塔里木沙漠公路防护林乔木状沙拐枣耗水特性

3　　　8prataculturalscience(vol.21,no.6)6/2004 315完善畜牧业生产的配套服务体系　畜有计划、有步骤地进行调整和加强,以适应现代化 草原畜牧业的发展要求,切实保证持续发展[6]。 牧业生产配套服务体系的建立和完善,对搞活畜 产品的流通和促进畜牧业的进一步发展尤为重 要。现代化畜牧业生产是以提高畜产品为目的,参

为了探明塔里木沙漠公路防护林带咸水灌溉土壤入渗特性,在塔里木沙漠公路防护林带内选取5种不同种植年限的土壤,并取3种不同矿化度水,应用guelph入渗仪测定土壤水分入渗过程,并进行模型拟合与分析。结果表明:不同种植年限对土壤初始入渗速率、饱和导水率有显著影响,尤其是0-10cm,10-15cm层土壤,随着种植年限增加土壤初始入渗速率、饱和导水率呈减小趋势。咸水灌溉条件下,土壤饱和导水率较淡水大。不同深度土壤入渗特性有差异,表现为25-40cm,40-60cm层土壤饱和导水率较其他层大。用常用的入渗模型对入渗过程进行模拟,可以发现通用经验模型对研究该区域土壤入渗有最好的适用性,kostiakov模型也较适用,horton模型在该区域土壤入渗研究中适用性相对较差。

内容。长期而广泛的数据的积累则是建模的基础。使 用性能模型的发展是一项长期的任务,随着路况信 息的不断积累和对路面使用性能变化规律认识的不 断深化,使用性能模型必将会逐渐得到改进。 参考文献: [1]　谭明鹤,黄卫.路面管理系统分析中的改进优劣系数法 [j].东南大学学报,1998,28(3). [2]　姚祖康,孙立军,胡东明,等.沥青路面使用性能评价 [j].土木工程学报,1989,22(3). [3]　孙立军,姚祖康,胡东明,等.沥青路面评价与对策确定 的专家系统[j].土木工程学报,1991,24(3). developmentandresearchonmaintenancemanagement systemforexpresswaypavements chenggang,h

　2005年　第6期　　　　　　　　段金明　周敬宣:国外道路声屏障结构形式的研究进展—193— [7]　defrancej,jeanp.integrationoftheefficiencyof[12]　fujiwarak,ishidukat.noiseshieldingefficiency noisebarriercapsina3draytracingmethod.caseofofbarrierwithmultipleaborbingedgeobstacles at2shapeddiffractingdevice[

塔里木沙漠公路是世界上穿过流动沙丘最长的公路。于1993年3月动工兴建，1995年9月建成，北起轮南，南到民丰，全长522千米。她就像一条黑色的巨龙，舞动着矫健的身躯横亘塔里木盆地，将天山南麓的314国道与昆仑山北部的315国道连通。继公路建成之后，又一令世界瞩目的工程——塔里木沙

塔里木沙漠公路防护林生态工程全长436km,造林树种以抗逆性较强的沙拐枣(calligonuml.)、柽柳(tamarixl.)、梭梭(haloxylonbunge)等优良防风固沙灌木为主,采用高矿化度地下水滴灌。2005年5月,公路沿线出现了罕见的突发性强降雨,由此引起的表层土壤盐分淋溶造成了沙拐枣大量死亡。本研究采用线路调查和随机抽样方法,在突发性强降雨后对塔里木沙漠公路防护林带内沙拐枣死亡率进行了调查,并对调查结果及其原因进行了分析,结果表明:沙拐枣死亡率(1)随林龄的增加而减小;(2)随矿化度的升高而增大;(3)垄间平沙地>过渡区>高大沙垄垄体;(4)林带中央>公路旁>林带外围。

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

通过全部调查法对防护林工程的次年苗木保存率进行了详细调查,结果显示:(1)由于造林环境恶劣,塔里木沙漠公路防护林工程苗木保存率较低,约70%;(2)梭梭、柽柳、沙拐枣三种苗木的保存率不同,基本表现为梭梭和沙拐枣大于柽柳,而且在不同矿化度条件下也存在差异,矿化度较小时差异不大,而随着矿化度的增加差异增大;(3)三种苗木的保存率都随灌水矿化度的增加而逐渐降低,但矿化度小于10g/l时,变化规律性不强;(4)公路沿线苗木保存率呈一定的空间分异规律,在防护林横断面不同部位、垄间不同沙丘密度、纵向复合沙垄区不同地貌部位和公路沿线不同大地貌单元之间,苗木保存率存在差异。研究结果对于极端干旱环境中造林和塔里木沙漠公路防护林可持续性研究具有借鉴意义。

