毛烏素沙地土地綜合整治技術(shù)研究及示范應(yīng)用

面對(duì)沙地開發(fā)利用與生態(tài)治理的重大難題，結(jié)合對(duì)毛烏素沙地基本概況、前期治理思路及新時(shí)期生態(tài)脆弱區(qū)土地綜合整治戰(zhàn)略的系統(tǒng)分析和全面梳理，對(duì)砒砂巖與沙復(fù)配成土固沙、節(jié)水、造田的機(jī)理、效應(yīng)及技術(shù)進(jìn)行探索，取得了系列成果: （1）解析了砒砂巖與沙復(fù)配土微觀結(jié)構(gòu)及固沙機(jī)理，明確了復(fù)配土的固沙效應(yīng)； （2）提出了固沙導(dǎo)向下的復(fù)配土可持續(xù)利用方案； （3）探明了復(fù)配土的儲(chǔ)水性能； （4）制定了典型作物節(jié)水灌溉制度，構(gòu)建了毛烏素沙地農(nóng)業(yè)開發(fā)利用的節(jié)水技術(shù)體系； （5）建立了基于水資源約束的沙地農(nóng)業(yè)水資源承載力模型； （6）探索了砒砂巖與沙復(fù)配成土穩(wěn)定性，提出了相應(yīng)調(diào)控技術(shù)； （7）制定了復(fù)配土上典型作物水肥管理制度； （8）編制了《砒砂巖與沙復(fù)配成土造田工程技術(shù)規(guī)范》（已頒布）； （9）開發(fā)了毛烏素沙地開發(fā)決策支持系統(tǒng)。成果已應(yīng)用示范1.2萬余畝，推廣約4.2萬畝，對(duì)沙地生態(tài)整治及砒砂巖資源化利用具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。,面對(duì)沙地開發(fā)利用與生態(tài)治理的重大難題，結(jié)合對(duì)毛烏素沙地基本概況、前期治理思路及新時(shí)期生態(tài)脆弱區(qū)土地綜合整治戰(zhàn)略的系統(tǒng)分析和全面梳理，對(duì)砒砂巖與沙復(fù)配成土固沙、節(jié)水、造田的機(jī)理、效應(yīng)及技術(shù)進(jìn)行探索，取得了系列成果: （1）解析了砒砂巖與沙復(fù)配土微觀結(jié)構(gòu)及固沙機(jī)理，明確了復(fù)配土的固沙效應(yīng)； （2）提出了固沙導(dǎo)向下的復(fù)配土可持續(xù)利用方案； （3）探明了復(fù)配土的儲(chǔ)水性能； （4）制定了典型作物節(jié)水灌溉制度，構(gòu)建了毛烏素沙地農(nóng)業(yè)開發(fā)利用的節(jié)水技術(shù)體系； （5）建立了基于水資源約束的沙地農(nóng)業(yè)水資源承載力模型； （6）探索了砒砂巖與沙復(fù)配成土穩(wěn)定性，提出了相應(yīng)調(diào)控技術(shù)； （7）制定了復(fù)配土上典型作物水肥管理制度； （8）編制了《砒砂巖與沙復(fù)配成土造田工程技術(shù)規(guī)范》（已頒布）； （9）開發(fā)了毛烏素沙地開發(fā)決策支持系統(tǒng)。成果已應(yīng)用示范1.2萬余畝，推廣約4.2萬畝，對(duì)沙地生態(tài)整治及砒砂巖資源化利用具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 2100433B

本書共分8章，主要內(nèi)容包括：研究背景、試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與研究結(jié)果分析、毛烏素沙地沙漠化概況與防治對(duì)策、毛烏素沙地紫花苜蓿SPAC水分運(yùn)移消耗規(guī)律及其模擬等。

