塔里木沙漠公路防护林滴灌水分利用效率分析

塔里木沙漠公路防护林生态工程全长436 km,是沙漠公路沿线一条重要的绿色长廊,沙漠公路防护林带以滴灌为主,灌溉水源就地开采沙漠公路沿线的地下咸水(3.26～26.65 g·L-1),建有110眼灌溉机井,设计滴头流量为3.6 L·h-1,每次灌水时间6 h。针对沙漠公路防护林滴灌的灌水效率,开展了滴灌与根灌的对比灌溉试验,试验结果表明,滴灌水量转化成有效土壤水分的利用率不到50%,滴灌存在地表土壤水分蒸发损失、灌溉水有效利用率低等问题,为沙漠公路防护林提高灌水效率、提高灌溉水的有效利用率,提供科学依据。     

咸水灌溉下塔里木沙漠公路防护林盐分平衡及盐分运移

应用生态系统物流理论,把土壤-植物-大气作为一个完整的系统,将植物、土壤和地下水作为三个分室,建立分室流动模型,对植物和土壤间的盐分平衡进行定量研究,探索咸水灌溉条件下塔里木沙漠公路防护林盐分运动的规律。结果表明:塔里木沙漠公路防护林使用大量咸水灌溉后盐分并没有在根层土壤0~2 m土层中累积,而是储藏在2 m以下或渗漏到地下水。其中,0~2 m土体盐储量减少125.1 t,地下水位1.50 m以上至2 m土体盐储量增加79.9 t,45.2 t盐分重新回到地下水。根层土壤0~2m土层中土壤脱盐明显。灌溉后各土层的全盐量在0.5~0.9 g/kg之间,远低于土壤原始全盐量1.47 g/kg。这是咸水灌溉下植物能够正常生长的主要原因。研究对于确定塔里木沙漠公路防护林合理的灌溉制度及预测和评估该地区盐渍化的发生发展具有重要意义。同时,也为塔里木沙漠公路全线绿化和水分管理提供科学依据。     

不同因素影响下突发性强降雨对沙拐枣的危害——以塔里木沙漠公路防护林生态工程为例

塔里木沙漠公路防护林生态工程全长436 km,造林树种以抗逆性较强的沙拐枣(Calligo-num L.)、柽柳(Tamarix L.)、梭梭(Haloxylon Bunge)等优良防风固沙灌木为主,采用高矿化度地下水滴灌.2005年5月,公路沿线出现了罕见的突发性强降雨,由此引起的表层土壤盐分淋溶造成了沙拐枣大量死亡.本研究采用线路调查和随机抽样方法,在突发性强降雨后对塔里木沙漠公路防护林带内沙拐枣死亡率进行了调查,并对调查结果及其原因进行了分析,结果表明:沙拐枣死亡率(1)随林龄的增加而减小;(2)随矿化度的升高而增大;(3)垄间平沙地>过渡区>高大沙垄垄体;(4)林带中央>公路旁>林带外围.     

咸水灌溉下塔里木沙漠公路防护林水分平衡研究

应用水平衡原理对塔里木沙漠公路防护林土壤水分运动规律进行研究,估算了塔里木沙漠公路防护林体系的耗水特征,为今后的灌溉方案设计提供依据。研究结果表明:沙漠公路防护林水平衡区在1 a的水平衡期内,2 m土体水分储量和植物生长周期密切相关,早春至初夏及秋季2m土体储水量均增加,但盛夏土体储水量下降明显。2 m以下土层储水量在整个水平衡期均增加,土体中的水分在向土壤下层运移。水平衡各项中灌溉量836.5 mm;蒸散量372.6 mm;渗漏到2 m土层以下的水量为304.5 mm;净渗漏量7.8 mm。即:流出灌溉区的水量为684.9 mm,占总灌溉量的81.9%。因此,塔里木沙漠公路防护林节水灌溉仍具有较大节水空间,能够采用合理的灌溉制度减少水资源浪费,保障塔里木沙漠公路永续利用。     

