咸水灌溉下塔里木沙漠公路防護林鹽分平衡及鹽分運移

為了研究塔里木沙漠公路防護林建林后土壤在咸水灌溉條件下的鹽漬化狀態(tài),本文通過對塔里木沙漠公路防護林建林后沿線土壤鹽分分布狀況的監(jiān)測,結(jié)合防護林建林前土壤鹽分狀況普查資料,運用統(tǒng)計分析、相關(guān)性分析及灰色關(guān)聯(lián)分析,對防護林沿線的40個監(jiān)測點的土壤鹽離子、土壤鹽漬化的現(xiàn)狀及驅(qū)動力作了初步研究。研究結(jié)果表明:塔里木沙漠公路防護林建成后,土壤鹽分各離子含量均較建成前有了顯著增加,其中,陽離子含量na++k+>mg2+>ca2+,陰離子含量cl->co23->so24->hco3-;防護林沿線土壤鹽漬化類型以氯化物型與硫酸鹽-氯化物型為主,分別占到監(jiān)測點的84.2%與15.8%;有近81.6%的監(jiān)測點已達到中度鹽漬化程度;灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明,引起塔里木沙漠公路防護林土壤鹽漬化的主要驅(qū)動力依次是灌溉年限、地下水礦化度,地下水ph和地下水埋深。

為了更好地維持塔里木沙漠公路防護林的可持續(xù)性,監(jiān)測了在現(xiàn)有灌水制度一個完整灌水周期內(nèi)防護林外緣土壤水鹽環(huán)境的變化。研究結(jié)果表明:(1)林帶外緣的土壤含水量在灌水結(jié)束后開始減少,在灌水周期的第6d林帶外緣90cm范圍內(nèi)的土壤水分逐漸的減小,大于90cm的范圍達到基本平衡;(2)在咸水灌水淋洗和蒸散等因素的綜合影響下,防護林帶外緣土壤鹽分表現(xiàn)出向林帶外120cm土壤層和表層聚積,根系層土壤有所減少;(3)防護林外緣地下水鹽分相對變化表現(xiàn)出"v"型變化,在距林帶90cm處變化最弱,地下水各參數(shù)距離林帶越近變化越大。

塔里木沙漠公路防護林生長于極端干旱的塔克拉瑪干沙漠中,防護林植物的蒸騰耗水和灌溉管理是防護林可持續(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種防護林植物的莖干液流,研究了防護林植物莖干液流規(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)行灌溉管理模式進行優(yōu)化,實現(xiàn)防護性能與水資源節(jié)約的有機結(jié)合,防護林還存在一定的節(jié)水空間.

通過不同礦化度咸水造林實驗和對塔里木沙漠公路防護林工程沿線不同礦化度水灌溉林地進行定位調(diào)查,選取成活率、株高、冠幅、地徑、地上生物量及結(jié)實狀況等反映造林苗木生長狀況的常規(guī)指標,分析了不同礦化度咸水灌溉對喬木沙拐棗(calligonumarborescons)、梭梭(haloxylonammodendron)和多枝檉柳(tamarixramosissima)3種植物生長狀況的影響。研究結(jié)果表明,灌溉水礦化度對這3種植物的成活、營養(yǎng)生長和結(jié)實均有顯著影響。隨礦化度升高,整體表現(xiàn)為抑制作用;鹽脅迫影響程度與灌水礦化度存在閾值變化現(xiàn)象。灌溉水礦化度在20g/l以上時,梭梭不能結(jié)實,但成活和生長基本未受影響;喬木沙拐棗和多枝檉柳的存活閾值為15~20g/l,抗鹽閾值分別在15g/l和20g/l左右;3種植物抗鹽能力依次為:梭梭(多枝檉柳(喬木沙拐棗。

