塔里木沙漠公路防護(hù)林區(qū)土壤微生物的立地條件效應(yīng)

利用biolog法、熏蒸提取和比色滴定的方法,測定了土壤碳源代謝強(qiáng)度、生物量和酶活性,分析了塔里木沙漠公路防護(hù)林土壤微生物活性的分異特征.結(jié)果表明:隨著防護(hù)林定植年限增加,土壤微生物代謝活性(awcd)和多樣性指數(shù)明顯增加,但不同土層間無明顯差異;不同年限林地間過氧化氫酶差異極顯著,纖維素酶和蔗糖酶差異顯著;隨著防護(hù)林定植年限增加,土壤微生物生物量增大,不同年限林地間微生物生物量碳和氮的差異極顯著和顯著,而微生物生物量磷無顯著差異;土壤微生物的awcd值與速效養(yǎng)分顯著正相關(guān),但與容重和水分的相關(guān)性不大.在現(xiàn)有的管理制度和氣候條件下,隨定植年限增加,塔里木沙漠公路防護(hù)林土壤代謝活性逐漸提高.

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?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。

選取塔里木沙漠公路防護(hù)林不同定植年限下3種灌木的根際和非根際土,比較研究了土壤物理、化學(xué)、生物因子的根際效應(yīng)。結(jié)果表明:(1)除全氮和全磷外,20種土壤因子在3灌木根際土間差異極顯著；(2)根際土的容重、全鹽含量、有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、速效氮磷鉀含量、微生物代謝活性、脂肪酸含量和dna片段多樣性、微生物生物量碳氮磷和6種酶活性在不同年限林地間的差異極顯著；(3)全氮含量、速效氮磷鉀含量、微生物代謝活性、dna片段多樣性、微生物量碳和磷、纖維素酶和磷酸酶活性在不同樹種與年限的交互效應(yīng)上差異極顯著；(4)微生物生物量碳氮磷的根際效應(yīng)大小為檉柳>沙拐棗>梭梭,而不同樹種各土壤養(yǎng)分因子和酶活性的根際效應(yīng)大小并不一致。可見,幾種荒漠灌木的定植促進(jìn)了土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化,加速了沙漠防護(hù)林土壤的發(fā)育進(jìn)程。

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個立地類型.其中,6個立地類型小區(qū)在空間上的分布是連續(xù)的,不同于一般的劃分特點;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驗的結(jié)果及沿線地下水含鹽量空間分布特點確定的,把含鹽量低于8g·l?1的地下水劃歸為微咸水.

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)實驗,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,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%).

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)林帶土壤水分在時間動態(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個土壤層次.不同種植年限防護(hù)林帶土壤水分年動態(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.

根據(jù)56個土壤表層樣品、49個水樣的分析,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。

為揭示塔里木沙漠公路防護(hù)林地土壤肥力質(zhì)量變化規(guī)律,分層采集不同定植年限林地土壤,在分析了林地土壤肥力因子差異的基礎(chǔ)上,選擇土壤肥力綜合指數(shù)(ifi)評價法,對塔里木沙漠公路防護(hù)林地土壤肥力質(zhì)量作了定量評價.結(jié)果表明:塔里木沙漠公路防護(hù)林建設(shè)后土壤物理結(jié)構(gòu)變好,孔隙增多、持水能力增強(qiáng),隨防護(hù)林年限的增加,土壤微生物量增大、酶活性增強(qiáng),促進(jìn)了養(yǎng)分的積累和轉(zhuǎn)化,定植12年的防護(hù)林地土壤養(yǎng)分含量明顯高于定植不久的防護(hù)林地和流沙地.受咸水滴灌影響,定植年限較長的防護(hù)林地土壤含鹽量較大;林地土壤肥力指數(shù)隨林齡增大在提高,且與林木生長指標(biāo)密切相關(guān).說明塔里木沙漠公路防護(hù)林的建設(shè)有利于風(fēng)沙土的發(fā)育,土壤肥力質(zhì)量逐年變好,在現(xiàn)有滴灌下能夠滿足林木正常生長的需要.