流沙区不同立地条件下防护林土壤微生物多样性分析

土壤微生物在极端干旱区土壤发育过程中至关重要。结合传统培养、PLFA和PCR-DGGE 3种方法,研究了塔里木沙漠公路防护林不同立地条件下土壤微生物数量、脂肪酸种类和DNA片段多样性。结果表明,不同立地条件下土壤微生物数量明显不同,脂肪酸种类和DNA片段多样性指数亦有显著差异 （F84%）,放线菌次之,真菌很少（<0.05%）;0～35 cm采样范围内,土壤微生物多样性垂直差异不明显;相关分析表明,土壤微生物多样性指数高时林木生长也较好。说明塔里木沙漠公路防护林建设后土壤生物活性明显增强,但在防护林生态工程的营造、恢复与重建实践中需考虑地形地貌因素,以充分发挥防护林防风固沙效益,有效促进流沙地土壤的发育。     

Effects of Guilspare(R) requirement on soil evaporation and the vertical distribution of soil water and salt

塔里木沙漠公路防护林生态工程全长436 km,位于极端干旱的塔克拉玛干沙漠,造林树种以抗逆性较强的沙拐枣属(CalligonumL.)、柽柳属(Tamarix L.)、梭梭属(Haloxylon Bunge)等优良防风固沙灌木为主,防护林植物的蒸腾耗水和灌溉管理是防护林可持续的核心问题.为探求适合塔里木沙漠公路防护林的节水技术,利用微型蒸渗仪研究了塔克拉玛干沙漠腹地咸水灌溉条件下Guilspare(R)(浓度1.5％ v/v)施用量对土壤蒸发和水盐垂直分布的影响.结果表明:(1)Guilspare(R)对土壤蒸发有显著影响,其施用量与累积蒸发量间呈对数关系.当施用量小于4.0 L/m2时,土壤日蒸发量在试验初期均表现为对照组(CK)大于处理组,试验中后期却相反;当施用量大于4.0 L/m2时,日蒸发量始终小于CK.(2)Guilspare(R)施用量为6.0 L/m2的抑制效率最大,与其他处理(除7.0 L/m2)间差异达到显著水平(p＜0.05).(3)施用Guilspare(R)对土壤蒸发第一阶段的蒸发强度有明显的减弱作用,其减弱程度与施用量的大小有密切关系,当施用量为6.0 L/m2时,蒸发强度最弱.(4)相同初始含水量条件下,表层土壤含水量和土壤浸提液电导率(除7.0 L/m2)均随着施用量的增大而变小;其他土层(除10～14 cm),两者均随着施用量的增大而变大.     

塔里木沙漠公路防护林苗木保存率特征及影响因素分析

通过全部调查法对防护林工程的次年苗木保存率进行了详细调查,结果显示:(1)由于造林环境恶劣,塔里木沙漠公路防护林工程苗木保存率较低,约70%;(2)梭梭、柽柳、沙拐枣三种苗木的保存率不同,基本表现为梭梭和沙拐枣大于柽柳,而且在不同矿化度条件下也存在差异,矿化度较小时差异不大,而随着矿化度的增加差异增大;(3)三种苗木的保存率都随灌水矿化度的增加而逐渐降低,但矿化度小于10 g/L时,变化规律性不强;(4)公路沿线苗木保存率呈一定的空间分异规律,在防护林横断面不同部位、垄间不同沙丘密度、纵向复合沙垄区不同地貌部位和公路沿线不同大地貌单元之间,苗木保存率存在差异。研究结果对于极端干旱环境中造林和塔里木沙漠公路防护林可持续性研究具有借鉴意义。     

风沙活动区工程线路走向与风沙危害程度的关系--以塔里木沙漠公路为例

在风沙活动区,公路或铁路等工程线路的走向无疑会对其本身及防护体系所受的风沙危害程度产生影响。本文以塔里木沙漠公路为例,提出在将风况与公路走向结合起来考虑的同时,以风沙活动强度垂直分量的转化率作为评价公路走向的一种数学方法,并用该方法对沙漠公路不同路段走向进行评价与说明。     

