生态经济型防风治沙体系优化配置技术规程研究

通过对景电灌区农林业生产状况、自然环境条件、以及风沙危害程度的实地调查，应用系统工程学和生态经济学原理，研究提出：景电灌区防风治沙工作应该走系统工程和生态经济相结合的道路，以封沙育林草为主导措施发展沙区自然植被系统，进一步建立和健全工程治沙系统，并营造和发展人工生态经济型林草植被系统。通过这三大子系统的合理搭配和联合交互作用，使新灌区形成新型的生态经济型防风治沙体系。文章就该体系的合理配置问题及建设技术规程进行了论述     

河西走廊中部农田防护林防风效应初探

单个农田林网的防风度为２８．２％，而大面积连片农田防护林体系的建成，区域性防风效应更加显著。与建设初期相比，张掖、临泽和高台３县（市）防护林网的总防风度为４２．８％，年大风日数降低６８．４％，年沙尘暴日数降低６６．１％。     

HDPE功能性固沙障防风效应试验

根据仿生学原理,按照普遍使用并取得显著防护效益的草方格上疏下密式孔隙结构,采用抗紫外线性能强、耐极端气温和抗老化性强的HDPE材料制作出相似孔隙结构的功能性固沙障。通过风洞模拟试验,对比分析HDPE均一型与功能性固沙障的防风效应。结果表明：（1）均一型和功能性固沙障的有效防护距离随着风速的增大呈现指数衰减。（2）在低风速（<14 m·s^-1）条件下,均一型固沙障的总有效防护距离比功能性固沙障大;而在高风速（>14 m·s^-1）条件下,均一型固沙障的总有效防护距离比功能性固沙障小。无论风速大小,功能性固沙障网间的有效防护距离都远大于均一型。（3）均一型和功能性防沙网均可用于替代传统的防沙材料,具有极大的应用价值和推广前景。功能性防沙网适宜作较矮的半隐蔽式格状沙障,而均一型防沙网更适宜作高立式阻沙沙障。     

不同间距双排尼龙阻沙网防风效应的风洞模拟

为揭示风速和间距对双排尼龙阻沙网防风效应的影响,开展对2H、5H、10H、15H（H为尼龙网高度）间距尼龙阻沙网在6、9、12 m·s^-1风速下的风洞模拟试验,对不同风速、间距下加速率等值线、变化趋势和防风效能进行对比分析。结果表明：①风速和间距对双排尼龙阻沙网加速率极小值出现的相对位置基本无影响,但后排网后极小值小于前排网后,两排尼龙网对风场的影响存在累加效应。②双排尼龙阻沙网防风效应随来流风速增大而明显降低。③2H、5H间距双排尼龙阻沙网防风效应相对较好,5H最优,10H最差该结果与相同间距设置的野外实验相一致。实际应用中尼龙阻沙网的布设应综合考虑风况、布设间距等因素,笔者建议双排尼龙阻沙网布设间距采用5H。     

不同结构单排林带防风效应的风洞模拟

风速大小、林带疏透度及高度都会对林带周围气流产生影响,使气流在林带两侧发生分离或积聚,从而形成不同的防护功能区。为探求林带结构对防风效应的影响机理,选取10组高度和疏透度不同的林带模型,对其防风效应进行了风洞模拟实验,通过绘制加速率等值线图及其变化趋势线、防风效应图,并计算不同结构单排林带的有效防护距离,进而揭示风速、林带疏透度和高度对林带上风向和下风向风速、防风效应和有效防护距离的影响规律。     

塔里木河下游不同覆盖度灌木防风固沙功能野外观测研究

 对塔里木河下游50%、25%、10%三种覆盖度灌木降低风速观测结果表明: 50%覆盖度灌木降低风速最明显，防风效能为49.21%；25%的覆盖度灌木降低风速较明显，防风效能为24.44%;10%的覆盖度灌木对风速降低有一定作用，防风效能为9.15%。在7.7 m.s-1风速下，植被覆盖度为10%、25%的沙地输沙率分别是无植被覆盖沙地的62.44%和8.37%；在10 m.s-1风速下，植被覆盖度50%的沙地仅有轻微的风蚀。根据塔里木河下游不同覆盖度植被与降低风速之间的定量关系，得出不同风速条件下的有效植被覆盖率，在研究区常见10～15 m.s-1风速条件下，要达到有效阻沙效果，植被覆盖率应在50%以上。     