毛烏素沙地生態(tài)環(huán)境脆弱，土地退化嚴(yán)重，水資源短缺制約著當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展并影響生態(tài)環(huán)境的安全。凝結(jié)水是干旱、半干旱地區(qū)重要的水分輸入，本研究通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和野外觀測(cè)，結(jié)合高精度蒸滲儀稱量技術(shù)研究凝結(jié)水形成機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同水汽來源凝結(jié)水量區(qū)分。利用氣象站觀測(cè)試驗(yàn)地的氣象因子，采用微滲儀稱重法測(cè)定不同下墊面的凝結(jié)水量，以及沙丘不同坡向、坡位的凝結(jié)水量。利用渦度相關(guān)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)模型，測(cè)定和估算不同下墊面條件下凝結(jié)水量，建立凝結(jié)水的估算模型。 試驗(yàn)結(jié)果表明，沙地凝結(jié)水由大氣水汽凝結(jié)、土壤孔隙水汽凝結(jié)和吸濕水三部分組成，其中土壤孔隙水汽凝結(jié)對(duì)凝結(jié)水量貢獻(xiàn)率最大。春季，沙地凝結(jié)水主要來自于土壤孔隙水汽凝結(jié)和吸濕水，土壤孔隙水汽凝結(jié)量占總凝結(jié)水量的95%。秋季，大氣凝結(jié)水量比例增加，占沙地凝結(jié)水量的41%，小于土壤水汽凝結(jié)量(56%)，土壤吸濕水對(duì)土壤凝結(jié)水的貢獻(xiàn)率最小(3%)。 本研究發(fā)現(xiàn)，影響沙地凝結(jié)水形成的主要因素有空氣溫度、相對(duì)濕度、云量、風(fēng)速、土壤熱通量。當(dāng)其他條件相同，沙地凝結(jié)水量與云量、土壤熱通量和相對(duì)濕度呈線性關(guān)系，隨相對(duì)濕度的增加而增加，隨云量和土壤熱通量的增加而減少。沙地凝結(jié)水量與氣溫和風(fēng)速呈非線性關(guān)系，在初始階段凝結(jié)水量會(huì)隨著氣溫或風(fēng)速的增加而增加，當(dāng)氣溫或風(fēng)速達(dá)到一定閾值后，趨勢(shì)相反。 野外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，毛烏素沙地不同下墊面凝結(jié)水量差異顯著(P≤0.05)：采用表面積為45.34cm2的微型蒸滲儀稱重測(cè)量，裸地(0.085mm)>草地(結(jié)皮))>灌木(0.041mm)，草地凝結(jié)水量(0.072mm)與生物結(jié)皮凝結(jié)水量(0.071mm)無顯著差異(P>0.05)。 微地形對(duì)沙地凝結(jié)水影響的試驗(yàn)結(jié)果表明，沙丘不同坡向和坡位的凝結(jié)水量差異顯著(P≤0.05)，雨前，陽(yáng)坡的凝結(jié)水量(0.066mm)高于陰坡(0.043mm)，坡頂凝結(jié)水量(0.042mm)最少；雨后，陰坡(0.308mm)的凝結(jié)量高于陽(yáng)坡(0.259mm)，坡頂(0.150mm)仍最少。 通過數(shù)值模擬試驗(yàn)，本研究校驗(yàn)了傳統(tǒng)凝結(jié)水量預(yù)測(cè)模型中的參數(shù)，采用不同數(shù)學(xué)模型估算不同下墊面的凝結(jié)水量，并與蒸滲儀稱重結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明傳統(tǒng) 凝結(jié)水量預(yù)測(cè)模型能夠較為準(zhǔn)確地估算出毛烏素沙地凝結(jié)水量。

毛烏素沙地是我國(guó)生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū)，在這一區(qū)域水分是決定生態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)鍵因子，水資源短缺嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境安全并制約著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。凝結(jié)水作為降水的一種形式，在影響荒漠草原旱生植物生長(zhǎng)、彌補(bǔ)蒸發(fā)蒸騰造成的土壤水分損耗以及維系結(jié)皮生存等方面具有重要的生態(tài)學(xué)意義，但由于凝結(jié)水形成數(shù)量相對(duì)較少，在以往大多的水分研究中它經(jīng)常會(huì)被忽略。.本研究，通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和野外觀測(cè)，結(jié)合高精度蒸滲儀稱量技術(shù)研究凝結(jié)水形成機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同水汽來源凝結(jié)水量區(qū)分。利用渦度相關(guān)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)模型，測(cè)定和估算不同下墊面條件下凝結(jié)水量。在此研究的基礎(chǔ)上對(duì)氣象因子以及不同下墊面類型對(duì)凝結(jié)水形成的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。預(yù)期成果可以為沙地水資源評(píng)估以及凝結(jié)水生態(tài)效益評(píng)價(jià)提供科學(xué)的理論依據(jù)。