【摘要】： 烏蘭布和沙漠東北部的磴口人工綠洲歷史悠久,新中國(guó)成立后,國(guó)家投入大量人力、物力,經(jīng)歷多次大規(guī)模沙荒土地的整治與開發(fā),建成了大面積的人工灌溉綠洲,區(qū)域生態(tài)環(huán)境發(fā)生了深刻的變化。研究該人工綠洲系統(tǒng)的生態(tài)效應(yīng)及其動(dòng)態(tài)變化,對(duì)維護(hù)綠洲的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文以人工綠洲的生態(tài)效應(yīng)為切入點(diǎn),采用點(diǎn)面結(jié)合的方法,以磴口縣區(qū)域生態(tài)環(huán)境為面,以沙漠林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)場(chǎng)新建人工綠洲為點(diǎn),通過野外調(diào)查和室內(nèi)測(cè)試相結(jié)合、定位觀測(cè)與半定位觀測(cè)相結(jié)合的方法,并運(yùn)用3S技術(shù),對(duì)人工綠洲生態(tài)效應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行的多層次及不同空間、時(shí)間尺度分析和研究,初步結(jié)果如下: (1)新中國(guó)成立后,磴口縣沙荒土地經(jīng)歷了多次的大規(guī)模綠洲開發(fā)建設(shè),在長(zhǎng)期大規(guī)模的人工綠洲化過程中,由于資源的不合理利用,產(chǎn)生了一系列的生態(tài)問題。近年來(lái)(1990年和2003年),磴口縣綠洲化與荒漠化相關(guān)景觀格局的相互轉(zhuǎn)化明顯。研究表明:磴口縣區(qū)域生態(tài)環(huán)境仍處在局部改善,整體惡化之中。流動(dòng)沙地的面積顯著增加,對(duì)綠洲最具生態(tài)保護(hù)功能的覆蓋度高的天然灌叢植被—固定沙地面積顯著減少,人工綠洲的擴(kuò)展主要建立在破壞自己天然保護(hù)屏障的基礎(chǔ)之上,這種潛在的生態(tài)危機(jī),將會(huì)給人工綠洲的持續(xù)發(fā)展帶來(lái)威脅。 (2)不論綠洲內(nèi)部,綠洲邊緣、還是綠洲外圍,在區(qū)域干旱氣候的共同背景下,由于受人工綠洲灌溉水分水平運(yùn)動(dòng)影響強(qiáng)度的不同,其植被的組成種類、蓋度及多樣性特征存在著比較大的差異,因而造成其生態(tài)功能的顯著差別。綠洲外緣天然灌草及人工植被由于其結(jié)構(gòu)差異,造成地表粗糙度明顯不同,其防蝕、阻沙、固沙作用也有明顯的差別。流動(dòng)沙地表現(xiàn)為強(qiáng)風(fēng)蝕、強(qiáng)堆積,而高蓋度天然灌叢植被區(qū)表現(xiàn)弱風(fēng)蝕、弱堆積特點(diǎn)。從綠洲邊緣向遠(yuǎn)處沙漠的水平梯度上,不同下墊面的沙塵沉降量差異顯著,隨著植被蓋度的增大,沙塵沉降量顯著減少,并且,同一下墊面的垂直梯度上沙塵沉降量的差異也十分顯著。 (3)對(duì)綠洲典型研究區(qū)人工綠洲幼齡林后期、中齡林、成熟林3個(gè)階段的小氣候效應(yīng)的研究表明(與荒漠相比):生長(zhǎng)季綠洲降低氣溫和地表溫度的作用明顯;增加降水的作用顯著,3個(gè)階段降水增長(zhǎng)率分別為8.3%、20.3%、67.1%;提高空氣濕度,3個(gè)階段分別提高4.5%、4.7%、2.7%,作物生長(zhǎng)季節(jié),綠洲內(nèi)比荒漠提高約6～9%;抑制蒸發(fā)作用明顯,3個(gè)階段從人工綠洲的蒸發(fā)量分別減少為24.4%、32.2%、12.7%,最熱月7月降幅最大,為40.2%;降低風(fēng)速明顯,3個(gè)階段的防風(fēng)效能分別為41.5%、47.2%、37.1%。 人工綠洲成熟林階段,除年降水量有明顯增加外,其它多項(xiàng)小氣候因子的變化幅度減小,特別是人工綠洲成熟齡林階段在非生長(zhǎng)季的防風(fēng)效能高于幼齡林后期階段,而在生長(zhǎng)季的防風(fēng)效能正好相反的現(xiàn)象,正好說明人工綠洲的防風(fēng)效應(yīng)完全決定于其防護(hù)林,其防風(fēng)作用的減弱,表明進(jìn)入成熟期后,生態(tài)功能呈下降趨勢(shì),可作為防護(hù)林更新的理論依據(jù)。 人工綠洲在24年的綠洲化進(jìn)程中(1980～2004年),綠洲土壤質(zhì)量得到明顯改善,土壤的全量養(yǎng)分、速效養(yǎng)分總體上都呈增加趨勢(shì),表層土壤含鹽量和PH值均下降明顯,土壤質(zhì)量的改善,為人工綠洲農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)及持續(xù)經(jīng)營(yíng)奠定了基礎(chǔ)。 (4)通過對(duì)不同時(shí)間序列多種結(jié)構(gòu)林帶(網(wǎng))無(wú)葉期防風(fēng)作用的系統(tǒng)的研究,農(nóng)田防護(hù)林防風(fēng)效能,主要決定于林帶結(jié)構(gòu)。單一樹種的防護(hù)林帶,防風(fēng)效能主要決定于主林帶間距、樹種的冠型特征和造林密度,兩樹種混交林帶,防風(fēng)效能關(guān)鍵決定于樹種搭配,對(duì)此在防護(hù)林設(shè)計(jì)上應(yīng)予以高度重視。林帶的防風(fēng)效能與其寬度關(guān)系不大,為窄林帶設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 干旱沙區(qū)人工綠洲營(yíng)建農(nóng)田防護(hù)林具有穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的作用,與無(wú)林網(wǎng)保護(hù)的農(nóng)田相比增產(chǎn)作用顯著,增產(chǎn)率在25.0%～155.7%,且在防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)農(nóng)作物的質(zhì)量性狀也有改善。結(jié)構(gòu)合理的農(nóng)田林網(wǎng)其自身的增產(chǎn)作用大于脅地作用,以玉米為例,林網(wǎng)自身對(duì)農(nóng)作物的實(shí)際增產(chǎn)率為3.6%。 二白楊農(nóng)田防護(hù)林23a時(shí),立木材積增長(zhǎng)和防風(fēng)效能同時(shí)進(jìn)入顯著下降階段,說明此期的二白楊防護(hù)林進(jìn)入了成熟期,可作為采伐更新的年齡,年齡為23a。 (5)區(qū)域防護(hù)林體系建設(shè)能有效抑制和減弱風(fēng)沙天氣,隨著“三北”防護(hù)林工程建設(shè),抑制風(fēng)沙天氣形成的作用趨勢(shì)顯著提高。1970年至2000年,磴口縣年均大風(fēng)日數(shù)、揚(yáng)沙日數(shù)和沙塵暴日數(shù)總體上呈明顯的下降趨勢(shì),在不同建設(shè)階段各指標(biāo)均明顯下降,尤其是第3階段,風(fēng)沙天氣各指標(biāo)下降幅度可達(dá)73.0～94.0%。風(fēng)沙天氣指標(biāo)(年均大風(fēng)日數(shù)、揚(yáng)沙日數(shù)和沙塵暴日數(shù))與防護(hù)林體系的面積和蓄積量有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。人工綠洲典型研究區(qū)監(jiān)測(cè)研究表明,防護(hù)林體系對(duì)災(zāi)害性天氣具有明顯 的降減作用與區(qū)域防護(hù)林體系的作用結(jié)果相一致。同時(shí),防護(hù)林體系可有效地降減沙 塵天氣,使得綠洲內(nèi)降塵量減少,沙塵天氣的程度和強(qiáng)度有所緩解。
【圖文】：

