塔里木沙漠公路防護(hù)林喬木狀沙拐棗耗水特性

3　　　8prataculturalscience(vol.21,no.6)6/2004 315完善畜牧業(yè)生產(chǎn)的配套服務(wù)體系　畜有計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行調(diào)整和加強(qiáng),以適應(yīng)現(xiàn)代化 草原畜牧業(yè)的發(fā)展要求,切實(shí)保證持續(xù)發(fā)展[6]。 牧業(yè)生產(chǎn)配套服務(wù)體系的建立和完善,對搞活畜 產(chǎn)品的流通和促進(jìn)畜牧業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展尤為重 要?，F(xiàn)代化畜牧業(yè)生產(chǎn)是以提高畜產(chǎn)品為目的,參

為了探明塔里木沙漠公路防護(hù)林帶咸水灌溉土壤入滲特性,在塔里木沙漠公路防護(hù)林帶內(nèi)選取5種不同種植年限的土壤,并取3種不同礦化度水,應(yīng)用guelph入滲儀測定土壤水分入滲過程,并進(jìn)行模型擬合與分析。結(jié)果表明:不同種植年限對土壤初始入滲速率、飽和導(dǎo)水率有顯著影響,尤其是0-10cm,10-15cm層土壤,隨著種植年限增加土壤初始入滲速率、飽和導(dǎo)水率呈減小趨勢。咸水灌溉條件下,土壤飽和導(dǎo)水率較淡水大。不同深度土壤入滲特性有差異,表現(xiàn)為25-40cm,40-60cm層土壤飽和導(dǎo)水率較其他層大。用常用的入滲模型對入滲過程進(jìn)行模擬,可以發(fā)現(xiàn)通用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯ρ芯吭搮^(qū)域土壤入滲有最好的適用性,kostiakov模型也較適用,horton模型在該區(qū)域土壤入滲研究中適用性相對較差。

內(nèi)容。長期而廣泛的數(shù)據(jù)的積累則是建模的基礎(chǔ)。使 用性能模型的發(fā)展是一項(xiàng)長期的任務(wù),隨著路況信 息的不斷積累和對路面使用性能變化規(guī)律認(rèn)識的不 斷深化,使用性能模型必將會逐漸得到改進(jìn)。 參考文獻(xiàn): [1]　譚明鶴,黃衛(wèi).路面管理系統(tǒng)分析中的改進(jìn)優(yōu)劣系數(shù)法 [j].東南大學(xué)學(xué)報(bào),1998,28(3). [2]　姚祖康,孫立軍,胡東明,等.瀝青路面使用性能評價(jià) [j].土木工程學(xué)報(bào),1989,22(3). [3]　孫立軍,姚祖康,胡東明,等.瀝青路面評價(jià)與對策確定 的專家系統(tǒng)[j].土木工程學(xué)報(bào),1991,24(3). developmentandresearchonmaintenancemanagement systemforexpresswaypavements chenggang,h

　2005年　第6期　　　　　　　　段金明　周敬宣:國外道路聲屏障結(jié)構(gòu)形式的研究進(jìn)展—193— [7]　defrancej,jeanp.integrationoftheefficiencyof[12]　fujiwarak,ishidukat.noiseshieldingefficiency noisebarriercapsina3draytracingmethod.caseofofbarrierwithmultipleaborbingedgeobstacles at2shapeddiffractingdevice[

塔里木沙漠公路是世界上穿過流動(dòng)沙丘最長的公路。于1993年3月動(dòng)工興建，1995年9月建成，北起輪南，南到民豐，全長522千米。她就像一條黑色的巨龍，舞動(dòng)著矯健的身軀橫亙塔里木盆地，將天山南麓的314國道與昆侖山北部的315國道連通。繼公路建成之后，又一令世界矚目的工程——塔里木沙

塔里木沙漠公路防護(hù)林生態(tài)工程全長436km,造林樹種以抗逆性較強(qiáng)的沙拐棗(calligonuml.)、檉柳(tamarixl.)、梭梭(haloxylonbunge)等優(yōu)良防風(fēng)固沙灌木為主,采用高礦化度地下水滴灌。2005年5月,公路沿線出現(xiàn)了罕見的突發(fā)性強(qiáng)降雨,由此引起的表層土壤鹽分淋溶造成了沙拐棗大量死亡。本研究采用線路調(diào)查和隨機(jī)抽樣方法,在突發(fā)性強(qiáng)降雨后對塔里木沙漠公路防護(hù)林帶內(nèi)沙拐棗死亡率進(jìn)行了調(diào)查,并對調(diào)查結(jié)果及其原因進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:沙拐棗死亡率(1)隨林齡的增加而減小;(2)隨礦化度的升高而增大;(3)壟間平沙地>過渡區(qū)>高大沙壟壟體;(4)林帶中央>公路旁>林帶外圍。