Guilspare施用量对土壤蒸发和水盐垂直分布的影响

 塔里木沙漠公路防护林生态工程全长436 km,位于极端干旱的塔克拉玛干沙漠,造林树种以抗逆性较强的沙拐枣属（Calligonum L．）、柽柳属（Tamarix L．）、梭梭属（Haloxylon Bunge）等优良防风固沙灌木为主,防护林植物的蒸腾耗水和灌溉管理是防护林可持续的核心问题。为探求适合塔里木沙漠公路防护林的节水技术,利用微型蒸渗仪研究了塔克拉玛干沙漠腹地咸水灌溉条件下Guilspare（浓度1.5 % v/v）施用量对土壤蒸发和水盐垂直分布的影响。结果表明：（1）Guilspare对土壤蒸发有显著影响,其施用量与累积蒸发量间呈对数关系。当施用量小于4.0 L/m2时,土壤日蒸发量在试验初期均表现为对照组（CK）大于处理组,试验中后期却相反;当施用量大于4.0 L/m2时,日蒸发量始终小于CK。（2）Guilspare施用量为6.0 L/m2的抑制效率最大,与其他处理（除7.0 L/m2）间差异达到显著水平（p﹤0.05）。（3）施用Guilspare对土壤蒸发第一阶段的蒸发强度有明显的减弱作用,其减弱程度与施用量的大小有密切关系,当施用量为6.0 L/m2时,蒸发强度最弱。（4）相同初始含水量条件下,表层土壤含水量和土壤浸提液电导率（除7.0 L/m2）均随着施用量的增大而变小;其他土层（除10~14 cm）,两者均随着施用量的增大而变大。     

美国波利尼西亚文化中心总裁冯·奥吉尔参观中国科学院新疆生态与地理研究所标本馆

2012年4月15日,美国波利尼西亚文化中心总裁冯.奥吉尔及夫人一行4人在自治区外办礼宾处工作人员的陪同下,来到中国科学院新疆生态与地理研究所标本馆参观访问。冯.奥吉尔一行倾听了标本馆解说员对新疆地貌、土壤、水资源、地下水以及动植物的解说。他们对新疆塔里木沙漠公路防护林表现出极大的浓厚兴趣,详细询问了相关的专业问题。     

阿拉尔——和田沙漠公路风沙运动若干规律监测研究

以塔克拉玛干沙漠为研究区域,将覆盖塔克拉玛干沙漠的17个气象站近50 a(1961-2010年)历史资料与沙漠公路沿线近3 a(2007年4月~2010年4月)5层梯度风短期监测资料,以及沙漠公路7种防风阻沙体系下典型横断面5层梯度风监测资料进行信息化整编和规范化计算,对阿和沙漠公路风沙运动若干规律进行了系统研究。结果表明:(1)阿和沙漠公路沿线气象站10 m高度最大瞬时风速与沿线梯度风监测站及短期监测站距路面4 m高度最大瞬时风速具有空间相关性,平原路段空间代表性为20~40 km;特殊路段空间代表性为5~10 km;(2)沙漠公路沿线迎风侧最大瞬时风速比背风侧偏大1.15~1.30;(3)沙漠公路沿线2 a一遇最大瞬时风速水平分布规律是以沙漠公路中部向南北递减,最大值出现在k66.7~k326区间;(4)沙漠公路北部强风主风向WNW和N风,次强风主风向ENE和NE风;沙漠公路中部全年强风主风向ENE和NE风,次强风主风向为NNW风;沙漠公路南部全年强风主风向W风,次强风主风向为WNW风;(5)沙漠公路沿线起沙风是随7种防风阻沙体系的作用存在明显差异,以芦苇、草帘子方格防风阻沙体系下2 m高度的起沙风速和沙粒过路临界风速为最大,分别为8.0~9.0 m/s和10.0~11.0 m/s,对输沙贡献最大的有效瞬间风速在8.0~15.0 m/s之间;黑土工袋方格防风阻沙体系下起沙风速为4.0~5.0 m/s,沙粒过路临界风速为5.0~6.0 m/s,防风阻沙效应最差,建议更换。     