3　　　8prataculturalscience(vol.21,no.6)6/2004 315完善畜牧業(yè)生產(chǎn)的配套服務體系　畜有計劃、有步驟地進行調(diào)整和加強,以適應現(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)配套服務體系的建立和完善,對搞活畜 產(chǎn)品的流通和促進畜牧業(yè)的進一步發(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

為了探明塔里木沙漠公路防護林帶咸水灌溉土壤入滲特性,在塔里木沙漠公路防護林帶內(nèi)選取5種不同種植年限的土壤,并取3種不同礦化度水,應用guelph入滲儀測定土壤水分入滲過程,并進行模型擬合與分析。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、飽和導水率呈減小趨勢。咸水灌溉條件下,土壤飽和導水率較淡水大。不同深度土壤入滲特性有差異,表現(xiàn)為25-40cm,40-60cm層土壤飽和導水率較其他層大。用常用的入滲模型對入滲過程進行模擬,可以發(fā)現(xiàn)通用經(jīng)驗模型對研究該區(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)展是一項長期的任務,隨著路況信 息的不斷積累和對路面使用性能變化規(guī)律認識的不 斷深化,使用性能模型必將會逐漸得到改進。 參考文獻: [1]　譚明鶴,黃衛(wèi).路面管理系統(tǒng)分析中的改進優(yōu)劣系數(shù)法 [j].東南大學學報,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

通過采用野外定位觀測法,對塔里木沙漠公路防護林帶灌溉周期內(nèi)與不同種植年限、不同立地類型土壤水分動態(tài)變化進行了監(jiān)測分析,探討了塔里木沙漠公路防護林帶土壤水分動態(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,防護林帶土壤水分含水率與土壤貯水量逐漸下降,相應土壤虧缺量成增加趨勢.反映了在現(xiàn)有的灌溉制度下,防護林帶越來越依賴于防護林帶土壤累積的貯水量.同時還發(fā)現(xiàn),同年種植的防護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到了900mm以上.

利用植物莖流計,測定了塔里木沙漠公路塔中段喬木狀沙拐棗莖干液流變化及耗水特性。結(jié)果表明3株喬木狀沙拐棗在一個生長季內(nèi)的日平均耗水量為4183.4g;在現(xiàn)行的灌溉管理條件下,4~10月3株基徑為3.6,3.1,1.9cm的喬木狀沙拐棗日平均耗水量分別為6203.5,4829.1,1517.5g;7月份是耗水量最大的季節(jié)。喬木狀沙拐棗液流日變化呈單峰曲線型,并隨環(huán)境因子的變化有所波動;液流高峰值出現(xiàn)在12:00~15:00,最小值出現(xiàn)在0:00~3:00,夜間仍保持較高的液流速率。喬木狀沙拐棗液流速率與基徑呈正相關(guān)關(guān)系,在6月底,3株基徑為3.6,3.1,2.1cm的喬木狀沙拐棗日耗水量分別為9521.2,5803.1g/d和1818.8g/d。不同天氣條件下沙拐棗日平均率日耗水量的排列順序為:小雨<陰天<浮塵<沙塵暴<多云<晴天。干旱的環(huán)境條件和較為充足的水分供應是耗水量大的一個重要原因。

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,是一項新的節(jié)水灌溉技術(shù);在塔里木沙漠公路防護林帶灌溉中,首次開展了根灌對土壤水分作用與影響的節(jié)水試驗研究,并與傳統(tǒng)的沙漠公路防護林帶滴灌技術(shù)進行對比。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,是一項更高效的節(jié)水灌溉技術(shù)。

通過對塔里木沙漠公路沿線的自然條件和風沙危害狀況的調(diào)查分析和研究,對塔里木沙漠公路防護林生態(tài)工程造林區(qū)進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性能2個層面因子切入,采用主導因子和限制因子相結(jié)合的方法進行劃分.以中尺度的地貌單元、沿線風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.

