成的典型相关因子

绿洲边缘积沙带的形成因素及其生态效应是一个新的科学问题。为了研究河西绿洲边缘积沙带的形成原因,运用方差分析、相关分析以及典型相关分析等方法,对河西绿洲边缘积沙带的21个样点的观测资料进行了分析。结果表明:河西绿洲边缘积沙带的分布趋势大致为东高西低、东宽西窄,大部分地段目前处于稳定阶段;积沙带上的优势种植物以天然柽柳最多,不同优势种植物的积沙带的迎风坡植被盖度及植被纯盖度差异较显著。典型相关分析结果表明:积沙带的高度和宽度是降水量、到沙源的距离、背风坡植被盖度和年平均风速等气候环境因子共同作用的结果。积沙带的生态效应:一是自身作为一种障碍物的防护作用,二是阻截、减少流沙流沙进入农田的作用。     

河西绿洲边缘积沙带的生态意义

半个多世纪的防沙治沙,在甘肃河西绿洲边缘上风向形成了一条积沙带。积沙带作为防沙治沙的副产物,具有怎样的生态功能,有何生态意义?通过全面考察河西绿洲边缘积沙带并运用21个样点资料进行了分析。结果表明:1)积沙带作为绿洲边缘防沙固沙的副产物,其自身也具有防风阻沙的功能,积沙带的形成有利于绿洲边缘的防风阻沙。2)高度是表征积沙带防御风的功能的一个重要指标,积沙带越是高大,防御风的范围就越大。3)目前,河西绿洲边缘积沙带处于发育状态。只要控制了积沙带就能有效控制流沙侵入农田。今后应将绿洲边缘防沙治沙的重点放在积沙带上,尤其是积沙带的沙脊线上,而对荒漠-绿洲过渡带(阻沙带)实行封育,无需采取其他投入措施,这样就可以大面积压缩实施人工措施的范围,大大降低防沙治沙的资金投入,提高防沙治沙的投资效益。     

河西绿洲边缘积沙带与环境因子的关系

绿洲边缘积沙带的形成是一个新的科学问题。甘肃河西地区经过半个多世纪的防沙治沙,在绿洲边缘形成了一条积沙带。为了研究积沙带的形成及其与环境因子的关系,本文对河西走廊东端至走廊中西部绿洲边缘的积沙带进行了调查。结果表明:1)河西走廊东端至中西部绿洲边缘积沙带平均高12.77m,平均带宽308.48m。2)积沙带的宽度与高度呈显著正相关;积沙带的高度与当地的年降水量和年平均风速呈显著正相关;积沙带的增高速率与当地年降水量和年平均风速呈正相关。3)降水条件是决定积沙带高度的关键因子,其次是年平均风速。4)在高大沙丘顶部设置柴草沙障,能促使积沙带(沙丘)继续增高。     

低覆盖度灌木群丛的水平配置格局与固沙效果的风洞试验

针对覆盖度为18%～20%的灌木固沙疏林,在风洞内,模拟了行带式、等株行距和随机不均匀等3种水平配置格局的风力侵蚀机理和固沙效果.结果表明:1.当风速为10m/s时,行带式内吹风30min后不出现风蚀,等株行距和随机模式内分别在吹风8min和3min出现风蚀;2.当风速增大为15m/s时,行带式仅在模式内出现微弱的风蚀和积沙,吹风30min后形成稳定的凹月形沙面,最大蚀、积厚度为0.4cm和0.7cm,没有形成风沙流,而等株行距和随机模式则出现强风沙流,吹风30min后,模式内65.57%和66.96%的沙被吹走;3.等株行距主要风蚀灌空隙丛间的沙面,随机配置主要风蚀灌丛分布的大空隙间的沙面,而在灌丛相对集中的部位积沙,因此形成非常复杂的沙面形状.     

