| 题名 | 塔克拉玛干沙漠腹地植物固沙研究 |
| 作者 | 何兴东 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2001 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 刘新民 |
| 关键词 | 塔克拉玛干沙漠腹地 沙漠公路沿线 极端干旱区 固沙植物 植物抗旱生理 沙丘地滴灌 灌溉植物固沙 |
| 中文摘要 | 为了填补我国在极端干旱沙漠中利用高矿化度地下水建立固沙植被研究方面的空白，本论文结合穿越塔克拉玛干沙漠的塔里木沙漠公路的植物防沙工程，从固沙植物种的引种与选配、固沙植物的水分生理学特性、沙丘植被灌溉技术及沙土水盐运移规律、植物固沙带的防护效应等五个方面开展了为期五年的试验研究，得出如下结果和结论：(1)用微型Lysimeter法测定的蒸散数据表明，在塔克拉玛干沙漠腹地，栽植头状沙拐枣(Calligonum caput-medusae Schrenk)一年的需水量为335mm；实地观测数据表明，采用最省水的滴灌灌溉，在株行距为2m * 2m且植被盖度达25％时，以甘蒙柽柳(Tamarixaustromongolica Nakai)、头状沙拐枣和沙生柽柳(Tamarix talamakanensis M．T．Liu)为主的灌木固沙带的需水量为310mm·yr~(-1)，而这里的年降水量仅为36.6mm-42.6mm，证明在该沙漠腹地建立植物固沙体系必须有灌溉条件，年灌溉量应为300mm左右。(2)通过对55种固沙植物进行了5年的引种与栽培试验，从中选择出柽柳属和沙拐枣属中18种植物为塔克拉玛干沙漠腹地优良的固沙植物，各种灌溉方式的造林试验进一步证明了在用4g·L~(-1)～5 g·L~(-1)的地下水长期灌溉，这些植物具有良好的适应能力；而在水位埋深1m、矿化度为8 g·L~(-1)左右的浅地下水地段，4种固沙植物无灌溉栽植的5年试验表明，栽植第2年以后植物逐渐死亡，进一步的试验分析表明，高矿化度地下水埋深太浅，这些植物根系大量吸收高矿化度水使得植物体内积聚的盐分过多自身无法调节而逐渐死亡，因而在塔里木沙漠公路沿线浅地下水地段进行无灌溉植物固沙应持谨慎态度。(3)在测定16种主要固沙植物蒸腾速率和植物水势的基础上，重点讨论了沙生柽柳、甘蒙柽柳和头状沙拐枣的蒸腾速率和植物水势与环境因子的相关关系，发现本研究区荒漠植物的蒸腾速率的大小与植物组织含水量的多少无明显关系，提出了植物水势系数(Plant water potentialcoefficient)的概念，即植物水势系数是植物水势与大气水势和沙土水势对植物水势产生直接影响力那部分水势之和的比值，它的计算公式为P_f = (φ_P)/(P_(PAφA) + P_(PS)φS)实例研究表明，植物水势系数比植物水势更能客观地反映环境对植物的影响与植物对环境的反应，因而植物水势系数更适宜作为衡量植物对环境胁迫反应强弱的指标。(4)通过多次灌溉试验，提出了沙丘地植物固沙沟畦灌和滴灌的灌溉单元的计算公式，其中：沟畦灌灌溉单元的计算公式为A = Qc~(-1/n)(1-ω)[h·e(θ_f - θ_t)]~(1/n-1);沟畦长度的计算公式为l = Qb~(-1)c~(-1/n)(1-ω)[h·e(θ_f - θ_t)]~(1/n-1);滴灌灌溉单元的计算公式为A = {(7500m·i·j)/(V·N·n)沙丘起伏01-m,3 ≤V ≤ 1,10 ≤ N ≤ 30 (4000m·i·j)/(V·N·n)沙丘起伏2-6m,2 ≤ V ≤ 4,10 ≤ N ≤ 30本学者和美国学者提出的渠道灌溉的沟畦灌灌溉单元的计算公式相比，本文所提出 畦灌灌溉单元的计算公式更适宜于沙丘地小流量压力管道灌溉；与以色列学者和美者提出的滴灌滑动格子法相比，本文所提出的滴灌灌溉单元的计算公式更适宜于起沙丘地形。同时通过对沟灌、畦灌和滴灌灌溉方式下的植物生长状况、沙土中的盐积状况和耗水量及投入方面的比较研究，认为采用滴灌能够保证植物正常生长、比较节水且费用低，在目前的灌溉制度下沙土中累积的盐渍度不会危及固沙植被的存活，因而它是塔里木沙漠公路植物固沙的首选灌溉方式。(5)用烘干称重法测定沙土的含水量、用压力膜法测定土壤水分特征曲线、用离体称重法测定固沙植物的蒸腾速率，在测定群落内水面蒸发量和表土蒸发量以及统计分析3种固沙植物冠幅和地上部生物量回归关系的基础上，利用隐式差分法和中心差分法，建立了沟灌条件下沙土水分的运移模型，{((patial deriv)θ)/((patial deriv)t) = (partial deriv)/((partial deriv)/z)[k(θ)((partial deriv)H)/((partial deriv)z)] - S(θ) θ(z,0) = θ_0(z) θ(L,t) = θ_1(t) q/_(z=0) = ε子模型见第5章第2节。可信度检验表明，该模型能够反映客观实际情况，这为塔克拉玛干沙漠腹地的合理灌溉提供了有力依据。对3种灌溉方式下沙土水分的运移动态进行了3年的监测结果表明，一年中高温时段灌溉周期为7天、非高温时段灌溉周期为10天是比较合理的。模型的模拟结果与实际监测结果很接近。(6)对灌木固沙带小气候的现场观测结果表明，以甘蒙柽柳、头状沙拐枣和沙生柽柳组成的紧密结构的灌木固沙带，2m高处风速和0.5m高处风速，固沙带中比固沙带前50m处(流动沙丘)降低0.78倍和55.4倍，固沙带后2m处与固沙带后15m处分别比固沙带前50m处的输沙量减少了20.4倍与6.05倍。另一方面，灌木固沙带改善小气候的效应明显，秋季固沙带内比沙丘上气温降低O.4 ℃，夏季固沙带内比沙丘上气温增高O.2～0.8 ℃；无论是秋季还是夏季，观测期内固沙带内相对湿度都比沙丘上增高3％左右；秋季沙丘上比固沙带内多蒸发66.79％，夏季沙丘上比固沙带内多蒸发35.4％。可见，灌木固沙带的建立不但具有良好的防风固沙效应，而且具有良好的改善生态环境效应，因此，塔里木沙漠公路沿线建立植物固沙体系具有积极的意义。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 104 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21910]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 何兴东. 塔克拉玛干沙漠腹地植物固沙研究[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2001. |
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