低覆盖度不同配置灌丛内风流结构与防风效果的风洞实验

 低覆盖度灌木群丛是干旱、半干旱区广泛分布且具有重要意义的植被，也是人工修复沙地应遵从的植被。通过风洞试验模拟了覆盖度在20%左右的三种水平配置格局的灌木群丛内风流结构与防风固沙效果。结果表明：①水平配置格局不同，低覆盖度灌木群丛的防风效果差异显著，行带式模式具有非常显著的阻碍和降低风速的作用（风速降低36%~43%）;等株行距模式次之，风速降低7%~28%;随机不均匀配置模式内局部有风速抬升现象，② 行带式模式内形成规整的随灌丛带波动的流场结构，而随机不均匀配置模式内形成由多个风影区和风速加速区组合的非常复杂的流场结构，等株行距模式居于二者之间。③ 带间宽度在56 cm和64 cm时的防风效果较带宽为32 cm和40 cm好。说明覆盖度降低到11%~13%，行带式模式的防风效果仍然不会降低。④两行一带配置均表现防风效果优于单行配置，且随试验风速的增大防风效果更好。     

低覆盖度乔木两种分布格局内风速流场和防风效果风洞实验

低覆盖度植被的防风固沙效果一直是防沙治沙工程中的关键问题。在风速为10 m·s-1和15 m·s-1的风洞实验条件下,模拟研究了覆盖度为20%的行带式分布和随机分布的乔木固沙林的风速流场和防风效果。结果表明:①在水平空间上,随机分布和行带式模式都形成了风影区和风速加速区相互组合的复杂水平流场结构,其中,随机分布要比行带式模式的流场结构更加复杂。②在垂直空间上,林冠下近地面(1.2 cm以下)风速都有微弱的增加,1.6~20 cm高度行带式模式内风速均有所减小,而随机分布模式风速变化无明显规律。③随机分布模式中两株植株相互组合时,不仅在植株两侧出现风速加速区,同时在两植株间出现风速加速区,出现 “狭管增速效应”。     

不同带宽的防风固沙林流场结构及防风效能风洞实验

林带宽度是防风固沙林建植时要考虑的基本参数,研究不同带宽林带的防护效果对防风固沙林配置及构建具有重要的指导意义。通过风洞模拟实验,在7、10、15 m·s^-1风速条件下,对单行一带（Ⅰ型）、三行一带（Ⅱ型）、六行一带（Ⅲ型）和九行一带（Ⅳ型）共4种带宽的林带的迎风面、带中和背风面的风速进行了测定,分析了4种林带的风速流场、风速加速率和防风效果。结果表明：（1）4种林带流场结构和垂直风速变化规律相似,沿来风向均形成了林带上方和迎风面林缘附近的小范围高风速区及其后的风影区相互组合的流场结构;依据风速垂直变化规律划分为上部变化层（高度30~60 cm,受林带的影响最小）、中间变化层（高度5~20 cm,风速受林冠遮蔽作用,影响最大,且为风影区形成层）和近床面变化层（高度1~3 cm）。（2）4种林带在垂直纵剖面上的平均风速加速率随林带宽度的增大而减小,即Ⅰ型（0.90） > Ⅱ型（0.87） > Ⅲ型（0.79） > Ⅳ型（0.78）。（3）4种林带的防风效果为Ⅰ型和Ⅱ型林带相同,Ⅲ型和Ⅳ型林带相同,后2种林带的防风效果优于前2种林带,且4种林带的防风效能均随着风速的增大而减小。     

