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题名	草原化荒漠带人工植被与土壤水量平衡试验研究
作者	王新平
学位类别	博士
答辩日期	2002
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	康尔泗
关键词	土壤水分平衡 固定沙丘 人工植被 荒漠植物 沙坡头 土壤温度 生物土壤结皮 降水入渗 蒸散发
其他题名	Experimental Study on Water Balance Changes in an Artificial Re-vegetated Area in the Transitional Zone between Steppe
中文摘要	本文选择我国西北山干草原向草原化荒漠过渡的沙坡头人工防风固沙防护带为研究区，以FI动称亚式餐渗仪，时域反射仪，土壤温度仅及室内水平上往实验为主要研究手段，结合长期气象资料，研究年降水分人消荒漠人工地被形成后除水入渗与再分配、蒸散过程与土壤水量平衡以及土壤热量变化规律。个义共分两部分六章：前言。概述们内外有关荒漠地区植被与土壤水量平衡研究的进展；提出本文研究的问题与试验方案。第一说研究区年降水趋势分析；用Mann-kendall秩统计法和回归分析法，检验时间序列上的年降水越势；应用一阶自相关分析法，对沙坡头地区多年降水持续性特征进行统计分析。年降水分布存在时间序列上的非随机因素潜在振荡，五年滑动平均值突出了以年为时序单位的降水振荡模式。沙坡头地降水分布特征表明该地区在干旱半干早过渡带中更趋向于干早化的特点；第二章：降水在植被区的入沙与再分配过程。利用时域反射仪连续测量土壤剖面水分含量的方法观测人工树被固定沙丘降水入换与水分再分配。土壤人渗深度均降水强度呈线性相关关系；土壤入渗速率约为降水强度的10倍强。当降水强度小于0.46mmH-1时，土壤入渗速率约为0cmh-1，此时降水对土壤没有水分补给作用。受荒漠灌木柠条根系吸立作用的影响，其根系密集剖面深度40-140cm。内水分入渗积累不明显。降水入渗速率及入渗深度受土壤剖面初始含水率多寡变化，干燥土壤削阶有利于撷渐入输沙尔及入修深榄；根系密集层140cm处土壤含水率在总体上下降的过程中，呈昼消夜长的趋势。第三章：荒漠植被区蒸散规律。植被区生长季节蒸散量约占同期降水量的90％以上，土壤剖面根系密集区以下无水量补给作用。裸露沙地蒸发量土壤深层水量补给量分别占降水服的70.5％与12.6％。湿润都生长灌木油蒿群落与灌木柠条群落日平均蒸散速率接近，油蒿群落为0.86mmd-1，柠条格低为0.87mmd-1。干早年油蒿群落日平均蒸散速率降低为0.68mmd-1，而柠条群落日平均蒸散速率仍然高达0.80fllmd-1。从油蒿和柠条植被月蒸散量比较得出，干旱年柠条在降水相对集中且丰沛的月份具有较高的蒸散量，致使根系密集层土壤年内贮水量亏缺量（△S=31.5mm）较油蒿群落区更为严重（△S=-18.7mm）。而油蒿群落在全生长季保持较低蒸散发量。在湿润年，裸露流沙区日均蒸发量为0.60mmd-1在干旱年，其蒸发速率降低为0.44mmd-1。第四章：人工植被区土壤水分平衡。应用称重式lysimeter通过对1990－95年生长季节柠条灌木栽植区土壤水分平衡与裸露流沙区比较，阐述土壤水分平衡各分量在植被区与流沙区的变化。蒸散量是水分平衡的主要消耗部分，人工栽植沙丘蒸散量与同期降水量的比率变化于82.8-127.6％之间，植物根区2．2m以下无渗漏水。无植被区平均每年有明人-m水分不间断地向深层渗漏补充地下水。由于人工植被的建立，年降水主要消耗子植物蒸腾，尽管根区以下无多余水分补给地卜水，但是从防风固沙人工植被的营建角度考虑，利用有限的大自然降水，选择柠条等沙生植物建立荒漠生态系统是可行的。第五章：植被区与流沙区土壤热量变化。通过分析人工固沙植被区与流动沙丘区不同部位各层土壤温度梯度分布，揭示其月平均值变化与日变化特点，计算了不同地表覆盖条件下的沙土导温率。沙坡头地区7、8、9、10月平均地温变化的振幅，在地面约为16.2℃，振幅变化随深度的递增而迅速减小。在0刀5m深度处，地温年振幅为地面振幅的一半。7、8、9、10月地温最高最低出现的月份，随深度增加都呈滞后现象。在20cm以下深度内，7、8、9、10月月平均温度都高于ooC。当观测深度按算术级数增加时，地温日振幅则以几何级数减小。流沙区丘间地温日振幅最高达26.2℃（表层），最小值只有1.8℃（1m深）。相应的植被区丘间低地最高日振幅为25.9℃，最低值4.3℃。植被区地表层温度变幅小于流沙区。在5cm深度处，植被区地温降至最低值的时间滞后于流沙区2h以上，20cm处植被区地温达到最大值的时间比流沙区提前2-4h。第六章：土壤水分物理特性对入渗的影响。对沙坡头地区人工固沙植被区生物土壤结皮与固沙区外沙丘沙以及天然红砂、珍珠分布区砂粘土在不同初始含水率（θi）条件下土壤水平入渗过程的研究表明：三种土壤的入渗速率λf均随θi。的增加而呈下降趋势，生物土壤结皮的λf变化受θi的影响较小，沙丘沙变化明显，砂粘土fi曲线介于二者之间，但变化量高于前二者。生物土壤结皮的Xf变化量是沙丘沙的三分之一左右。生物土壤结度对降水入渗量的截持作用大于沙丘沙，将显著地改变降水入渗过程中土壤水分的再分配格局，减少降水对深层土壤的有效补给。总之，降水是草原化荒漠带沙坡头固沙防护体系人工一天然生态系统水资源的源泉，是固沙植物生长和生存的唯一补给源，是维持荒漠生态系统稳定发展的最关键生态因子。分析结果表明，尽管无植被流沙区地表蒸发量较低，但是土体2.2m深度内土壤贮存水分仍然有限，土壤含水量始终保持在田间持水量的51.8％左右，而大约占年降水量24％的水分将不断地下渗到沙层深处，无法被植物利用。人工固沙植被的建立更加有效地利用了这部分降水资源，一方面由于植物生长活动需要消耗水分，植被将通过系统内部的生物化学循环作用，将部分渗漏损失水量转换成一定的生物量，减少土壤深层水分渗漏损失。地上地下干物质积累不断增加，使得区域资源贡献向最大化演变，生态环境将得到改善。另一方面通过蒸散发行为将部分水分返口大气，增加局地循环量。从而达到有效利用脆弱区域有限的自然资源，提高荒漠生态系统生产力。在形成合理的植被覆盖状态下，人工植被系统内植物群丛区地表粗糙度增加，改善了防护区下垫面状况，从而通过改变风沙流的运动条件，使气流对地表沙粒的直接作用力减小，阻碍了风与沙的直接联系，达到防风固沙的良好生态效果，增强了防护体系的稳定性。
语种	中文
公开日期	2013-08-22
页码	117
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.casnw.net/handle/362004/21950]
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	王新平. 草原化荒漠带人工植被与土壤水量平衡试验研究[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. 2002.

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