民勤绿洲边缘沙漠化治理与水环境驱动机制研究

摘要

绿洲是在稳定的水源条件下，摆脱荒漠、半荒漠地区干旱气候大背景的制约，形成和发育起来的一种隐域性景观，它在区域经济发展中发挥着举足轻重的作用。然而，绿洲的生存和发展对水资源的绝对和单一的依赖性，注定了绿洲生态系统的脆弱性，水资源的减少或不合理的利用很容易导致绿洲生态系统的退化，从而危及绿洲的稳定和生态、经济安全。 本文通过对民勤绿洲土地荒漠化现状及危害特点调查、民勤绿洲边缘植被退化过程中生物多样性变化研究、民勤绿洲边缘植被退化特征研究、民勤绿洲植被覆盖变化的水环境驱动机制研究、退化人工固沙林的恢复技术研究和绿洲边缘防风固沙林体系建设模式研究，结果表明： (1)民勤县地处沙漠腹地，全县有各类荒漠和荒漠化土地1525528.3hm2，占全县总土地面积的94.51﹪，其中沙漠面积803921.4hm2，占总面积的49.81﹪。各类荒漠化土地危害有特点是：流沙危害主要来自绿洲北缘及西缘的中部、绿洲西缘外南部地带(习惯称西沙窝)的流沙危害己基本控制、土地盐渍化集中发生于绿洲北部(湖区)、南湖以及西南部昌宁、昌盛等地、绿洲南部外缘大面积开垦引起的土地荒漠化越来越严重。 (2)民勤绿洲与沙漠交错带植被退化过程中，物种多样性的变化随着地下水位的下降而降低。在同一地域的时间变化序列中或在不同地域的空间平面分布中随地下水位的下降表现出物种多样性减少趋势。随着时间变化序列的地下水位下降和空间平面分布的地下水位下降使植物群落物种多样性降低相一致。 (3)植被发生退化后，首先在生理上表现为光合速率降低，生长速度减缓。梭梭在充分供水状态下，日平均净光合速率达到10.99umol/m2s，日变化曲线为单峰曲线，没有出现午休现象，而中度退化和退化严重的梭梭日平均净光合速率分别为7.37umol/m2s和3.17umol/m2s，日变化曲线均为双峰曲线，并出现光合午休现象。植被退化后还表现在种群极其群落的盖度降低，梭梭种群在群落中的优势度进一步增大的特点，说明梭梭种群在退化的环境中仍具有一定的竞争力，这也为开展植被恢复重建工作提供了科学依据。 (4)民勤绿洲具典型和独特的绿洲水环境特征。石羊河是民勤绿洲唯一的地表水源，在自然河流条件下，它是绿洲土壤水分和地下水补给的主要水源。地表水减少是引起绿洲植被时空变化的诱导因素，地下水位下降和土壤水分减少是引起绿洲植被时空变化的主导因素。降水量低(1961-2002年平均115.2mm)、降水日数少、强度小、变率大是民勤绿洲降水的基本特点。研究分析了降水、地下水位变化对绿洲植被退化的作用机理，结果表明，植被盖度与降水的变化成显著的线性或非线性的指数相关，与地下水位变化成显著的对数负相关或抛物线型相关，而且与降水的相关程度明显比与地下水的相关程度高，说明退化人工和天然植被现时对降水的依赖性高，对地下水的依赖程度低，表明了现时降水对荒漠绿洲植被时空变化的较强控制力，说明不论是白刺天然灌丛还是梭梭人工固沙林，都已经不是能依靠绿洲水环境条件存在和发育的稳定植被景观，植被盖度与地下水位变化的相关性代表了植被退化的趋势。 (5)针对民勤绿洲的资源、环境现状，研究提出了人工固沙林的滴灌恢复技术、机械沙障恢复技术、春灌恢复技术和改造结皮恢复技术。 (6)研究提出了防风固沙体系建设的免灌和灌水两种模式。免灌防风固沙体系由防风阻沙带、机械沙障+灌木固沙阻沙带、固沙阻沙灌草带和外围封沙育林育草带组成本体系；灌溉防风固沙体系由防风阻沙带、灌溉固沙阻沙带、固沙阻沙灌草带和外围封沙育林育草带组成。其中免灌防风固沙体系是针对石羊河下游地下水位深，水资源十分紧缺的实际提出的，符合民勤的生态现状和实际经济条件，在沙障有效期限内能实现防风固沙的目标。

目录

文摘

英文文摘

前言

1目的意义及主要研究内容

2国内外研究现状

3研究区概况

3.1研究区自然概况

3.1.1地质、地貌

3.1.2气候

3.1.3土壤

3.1.4植被

3.1.5水文

3.2研究区社会经济状况

3.3研究区的荒漠化过程

3.3.1历史时期的荒漠化

3.3.2现代荒漠化

4研究方法

4.1群落调查方法

4.2光合作用测定方法

4.3风速测定方法

4.4风蚀观测方法

4.5土壤含水率测定方法

4.6土壤的理化性质测定方法

4.7生物量测定方法

4.8数据分析方法

5结果分析

5.1民勤绿洲土地荒漠化现状及危害特点

5.1.1土地荒漠化现状

5.1.2荒漠化危害特点

5.2民勤绿洲边缘植被退化过程中生物种多样性变化研究

5.2.1民勤绿洲边缘不同地下水位梯度的地区物种多样性

5.2.2民勤绿洲边缘同一地域不同时间序列梯度的物种多样性

5.3民勤绿洲边缘退化植被特征研究

5.3.1梭梭林退化现状、特点研究

5.3.2柽柳林退化特征研究

5.4民勤绿洲植被覆盖度变化的水环境驱动机制研究

5.4.1民勤绿洲水环境特征

5.4.2民勤绿洲降不对生态系统退化的响应

5.4.3地下水变化对生态系统退化的响应

5.5退化人工固沙林的恢复技术研究

5.5.1滴灌恢复技术

5.5.2机械沙障恢复技术

5.5.3春灌恢复技术

5.5.4改造结皮恢复技术

5.5.5退化白刺灌丛喷灌恢复技术

5.6绿洲边缘防风固沙林体系建设模式研究

5.6.1防风固沙林体系现状及其组成

5.6.2防风固沙林体系存在的问题

5.6.3防风固沙林体系建设的新模式

6结论

参考文献

第一导师简介及第二导师简介及作者简介

致谢

独创性声明及关于论文使用授权的说明