应用水平衡原理对塔里木沙漠公路防护林土壤水分运动规律进行研究,估算了塔里木沙漠公路防护林体系的耗水特征,为今后的灌溉方案设计提供依据。研究结果表明:沙漠公路防护林水平衡区在1a的水平衡期内,2m土体水分储量和植物生长周期密切相关,早春至初夏及秋季2m土体储水量均增加,但盛夏土体储水量下降明显。2m以下土层储水量在整个水平衡期均增加,土体中的水分在向土壤下层运移。水平衡各项中灌溉量836.5mm;蒸散量372.6mm;渗漏到2m土层以下的水量为304.5mm;净渗漏量7.8mm。即:流出灌溉区的水量为684.9mm,占总灌溉量的81.9%。因此,塔里木沙漠公路防护林节水灌溉仍具有较大节水空间,能够采用合理的灌溉制度减少水资源浪费,保障塔里木沙漠公路永续利用。

为了掌握塔克拉玛干沙漠腹地单井抽水过程中,地下水位的变化过程,为沙漠生态防护林工程可持续供水提供理论依据。通过设置在塔里木沙漠公路防护林生态工程灌溉用第69号水源井处的观测场,观测了一次抽水过程,2个抽水应力期内,观测井中的水位变化情况,确定了研究区域的几个水文地质参数,分析了抽水过程水位变化规律。研究显示:计算所得渗透系数k=13.32m/d;抽水影响半径r=332.04m;给水度μ=5.08%。在2个抽水应力期内,水位急速下降和急速上升过程均可在其开始后的11min内完成,之后转为缓慢变化阶段。停止抽水后,水位可以恢复到未抽水之前的水平,没有引起天然地下水位的持续下降。

通过采用野外定位观测法,对塔里木沙漠公路防护林带灌溉周期内与不同种植年限、不同立地类型土壤水分动态变化进行了监测分析,探讨了塔里木沙漠公路防护林带土壤水分动态变化规律.结果表明,塔里木沙漠公路防护林带土壤水分在时间动态上属于灌溉周期型,且土壤贮水量与灌后干旱天数呈线性关系.在垂直变化上,可以将其分为水分速变层、中变层、弱变层以及土壤水分稳定层等4个土壤层次.不同种植年限防护林带土壤水分年动态监测表明,随种植年限的增加,防护林带土壤水分含水率与土壤贮水量逐渐下降,相应土壤亏缺量成增加趋势.反映了在现有的灌溉制度下,防护林带越来越依赖于防护林带土壤累积的贮水量.同时还发现,同年种植的防护林带不同立地类型区,板结沙地的土壤平均贮水量最高,分别为沙垄、黏土地以及平沙地平均土壤贮水量的1.58,1.15和1.43倍,而土壤水分亏缺量都达到了900mm以上.

根灌技术直接把水分灌溉到一定深度的植物根系土壤层,是一项新的节水灌溉技术;在塔里木沙漠公路防护林带灌溉中,首次开展了根灌对土壤水分作用与影响的节水试验研究,并与传统的沙漠公路防护林带滴灌技术进行对比。研究结果表明,根灌技术比滴灌技术更加节水,其主要优点表现在增加土壤含水量、增加土壤层的湿润深度、提高灌水效率、节省灌水时间等。而且,根灌技术能有效地抑制滴灌造成的地表土壤水分的蒸发损失、地表土壤的盐分积累。根灌技术比滴灌要节水30%以上,是一项更高效的节水灌溉技术。

为了解塔里木沙漠公路防护林生态工程对地下水位的影响,在该工程第69#灌溉水源井处设置观测场,通过多个观测井的非稳定流抽水试验,观测井中地下水位的变化情况,确定了研究区域的含水层渗透系数k=13.317m/d、抽水影响半径r=332.04m。分析了地下水位降落"漏斗"和水位下降、上升随时间和空间的变化规律:在2个抽水应力期内,水位急速下降和上升过程均可在抽水试验开始后的11min内完成,随着时间的累积,变化趋势逐渐缓慢;抽水结束后,水位可恢复到初始水平。因此,研究认为塔里木沙漠公路防护林生态工程灌溉期抽水不会引起天然地下水位的持续下降,这将为沙漠公路沿线地下水资源的可持续利用和防护林生态工程整体的稳定性及长久运行提供一定的理论依据。