duetointerferenceofvegetationbyexperimentinwindtunnelandobservationinfield,theboundarylayerisdividedinto2sublayersapproximatelyatthevegetationheight.asfortheverticalwindgradient,itchangesdisorderlyinroughsublayerofthelowerandchangesregularlyininertialsublayeroftheuppervaryingwithvegetationcharacteristics.erosionrateincreasesexponentiallywithvegetationcoveragereduction.theestablishmentofshrubshelterbeltalongtarimdeserthighwaymadeobviouseffectsnotonlyonwindpreventingandsandbinding,butalsoonmicroclimate.comparedwithmobiledune,airtemperatureishigherinsummerandlowerinautumn,whilerelativemoistureishigher,andevaporationandsoiltemperaturelowerintheshrubshelterbelt.

通過全部調(diào)查法對防護(hù)林工程的次年苗木保存率進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查,結(jié)果顯示:(1)由于造林環(huán)境惡劣,塔里木沙漠公路防護(hù)林工程苗木保存率較低,約70%;(2)梭梭、檉柳、沙拐棗三種苗木的保存率不同,基本表現(xiàn)為梭梭和沙拐棗大于檉柳,而且在不同礦化度條件下也存在差異,礦化度較小時(shí)差異不大,而隨著礦化度的增加差異增大;(3)三種苗木的保存率都隨灌水礦化度的增加而逐漸降低,但礦化度小于10g/l時(shí),變化規(guī)律性不強(qiáng);(4)公路沿線苗木保存率呈一定的空間分異規(guī)律,在防護(hù)林橫斷面不同部位、壟間不同沙丘密度、縱向復(fù)合沙壟區(qū)不同地貌部位和公路沿線不同大地貌單元之間,苗木保存率存在差異。研究結(jié)果對于極端干旱環(huán)境中造林和塔里木沙漠公路防護(hù)林可持續(xù)性研究具有借鑒意義。

應(yīng)用水平衡原理對塔里木沙漠公路防護(hù)林土壤水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究,估算了塔里木沙漠公路防護(hù)林體系的耗水特征,為今后的灌溉方案設(shè)計(jì)提供依據(jù)。研究結(jié)果表明:沙漠公路防護(hù)林水平衡區(qū)在1a的水平衡期內(nèi),2m土體水分儲量和植物生長周期密切相關(guān),早春至初夏及秋季2m土體儲水量均增加,但盛夏土體儲水量下降明顯。2m以下土層儲水量在整個(gè)水平衡期均增加,土體中的水分在向土壤下層運(yùn)移。水平衡各項(xiàng)中灌溉量836.5mm;蒸散量372.6mm;滲漏到2m土層以下的水量為304.5mm;凈滲漏量7.8mm。即:流出灌溉區(qū)的水量為684.9mm,占總灌溉量的81.9%。因此,塔里木沙漠公路防護(hù)林節(jié)水灌溉仍具有較大節(jié)水空間,能夠采用合理的灌溉制度減少水資源浪費(fèi),保障塔里木沙漠公路永續(xù)利用。

為了掌握塔克拉瑪干沙漠腹地單井抽水過程中,地下水位的變化過程,為沙漠生態(tài)防護(hù)林工程可持續(xù)供水提供理論依據(jù)。通過設(shè)置在塔里木沙漠公路防護(hù)林生態(tài)工程灌溉用第69號水源井處的觀測場,觀測了一次抽水過程,2個(gè)抽水應(yīng)力期內(nèi),觀測井中的水位變化情況,確定了研究區(qū)域的幾個(gè)水文地質(zhì)參數(shù),分析了抽水過程水位變化規(guī)律。研究顯示:計(jì)算所得滲透系數(shù)k=13.32m/d;抽水影響半徑r=332.04m;給水度μ=5.08%。在2個(gè)抽水應(yīng)力期內(nèi),水位急速下降和急速上升過程均可在其開始后的11min內(nèi)完成,之后轉(zhuǎn)為緩慢變化階段。停止抽水后,水位可以恢復(fù)到未抽水之前的水平,沒有引起天然地下水位的持續(xù)下降。

