Effect of sand-fixing vegetation on the hydrological regulation function of sand dunes and its practical significance

Soil water content is a key controlling factor for vegetation restoration in sand dunes.The deep seepage and lateral migration of water in dunes affect the recharge process of deep soil water and groundwater in sand dune ecosystems.To determine the influence of vegetation on the hydrological regulation function of sand dunes,we examined the deep seepage and lateral migration of dune water with different vegetation coverages during the growing season in the Horqin Sandy Land,China.The results showed that the deep seepage and lateral migration of water decreased with the increase in vegetation coverage on the dunes.The accumulated deep seepage water of mobile dunes(vegetation coverage<5%)and dunes with vegetation coverage of 18.03%,27.12%,and 50.65%accounted for 56.53%,51.82%,18.98%,and 0.26%,respectively,of the rainfall in the same period.The accumulated lateral migration of water in these dunes accounted for 12.39%,6.33%,2.23%,and 7.61%of the rainfall in the same period.The direction and position of the dune slope affected the soil water deep seepage and lateral migration process.The amounts of deep seepage and lateral migration of water on the windward slope were lower than those on the leeward slope.The amounts of deep seepage and lateral migration of water showed a decreasing trend from the bottom to the middle and to the top of the dune slope.According to the above results,during the construction of sand-control projects in sandy regions,we suggest that a certain area of mobile dunes(>13.75%)should be retained as a water resource reservoir to maintain the water balance of artificial fixed dune ecosystems.These findings provide reliable evidence for the accurate assessment of water resources within the sand dune ecosystem and guide the construction of desertification control projects.

沙漠人工植被和流动沙丘的小气候特征观测研究

本文利用1992年8月在中国科学院沙坡头治沙试验研究站沙漠人工植被防护体系和流动沙丘下垫面近地面层的微气象观测资料，分析了其小气候特征，效应的物理机制及实际和理论意义．

沙坡头人工植被区和流动沙丘上热量平衡观测研究

采用流动沙丘上人工植被和裸露流动沙丘下垫面近地层微气象实测资料，应用波文比法，计算了近地层感热和潜热通量２），并与作者在防风林干旱裸田和湿润小麦植被农田的结果进行比较分析。结果表明：在雨季的沙坡头地区流动沙丘人工植被上净辐射通量较强，可达６００Ｗ．ｍ－２以上，而净辐射的７０％左右的能量用于地表的蒸散，而感热散失和土壤贮存能量各占１５％左右；裸露流动沙丘上由于地表反射率大而净辐射通量小于植被区，可达４００Ｗ．ｍ－２，净辐射的６０％左右的能量用于地表蒸发，感热散失量占１５％左右，土壤热贮存占２５％左右。在干旱防风林棵田中，净辐射的４５％左右的能量作为感热而散失，蒸腾潜热只占３５％左右，而土壤贮存的热量占２０％左右。在湿润的小麦植被农田上，几乎净辐射的全部能量都用于潜热蒸散。特别在初夏的干燥天气及热平流较强时，潜热蒸散项甚至大于净辐射项，而感热几乎全天为负值，土壤热通量只占净辐射的５％左右。

沙漠地区人工固沙植被对土壤温度与土壤导温率的影响

通过分析人工固沙植被区与流动沙丘区不同部位 (沙丘迎风坡、丘间低地、沙丘背风坡 )各层土壤温度梯度分布 ,及其月平均值变化与日变化特点 ,计算不同地表覆盖 (人工植被与裸沙区 )条件下的沙土导温率。结果表明 ,沙坡头地区 7～ 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 0 5m深度处 ,地温年振幅为地面振幅的一半。 7～ 10月中地温最高最低出现的月份 ,随深度增加都呈滞后现象 ,但滞后的情况两者并不相同。另外 ,在 2 0cm以下深度内 ,7～ 10月月平均温度都高于 0℃。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。尽管地温振幅日变化因天气情况不同大有差别 ,在相同的气象条件 (连续四日晴天 )下的研究发现 ,下垫面的影响作用不容忽视 ,尤其是由于植被覆盖度的差异而引起的地温日振幅与地温剖面分布变化。根据 1992年 8月观测记录 ,流沙区丘间地温日振幅最高达 2 6 2℃ (表层 ) ,最小值只有 1 8℃ (1m深 )。固沙植被区丘间低地最高日振幅为 2 5 9℃ (表层 ) ,最低值 4 3℃ (1m深 )。植被区地表层温度变幅小于流沙区 ,而深层温度波动显著。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 ,2