塔里木沙漠公路防护林生态工程全长436km,是沙漠公路沿线一条重要的绿色长廊,沙漠公路防护林带以滴灌为主,灌溉水源就地开采沙漠公路沿线的地下咸水(3.26～26.65g.l-1),建有110眼灌溉机井,设计滴头流量为3.6l.h-1,每次灌水时间6h。针对沙漠公路防护林滴灌的灌水效率,开展了滴灌与根灌的对比灌溉试验,试验结果表明,滴灌水量转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发损失、灌溉水有效利用率低等问题,为沙漠公路防护林提高灌水效率、提高灌溉水的有效利用率,提供科学依据。

塔里木沙漠公路全长522km。，其中有四百余公里在塔克拉玛干沙漠中穿行，风沙危害十分严重。为了研究适合塔里木沙漠公路的防沙体系和防沙措施，从1991年起在塔里木沙漠公路两公里试验路段开展了公路防沙试验研究。1994年我们对两公里试验路段防沙体系中的各种防沙措施的防护效益进行了调查分析。通过分析可知：a塔甲木沙漠公路尽管风沙害严重，如果采用的防护措施得当，建立起外围阻沙、固沙和边坡防护相结合的防沙体系，是能够保证其正常运行的。b外围阻沙体可采取疏透型芦苇排栅栏或尼纶网栅栏，固沙带可采用碾压芦苇扎设草方格或带状沙障，有条件的地方最好与生物固沙结合；路基边坡最好采用lp高分子化合物固沙，非过沙断面可采用0.5×1m的芦苇草方格。

对不同立地类型、不同生长年限、不同季节、不同树种的防护林土壤微生物数量及区系组成进行研究,分析了土壤微生物与土壤环境因子的相关关系,结果表明:咸水灌溉条件下塔里木沙漠公路防护林和人工绿地建成后,土壤结构和养分状况得到改善,微生物活性大幅度提高;土壤微生物区系组成中,细菌占绝对优势,放线菌次之,真菌最少;表层微生物数量远多于下层土壤;林地外围距林缘近的土壤微生物活性较强,3m以外微生物数量已接近流沙地微生物量;各类土壤微生物分布具不同的季节性规律,且不同立地类型防护林土壤微生物分布差异明显;随造林年限的增加,防护林的改土作用更加显著。土壤微生物分布与土壤养分含量和土壤ph值显著相关。

为了揭示塔里木沙漠公路防护林内覆盖物对土壤水分蒸发的影响,在塔克拉玛干沙漠腹地进行人工模拟蒸发实验,为其防护林水资源高效利用和灌溉制度优化提供科学依据.研究结果表明:(1)积沙层、盐结皮层、枯落物和积沙-枯落物混合层等覆盖物阻隔土壤蒸发,对土壤水分蒸发作用影响明显;日蒸发量、累积蒸发量和蒸发速率都较无覆盖物沙地大幅降低,而且覆盖物越厚,降低幅度越大;覆盖条件下蒸发受其他因素影响较小,日蒸发量变幅降低,累积蒸发呈线性分布,累计蒸发曲线近似直线,而裸沙地累积蒸发则呈正对数分布,累计蒸发曲线近似折线,蒸发受其他因素影响较大,日蒸发量变幅大,蒸发过程具有阶段性;(2)覆盖物的蒸发抑制效率明显,而且随覆盖物厚度增加而成对数函数增加,当覆盖物厚度增加到一定程度时,蒸发抑制效率增幅逐渐降低;各覆盖物在2cm厚度的蒸发抑制效率差别不大,最大蒸发抑制效率(根据灌溉第1天日蒸发量计算)则为:积沙-枯落物混合层(79.92%)>枯落物(78.96%)>盐结皮层(75.58%)>积沙层(74.11%),现实蒸发抑制效率(根据灌溉周期末(14天)的土壤累积蒸发量计算)则为:盐结皮层(67.78%)>积沙-枯落物混合层层(66.72%)>积沙层(63.28%)>枯落物层(61.74%).

