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《北京林业大学》 2004年
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乌兰布和沙漠东北缘植被抑制沙尘机理的研究

汪季  
【摘要】:风沙运动规律以及对植物作用机理的研究是沙漠学探究的重要组成部分。本项研究的技术路线是以风沙物理学、数理统计学的基本原理,结合林学、生态学等学科理论来研究风沙运动特征及植被抑制沙尘的机理。目的是为中国北方地区控制风沙危害、改善生态环境提供理论依据与科学方法。 本文在总结前人研究的基础上,在乌兰布和沙漠东北缘,以野外试验测定与调查为主要手段,加之风沙天气的资料分析,并对不同植被条件下风蚀、风沙活动、降尘量、不同层次土壤与降尘粒径特征等定点观测结合野外实地测定,把以水平运动为主的颗粒物移动过程和以垂直运动为主的颗粒物沉降过程统一整合研究。通过分析研究得出以下初步结论: (1) 乌兰布和沙漠东北缘大气环流背景是受我国西北路径冷空气的作用,沙尘暴年均日数10.79d,属大风、扬沙和沙尘暴天气的多发区。该区沙尘暴33年以来的分布特征是总体呈波动下降趋势,波动幅度受前一年降雨量的影响比较明显。一年内沙尘暴发生日数3—5月份为最高,占全年的60.2%;就一天而论,14:00-20:00时之间发生的次数占总数的69.57%。 (2) 在近地表0—40cm范围内,相同风速情况下,上午输沙量明显小于下午,而随着风速增加,上下午输沙量的差值趋于缩小。固定沙地沙尘相对含量随高度的分布呈对数函数关系,随着植被盖度的减小,沙尘相对含量随高度分布的函数关系发生变化;在半固定沙地上,当风速较低时,沙尘相对含量随高度分布呈对数函数关系,当风速增大到一定程度后,沙尘相对含量随高度分布的关系变为幂函数关系;植被盖度继续减小到流动沙地程度时,无论风速如何变化,沙尘相对含量随高度的分布都呈指数函数关系。随着植被盖度的变化,风速与输沙率的关系也发生变化:流动沙地上风速与输沙率呈三次函数关系;半固定沙地风速与输沙率为幂函数关系;固定沙地上风速与输沙率为指数函数关系。 (3) 不同植被条件下,降尘量的各月分布特征是从1月份开始上升,4月份达到1年的最高值,然后逐渐下降到8、9、11月份的低值,各月降尘量与大风日数呈明显正相关关系。全年总降尘量随着植被条件的不同而变化明显,其中旷野上最大,灌木片林次之,二场的乔木防护林内最小;空间分布特征是旷野、花棒灌木林、沙冬青灌木林以及二场、三场、四场乔木防护林的不同网格内都是2m高度的降尘量明显大于5m高度的降尘量,相差最大都是4月份。 (4) 研究还发现,沙尘源可分为外源性沙尘源和内源性沙尘源。2002年度该研究区,内源性沙尘源与外源性沙尘源降尘量比值为8.3:1(2m高度)和10.6:1(5m高度),月平均为9.1:1,即:该区的降尘量主要为内源性沙尘源,外源性沙尘输入量较少。研究区内流沙和丘间低地表层明显粗粒化,撂荒农田、沙质耕地、玉米留茬地表层皆趋于粗化,是沙尘物质的主要提供区;白刺沙堆及花棒灌木林表层明显细粒化,乔木防护林地表亦趋于细粒化,表明植被是抑制地表活化的主要因子。
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