三北防护林建设水资源承载能力研究

水资源短缺是三北防护林建设的重要制约因素。文章在对我国三北防护林建设工程区水资源时空格局及其演变趋势分析的基础上,对三北五期工程623个县的水资源承栽力进行了综合评价。评价结果显示：三北防护林工程区水资源约束下适宜造林的县区有387个,较适宜造林的县区有185个,次适宜造林的县区有60个。     

论灌木林在“三北”防护林建设中的作用

“三北”地区干旱少雨多风沙，因此，适宜乔木生长的范围是有限的，而当地许多灌木树种对干旱环境有较强的适应性，适宜造林的范围广。在防风固沙，水土保持，改善生态环境方面有突出作用，此外，灌木林还可以提供饲料，燃料，有较高的开发利用价值。对于加速“三北”防护林建设，振兴“三北”经济有不可低估的作用。因此，在这一地区今后造林工作中应扩大灌木林的比例，充分发挥灌木林的优势。     

咸水灌溉条件下塔里木河下游沙漠土壤水盐运移数值模拟

在塔里木河下游沙漠地区防护林建设过程中,地下咸水灌溉条件下土壤剖面水盐变化明显,且存在一定的规律性。为掌握土壤垂向水盐动态,建立数值模型是十分高效的手段,通过重建土壤剖面的水盐动态过程,可揭示高盐环境下土壤水盐运移规律,服务防护林生态工程建设和后续可持续灌溉管理。通过HYDRUS-1D模拟防护林建设初期不同矿化度地下水灌溉条件下土壤水盐分布特征和时间变化,并根据实测的土壤水盐数据,优化土壤水分特征参数,评价模型的适用性。结果表明:表层(0～30 cm)土壤含水量和含盐量受灌溉影响大,数值波动剧烈,且土壤盐分表聚强烈;深层(50～150 cm)则受灌溉的影响小,数值波动小。数值模型模拟值与实测值吻合,能较好地反映土壤水盐运移情况,建立的模型可用于模拟不同矿化度灌溉条件下塔里木河下游流动沙漠地区土壤水盐运移状况,为该地区生态防护林建设提供理论基础和技术支撑。     

极度干旱区不同灌水量下沙枣防护林根系分布特征

研究滴灌条件下极端干旱区防护林的根系生长, 对研究制定科学的防护林灌溉制度和维护绿洲防护林稳定性有重要意义。以塔里木河下游尾闾绿洲--喀拉米吉绿洲滴灌沙枣防护林体系为研究对象, 设置了3 个滴灌量梯度(18 L、30 L、48 L), 分析了极端干旱区沙枣防护林在不同灌水量处理下的根系分布特征。结果表明:①长期采用滴灌后, 沙枣根系大部分分布在较浅的土层(以地下0～40 cm为主), 越往下分枝能力越小, 沙枣根系生物量在0～60 cm土层中累计百分比达86%。②灌水量梯度不断增加后, 导致了根系总生物量随之增加, 但不会导致深层土壤根系持续增加, 因此, 即使用48 L的灌水量形成更深的土壤湿润层, 林木根系下扎能力与深度没有表现出随之增加的趋势。48 L滴灌量处理下, 土层根系含量20～40cm/0～20cm的比值较小(仅为0.6), 生物量主要集中在表层;30 L处理下, 土层根系含量20～40cm/0～20cm的比值较大(0.75)。③粗根(φ≥5 mm)数量随着滴灌量的增大而增多, 30 L滴灌量处理下, 5 mm>φ>2 mm的根最多;18 L滴灌量处理下, φ≥5 mm的根与φ≤2 mm的根系数量均最少。建议大规模防护林的灌溉中应采取多样化的灌溉制度, 才可达到极端干旱区防护林体系的可持续发展:棉林争水季节(5-7 月)适当亏缺灌溉, 8月以后可增加灌水量或1～2 次灌水。     

