【摘 要】
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吉兰泰盐湖是我国重要的湖盐生产基地,位于极端干旱的乌兰布和沙漠西南缘。盐湖沙害严重制约盐湖的开采和盐质。因此,防风固沙保护盐湖资源成为当务之急。本文以吉兰泰盐湖防护体系不同防护功能区(流沙固阻带、封沙育草带、防风阻沙带和盐湖防护林带)为研究对象,通过资料收集、野外定位观测和室内实验相结合的方法,对盐湖防护体系不同防护功能区沙物质机械组成、土壤养分的空间分布特征进行分析,揭示影响盐湖防护体系土壤养分
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吉兰泰盐湖是我国重要的湖盐生产基地,位于极端干旱的乌兰布和沙漠西南缘。盐湖沙害严重制约盐湖的开采和盐质。因此,防风固沙保护盐湖资源成为当务之急。本文以吉兰泰盐湖防护体系不同防护功能区(流沙固阻带、封沙育草带、防风阻沙带和盐湖防护林带)为研究对象,通过资料收集、野外定位观测和室内实验相结合的方法,对盐湖防护体系不同防护功能区沙物质机械组成、土壤养分的空间分布特征进行分析,揭示影响盐湖防护体系土壤养分的主要因素。研究不同防护功能区林下草本植被分布与演变规律;测定盐湖防护体系不同防护功能区近地层风速、输沙状况、降尘和地表蚀积变化规律,揭示盐湖防护体系不同防护功能区的防风阻沙效益;以平茬花棒为例,揭示枝条覆盖对花棒更新复壮的影响。本文主要结论如下:(1)盐湖防护体系各防护功能区土壤养分整体含量较低。土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、碱解氮(AN)和速效磷(AP)分别介于0.58~1.09 g/kg、0.04~0.34 g/kg、0.20~0.25 g/kg和4.12~6.71 mg/kg和0.48~6.71 mg/kg。盐湖防护体系营建对土壤养分有正效应。盐湖防护体系由外向内逐渐增大,土壤养分恢复指数在7.83%~480.77%。其中,梭梭(Haloxylon ammodendron)对土壤养分的改良效果最大。盐湖防护体系土壤C/N含量、C/P和N/P分别介于3.15~23.24、2.84~4.63和0.20~1.37。在流沙固阻带和封沙育草带,土壤碳氮磷元素的缺乏程度为:N>C>P;在防风阻沙带和盐湖防护林带,土壤碳氮磷元素的缺乏程度为:C>N>P。(2)吉兰泰盐湖防护体系草本植被数量单一,物种组成较为贫乏,具有物种组成简单、多样性较低的特点。草本植被共有6科18属18种植物。其中,藜科6种,禾本科4种;菊科3种;豆科3种;占总体植物种的88.89%。盐湖防护体系林下草本植被Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数和Margarlef丰富度指数分别介于0.79~1.77、0.90~0.96、0.53~0.80和0.62~1.75。盐湖防护体系营建不利于草本植物生长。冗余分析(Redundancy analysis,简称:RDA分析)表明,土壤含水量(SM)和SOC是影响林下草本植物多样性的主要因子。(3)与流动沙垄相比,盐湖防护体系各功能区的地表空气动力学粗糙度和摩阻风速显著增加,其中,各防护功能区的空气动力学粗糙度分别增加4.3、15.0、26.0和17.0倍,摩阻风速分别增加1.6、2.4、5.9和7.3倍。说明各功能区地表粗糙元的存在明显改变了近地表气流的分布,降低了贴地层风速,削弱了气流的侵蚀能力,进而提高了地表的抗风蚀能力。在水平和垂直方向上,各功能区在不同风速下的防风效能均呈现增加的趋势,但地表覆盖物高度的不同导致各地表高度的防风效能在不同风速下存在较大差异。(4)各防护功能区输沙量大小排序为:流动沙垄>流沙固阻带>封沙育草带>盐湖防护林带>防风阻沙带。在水平方向上,从流沙固阻带到盐湖防护林带输沙率呈指数减小,阻沙率逐渐增大,且随风速的增加,其阻沙率整体上逐渐增加。吉兰泰盐湖防护体系春冬两季的降尘量占年降尘量的77.52%~87.04%。平均风速、扬沙日数、大风日数和沙尘暴日数是影响降尘量的主要气象因子。不同防护功能区地表蚀积月际变化呈现明显的波动性。流沙固阻带、封沙育草带主要以风蚀为主,防风阻沙带和盐湖防护林带主要以风积为主,地表沉积物质由外向内趋于细化。(5)盐湖防护体系各防护功能区施以不同的优化措施均能有效改善其生态效益的发挥。在流沙固阻带根据不同坡位沙障的破损程度合理配置不同材料和规格的机械沙障,并在障格内配合植物种植能够维护沙障持续发挥作用。在封沙育草带对白刺灌丛施以平茬抚育措施可以有效改善白刺生长状况、生物量累积以及土壤含水量。在防风阻沙带和盐湖防护林带均以花棒平茬作为优化措施,可以增加林间植被盖度、植被密度、植被高度、地上生物量和植被多样性,改善土壤理化性质,有利于花棒的自我更新。随着平茬年限增加,其防风固沙能力逐渐增加。
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