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。現(xiàn)代化畜牧業(yè)生產(chǎn)是以提高畜產(chǎn)品為目的,參

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,1998,28(3). [2]　姚祖康,孫立軍,胡東明,等.瀝青路面使用性能評價 [j].土木工程學(xué)報,1989,22(3). [3]　孫立軍,姚祖康,胡東明,等.瀝青路面評價與對策確定 的專家系統(tǒng)[j].土木工程學(xué)報,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[

塔里木沙漠公路防護(hù)林生長于極端干旱的塔克拉瑪干沙漠中,防護(hù)林植物的蒸騰耗水和灌溉管理是防護(hù)林可持續(xù)的核心問題.利用莖流計測定了塔里木沙漠公路塔中段3種防護(hù)林植物的莖干液流,研究了防護(hù)林植物莖干液流規(guī)律、水分狀況和現(xiàn)行灌溉模式下植物的耗水量,探討了防護(hù)林灌溉管理中的節(jié)水問題.對莖干液流測定結(jié)果表明,防護(hù)林植物莖干液流具有明顯晝夜節(jié)律性,液流的高峰值出現(xiàn)在白天10:00~15:00,最小值出現(xiàn)在00:00~03:00,夜間也保持較小的液流.3株直徑1.9~2.0cm喬木狀沙拐棗(calligonumarborescens)、多枝檉柳(tamarixramosissima)、梭梭(haloxylonammodendron)在生長季的日平均莖干液流速率分別為67.2,77.05和61.54g·h-1;莖干液流受環(huán)境因子影響而波動,太陽輻射、風(fēng)速、氣溫、相對濕度和植物莖干液流有顯著相關(guān)性.8年生沙拐棗、檉柳、梭梭植株年耗水量分別為1937.80,1253.39和1026.96kg,日平均耗水量分別為9.69,6.27和5.13kg.滴灌條件下,防護(hù)林帶內(nèi)土壤含水量在各個月份變化不大,土壤含水量充足,防護(hù)林植物清晨和午后水勢變化反映出其水分狀況良好.如對現(xiàn)行灌溉管理模式進(jìn)行優(yōu)化,實現(xiàn)防護(hù)性能與水資源節(jié)約的有機(jī)結(jié)合,防護(hù)林還存在一定的節(jié)水空間.

塔里木沙漠公路是世界上穿過流動沙丘最長的公路。于1993年3月動工興建，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

為了探討重大工程的生態(tài)環(huán)境效應(yīng),從風(fēng)沙環(huán)境、土壤環(huán)境、小氣候、生物多樣性和地下水環(huán)境5個方面對塔里木沙漠公路防護(hù)林工程的綜合生態(tài)環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行了研究.結(jié)果表明:(1)防護(hù)林改變了近地表風(fēng)沙運動過程,防沙體系內(nèi)風(fēng)速、輸沙率降低幅度分別達(dá)64%~80%和87.45%~99.02%,風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)、沙物質(zhì)粒度、地表蝕積狀況也發(fā)生了明顯變化;(2)與自然流沙地相比,防護(hù)林土壤容重減小,全鹽含量、總孔隙度和含水量增大,土壤肥力質(zhì)量明顯提高,其變化基本呈現(xiàn)"先快后慢"的規(guī)律;(3)防護(hù)林對于小環(huán)境改善作用明顯,距地面6m范圍內(nèi),林地不同高度的空氣溫度普遍低于自然流沙地,而空氣濕度則高于自然流沙地,林地土壤溫度也低于自然流沙地;(4)隨著防護(hù)林內(nèi)生境的變化,土壤微生物種類顯著增加,但不同種類微生物的種群分布并不均勻;(5)目前防護(hù)林灌溉抽水對地下水位、地下水礦化度的影響不大,水位在厘米級范圍波動,礦化度的變化幅度在±1g·l-1左右,且沒有明顯的變化趨勢.