塔克拉玛干沙漠不同矿化度水灌溉造林试验研究

为了开发利用塔里木沙漠公路沿线的地下咸水进行防护林建设,在塔克拉玛干沙漠北缘开展了不同矿化度水灌溉造林试验。在流动风沙十和荒漠林土两种类型的土壤上,各设计6个灌溉水矿化度梯度：2g/L、5g/L、10g/L、15g/L、20g/L、28g/L,选择了4种耐盐植物：梭梭柴、头状沙拐枣、盐穗木、沙枣,研究不同类型土壤上灌溉水矿化度对植物生长的影响。结果表明：(1)随着灌溉水矿化度的增加,植物成活率下降,除2g/L水灌溉的植物生长量略低于5～10g/L外。生长量也基本随灌溉水矿化度的增加而减小：(2)土壤类型对植物的生长也有较大影响,流动风沙土中植物的成活率和生长量总体上高于荒漠林土中植物的成活率和生长量;(3)从四种植物之间的对比来看,梭梭柴适应能力最好,盐穗木和头状沙拐枣次之,沙枣适应能力最差。     

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。     

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。     

黄土高原西部兰州市郊植被的水环境响应

通过调查兰州南北两山及周边地区的植被类型、生长状况以及土壤水分等因子,分析了植被的生长与气候环境的关系,对在兰州地区造林绿化的适应性以及各地植被分布的类型、特征进行了深入的分析。结果表明,年降水量是决定植被生长状况最关键的因子,兰州市周边地区的植被分布状况基本是东部稍好于南部,南部显著好于北部。东部和南部植被以乔木为主,北部以耐旱灌木为主。不论乔木和灌木,保障土壤含水量常年处于5％以上是人工造林可持续发展的底线。     

流沙固定过程中土壤-植被系统演变

包兰铁路横穿腾格里沙漠沙坡头段,全长45 km,年降水量186 mm;流动沙丘相对高度20 m,以每年4 m的速度向东南方向移动。无灌溉条件下、工程措施与生物措施相结合的防沙固沙工程体系始建于1956年,近半个世纪以来该体系确保了包兰铁路畅通无阻。几十年的土壤植被系统演变正影响着整个防护体系。植被在从人工系统向自然系统的演变中经历了覆盖度从增加到减少的自疏过程、从灌木到半灌木到草本的变化;土壤从流动风沙土向钙积旱成土发育,地表生物结皮发育;降水在生态系统中的再分配过程已经彻底改变,新的水分平衡格局明显影响现有防沙固沙体系。     

中国沙漠 第11卷(1991)总目录

第l期 甘肃省河西走廊干旱地区沙漠化灾害灾情分析及其减灾对策—…………………………·李福兴 高前兆(l) 我国“三北”防护林体系中荒漠半荒漠区无灌慨条件下宜林极限的初步探讨………………宝音 邱国玉(7) 沙坡头流动沙丘固沙植物引种栽培三十五年—………………………………………………………·刘媒心(13) 俞沁沙地土壤风蚀的风洞实验研究—……………………………………………………………·胡孟春等(22) 胡杨天然群体过氧化酶同工酶遗传变异初探………………………………………………孙雪新 康向阳(30) 北魏至金代科尔沁沙地的变迁……     

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。     

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。     

科尔沁沙地不同沙地景观区植被指数对水热因素响应北大核心CSCD

在全球气候变化背景下,不同尺度下植物对环境条件的响应机制是生态学研究的核心。为了更好理解不同沙地景观区域植被指数(NDVI)对气象水热环境因子的响应机制,以2000—2013年7—9月MODIS遥感影像为数据源,采用3S空间分析技术和通径分析方法,对科尔沁沙地围封保护区、人工造林固沙区和流动沙丘区等3种景观类型区NDVI的变化趋势和影响其变化的同期气象水热因子年降水、关键期降水、关键期最大一次性降水、重要期降水、年均温、关键期均温、关键期最高气温、关键期最低气温等8个因素进行了分析。结果表明:不同景观类型区NDVI整体上呈现增长的态势。降水的影响明显高于气温,且降水主要起正相关作用,气温主要起负相关作用。促进沙地围封保护景观区NDVI增长的气象因子是关键期降水,决策系数最大且为正(0.445);人工造林固沙景观区受到人工造林更新和农业开垦的影响,削弱了水热条件对NDVI的影响,相比较而言,重要期降水影响较大;流动沙丘景观类型区主要受到关键期气温极值的影响,其他因子影响不显著。     

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.     