民勤绿洲人工梭梭林退化现状、特征与恢复对策

民勤全县共有人工梭梭林近3．5万hm^2,占人工林总面积的51．5％,在民勤固沙林中占主导地位。但目前除水库与环河周围外,人工梭梭林均出现不同程度的退化现象,并表现为建群种梭梭光合强度减弱、群落盖度降低、梭梭种群优势度下降、林地土壤含水率下降、组成群落的物种多样性减少、地表土壤结皮破坏、风蚀作用增强等特征。梭梭林的退化,直接威胁到民勤绿洲的生存与发展,其恢复与重建成为当前一项十分重要而紧迫的任务,为此提出控制梭梭林密度、人工集雨、布设粘土或新型材料沙障、引进与培育抗旱新品种、特殊区域应用喷灌技术补水、补充水源不断恢复民勤地区的地下水位等措施,以期达到恢复与维持梭梭群落稳定发展的目的。     

新月形沙丘稳定性机理——以甘肃河西沙区为例

新月形沙丘是一种重要的沙丘类型,一般存在于绿洲边缘。研究新月形沙丘的稳定性,对于揭示绿洲缘的风沙运动规律有重要学术价值,而到目前新月形沙丘的稳定性还是沙漠生态学领域中一个的尚未解决的科学问题。以河西沙区新月形沙丘为例,通过调查其分布环境、测定沙丘各部位风速和风蚀积沙等,分析了新月形沙丘顶部稳定机理。结果表明:1)甘肃河西沙区的新月形沙丘分布在沙漠边缘的下风向,一般为斑块状分布。分布区域为平坦的沙粘质或沙砾质滩地,丘间地较为开阔且具有明显的主风向。2)主风向(NW)过程是新月形沙丘顶点与沙脊线重合的过程,也是新月形沙丘前移和高度降低的过程;反主风向(SE)过程是新月形沙丘顶点与沙脊线分离的过程,也是新月形沙丘背风坡上部风蚀与沙丘增高的过程。3)新月形沙丘越高大,两翼越长、夹角越小。4)较为开阔的前后滩地是新月形沙丘及新月形沙丘链存在所必须的环境条件,相对单一的主风向是新月形沙丘及新月形沙丘链维持其稳定性的关键因子,反向风及两翼的廊道效应是新月形沙丘增高增大的关键因子,主、反两个方向的风速及其分布频率是控制该区域新月形沙丘及新月形沙丘链高度的限制因子。     

库布齐沙漠南缘风沙-植被相互作用及其景观效应

干旱区尤其沙漠边缘地区的风沙与植被相互作用对塑造地表景观具有重要意义。选择库布齐沙漠南缘的油蒿灌丛地为研究区,开展了植被调查、风沙流观测和表层沉积物粒度采样测试,分析了顺风向植被盖度、风沙流结构与沉积物特征的沿程变化,探讨了风沙-植被相互作用及其对地表景观格局的影响。结果表明,风沙流与植被相互作用方式的改变使植物生长状况与地表蚀积模式发生变化,进而导致顺风向景观表现出明显的空间异质性。自上风向裸地过渡到均匀分布的新生油蒿和油蒿灌丛再至斑块状分布的灌丛沙堆,植被盖度与覆沙厚度先增大后减小,空气动力学粗糙度沿程不断增加且在过渡时其增幅最大,输沙率与沉积物粒度呈先减小后增大趋势,并在植被盖度与覆沙厚度最大处出现最小值。在沙漠边缘剥蚀高原上,起初适量风沙堆积促进油蒿定植与生长,均匀分布的油蒿灌丛进一步促进沙物质堆积,但当堆积厚度超过油蒿耐沙埋深度时发生退化,灌丛出现斑块状分布且风沙流在丘间地处侵蚀。据此,可理解为剥蚀高原风沙区景观异质性是风沙与植被相互协同与抑制作用的结果。     