在塔克拉瑪干沙漠腹地采用多個hobo溫濕度自動觀測儀器進(jìn)行同步觀測的方式,對極端干旱區(qū)防護(hù)林小氣候中的氣溫、濕度分別進(jìn)行了水平和垂直兩個尺度上的觀測.結(jié)果表明:沙漠公路防護(hù)林生態(tài)系統(tǒng)具有穩(wěn)定近地層空氣氣溫和提高空氣濕度等典型的小氣候調(diào)節(jié)作用.太陽輻射對防護(hù)林溫濕度影響顯著,輻射強(qiáng)度的大小與氣溫呈正相關(guān),與空氣濕度負(fù)相關(guān),在陰天時林帶保溫保濕效果明顯;防護(hù)林對周圍環(huán)境的影響較顯著,防護(hù)林帶內(nèi)小氣候具有降溫保濕的特征:林內(nèi)氣溫總是小于原始沙地,林內(nèi)濕度總是大于原始沙地,林邊氣溫升降幅度大于原始沙地,林邊濕度總是大于原始沙地.并且計算得出防護(hù)林垂直影響范圍溫度4~10m,濕度6~8m;水平影響范圍溫度16m,濕度24m左右.

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

鹽結(jié)皮是廣泛分布于塔里木沙漠公路防護(hù)林土壤表層的一個特殊層次,目前對其化學(xué)特征及其對土壤蒸發(fā)的影響尚無系統(tǒng)研究。文中對塔克拉瑪干沙漠腹地不同定植年限防護(hù)林土壤鹽結(jié)皮有機(jī)質(zhì)含量、全鹽量、八大離子含量和ph值進(jìn)行了分析,并進(jìn)行了鹽結(jié)皮抑制土壤蒸發(fā)試驗,結(jié)果表明:土壤鹽結(jié)皮有機(jī)質(zhì)含量隨著防護(hù)林定植年限的增加而增加;全鹽量、各離子含量、ph值均隨著防護(hù)林定植年限的增加而逐漸降低。其中,全鹽量均遠(yuǎn)高于流沙地;各離子含量與流沙地相比有不同程度的增加,cl-、na+和so24-增加量最為明顯,mg2+、k+、ca2+和hco-3次之,co23-含量極微且基本沒有變化,ph值均呈堿性,定植11年防護(hù)林鹽結(jié)皮ph值甚至低于流沙地;鹽結(jié)皮可以有效的抑制土壤水分的蒸發(fā)。

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,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。

為了探討防沙工程對現(xiàn)代風(fēng)沙地貌的影響,通過在塔中地區(qū)的野外實地沙面蝕積測量,分析了塔里木沙漠公路防護(hù)林影響下地表形態(tài)變化的類型、分布和強(qiáng)度.研究發(fā)現(xiàn):(1)在防沙體系內(nèi)部以風(fēng)積地貌為主,形成了小尺度的灌叢積沙堆,中尺度的片狀積沙和較大尺度的壟狀積沙體.在防沙體系內(nèi)的林間也一定程度地形成了風(fēng)蝕地貌,但在壟間地一般難以大規(guī)模發(fā)育,而在地形起伏的沙壟區(qū)的次級沙丘迎風(fēng)坡中部,則可較大規(guī)模地發(fā)育;(2)在防沙體系的上風(fēng)側(cè),阻沙林帶及其形成的壟狀積沙體使壟間的低矮流動沙丘在移動過程中發(fā)生形態(tài)和走向變化.阻沙林帶壟狀積沙體迎風(fēng)坡形成穩(wěn)定積沙坡面,但前移沙丘可造成其短時間的破壞,而后逐漸恢復(fù)成穩(wěn)定坡面;(3)在防沙體系下風(fēng)側(cè)沙面,可形成較大范圍的風(fēng)蝕,在壟間地形成風(fēng)蝕凹地,在地形起伏區(qū)沙丘被風(fēng)蝕削平,地形起伏度降低.因此,防沙林帶對上風(fēng)側(cè)風(fēng)沙流具有巨大的消能截沙作用,到下風(fēng)側(cè)隨著風(fēng)力的逐漸恢復(fù),風(fēng)沙流逐漸趨于不飽和,造成沙面風(fēng)蝕.

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,通過多個觀測井的非穩(wěn)定流抽水試驗,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、上升隨時間和空間的變化規(guī)律:在2個抽水應(yīng)力期內(nèi),水位急速下降和上升過程均可在抽水試驗開始后的11min內(nèi)完成,隨著時間的累積,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)定性及長久運行提供一定的理論依據(jù)。

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．

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)計滴頭流量為3.6l.h-1,每次灌水時間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,試驗結(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)。