通過采用野外定位觀測法,對塔里木沙漠公路防護(hù)林帶灌溉周期內(nèi)與不同種植年限、不同立地類型土壤水分動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了監(jiān)測分析,探討了塔里木沙漠公路防護(hù)林帶土壤水分動(dòng)態(tài)變化規(guī)律.結(jié)果表明,塔里木沙漠公路防護(hù)林帶土壤水分在時(shí)間動(dòng)態(tài)上屬于灌溉周期型,且土壤貯水量與灌后干旱天數(shù)呈線性關(guān)系.在垂直變化上,可以將其分為水分速變層、中變層、弱變層以及土壤水分穩(wěn)定層等4個(gè)土壤層次.不同種植年限防護(hù)林帶土壤水分年動(dòng)態(tài)監(jiān)測表明,隨種植年限的增加,防護(hù)林帶土壤水分含水率與土壤貯水量逐漸下降,相應(yīng)土壤虧缺量成增加趨勢.反映了在現(xiàn)有的灌溉制度下,防護(hù)林帶越來越依賴于防護(hù)林帶土壤累積的貯水量.同時(shí)還發(fā)現(xiàn),同年種植的防護(hù)林帶不同立地類型區(qū),板結(jié)沙地的土壤平均貯水量最高,分別為沙壟、黏土地以及平沙地平均土壤貯水量的1.58,1.15和1.43倍,而土壤水分虧缺量都達(dá)到了900mm以上.

根灌技術(shù)直接把水分灌溉到一定深度的植物根系土壤層,是一項(xiàng)新的節(jié)水灌溉技術(shù);在塔里木沙漠公路防護(hù)林帶灌溉中,首次開展了根灌對土壤水分作用與影響的節(jié)水試驗(yàn)研究,并與傳統(tǒng)的沙漠公路防護(hù)林帶滴灌技術(shù)進(jìn)行對比。研究結(jié)果表明,根灌技術(shù)比滴灌技術(shù)更加節(jié)水,其主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在增加土壤含水量、增加土壤層的濕潤深度、提高灌水效率、節(jié)省灌水時(shí)間等。而且,根灌技術(shù)能有效地抑制滴灌造成的地表土壤水分的蒸發(fā)損失、地表土壤的鹽分積累。根灌技術(shù)比滴灌要節(jié)水30%以上,是一項(xiàng)更高效的節(jié)水灌溉技術(shù)。

為了解塔里木沙漠公路防護(hù)林生態(tài)工程對地下水位的影響,在該工程第69#灌溉水源井處設(shè)置觀測場,通過多個(gè)觀測井的非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn),觀測井中地下水位的變化情況,確定了研究區(qū)域的含水層滲透系數(shù)k=13.317m/d、抽水影響半徑r=332.04m。分析了地下水位降落"漏斗"和水位下降、上升隨時(shí)間和空間的變化規(guī)律:在2個(gè)抽水應(yīng)力期內(nèi),水位急速下降和上升過程均可在抽水試驗(yàn)開始后的11min內(nèi)完成,隨著時(shí)間的累積,變化趨勢逐漸緩慢;抽水結(jié)束后,水位可恢復(fù)到初始水平。因此,研究認(rèn)為塔里木沙漠公路防護(hù)林生態(tài)工程灌溉期抽水不會引起天然地下水位的持續(xù)下降,這將為沙漠公路沿線地下水資源的可持續(xù)利用和防護(hù)林生態(tài)工程整體的穩(wěn)定性及長久運(yùn)行提供一定的理論依據(jù)。

塔里木沙漠公路防護(hù)林生態(tài)工程全長436km,是沙漠公路沿線一條重要的綠色長廊,沙漠公路防護(hù)林帶以滴灌為主,灌溉水源就地開采沙漠公路沿線的地下咸水(3.26～26.65g.l-1),建有110眼灌溉機(jī)井,設(shè)計(jì)滴頭流量為3.6l.h-1,每次灌水時(shí)間6h。針對沙漠公路防護(hù)林滴灌的灌水效率,開展了滴灌與根灌的對比灌溉試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,滴灌水量轉(zhuǎn)化成有效土壤水分的利用率不到50%,滴灌存在地表土壤水分蒸發(fā)損失、灌溉水有效利用率低等問題,為沙漠公路防護(hù)林提高灌水效率、提高灌溉水的有效利用率,提供科學(xué)依據(jù)。