塔克拉玛干沙漠腹地潜水水位对单井抽水的响应

塔里木沙漠公路防护林生态工程以地下水为灌溉水源,全线采用节水滴灌方式灌溉。全线共有108口水源井,水源井间距约4 km。以第69号水源井(38°41′12″N、83°22′16″E)为例,在距水源井120 m范围内设置了7个地下水监测井,利用潜水水位的动态观测数据,分析了抽水过程中水位的时空变化规律。研究结果表明:持续抽水过程中潜水水位变化可分为快下降和慢速下降两个阶段;潜水水位恢复过程可分为快速上升和慢速上升两个阶段。水位下降和上升的速度变化形成水位的空间差异,即降落漏斗的形成和消失。利用稳定流抽水试验计算得出含水层渗透系数为12.85 m/d。     

我国首部世界生态工程专著——《世界重点生态工程研究》问世

2008年初,收到李世东先生送的又一部力著,后冈突然而来的5·12汶川特大地震,举国上下无不投入赈灾之中,此书只好搁置案边,直到今日整整一年了,才得以认真拜读完李世东先生经15年的日积月累,在查阅研究海量文献,并对书中涉及的半数以上的生态工程进行的实地调查,以及直接参加的中国退耕还林工程、沿海防护林工程、平原绿化工程、太行山绿化工程等重点工程的规划设计、政策制定、工程管理等具体工作的基础上,结合我国的实际情况进行深入思考、综合分析、配套研究,才精心完成的<世界重点生态工程研究>,解惑良多.     

腾格里沙漠公路工程防沙效应

腾格里沙漠东北锡1井临探路虽然只有3km,却是真正修筑在流动沙丘区的第一条运输设备和石油的公路。沙区工程地质基础一般可满足公路建设的要求。防沙是工程成败的关键。这条路就地取材,利用盐渍土筑路和压沙防沙,取得了比较好的成效。     

塔里木沙漠公路防护林土壤水分特征曲线模型分析与比较

应用压力膜仪对塔里木沙漠公路防护林地0~150 cm范围的土层进行土壤水分特征曲线的脱水试验,并选取Gardner模型和VG模型对实测数据进行了拟合分析与比较。结果表明:(1)实测的土壤水分特征曲线可准确地反映土壤结构的差异性,各土层的曲线特征与其基本物理性质一一对应,即容重较小、粉粘粒含量较多的土层其持水性较强,饱和含水率和凋萎含水率也较高;物理性差异小的土层间,其土壤水力性质接近。(2)由VG模型得到的土壤饱和含水率均值为0.429 cm³· cm^-3,凋萎含水率均值为0.040 cm³· cm^-3。由Gardner模型得到的各土层由于各层的物理性状差异造成持水性由强到弱,依次为0~5 cm, 40~60 cm, 100~150 cm, 60~100 cm, 5~40 cm;土壤易效水与难效水的平均临界点水势值为1.5×10⁵ Pa,均值凋萎含水率对应的水势值为15.0×10⁵ Pa。以上结果均较符合砂质土地的实际情况。(3)两种模型均可用于拟合防护林沙质土的土壤水分特征曲线,但VG模型在低吸力段的拟合精度较高, Gardner模型在中吸力段的拟合精度稍高,整体上, VG模型的模拟效果优于Gardner模型。旨在揭示高矿化度咸水滴灌条件下塔里木沙漠公路防护林不同土层的土壤水分曲线特征及其最优拟合模型,为之后开展区域水盐运移数值模拟等研究提供理论依据。     

一本综合研究中国沙漠的科学专著——评介吴正主编《中国沙漠及其治理》

荒漠化是当今全球共同关注的重大环境问题.国是世界上沙质荒漠(沙漠)分布最多的国家之一,面积有80.89万km2,占国土总面积的8.4%.国沙漠的面积仅次于澳大利亚(113.6万km2)和沙特阿拉伯(86.22万km2),列世界第三位.国也是世界上受风沙和沙漠化严重危害的国家之一.     