敦煌莫高窟窟前林带防护效应的风洞实验

洞窟环境包括窟内的温度、湿度、光照、气流等环境因素的适宜程度,对保护洞窟内的壁画和彩塑是十分重要的。洞窟环境不仅因洞窟所处的位置、大小、型制、有无窟门及窟门形式等而异,而且与窟外整个大环境密切相关。不同风况对洞窟内的气流交换起着重要的作用,也是造成石窟壁画彩塑风沙尘粒沉积、崖面风蚀的主要原因。通过风洞模拟实验,从窟前流场、洞窟环流、崖角形状及其受力等几个方面研究了窟前林带的防护效应和崖角防风蚀机理。结果表明：从控制洞窟水汽因素来讲,窟前以通风结构林带最佳,疏透结构林带次之,紧密结构林带欠佳。控制窟前林带灌溉强度,建立多次、少量的窟前林带灌溉制度,同时,在偏东风条件下尽量减少对窟前林带的灌溉,是控制林带生长和底层洞窟侧渗的重要一环。考虑到促进洞窟自然通风的需求,采用一定疏透度的窟门和采取必要的强迫通风,能够较大改善洞窟的自然通风和环境适宜状况。     

兰州市郊人工林群落结构及稳定性初探

植物群落稳定性是生物本身与其生存环境的一种和谐,通过对南北两山人工植物群落主要树种、结构、天然植被的现状研究,以近自然林业理论为指导,从群落稳定性角度出发,提出了南北两山人工林群落总体布局和现有林地优化改造的思路。兰州南北两山人工林群落的稳定性,应建立于南北两山环境条件和与之相适应的树种之间一种相互适应的基础上,南北两山近城区及兰州至中川机场绿色通道面山灌溉较好的地段,宜发展乔、灌、草复合群落结构;局部条件优越的台、坪地宜发展以经济林为主的单层乔木林;灌溉条件较差或无灌溉区域宜为灌、草两层群落结构,形成稳定的近自然群落。对适宜区采取科学合理的调控技术,充分利用天然降水,维持群落的稳定性,降低运行成本。     

科尔沁和毛乌素沙地灌丛“虫岛”效应比较

选择科尔沙地和毛乌素沙地豆科与非豆科灌丛为研究对象,以灌丛外裸沙地为对照,通过手拣法调查了不同灌丛微生境中土壤动物群落组成与多样性,依据相对相互作用强度指数(RII)分析比较了不同水热地带沙地灌丛"虫岛"差异性及影响机制。结果表明:(1)在科尔沁沙地和毛乌素沙地分别获得36和28个类群,平均个体数分别为76只·m^-2和125只·m^-2。优势类群分别包括拟步甲科及其幼虫和步甲科,蚁科,常见类群分别为12和20个类群,稀有类群分别为22个和6个类群。(2)土壤动物个体数、丰富度和Shannon指数的灌丛"虫岛"RII值,均表现为毛乌素沙地显著高于科尔沁沙地(p<0.05),并且2种类型灌丛均呈现出正向作用(即聚集作用,RII>0)。(3)在2个沙地所有样地中,只有园蛛科、鳃金龟科幼虫和拟步甲科幼虫3个类群完全表征出灌丛"虫岛"现象。园蛛科和拟步甲科幼虫的灌丛"虫岛"RII值不同地带沙地间无显著差异性(p>0.05),而鳃金龟科幼虫RII值则均存在显著差异性(p<0.05)。豆科与非豆科灌丛在不同地带沙地中对"虫岛"表现出相反的作用结果。(4)群落水平上,毛乌素沙地灌丛"虫岛"作用强度高于科尔沁沙地,与水热等沙地气候条件密切相关,而与灌丛功能特性无关。种群水平上,不同土壤动物类群具有不同的灌丛"虫岛"现象,灌丛功能特性、沙地水热条件或者二者交互作用是其原因。     

民勤绿洲边缘带灌丛沙丘防风作用研究

对民勤天然绿洲边缘带的固定、半固定及半流动风速灌丛沙丘实地观测表明,气流通过单个固定灌丛沙丘时,近地面平均风速降低4.4%,在965 m观测样线内降低57%,且风是连续降低的,愈靠近内侧降低得愈多,到绿洲内部农田边缘处时,平均风速仅有对照点的21%。深入了解灌丛沙丘对绿洲的防护机理,对于合理保护和恢复绿洲边缘带灌丛沙丘,避免绿洲遭受风沙侵袭具有重要意义。     