塔里木沙漠公路全長522km。，其中有四百余公里在塔克拉瑪干沙漠中穿行，風(fēng)沙危害十分嚴(yán)重。為了研究適合塔里木沙漠公路的防沙體系和防沙措施，從1991年起在塔里木沙漠公路兩公里試驗(yàn)路段開展了公路防沙試驗(yàn)研究。1994年我們對兩公里試驗(yàn)路段防沙體系中的各種防沙措施的防護(hù)效益進(jìn)行了調(diào)查分析。通過分析可知：a塔甲木沙漠公路盡管風(fēng)沙害嚴(yán)重，如果采用的防護(hù)措施得當(dāng)，建立起外圍阻沙、固沙和邊坡防護(hù)相結(jié)合的防沙體系，是能夠保證其正常運(yùn)行的。b外圍阻沙體可采取疏透型蘆葦排柵欄或尼綸網(wǎng)柵欄，固沙帶可采用碾壓蘆葦扎設(shè)草方格或帶狀沙障，有條件的地方最好與生物固沙結(jié)合；路基邊坡最好采用lp高分子化合物固沙，非過沙斷面可采用0.5×1m的蘆葦草方格。

對不同立地類型、不同生長年限、不同季節(jié)、不同樹種的防護(hù)林土壤微生物數(shù)量及區(qū)系組成進(jìn)行研究,分析了土壤微生物與土壤環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系,結(jié)果表明:咸水灌溉條件下塔里木沙漠公路防護(hù)林和人工綠地建成后,土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分狀況得到改善,微生物活性大幅度提高;土壤微生物區(qū)系組成中,細(xì)菌占絕對優(yōu)勢,放線菌次之,真菌最少;表層微生物數(shù)量遠(yuǎn)多于下層土壤;林地外圍距林緣近的土壤微生物活性較強(qiáng),3m以外微生物數(shù)量已接近流沙地微生物量;各類土壤微生物分布具不同的季節(jié)性規(guī)律,且不同立地類型防護(hù)林土壤微生物分布差異明顯;隨造林年限的增加,防護(hù)林的改土作用更加顯著。土壤微生物分布與土壤養(yǎng)分含量和土壤ph值顯著相關(guān)。

為了揭示塔里木沙漠公路防護(hù)林內(nèi)覆蓋物對土壤水分蒸發(fā)的影響,在塔克拉瑪干沙漠腹地進(jìn)行人工模擬蒸發(fā)實(shí)驗(yàn),為其防護(hù)林水資源高效利用和灌溉制度優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù).研究結(jié)果表明:(1)積沙層、鹽結(jié)皮層、枯落物和積沙-枯落物混合層等覆蓋物阻隔土壤蒸發(fā),對土壤水分蒸發(fā)作用影響明顯;日蒸發(fā)量、累積蒸發(fā)量和蒸發(fā)速率都較無覆蓋物沙地大幅降低,而且覆蓋物越厚,降低幅度越大;覆蓋條件下蒸發(fā)受其他因素影響較小,日蒸發(fā)量變幅降低,累積蒸發(fā)呈線性分布,累計(jì)蒸發(fā)曲線近似直線,而裸沙地累積蒸發(fā)則呈正對數(shù)分布,累計(jì)蒸發(fā)曲線近似折線,蒸發(fā)受其他因素影響較大,日蒸發(fā)量變幅大,蒸發(fā)過程具有階段性;(2)覆蓋物的蒸發(fā)抑制效率明顯,而且隨覆蓋物厚度增加而成對數(shù)函數(shù)增加,當(dāng)覆蓋物厚度增加到一定程度時(shí),蒸發(fā)抑制效率增幅逐漸降低;各覆蓋物在2cm厚度的蒸發(fā)抑制效率差別不大,最大蒸發(fā)抑制效率(根據(jù)灌溉第1天日蒸發(fā)量計(jì)算)則為:積沙-枯落物混合層(79.92%)>枯落物(78.96%)>鹽結(jié)皮層(75.58%)>積沙層(74.11%),現(xiàn)實(shí)蒸發(fā)抑制效率(根據(jù)灌溉周期末(14天)的土壤累積蒸發(fā)量計(jì)算)則為:鹽結(jié)皮層(67.78%)>積沙-枯落物混合層層(66.72%)>積沙層(63.28%)>枯落物層(61.74%).