塔里木沙漠公路防护林横穿塔克拉玛干沙漠,利用3-30g·l-1地下咸水灌溉,风沙、高温、盐分等多种胁迫因子影响人工生态系统的持续和稳定．通过对多种胁迫下人工防护林的结构特征(包括生产力、更新能力、生物多样性等)和功能特征(生物地化循环,如:防护林土壤生理生化特性、地下水)的变化研究,探讨防护林与环境之间的相互关系．在此基础上,将决策分析引入塔里木沙漠公路防护林稳定性研究,筛选出影响防护林系统稳定性的障碍因子,建立沙漠公路防护林稳定性的综合指标体系,评价防护林稳定性,并将生态稳定性概念应用于生态系统管理．研究表明:现阶段防护林塔里木沙漠公路防护林系统处于相对脆弱状态,气候条件是系统稳定的主要干扰因素,但能够通过人工措施改善沙漠公路防护林系统的环境质量,增加了系统的稳定性．

为了探讨防沙工程对现代风沙地貌的影响,通过在塔中地区的野外实地沙面蚀积测量,分析了塔里木沙漠公路防护林影响下地表形态变化的类型、分布和强度.研究发现:(1)在防沙体系内部以风积地貌为主,形成了小尺度的灌丛积沙堆,中尺度的片状积沙和较大尺度的垄状积沙体.在防沙体系内的林间也一定程度地形成了风蚀地貌,但在垄间地一般难以大规模发育,而在地形起伏的沙垄区的次级沙丘迎风坡中部,则可较大规模地发育;(2)在防沙体系的上风侧,阻沙林带及其形成的垄状积沙体使垄间的低矮流动沙丘在移动过程中发生形态和走向变化.阻沙林带垄状积沙体迎风坡形成稳定积沙坡面,但前移沙丘可造成其短时间的破坏,而后逐渐恢复成稳定坡面;(3)在防沙体系下风侧沙面,可形成较大范围的风蚀,在垄间地形成风蚀凹地,在地形起伏区沙丘被风蚀削平,地形起伏度降低.因此,防沙林带对上风侧风沙流具有巨大的消能截沙作用,到下风侧随着风力的逐渐恢复,风沙流逐渐趋于不饱和,造成沙面风蚀.

在塔克拉玛干沙漠腹地采用多个hobo温湿度自动观测仪器进行同步观测的方式,对极端干旱区防护林小气候中的气温、湿度分别进行了水平和垂直两个尺度上的观测.结果表明:沙漠公路防护林生态系统具有稳定近地层空气气温和提高空气湿度等典型的小气候调节作用.太阳辐射对防护林温湿度影响显著,辐射强度的大小与气温呈正相关,与空气湿度负相关,在阴天时林带保温保湿效果明显;防护林对周围环境的影响较显著,防护林带内小气候具有降温保湿的特征:林内气温总是小于原始沙地,林内湿度总是大于原始沙地,林边气温升降幅度大于原始沙地,林边湿度总是大于原始沙地.并且计算得出防护林垂直影响范围温度4~10m,湿度6~8m;水平影响范围温度16m,湿度24m左右.

为揭示塔里木沙漠公路防护林地土壤肥力质量变化规律,分层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异的基础上,选择土壤肥力综合指数(ifi)评价法,对塔里木沙漠公路防护林地土壤肥力质量作了定量评价.结果表明:塔里木沙漠公路防护林建设后土壤物理结构变好,孔隙增多、持水能力增强,随防护林年限的增加,土壤微生物量增大、酶活性增强,促进了养分的积累和转化,定植12年的防护林地土壤养分含量明显高于定植不久的防护林地和流沙地.受咸水滴灌影响,定植年限较长的防护林地土壤含盐量较大;林地土壤肥力指数随林龄增大在提高,且与林木生长指标密切相关.说明塔里木沙漠公路防护林的建设有利于风沙土的发育,土壤肥力质量逐年变好,在现有滴灌下能够满足林木正常生长的需要.

选取塔里木沙漠公路防护林不同定植年限下3种灌木的根际和非根际土,比较研究了土壤物理、化学、生物因子的根际效应。结果表明:(1)除全氮和全磷外,20种土壤因子在3灌木根际土间差异极显著；(2)根际土的容重、全盐含量、有机质含量、全氮含量、速效氮磷钾含量、微生物代谢活性、脂肪酸含量和dna片段多样性、微生物生物量碳氮磷和6种酶活性在不同年限林地间的差异极显著；(3)全氮含量、速效氮磷钾含量、微生物代谢活性、dna片段多样性、微生物量碳和磷、纤维素酶和磷酸酶活性在不同树种与年限的交互效应上差异极显著；(4)微生物生物量碳氮磷的根际效应大小为柽柳>沙拐枣>梭梭,而不同树种各土壤养分因子和酶活性的根际效应大小并不一致。可见,几种荒漠灌木的定植促进了土壤养分转化,加速了沙漠防护林土壤的发育进程。