粗木质残体(CWD)的水文生态功能——当前森林水文研究中被忽视的重要环节

目前对森林生态系统粗木质残体的研究主要着眼于数量动态、分布格局、分解速率以及生物多样性保护的作用上，而对江河上游森林生态系统中粗木质残体的水文调蓄、缓洪滞淤等功能至今还未能引起足够的重视。CWD作为森林生态系统的重要部分，茯水文生态功能的发挥主要是通过影响降水在林内的再分配以及林内微环境来实现的。森林CWD水文功能的发挥要同时受到外界环境和其本身持水性能的影响。CWD腐朽级别愈高，自然相对含水量愈高，而且愈容易吸水达到饱和。在长江上游亚高山暗针叶林生态系统中，自然状态下CWD可以蓄持约7.41mm的降水，若使CWD全部达到饱和则可以蓄持降水达9.91mm，这意味着自然状态下的CWD的有效持水量可达到2.50mm，无疑对于长江上游森林生态系统的蓄水调水、滞洪防蚀功能是一大贡献。     

近35年三北防护林体系建设工程的防风固沙效应

通过分析三北工程区生态系统防风固沙服务量变化,进而评价工程的防风固沙效应。结果表明：① 近35 a,三北工程区林地面积持续增加、草地面积持续减少,特别是半干旱风沙区和黄土高原区。植被覆盖度在前20 a持续增加,近15 a则呈现先下降而后略微增加趋势。②土壤风蚀模数持续减少,近15 a减幅远高于前20 a,沙地、草地、其它类型转林地或转草地区域的减幅尤为明显。生态系统防风固沙服务保有率呈上升态势,干旱荒漠区增幅显著。草地和沙地为工程区生态系统防风固沙服务总量贡献了71%,且转草地区域的贡献高于转林地区域。③ 考虑到植被好转同时受气候变化和人类活动的影响,以风场减弱为主的气候变化导致土壤风蚀力减弱与三北防护林等生态工程对生态系统防风固沙服务变化的贡献率分别介于85%~89%和11%~15%之间。     

灌丛对川西北高寒草甸土壤资源的影响

以川西北高原红原县为研究区,用方格取样法,在相邻的高寒灌丛草地和高寒草甸样地中分别随机取0~20 cm土样50个,并分析了这些土样的土壤性状。利用SPSS(11.0)软件对实验数据进行了统计、分析和比较,研究了两个样地的各种土壤养分的平均含量、空间异质性和相关关系。结果表明,草甸样地的粘粒含量、Ptotal、Ntotal、ORG、Pavail、Navail、Kavail的含量都高于灌丛样地,且两样地速效养分差异极显著,但草甸样地土壤的ORG、Navail、Kavail的变异系数(CV)却明显小于灌丛样地,特别是Kavail的CV值,灌丛样地比草甸样地高出了53.37%;相关分析还表明,相对于草甸,灌丛样地中各养分元素之间的相关性明显增强。说明灌丛对高寒草甸土壤资源的异质性有明显的影响,其存在降低了草甸土壤养分的均值含量并增强了土壤养分的变异性和侵蚀潜力,不利于高寒草甸土壤养分的保持。     

塔中油田作业区防护林带的小气候效应

对塔中油田防护林带、自然沙面、流动沙丘的气温,相对湿度以及风速进行同步对比观测的研究结果表明:受油田防护林带的影响,防护林带外围的气温、相对湿度比被其包围的作业区的变化幅度小,风速比作业区大。作业区的小气候效应比较显著。     

沙坡头地区人工植被油蒿种群结构与更新的研究

采用野外调查和比较分析的方法,对沙坡头地区人工植被油蒿种群的结构和更新进行了研究.通过对不同固沙起始年代油蒿种群大小结构的分析发现,幼树个体的数量较多,中等大小的成年个体数量少,老龄个体的数量极少.年限较短的人工植被区油蒿幼树个体的数量多于年限较长的人工植被区,而油蒿幼苗的数量则呈相反的趋势.油蒿幼苗在不同的地形中分布数量也不同,丘间地有较多的幼苗,背风坡幼苗特别少.油蒿成年个体在人工植被区中呈均匀分布,油蒿幼苗则呈聚集分布.