沙坡头人工植被固沙区生物结皮的生态水文功能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 李守中 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2005 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 程国栋 |
| 关键词 | 土壤水文过程 生态过程 生态水文功能干扰 固定沙丘 生物结皮 植被固沙区 沙坡头 |
| 其他题名 | Study on Ecohydrological Functions of Microbiotic Crusts in Shapotou Revegetation-fixed Sand Dunes Region |
| 中文摘要 | 在最近的30多年里，生物结皮在干旱、半干地区陆地生态系统中的功能受到了学术界广泛的关注。大量的实验研究表明生物结皮在土壤水文过程、生态过程、养分循环过程以及土壤侵蚀等过程中有着重要的功能，并与生态系统的稳定性密切相关。本论文在前人的研究基础上，对生物结皮研究领域里最具争议性的生物结皮生态水文功能方面做了系统的实验研究，初步总结了生物结皮影响生态水文过程的规律，探讨了生物结皮影响生态水文过程的机理，对固沙区生物结皮的生态水文功能进行了初步的评价。对沙坡头植被固沙区生物结皮的生物成分和理化性质（容重、粒度等）进行了分析，对苔葬结皮、藻结皮和地衣结皮的盖度、厚度进行了全面的调查，对生物结皮的形成过程和演化阶段进行了系统的分析。研究表明，沙坡头地区的生物结皮是在流沙固定的过程中形成的。草方格的埋设以及人工植被的建立为生物结皮的发育提供了相对稳定的环境条件，而生物结皮的发育又进一步稳定了环境。降尘沉积为生物结皮的发育提供了重要的土壤基质，而细菌、真菌、放线菌等微生物以及藻类、苔薛和地衣等低等植物的进入则加速了生物结皮的最终形成。生物结皮是降尘累积过程、生物过程和成土过程的综合产物。沙坡头地区的生物结皮经历了降尘、植物凋落物累积和菌类入侵的早期尘结皮阶段、藻结皮广泛发育阶段和苔鲜结皮形成阶段三个阶段。生物结皮的发育演化过程是连续性和阶段性的统一。尽管藻类生物最能够适应干旱多风的环境条件，是荒漠地区的拓殖生物，但藻结皮不是生物结皮发育的顶级。苔醉结皮的广泛发育标识着生物结皮的发育进入了成熟期。生物结皮与下伏土壤（风成沙）在水文物理性质方面的差异使得生物结皮成为调控水分进出土壤的控制层，生物结皮的类型和发育时间在空间上的差异导致了植被固沙区降雨入渗、土壤水分再分配、土面蒸发、水汽凝结等一系列土壤水文过程在空间上显示出较大差异，总体表现为：随生物结皮发育年限的增加，降雨入渗速率降低，土壤水分配趋向于向表层集中（降雨拦截），土面蒸发提高，凝结水增加。这一系列过程综合作用的结果就是植被区的生态用水整体减少，局部瓣生物结皮．层）增加。对不同发育年限生物结皮覆盖条件下沙丘土壤生用水量的分层计算结果表明，随生物结皮发育时间的增加，草本根系层雨季储水量增加显著。在生物结皮发育45年的老固沙区，半灌木根系层仍可在雨季得到部分降雨补给，但是灌木根系层在雨季已基本得不到降雨的补给。生物结皮的发生和发展对植被固沙区的土壤水文过程和土壤水环境产生了深刻豹影响，构成该地区植被系统演变的重要驱动力。在完全依赖降雨的固沙植被生态系统内，植被格局的空间差异完全对应于该地区生态用水的空间差异，植被群落生态过程的变化也受控于土壤水文过程的变化。土壤储水量在草本根系层、半灌木根系层和灌木根系层的分布变化是该地区一年生草本、半灌木和深根性灌木此长彼消的主要原因。生态用水是干旱、半干旱雨养植被固沙区生态管理的核心问题。由于生物结皮的发育改变了该地区土壤水库的收支平衡，有着不利于深根性灌木生存的负面影响，因此生物结皮的"保护"和"适度破坏"成为沙坡头人工植被固沙区生态管理中争论的焦点问题之一。本研究表明，干扰后的土壤水环境出现了人们预期的效果，即降雨入渗率的提高、降雨补给的深度增加和蒸发速率的减少。特别是后两者，对于增加该地区降雨有效性和增加植被生态用水有着重要的意义。根据试验结果估算，18.8mm降雨后，干扰可以使5-20cm草本根系层增加生态用水0.46mm，20-200cm灌木根系层生态用水增加7.35mm.对于干旱区完全依赖降雨资源的固沙植被系统来说，这些数量不多的水分有助于改善植被生长的水分条件。但是，沙坡头植被固沙区的生态管理是以"固沙"为目标的，而不是以获取最大生物量为目标。生物结皮的干扰会降低植被固沙区的抗风蚀能力，干扰后大量发展起来的草本其盖度虽然达到50％以上，但是在干旱多风的冬春季节，草本植物全部枯死，起不到防风固沙的效益。此外，生物结皮的破碎也必然大大降低了抗风蚀能力·从防风固沙这一目的来说，将"生物结皮的干扰"作为一项生态管理措施还应该是谨慎的。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 104 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/22044]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李守中. 沙坡头人工植被固沙区生物结皮的生态水文功能研究[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2005. |
入库方式： OAI收割
来源：寒区旱区环境与工程研究所
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