论文部分内容阅读
西北沙漠湖盆区气候干燥、降水稀少、蒸发量大,土地沙漠化严重,生态环境恶劣,但是在地下水浅埋的风沙覆盖盐湖附近仍然生长着许多天然植被,它们对于维护该地区生态环境起着重要的作用。由于沙漠覆盖湖盆区地下水较为丰富,水位埋深浅,毛细作用强烈,潜水面之上普遍存在着毛细水带。在大气水、植物水、土壤水和地下水构成的沙漠湖盆水文生态系统中,毛细水带起着联结纽带作用,它与地下水一起控制沙漠植被种群的分布格局,影响着所存在植被的稳定性及演替趋势。本文依托SEE生态协会资助项目“乌兰布和沙漠地下水资源及其生态效应研究”项目,选择乌兰布和沙漠覆盖的吉兰泰盆地作为研究区,开展了毛细水上升特性及其植物生态学意义研究,取得了如下主要研究成果:(1)毛细上升特性三要素为:毛细上升高度、毛细上升速度、毛细水上升量,综合对比分析了不同类型土壤的毛细上升理论公式与经验公式,分析了影响毛细上升的主要因素有:土的粒度成分和矿物成分、水溶液的化学成分及浓度、压实度、温度、渗透系数、蒸发等。(2)利用自行设计的毛细上升装置,对研究区风沙土毛细上升过程进行模拟试验,结果表明:毛细上升过程可分段用函数拟合经验公式ha=a㏑+b和生物生长函数hc=k/(a+be-t)表示,毛细上升理论最大高度为0.84~2.05m;毛细上升速度都遵循先快后慢,最终慢慢趋于稳定(或最终趋于零)的规律;毛细上升水量为20~34.9cm。应用理论公式,计算出风砂土下覆湖相红粘土毛细上升度为3.1~4.2m。(3)通过18个土壤剖面含水率测定结果发现,40~60cm为含水率相对较高的土壤湿层。根据气温、地温的日变化与季节变化及季节冻土数据,探讨了温度场及季节冻土作用下水汽运移对土壤水分补给机理。浅层地下水及毛细水是土壤湿层的主要水分来源,土壤湿层有利于植物在春季生长期内适应水分胁迫。(4)盐湖区地下水生植物显示了从湖盆中心到外围的风成沙丘地呈有规律的环带状分布。地下水位下降,毛细带降低,植被获取水分减少,会导致水分胁迫。地下水生植物的最佳地下水生态环境为:最佳地下水埋深=根系深度+毛细上升高度;毛细上升水量=根系提水量+土壤水分蒸发量。地下水位埋深下降至10m以下时,研究区以地下水为生的灌木退化、衰败,以降水为水分来源的超旱生灌木和草类植物种类占据群落主体。