沙坡头人工植被固沙区天然降水的入渗和分配研究

土壤、植被冠层与大气界面间 (SVAT)物质传输过程日益成为水文学研究最感兴趣的领域 ,降水量的迁移与转换是非灌溉区SVAT主要的物质传输过程。干旱半干旱区稀疏灌丛蒸散量占降水量的 90 %以上 ,因此对降水入渗与水分在土壤内植物根际区再分配的研究显得十分重要。试验于 2 0 0 1年 8月 1 7日至 9月 30日在中国科学院沙坡头试验站进行 ,主要观测人工植被荒漠灌木柠条 (Caraganakorshinskii)灌丛固定沙丘降水入渗与再分配过程。结果表明 :在 7次不连续降水过程中 ,土壤入渗深度与降水强度呈简单线性相关关系 ,土壤入渗速率约为降水强度的 1 0倍。当次降水过程中降水强度小于 0 46mm·h- 1 时 ,土壤入渗速率约为 0cm·h- 1 ,此时的降水对沙区土壤基本上没有水分补给作用。受荒漠灌木柠条根系吸水作用的影响 ,其根系密集剖面深度 40～ 1 4 0cm内降水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而变化 ,干燥土壤剖面有助于提高瞬时入渗速率。降水以后随着时间的推移 ,人工固沙区微环境内空气温度、湿度等气象条件适宜 ,柠条生长进入相对旺盛阶段 ,其根系密集层 1 4 0cm深度处土壤含水率在总体上下降的过程中 ,表现出昼消夜长的趋势 ,试验期间翌日8:0

塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地条件下微量元素变化规律研究

在极端干旱的塔克拉玛干沙漠腹地 ,利用 4～ 5g·L- 1的咸水建立人工植被 ,改善了生态环境促进了风沙土的成土发育。在成土过程中 ,土壤微量元素的含量分布具有一定的规律性。研究表明 :①人工绿地中的土壤全量微量元素与流沙对照相比变化不大 ,各处理有效态微量元素大于流沙对照 ,风沙土成土发育仍处于初级阶段。②流沙中各微量元素含量较低是各处理土壤微量元素含量低的决定因素。③各样地土壤剖面有效态微量元素分布规律为表层明显大于中层及下层。④相同植被类型条件下 ,人工植被生长年限越长土壤微量元素含量越高。⑤相同年限条件下 ,草地由于水分和养分条件优于其它处理 ,各微量元素含量均高于其它植被类型的样地。

人工樟子松-差不嗄蒿植被及其固沙作用

植物固沙是整治沙漠和沙漠化土地的一种有效措施。人工植被的建立是植物固沙的必然结果。人工植被的演替、稳定性及其对环境的影响直接关系到流沙的固定程度。因此,本文旨在探讨人工樟子松(Pinus sylvestris var.

Review of the ecohydrological processes and feedback mechanisms controlling sand-binding vegetation systems in sandy desert regions of China

Soil water is the key abiotic limiting factor in desert areas and hydrological processes determine the vegetation composition, patterns and processes in desert regions. The hydrological processes can be altered by vegetation succession. In this paper, we review the major advances in ecohydrological research and their potential impact on plant-water relations in revegetated desert communities. The major advances in ecohydrological research over the past 50 years in desert areas were analyzed using a case study that investigated the long-term ecosystem effects of sand-binding vegetation in the Tengger Desert. Key challenges and opportunities for ecohydrology research in the future are also discussed in the context of the major scientific issues affecting sand binding vegetation.

沙地人工植被恢复及其对土壤改良作用的研究

通过对科尔沁沙地流动沙丘人工固沙植被恢复过程及对土壤改良作用的研究表明,在流动沙丘进行人工固沙时采用1.0 m×1.0 m草方格,播种小叶锦鸡儿具有较好的固沙效果,经过3～4 a可使沙丘表面得到固定。在围栏封育条件下实施适宜的植被恢复措施,可在2～3 a获得明显的固沙效果。小叶锦鸡儿人工固沙群落内土壤养分随群落的生长发育而发生变化,在0～30 cm土层中,有机质、速效钾、全氮、水解性氮、全磷、有效磷含量都表现为:11年生群落>6年生群落>流动沙丘。

生态水文阈值在中国沙区人工植被生态系统管理中的意义

中国北方风沙区是全球沙漠化发展和生态退化最为严重的地区之一。利用植被固沙是遏制沙化土地扩张和生态重建与恢复的主要途径,但人工植被的稳定维持是可持续性风沙治理所长期面临的挑战。作为人工植被生态系统管理的依据,对生态水文阈值的认识及界定具有重要的理论和实践意义。本文以固沙植被中人工种植的灌木和乔木(仅限东部沙区)的盖度与深层土壤水分含量互馈互调作用的长期变化为依据,基于对中国不同气候带沙区典型人工植被系统生态和水文过程的模拟,通过建立生态水文模型初步界定了不同沙区适宜于人工植被生态系统管理的生态水文阈值,对现有沙区固沙植被的生态系统管理和未来风沙区植被建设具有一定的借鉴意义。