科尔沁沙地不同沙地景观区植被指数对水热因素响应

在全球气候变化背景下,不同尺度下植物对环境条件的响应机制是生态学研究的核心。为了更好理解不同沙地景观区域植被指数(NDVI)对气象水热环境因子的响应机制,以2000-2013年7-9月MODIS遥感影像为数据源,采用3S空间分析技术和通径分析方法,对科尔沁沙地围封保护区、人工造林固沙区和流动沙丘区等3种景观类型区NDVI的变化趋势和影响其变化的同期气象水热因子年降水、关键期降水、关键期最大一次性降水、重要期降水、年均温、关键期均温、关键期最高气温、关键期最低气温等8个因素进行了分析。结果表明:不同景观类型区NDVI整体上呈现增长的态势。降水的影响明显高于气温,且降水主要起正相关作用,气温主要起负相关作用。促进沙地围封保护景观区NDVI增长的气象因子是关键期降水,决策系数最大且为正(0.445);人工造林固沙景观区受到人工造林更新和农业开垦的影响,削弱了水热条件对NDVI的影响,相比较而言,重要期降水影响较大;流动沙丘景观类型区主要受到关键期气温极值的影响,其他因子影响不显著。     

沙漠腹地人工绿地地表能量交换特征

运用涡度相关法开路系统对塔克拉玛干沙漠腹地人工灌溉绿地生长季地表能量交换特征以及与环境因子的关系进行测定分析。结果表明：在典型晴天条件下,无论是沙漠区还是沙漠腹地灌溉绿地,白天感热通量在净辐射通量的分配中所占的份额最大,潜热交换仅占很小的比例,人工绿地感热通量和潜热通量的峰值为230.54 W/m²和88.5 W/m²,沙漠区为220 W/m²和17.55 W/m²,沙漠腹地人工灌溉造林后潜热交换明显增加。沙漠腹地造林后,绿地波文比日变幅和日均波文比均减小,绿地日均波文比为沙漠区的15%,人工绿地的营建促使了局地气候的改变。绿地地表能量交换受气象因子和下垫面条件的影响和制约,按相关系数的高低,环境因子对感热、潜热通量的影响依次为：Rn>△Ta>△TS>v>TS,沙漠区人工造林后地表能量交换与多个环境因子有着密切的关系。这些研究结果将加深我们对沙漠地区人工灌溉造林地近地层能量交换的认识。     

干旱荒漠区绿洲边缘典型固沙灌木的降水截留特征

在民勤绿洲边缘,降水对维持固沙灌木持续稳定发挥固沙功能具有重要作用。本文选择民勤绿洲边缘3种主要固沙灌木为研究对象,观测了降雨条件下降水穿透量和冠层截留量,分析了降水穿透量和冠层截留量与降雨量之间的关系以及截留率与降水强度之间的关系,比较了不同灌木群落的降水截留特征。结果表明,不同灌木的降水截留存在明显差异,梭梭、柽柳、生长良好白刺、衰退白刺冠层最大截留量和截留容量分别为0.6 mm、0.6 mm、0.4 mm、0.3 mm和0.8 mm、0.8 mm、0.5 mm、0.2 mm;在两年总降水量255.3 mm条件下,梭梭、柽柳和生长良好白刺3种灌木群落冠层截留损失分别为44 mm、88 mm和32 mm,占降水总量的16.6%、33.1%和12.0%;当降雨强度<0.8 mm·h-1,梭梭和柽柳降水截留率随降水强度增加均呈递减趋势;当降水强度>0.8 mm·h-1时,梭梭冠层截留量与降水量的比率基本稳定在0.2～0.3之间,柽柳在0.3～0.4之间;当降水强度<0.5 mm·h-1,生长良好白刺灌丛的降水截留率随降水强度增加呈下降趋势;当降雨强度>0.5 mm·h-1,生长良好白刺灌丛截留率基本维持在0.1～0.2之间;降雨强度>0.4 mm·h-1时,衰退白刺截留率稳定在0.05～0.1之间。     