塔里木沙漠公路防護林生態(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,為沙漠公路防護林提高灌水效率、提高灌溉水的有效利用率,提供科學依據(jù)。

為了塔里木沙漠公路防護林持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展,對防護林內(nèi)衰退的喬木狀沙拐棗進行不同留茬高度和不同灌水量的平茬實驗,選取萌蘗條數(shù)、株高、冠幅、萌蘗條地徑、地上生物量5項指標評價平茬效果。結(jié)果表明:1)平茬后喬木狀沙拐棗的萌芽期推遲10天左右,但萌蘗株的生長勢明顯好于未平茬植株,合理的留茬處理更能促進這一優(yōu)勢的發(fā)揮。2)平茬當年,不同留茬高度處理萌蘗株月生長動態(tài)一致,即株高、冠幅和地徑均呈"s"型增長,而萌條數(shù)呈對數(shù)增長,但留茬高度對萌蘗條生長狀況和地上生物量積累及分配均有顯著影響(p20cm>15cm>5cm。3)灌水量引起的土壤水分狀況的差異極大的影響著防護林內(nèi)喬木沙拐棗的平茬效果,單次灌水量45l/株的平茬效果明顯好于22.5l/株。

通過全部調(diào)查法對防護林工程的次年苗木保存率進行了詳細調(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;(4)公路沿線苗木保存率呈一定的空間分異規(guī)律,在防護林橫斷面不同部位、壟間不同沙丘密度、縱向復合沙壟區(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林可持續(xù)性研究具有借鑒意義。

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

為了解塔里木沙漠公路防護林生態(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,水位可恢復到初始水平。因此,研究認為塔里木沙漠公路防護林生態(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林橫穿塔克拉瑪干沙漠,利用3-30g·l-1地下咸水灌溉,風沙、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:防護林土壤生理生化特性、地下水)的變化研究,探討防護林與環(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林穩(wěn)定性研究,篩選出影響防護林系統(tǒng)穩(wěn)定性的障礙因子,建立沙漠公路防護林穩(wěn)定性的綜合指標體系,評價防護林穩(wěn)定性,并將生態(tài)穩(wěn)定性概念應用于生態(tài)系統(tǒng)管理．研究表明:現(xiàn)階段防護林塔里木沙漠公路防護林系統(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林系統(tǒng)的環(huán)境質(zhì)量,增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性．

為了探討防沙工程對現(xiàn)代風沙地貌的影響,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林影響下地表形態(tài)變化的類型、分布和強度.研究發(fā)現(xiàn):(1)在防沙體系內(nèi)部以風積地貌為主,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)的次級沙丘迎風坡中部,則可較大規(guī)模地發(fā)育;(2)在防沙體系的上風側(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,而后逐漸恢復成穩(wěn)定坡面;(3)在防沙體系下風側(cè)沙面,可形成較大范圍的風蝕,在壟間地形成風蝕凹地,在地形起伏區(qū)沙丘被風蝕削平,地形起伏度降低.因此,防沙林帶對上風側(cè)風沙流具有巨大的消能截沙作用,到下風側(cè)隨著風力的逐漸恢復,風沙流逐漸趨于不飽和,造成沙面風蝕.

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行同步觀測的方式,對極端干旱區(qū)防護林小氣候中的氣溫、濕度分別進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.太陽輻射對防護林溫濕度影響顯著,輻射強度的大小與氣溫呈正相關(guān),與空氣濕度負相關(guān),在陰天時林帶保溫保濕效果明顯;防護林對周圍環(huán)境的影響較顯著,防護林帶內(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.

為揭示塔里木沙漠公路防護林地土壤肥力質(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,隨防護林年限的增加,土壤微生物量增大、酶活性增強,促進了養(yǎng)分的積累和轉(zhuǎn)化,定植12年的防護林地土壤養(yǎng)分含量明顯高于定植不久的防護林地和流沙地.受咸水滴灌影響,定植年限較長的防護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,且與林木生長指標密切相關(guān).說明塔里木沙漠公路防護林的建設(shè)有利于風沙土的發(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.