新发现!毛乌素沙地油蒿不只是固沙
  • 来源:中国科普网
  • 2020-12-22 16:04

中国科普网讯(记者胡利娟  通讯员程一本  李新乐)1221日,记者从中国林业科学研究院沙漠林业实验中心获悉,中国北方半干旱地区植被恢复过程中深层土壤水补给过程的实验研究成果近日对外发布。研究成果显示,毛乌素沙地油蒿群落稳定发育40年后,不但成功固定了流动沙地,还促进了土壤改良。

油蒿,别名黑沙蒿、沙蒿,是我国分布较广的优良固沙半灌木植物,适应干旱的沙地环境,具有耐沙埋、抗风蚀、耐贫瘠以及分支和结实性良好等特性,在荒漠生态系统重建和恢复中起着非常重要的作用。其主要分布在内蒙古、河北、陕西(榆林地区)、山西(西部)、宁夏、甘肃(河西地区),核心分布区就在毛乌素沙地。

为阐明降雨在植被-土壤中的运动、迁移、平衡过程,从2015年开始,中国林科院荒漠化研究所、沙漠林业实验中心和北京林业大学水土保持学院共同开展了中国北方半干旱地区植被恢复过程中深层土壤水补给过程的实验研究,选取了40年龄的雨养型油蒿固沙样地,使用新设计的渗漏仪精确测量220厘米深度土壤水分渗漏量,通过对比油蒿样地和裸沙地的土壤水分年际变化和深层渗漏量,精准衡量了降雨引起的水分再分配过程,并对比分析油蒿固沙样地和裸沙地土壤粒径和土壤储水量的差异。

图为深层渗漏测量方法

研究发现,40年的油蒿群落显著改变了土壤的颗粒组成,土壤中中砂含量下降,细砂含量增加。油蒿固沙样地和裸沙地年深层渗漏量分别为1.2毫米和8.8毫米,表明油蒿植被的建植使深层渗漏量减少。油蒿固沙样地和裸沙地2015年蒸散发量分别为402.13毫米和321.01毫米,而土壤储水量分别降低7.33毫米和增加66.19毫米。这说明油蒿的存在增加了蒸散发量,消耗了部分降雨减少了地下水补给。

此外,研究还发现,毛乌素沙地油蒿群落土壤每年有三次明显的水分补给过程,分别为春季融雪、夏季降雨和秋冬季节,但补给强度和范围各不相同。

我国实施的三北防护林体系工程(简称三北工程),不仅对改善东北、华北和西北地区的生态环境起着决定性作用,而且对维护国家生态安全起着积极作用。

经过40年的建设,三北工程一方面阻止了土地荒漠化的侵袭,另一方面也增加了半干旱地区生态系统水资源压力。这在降雨作为最重要的地下水补给来源的毛乌素沙地尤为明显。

毛乌素沙地年降雨量为250-400毫米,丰水年时降雨对地下水的补给量达到58.4%。该地区种植的大量乔木、灌木以及草本固沙植物,对降雨的截留和消耗,使地下水补给量急剧下降,导致区域生态系统水分失衡。

图为毛乌素沙地土壤水分补给阶段

本研究结果揭示半干旱地区毛乌素沙地土壤水分的动态分布和深层渗漏特征,回答了雨养型人工植被在生态恢复过程中稳定性问题,对植被修复区降雨资源在土壤中的再分配过程进行了精准测量,为毛乌素沙地植被恢复中水分循环与水量平衡过程研究提供了重要的科学依据。

以上研究成果以论文的形式发表在地球科学综合与水资源领域一区Top期刊Hydrology And Earth System SciencesIF=5.153),北京林业大学程一本博士为论文的第一作者,中国林科院沙漠林业实验中心李新乐为论文的通讯作者。

该工作得到了科技部重点研发计划、中国林业科学研究院基本科研费专项基金和蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室开放课题等项目的资助。





 


 

 


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