乌兰布和沙漠东北部绿洲化过程生态效应研究

发布时间：2020-06-03 11:08

【摘要】： 乌兰布和沙漠东北部的磴口人工绿洲历史悠久,新中国成立后,国家投入大量人力、物力,经历多次大规模沙荒土地的整治与开发,建成了大面积的人工灌溉绿洲,区域生态环境发生了深刻的变化。研究该人工绿洲系统的生态效应及其动态变化,对维护绿洲的可持续发展提供科学依据具有重要的现实意义。本文以人工绿洲的生态效应为切入点,采用点面结合的方法,以磴口县区域生态环境为面,以沙漠林业实验中心实验场新建人工绿洲为点,通过野外调查和室内测试相结合、定位观测与半定位观测相结合的方法,并运用3S技术,对人工绿洲生态效应系统进行的多层次及不同空间、时间尺度分析和研究,初步结果如下: (1)新中国成立后,磴口县沙荒土地经历了多次的大规模绿洲开发建设,在长期大规模的人工绿洲化过程中,由于资源的不合理利用,产生了一系列的生态问题。近年来(1990年和2003年),磴口县绿洲化与荒漠化相关景观格局的相互转化明显。研究表明:磴口县区域生态环境仍处在局部改善,整体恶化之中。流动沙地的面积显著增加,对绿洲最具生态保护功能的覆盖度高的天然灌丛植被—固定沙地面积显著减少,人工绿洲的扩展主要建立在破坏自己天然保护屏障的基础之上,这种潜在的生态危机,将会给人工绿洲的持续发展带来威胁。 (2)不论绿洲内部,绿洲边缘、还是绿洲外围,在区域干旱气候的共同背景下,由于受人工绿洲灌溉水分水平运动影响强度的不同,其植被的组成种类、盖度及多样性特征存在着比较大的差异,因而造成其生态功能的显著差别。绿洲外缘天然灌草及人工植被由于其结构差异,造成地表粗糙度明显不同,其防蚀、阻沙、固沙作用也有明显的差别。流动沙地表现为强风蚀、强堆积,而高盖度天然灌丛植被区表现弱风蚀、弱堆积特点。从绿洲边缘向远处沙漠的水平梯度上,不同下垫面的沙尘沉降量差异显著,随着植被盖度的增大,沙尘沉降量显著减少,并且,同一下垫面的垂直梯度上沙尘沉降量的差异也十分显著。 (3)对绿洲典型研究区人工绿洲幼龄林后期、中龄林、成熟林3个阶段的小气候效应的研究表明(与荒漠相比):生长季绿洲降低气温和地表温度的作用明显;增加降水的作用显著,3个阶段降水增长率分别为8.3%、20.3%、67.1%;提高空气湿度,3个阶段分别提高4.5%、4.7%、2.7%,作物生长季节,绿洲内比荒漠提高约6～9%;抑制蒸发作用明显,3个阶段从人工绿洲的蒸发量分别减少为24.4%、32.2%、12.7%,最热月7月降幅最大,为40.2%;降低风速明显,3个阶段的防风效能分别为41.5%、47.2%、37.1%。人工绿洲成熟林阶段,除年降水量有明显增加外,其它多项小气候因子的变化幅度减小,特别是人工绿洲成熟龄林阶段在非生长季的防风效能高于幼龄林后期阶段,而在生长季的防风效能正好相反的现象,正好说明人工绿洲的防风效应完全决定于其防护林,其防风作用的减弱,表明进入成熟期后,生态功能呈下降趋势,可作为防护林更新的理论依据。人工绿洲在24年的绿洲化进程中(1980～2004年),绿洲土壤质量得到明显改善,土壤的全量养分、速效养分总体上都呈增加趋势,表层土壤含盐量和PH值均下降明显,土壤质量的改善,为人工绿洲农业产业高产稳产及持续经营奠定了基础。 (4)通过对不同时间序列多种结构林带(网)无叶期防风作用的系统的研究,农田防护林防风效能,主要决定于林带结构。单一树种的防护林带,防风效能主要决定于主林带间距、树种的冠型特征和造林密度,两树种混交林带,防风效能关键决定于树种搭配,对此在防护林设计上应予以高度重视。林带的防风效能与其宽度关系不大,为窄林带设计提供了依据。干旱沙区人工绿洲营建农田防护林具有稳产高产的作用,与无林网保护的农田相比增产作用显著,增产率在25.0%～155.7%,且在防护林网内农作物的质量性状也有改善。结构合理的农田林网其自身的增产作用大于胁地作用,以玉米为例,林网自身对农作物的实际增产率为3.6%。二白杨农田防护林23a时,立木材积增长和防风效能同时进入显著下降阶段,说明此期的二白杨防护林进入了成熟期,可作为采伐更新的年龄,年龄为23a。 (5)区域防护林体系建设能有效抑制和减弱风沙天气,随着“三北”防护林工程建设,抑制风沙天气形成的作用趋势显著提高。1970年至2000年,磴口县年均大风日数、扬沙日数和沙尘暴日数总体上呈明显的下降趋势,在不同建设阶段各指标均明显下降,尤其是第3阶段,风沙天气各指标下降幅度可达73.0～94.0%。风沙天气指标(年均大风日数、扬沙日数和沙尘暴日数)与防护林体系的面积和蓄积量有显著的负相关关系。人工绿洲典型研究区监测研究表明,防护林体系对灾害性天气具有明显的降减作用与区域防护林体系的作用结果相一致。同时,防护林体系可有效地降减沙尘天气,使得绿洲内降尘量减少,沙尘天气的程度和强度有所缓解。
【图文】：

乌兰布和沙漠,狼山,湖积物

行政区划包括阿拉善左旗、乌海市、瞪口县、杭锦后旗与乌拉特后旗的部分地区，其位置示意如图2一l。沙漠绿洲主要分布于乌兰布和沙漠东北部的瞪口县，其地理位置为106009‘~ 107010‘E， 40009‘ ~40055‘N。2.1.2地质地貌瞪口县从地质构造上分析，北部狼山属阴山纬向构造带的一部分，其以南为河套盆地，由于该地恰处阴山纬向构造带与贺兰山经向构造带的结合部，，导致形成狼山弧形构造旋涡，而河套盆地的形成可能与旋涡下沉作用有关，由此诱发一系列断陷下沉，瞪口县狼山以南的平原地区属此盆地的西部。第四纪早更新世初期，气候湿润，洪积、冲积、湖积物甚为发育，尤其是随着河套盆地的拗陷加深，盆地发育普遍。由于湖盆的不断下降，湖积物十分发育，湖积层

沙林,实验场

典型试验区选取中国林业科学研究院沙漠林业实验中心(以下简称沙林中心)下属的四个实验场，它们是沙林中心于不同阶段在沙漠腹地建设开发的以林为主体的人工绿洲。其位置示意图如图2一2。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：X171.1

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