2005年測定了塔里木沙漠公路防護(hù)林塔中段不同年齡防護(hù)林造林樹種的樹高、冠幅、基徑及分蘗數(shù),依據(jù)不同年齡的防護(hù)林植物的形態(tài)指標(biāo)建立其生長方程。分析表明,梭梭和沙拐棗的樹高、冠幅、基部截面積,檉柳的冠幅生長過程都符合對數(shù)型增長,用對數(shù)方程可以進(jìn)行很好的模擬;檉柳的樹高和基部截面積生長符合logistic增長模型,可以用logistic方程進(jìn)行很好的模擬。依據(jù)測定的形態(tài)指標(biāo),建立了三種防護(hù)林植物生長的數(shù)學(xué)模型,為塔里木沙漠公路防護(hù)林的經(jīng)營管理提供了依據(jù)。

通過對塔里木沙漠公路沿線的自然條件和風(fēng)沙危害狀況的調(diào)查分析和研究,對塔里木沙漠公路防護(hù)林生態(tài)工程造林區(qū)進(jìn)行了立地類型的劃分.立地類型分類采用了3級分類系統(tǒng),從影響植物成活生長和影響防護(hù)性能2個(gè)層面因子切入,采用主導(dǎo)因子和限制因子相結(jié)合的方法進(jìn)行劃分.以中尺度的地貌單元、沿線風(fēng)沙危害狀況和重要的生產(chǎn)設(shè)施等為依據(jù),劃分出6個(gè)立地類型小區(qū);以小尺度的地貌類型、地形和風(fēng)況等因子劃分出21個(gè)立地類型組;以地下水含鹽量和土壤類型進(jìn)一步劃分出36個(gè)立地類型.其中,6個(gè)立地類型小區(qū)在空間上的分布是連續(xù)的,不同于一般的劃分特點(diǎn);在立地類型劃分中地下水含鹽量的閥值(8g和15g·l?1)是根據(jù)前期主要防沙造林樹種植物耐鹽性選育實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及沿線地下水含鹽量空間分布特點(diǎn)確定的,把含鹽量低于8g·l?1的地下水劃歸為微咸水.

根據(jù)56個(gè)土壤表層樣品、49個(gè)水樣的分析,探討了塔里木沙漠公路生態(tài)防護(hù)林帶沿線土壤表層鹽分的基本特征,并研究了防護(hù)林沿線土壤鹽分的分布規(guī)律。結(jié)果表明:表層土壤具有鹽分含量高、表聚性強(qiáng)烈的特征;地下水礦化度與地下水電導(dǎo)率、土壤電導(dǎo)率與土壤鹽分含量均呈現(xiàn)極顯著相關(guān)性,土壤鹽分屬于堿性鈉型氯化物。

對不同立地類型、不同造林年限、不同樹種、不同季節(jié)的防護(hù)林土壤微生物數(shù)量及區(qū)系組成進(jìn)行研究,結(jié)果表明:咸水灌溉條件下塔里木沙漠公路防護(hù)林和人工綠地建成后,風(fēng)蝕作用減弱,流動(dòng)沙丘逐漸固定,土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分狀況得到改善,微生物活性大幅度提高;在土壤微生物區(qū)系組成中,細(xì)菌占絕對優(yōu)勢,放線菌次之,真菌最少;表層微生物數(shù)量遠(yuǎn)多于下層土壤;林地外圍距林緣近的土壤微生物活性較強(qiáng),3m以外微生物數(shù)量已接近流沙微生物量;3類土壤微生物分布具不同的季節(jié)性規(guī)律,且不同立地類型土壤微生物分布差異明顯;隨造林年限的增加,防護(hù)林的改土作用更加顯著。

塔里木沙漠公路防護(hù)林橫穿塔克拉瑪干沙漠,利用3-30g·l-1地下咸水灌溉,風(fēng)沙、高溫、鹽分等多種脅迫因子影響人工生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)和穩(wěn)定．通過對多種脅迫下人工防護(hù)林的結(jié)構(gòu)特征(包括生產(chǎn)力、更新能力、生物多樣性等)和功能特征(生物地化循環(huán),如:防護(hù)林土壤生理生化特性、地下水)的變化研究,探討防護(hù)林與環(huán)境之間的相互關(guān)系．在此基礎(chǔ)上,將決策分析引入塔里木沙漠公路防護(hù)林穩(wěn)定性研究,篩選出影響防護(hù)林系統(tǒng)穩(wěn)定性的障礙因子,建立沙漠公路防護(hù)林穩(wěn)定性的綜合指標(biāo)體系,評價(jià)防護(hù)林穩(wěn)定性,并將生態(tài)穩(wěn)定性概念應(yīng)用于生態(tài)系統(tǒng)管理．研究表明:現(xiàn)階段防護(hù)林塔里木沙漠公路防護(hù)林系統(tǒng)處于相對脆弱狀態(tài),氣候條件是系統(tǒng)穩(wěn)定的主要干擾因素,但能夠通過人工措施改善沙漠公路防護(hù)林系統(tǒng)的環(huán)境質(zhì)量,增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性．