低覆盖度固沙林的乔木分布格局与防风效果

低覆盖度植被是我国干旱、半干旱区经过漫长的自然演替过程逐步发育形成且广泛分布的植被类型。前人研究认为,植被覆盖度达到40%为固定沙地,40%-20%为半固定-半流动沙地。但在实践观察中发现:在低密度(或覆盖度)时,灌丛的水平分布格局对固定流沙和阻止风沙流的作用差异显著。在干旱区、半干旱区,存在着大量天然的乔木疏林,其覆盖度均在低于40%,地表处于半流动状态,而配置成行带式后,即使覆盖度降低到20%时,地面也不会出现风蚀现象。因此,在内蒙古浑善达克沙地,针对覆盖度在20%左右的乔木疏林,同时测定了随机与行带式两种分布格局的防风阻沙效果。结果表明:(1)在不同的对照风速下,行带式配置的林内的相对风速均低于随机分布,其中在200 cm高度处行带式配置的平均相对风速比随机分布的低53.89%,在50 cm高度处低36.82%;(2)行带式林内的水平风速流场变化有一定规律,而随机分布林内风速流场变化主要受树冠在空间的分布影响,变化非常复杂;(3)随机分布的疏林内出现风速超过旷野对照的现象,在50 cm和200 cm的两个观测高度上分别有约27.45%和22.55%的风速测定值超过对照风速,说明出现明显的局部风速"抬升"现象,形成了强的涡流;(4)行带式配置林内的平均地表粗糙度达到1.01 cm,比随机分布的疏林内增大约5倍之多;(5)总体而论,行带式分布格局第1带降低风速的作用最显著,第2带及其以后各带间的风速均比第1带后的风速小,但逐带降低的叠加效益不明显;(6)由于乔木基本(枝下高)没有枝条对风的阻碍,乔木行带式固沙林在迎风面的第1林带的基部有一定的风力"抬升"作用,对林带基部地面产生较强的侵蚀作用,多数第1带树木的根系被侵蚀裸露,过境的风沙流只能在林带后树冠外侧堆积;(7)随机分布林内在许多位置出现了非常低的地表粗糙度,地表粗糙度低的位置基本与风速"抬升"区相吻合,这种"抬升"区形成的强的涡流是疏林内出现风蚀坑的重要因素,这也是浑善达克沙地出现榆树与风蚀坑相间分布的主要原因。     

民勤绿洲-荒漠过渡区水量平衡规律研究

以甘肃省民勤县刘家地村外缘的绿洲 -荒漠过渡地带为定位研究区域 ,利用长期调查和水文学研究方法从生态系统的角度对绿洲 -荒漠过渡区的水量平衡特别是土壤水分和蒸散量的时空格局与动态特征进行了研究。结果显示 :1沿绿洲至流动沙丘这一过渡带 ,随着与绿洲距离的逐渐拉大 ,土壤含水量减小 ,0～ 80 cm土层的月平均土壤含水量的大小顺序为红柳沙包(5 .6 1% ) >白刺沙包 (5 .4 7% ) >流动沙丘 (5 .2 2 % ) ;土壤水分垂直变化规律是由表层到深层依次递增。 2在蒸散日进程中 ,红柳沙包和白刺沙包的蒸散率峰值到来时间比流动沙丘早 1～ 2 h,且日最大蒸散速率大小顺序为红柳沙包 (0 .2 4 mm / h) >白刺沙包 (0 .2 0 m m/ h) >流动沙丘 (0 .18mm/ h) ;影响绿洲荒漠 -过渡区蒸散的主要气象因子为日照百分率、气温、空气饱和差以及风速等 ,它们与日蒸散量的斜率关联度分别为 0 .717、0 .6 4 3、0 .6 4 9和 0 .70 5。3生态系统总的水量平衡特点是 ,水分输入主要靠降水和土壤水分的水平运动补给 ,而土壤和植被蒸发散是系统的主要输出项。     

科尔沁沙地人工杨树林生态服务效能评价

采用定位观测法,系统评价了杨树(Populus simonii)林的防风、抗蚀和滞尘等生态服务效能及其间接价值,同时定量探讨了风速减弱系数与实测林地叶面积指数的关系。结果表明,在研究区主害风(西北风)天气下,林地迎风区6H(H为平均树高)、3H、林地中央、林地背风区林缘、6和8H处2m高度的日平均风速与对照点(流动沙丘)相比均有不同程度减弱,风速减弱系数在18．3％～66．2％之间。林地背风区6H处0．25、0．5、1和2 m 4个高度的月平均风速减弱系数与林地叶面积指数呈显著非线性相关,其间存在良好的三次曲线关系(P<0．0001,R²=0．43～0．94,n=80)。在主害风天气下,林地各观测点的地表日风蚀量与对照点相比大幅度降低,平均降幅85．2％～99．9％。在观测期内,林地中央的日平均降尘量为13.2 kg·hm^-2,而林地迎风区6H处的日平均降尘量为9．9 kg·hm^-2,林地的日滞尘能力约为3．3kg·hm^-2。       