行政區(qū)劃包括阿拉善左旗、烏海市、瞪口縣、杭錦后旗與烏拉特后旗的部分地區(qū)，其位置示意如圖2一l。沙漠綠洲主要分布于烏蘭布和沙漠東北部的瞪口縣，其地理位置為106009‘~ 107010‘E， 40009‘ ~40055‘N。2.1.2地質(zhì)地貌瞪口縣從地質(zhì)構(gòu)造上分析，北部狼山屬陰山緯向構(gòu)造帶的一部分，其以南為河套盆地，由于該地恰處陰山緯向構(gòu)造帶與賀蘭山經(jīng)向構(gòu)造帶的結(jié)合部，，導(dǎo)致形成狼山弧形構(gòu)造旋渦，而河套盆地的形成可能與旋渦下沉作用有關(guān)，由此誘發(fā)一系列斷陷下沉，瞪口縣狼山以南的平原地區(qū)屬此盆地的西部。第四紀(jì)早更新世初期，氣候濕潤(rùn)，洪積、沖積、湖積物甚為發(fā)育，尤其是隨著河套盆地的拗陷加深，盆地發(fā)育普遍。由于湖盆的不斷下降，湖積物十分發(fā)育，湖積層

典型試驗(yàn)區(qū)選取中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院沙漠林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心(以下簡(jiǎn)稱沙林中心)下屬的四個(gè)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)，它們是沙林中心于不同階段在沙漠腹地建設(shè)開發(fā)的以林為主體的人工綠洲。其位置示意圖如圖2一2。
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：X171.1

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本文編號(hào)：2694736