干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 石羊河下游绿洲荒漠过渡带微区集水过程及其植被效应研究

Arid

	石羊河下游绿洲荒漠过渡带微区集水过程及其植被效应研究
	徐先英; 柴成武; 王方琳; 唐卫东; 郭挺; 乔宇; 付贵全; 王旭虎; 张圆圆
完成单位	甘肃省治沙研究所
登记(发布)日期	2015
中文摘要	1. 课题来源与背景：本课题来源于国家自然科学基金委,基于干旱沙区由于缺少水分而出现植被恢复困难或植被退化问题而立项。 2. 研究目的与意义：项目在沙漠径流试验场进行沙丘降水径流、下渗、蒸散发规律试验观测基础上,研究沙区微区水文过程及其生态学效应,对于了解沙区四水转化规律,提出沙区完整水文过程理论体系具有重要的理论意义,同时对准确了解沙地微区径流补给与植被恢复途径,指导沙区生态恢复具有重要的实践意义。3.主要论点与论据： (1)研究地降雨特征：民勤绿洲降水月、季节分配不均匀、差异较大;夜间降雨量多于白昼降雨量;降水以＜5mm的降水量为主,出现占全年降雨次数的80%左右,＞5mm降雨量仅为20%,随着雨量级数增大,降雨次数减小,大雨量级降水次数年际变化小。(2)微区径流具有如下特点：一是径流长度短,在几米至几十米之间,二是流域面积小,三是流量小。民勤县产流条件良好的荒漠地表面积可达36%,产流条件稍差荒漠地表面积可达14%,总共可达50%;研究区微区存在地域一般有以下6类：固定沙丘及丘间地、半固定沙丘、粘土沙障区、粘土平地、戈壁和盐碱地。(3)微区径流水分再分配特征：在相同雨强条件下物理结皮的产流时间比地衣结皮短,单位面积上产流量要大于地衣结皮;降雨强度与入渗深度呈正相关;地衣结皮在降雨初期入渗速率要小于物理结皮;结皮的存在阻碍了土壤水分的入渗;物理结皮表层土壤蒸发速率要大于地衣结皮,50cm以内土壤都受到蒸发作用的影响;在粘土沙障+梭梭固沙林内微区和白刺沙堆丘间低地微区产流区雨强与径流量之间呈一定的线性关系。(4)微区积水区在1年内水分除耗于蒸发外还有下渗,但下渗量极小,主要耗于蒸发;积水区与产流区过渡区和产流区土壤水分主要耗于蒸发,基本无下渗,对地下水没有贡献。微区核心区、过渡区和边缘区土壤水分动态可划分为三个层次：低值层、次活跃层和稳定层,深层土壤含水率的平均水平明显表现出“积水区>过渡区>产流区”的趋势,充分表现出微区径流补给土壤水分的优势地位,利用微区积水进行植被恢复的可能性大大增加。(5)微区积水区与产流区土壤粒度：固定白刺沙堆丘间低地细砂粒含量在积水区和产流区各层中所占比例最大,0~10 cm土壤表层积水区粘、粉粒含量远小于产流区。径流对粘粒的携带作用,引起0-30cm层内粘粒含量增大。粘土平地积水及产流区土壤组成以粗、细砂粒为主,粘粒含量在各对应层产流区都好于积水区。粘土沙障+梭梭固沙林以粗砂粒为主,结构较为单一。(6)微区植被特征：物理结皮固定沙丘积水区多年生草本与半灌木植物重要值大于产流区,表现出良好地积水效应;半固定沙丘积水区底部1cm厚粘土对植物种子萌发起到副作用,产流区植被优于积水区;随着地表结皮固定程度的增加,多年生草本和半灌木重要值增加,松软的粘土平地有利于植物生长,特别是半灌木的生长,而硬质粘土平地不利于植物生长。积水区植被状况主要取决于是否有物种定居,凡集水区存在流沙覆盖的局域,物种密度都较高,一般多年生植物和半灌木物种数大于对应的产流区,如果集水区无流沙覆盖、产流区物种根系延伸到积水区或者地表裂缝等引起物种定居的因素出现,积水区基本无植物;积水区地表出现流沙覆盖、松软的粘土平地时,一年生草本盖度较高;积水区为硬质粘土平地时,基本为多年生草本或半灌木。 (7)微区土壤种子库特征：荒漠-绿洲过渡带的微域径流土壤种子库均不发达,所含植物种较少;种子科属数量积水区普遍高于产流区;径流对提高土壤种子库密度较大贡献。在同一生境下,三种地表同时表现出积水区土壤种子密度与产流区土壤种子密度的明显差别;物种分布特征方面,一年生草本占据优势地位,其密度和所占比例明显高于多年生草本和灌木,而且积水区明显高于产流区,一年生草本以画眉草为优势物种,而多年生草本以黄花补血草为主,表现出物种与季节性水分利用的依存关系;地下水位对种子库有一定的影响,径流产流区和积水区都表现明显的地域的差别。 4.创见与创新：(1)对微区水文过程与植被效应进行系统性研究,调查清楚微区微区存在的广泛性及分布特征。(2)微区积水在1年内水分除耗于蒸发外还有下渗,但对地下水基本没有贡献。(3)探明微区积水区土壤粒度分布,径流对粘粒的携带作用,引起0-30cm层内粘粒含量增大。(4)探明积水区植物生长较少或者没有,而有些积水区植物大量生长的原因为积水区底部薄层粘土对植物种子萌发起到副作用,松软的粘土平地有利于植物生长,特别是半灌木的生长,而硬质粘土平地不利于植物生长。径流对提高土壤种子库密度较大贡献,利用微区进行植被恢复的可能性是很大的。 5.社会经济效益及存在的问题：本项目为基础性研究,但可由此而进一步研究出利用微区集水技术进行植被恢复,可获得一定的环保效益。
中文关键词	内陆河下游 ; 绿洲荒漠过渡带 ; 微区径流 ; 生态水文 ; 植被效应
成果类型	基础理论
中图法分类号	Q948
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001670106
来源机构	甘肃省治沙研究所
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243608
推荐引用方式 GB/T 7714	徐先英,柴成武,王方琳,等. 石羊河下游绿洲荒漠过渡带微区集水过程及其植被效应研究[Z]. 基础理论,2015.