边缘效应带促进红松生长的光合生理生态学研究

以一个经过12a边缘效应带处理的14年生红松幼林生态系统为研究对象,通过对3种宽度(4m,6m,8m)边缘效应带及保留带内红松幼树的光合日进程、碳素日积累量及相关生理生态学因子(光照、气孔导度、小枝木质部水势、叶片温度、叶面饱和蒸气压亏缺)的研究,探讨了造成不同效应带和保留带内红松生长差异的光合生理生态学原因。结果：4m效应带光照不足引起的碳素日积累量过低导致红松生长较差,8m效应带气孔导度过低引起的光合午休现象导致了碳素日积累量低、红松生长较差。8m效应带引起气孔导度下降的因素主要是过强光照引起叶片温度较高、叶面饱和蒸气压亏缺较大以及小枝木质部水势过低。研究认为,太宽的8m带和太窄的4m带都在一定程度上引起了光合生理生态学的不适应,导致生长水平下降,6m宽度的边缘效应带是人工促进红松生长的最佳边缘效应带。     

北方防沙带典型县域生态安全格局研究

生态安全格局构建是生态安全屏障建设和防风固沙能力提升的关键。北方防沙带是我国主要的风沙策源区，也是防治沙化的核心区，具有干燥少雨、植被稀疏、沙漠广布等生态特征，针对如何在北方防沙带构建适宜的生态安全格局做了研究探讨。以位于北方防沙带中部的民勤县为研究案例，基于“基质脆弱、廊道稀疏、斑块零碎”的景观基底和风沙源扩散机制，提出面向北方防沙带防风固沙能力提升的“控风源-堵风口-筑风廊-优网络”风沙阻隔型生态安全格局构建逻辑范式。结果表明该范式有助于深入了解北方防沙带生态安全问题与生态安全维持机制，可为其他干旱区生态安全格局构建提供新思路。     

荒漠绿洲边缘降水和地下水对白刺群落消长的影响

通过在甘肃民勤荒漠绿洲外围设固定样方连年观测,结合小区域地下水位动态监测和气象观测数据,定量研究了降水和地下水位变化对白刺群落消长的影响。结果表明,以地下水位逐年下降为主要驱动因素的绿洲外围的环境旱化,促使优势种白刺群落的发育适应环境,更具旱生性。在民勤绿洲外围,地下水位下降在近期内不是白刺生长的限制因素,在该区白刺将能较长时间生存,并发挥其优良的固沙、阻沙作用。民勤绿洲外围地区约１１０ｍｍ年降水     

Pedoecological effects of a sand-fixing poplar (Populus simonii Carr.) forest in a desertified sandy land of Inner Mongolia, China

To assess the pedoecological effects of a 23-year old poplar ( Populus simonii Carr.) forest on soil amelioration and vegetation restoration via soil erosion reduction and atmospheric dust retention in a desertified sandy land ecosystem, daily dynamics of wind speed, sand transport and dust deposition rates were monitored over an erosive period from April through June in 2001, using fixed observation sites located at different positions within and around the forest. Soil and vegetation characteristics at these sites were also measured. The observation sites were placed at distances of 15H (as control), 6H and 3H (H is mean tree height) from the forest edge of the windward side (abbreviated CK, 6H-W and 3H-W respectively), forest center (FC), and at distances of 0H, 6H and 8H from the forest edge of the leeward side (FE-L, 6H-L and 8H-L respectively). Daily mean wind speed was significantly lower in different observation sites than CK, with FC having the greatest reduction of wind speed and 6H-W the least reduction. Daily transport rate of sand by wind was also significantly lower in different observation sites than CK, with FE-L having the greatest reduction of wind erosion and 6H-W the least reduction. The fact that the poplar forest will lose its functions against wind at a distance of about 12-fold tree height from the forest edge of the leeward side suggests that the effective wind-preventing range of the poplar forest is about 150 m. There was marked spatial and seasonal distribution of dust-fall rate. Over space, the rate of dust-fall was much greater within the forest than outside the forest. Over time, the daily dust deposition rate was greatest in April, followed in decreasing order by May, June, July, September and August, closely linked to the seasonal distribution pattern of dust storm. Significant positive changes in soil and vegetation parameters of the different observation sites during the 23 years that the poplar forest was established suggest the perceptible pedoecological effects of the poplar forest on soil development and restorative succession of plant community within its immediate vicinity through windbreak, soil erosion reduction and atmospheric dust retention. Understanding these pedoecological effects may aid in the design of protective forest systems in arid and semi-arid areas.