国道217线天山公路沿河路基水毁防护优化工程——以K970+564～K970+839段为例

国道217线独山子-库车段亦称天山公路,是横贯天山,连接新疆自治区南、北疆的一条重要交通干线,全长537 km.天山公路的很多路段沿河布设,由于原有公路的防护工程标准较低,很多路段的路基已经被山洪完全损毁,造成交通中断.研究合理的沿河路基水毁防护技术,已经成为改建后公路能否正常运营的必要条件.以K970+564～K970+839段为例,总结该段公路路基水毁现状,提出了防护工程优化组合的方案及适用条件,提出了典型水毁的防治对策和防治方案,为有效、合理、科学的保护天山公路沿河路基提供了科学依据.     

塔克拉玛干沙漠公路风沙危害与防治

塔克拉玛干沙漠公路447 km路段穿越新月形沙丘与沙丘链、复合横向沙垄以及高大复合纵向沙垄区,风沙危害极为严重,被誉为“世界公路建筑的奇迹”。为解决沙漠公路风沙防护体系构建的一系列科学与技术问题,沙漠学界随之开展了风沙运动规律,风沙危害的成因、强度、时空分异及其机械、化学、生物防治的理论与应用研究。本文对风沙危害及其防治研究的主要内容及研究进展进行了全面总结,认为塔克拉玛干沙漠公路风沙危害与防治的理论研究成果与实践应用水平取得突破性进展。     

塔里木沙漠公路不同地貌部位的高立式沙障阻沙特征

对塔里木沙漠公路不同地貌部位的高立式沙障的阻沙效果分析表明:垄间平地路段高立式沙障可以在2～3年内有效阻止防沙体系外的沙子进入体系内,不但能有效阻止体系外风沙流进入体系内,而且降低了体系外沙丘移入体系内的速度;垄体、垭口和过渡区路段的高立式沙障,仅在短时间内有效阻止体系外风沙流进入体系内,不能使体系外沙丘移入体系内的速度降低;垄间新月型沙丘(链)路段的高立式沙障能明显降低体系外沙丘移入体系内的速度,使体系外沙丘遇高立式沙障后顺高立式沙障方向移动,但最终能越过高立式沙障进入体系内;在垄间线形沙丘分布路段,丘体附近的高立式沙障在2～3年内既被埋没,其他地段的高立式沙障设置4～5年后才能被埋没.     

古尔班通古特沙漠土壤养分空间分异与干扰的关系

对干扰条件下古尔班通古特沙漠土壤养分空间分异特征进行了研究。分析土壤养分的变化趋势,及干扰与植被和土壤养分之间的关系。研究表明:沙漠边缘至沙漠腹地,全N、全P和全K含量、EC、总盐,可溶性离子HCO-3、SO2-4及Ca2+呈增加趋势。CO2-3、Mg2+、 Cl-、Na+4种离子含量较低,变化规律不明显。除全K含量随公路里程呈较连续的增加外,其他养分条件在公路里程25—75 km ,80—125 km和大于125 km的范围内的变化趋势都呈现高\?低\?显著增高的波动过程,分析表明这种波动性的变化是由干扰造成的。干扰因子数与生物结皮盖度呈显著负相关,但与植物种类与植物盖度都达到了显著正相关的水平。除与pH值呈正相关外,干扰因子数与土壤养分指标都呈负相关,其中与全K、全P、全N和EC的负相关接近于显著或极显著水平。随公路里程增加,生物结皮呈现从地衣苔藓藻类地衣地衣苔藓的过渡,这与土壤养分条件和干扰因子数相对应。人类活动是导致彩克沙漠公路里程80—125 km范围沙漠土壤养分条件的降低的主要原因,受水源和居住地的影响,该段沙漠人类放牧活动影响的最大范围为里程125—145 km之间。人类在沙漠活动的加强会增加沙漠生态干扰源和干扰强度,最终降低沙漠土壤的养分条件。