三北防护林工程区植被绿度对温度和降水的响应

探究三北防护林工程区植被绿度对温度和降水的响应可为该区植被建设提供科学依据。基于2000—2015年的MODIS NDVI数据和气象数据,采用通径分析法分析了不同生长阶段气温和降水对三北防护林工程区植被绿度的直接和间接影响。研究发现：生长季多年平均植被绿度整体上呈现东部高西部低的空间格局,且林地>耕地>草地;生长季植被绿度呈现增长趋势,植被覆盖状况得到改善,其中耕地植被增长趋势最大。生长季升温抑制植被生长,降水量增加促进植被生长,降水量是影响三北防护林工程区生长季植被生长的关键气候因子。在不考虑降水变化影响时,升温促进植被生长,但生长季温度升高带来的降水量减少使得升温对植被生长表现为抑制作用。生长季不同时期降水量增加对植被生长均是促进作用,表现为末期>中期>初期;而气温的影响则表现为生长季初期升温促进植被生长,中期和末期升温不利于植被生长。生长季末期升温对植被生长的负效应以直接作用为主,而中期主要通过降水量变化的间接作用体现。识别生长季不同时段气温和降水对植被绿度影响的差异性,有助于全面认识和评估植被对气候变化的响应。     

地域分异规律与北方农牧交错带的退耕还林还草

简要论述了北方农牧交错带的自然地理特征,评述了农牧交错带历史时期以来北移西进造成与自然地带的错位,过度垦殖不仅导致交错带本身的生态破坏,还对黄河流域下游及华北平原带来严重的负面影响。依据自然界的地域分异规律对交错带及毗邻地区还林还草进行了分区,并在退耕还林还草背景下,对"三北"防护林工程做了评价,指出东北西部、华北北部山地造林完全正确,而内蒙古和西北广大地域不宜造林,当务之急应该是制止植被破坏,保护沙生植被、荒漠草原和典型草原植被。并建议有关决策部门对"三北"防护林工程进行重新审视。     

横断山区气温和降水年季月变化特征

为详尽分析横断山区气候变化过程,利用横断山区内90个气象站点的1961—2011年气温和降水资料,采用线性趋势、Mann-Kendall非参数趋势和突变检验法、反距离加权插值法等方法研究了横断山区气温和降水年、季、月的多时间尺度下的变化规律和变化趋势的空间分布情况。结果表明:1961—2011年横断山区气温以0.16℃/10 a的速率显著升高,降水以11.41 mm/10 a的速率呈现不显著的递减趋势,说明横断山区呈现变暖变干的趋势,2000年以后暖干趋势尤为明显。从气温和降水的变化趋势的空间分布来看,气温升温趋势北部比南部剧烈,西部比东部更为剧烈,降水减少趋势呈现南部比北部更剧烈。1961—2011年横断山区春夏秋冬四季气温分别以0.09、0.14、0.16和0.27℃/10 a的速率显著升高。夏、秋、冬季降水分别以-7.88、-8.90、-2.61 mm/10 a的速率呈不显著减少的趋势,春季降水以7.34 mm/10 a的速率显著增加。1961—2011年横断山区全年12个月的气温都呈升高趋势,1—5月降水呈现增加趋势,6—12月减少。分析表明在大气环流发生异常(北极涛动、南极涛动、东亚夏季风、西太平洋副高、南亚高压和海温)和人类活动的共同影响下,横断山区气候呈现暖干的趋势。研究结果为把握横断山区对全球气候变化的响应程度,水资源的合理开发利用提供依据。