乌兰布和沙漠周边典型植物群落防风阻沙效果

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00052

摘要/Abstract

摘要：

为揭示荒漠生态系统典型群落样地对近地层风沙活动规律，阐明荒漠生态系统中不同植被类型的防风阻沙效果，在乌兰布和沙漠东北缘荒漠-绿洲过渡带选择油蒿（Artemisia ordosica）、霸王（Sarcozygium xanthoxylon）、梭梭（Haloxylon ammodendron）、四合木（Tetraena mongolica）4种典型植物群落，以裸沙丘作为对照样地（CK）开展群落风沙活动观测研究。结果表明：群落内风速廓线符合对数分布规律；相对于裸沙丘地，4个样地的地表粗糙度显著增加，防风效果随距地高度增加而减小；在植物高度范围内，植物防风效果较好，植物高度范围外的防风效果减小，但仍有一定防风作用。植被的防风阻沙效果差异性来源于植被构型的差异。群落样地的输沙率符合指数Q=a+e ^bH （a>0，b<0），且显著小于对照样地，植被可以有效减少近地表层输沙。4种群落距地面0—100 cm高度范围阻沙效果梭梭>霸王>四合木>油蒿。植被的防风固沙效果与植被高度、盖度和侧盖度线性关系显著。群落高度、盖度和侧盖度作为植物构型量化的一种形式，在其中起到关键作用。油蒿、霸王、梭梭及四合木群落在该地区具有良好的防风阻沙效果。

关键词: 群落, 风沙流结构, 输沙量, 防风阻沙效果, 乌兰布和沙漠

Abstract:

In this study， we revealed the effects of wind prevention and sand resistance of different vegetation types in desert ecosystems by studying the influence of typical plant plots in desert ecosystems on near-surface wind and sand activities. We studied the aeolian sand activity in four typical plant communities （i.e.Artemisia ordosica， Sarcozygium xanthoxylon， Haloxylon ammodendron and Tetraena mongolica） in the desert-oasis transition zone on the northeastern edge of the Ulan Buhe Desert. Meanwhile， the aeolian sand activity of the bare dunes was also studied as a control plot （CK）. Our results showed that the wind speed profile in the 4 plots conform to logarithmic distribution law. The surface roughness of the four plots increased significantly when compared with the bare dune （CK）， and the windproof performance decreased with the increasing of the height from the ground. Within the plant height range， all four plots showed excellent windproof performance. The windproof performance decreased in the space above the height of the plant， but plant still showed a certain windproof effect. The difference of wind prevention and sand fixation effect of communities was due to the difference of vegetation configuration. The sediment transport rate in the 4 community plots was conformed to the exponential function Q=a+e ^bH （a>0， b<0）， and was significantly lower than that in the control plot. The four communities had good wind and sand blocking effects in this area， among which， H. ammodendron showed the best sand blocking effect within the height range of 0-100 cm from the ground， followed by S. xanthoxylon and T. mongolica， and A. ordosica showed the lowest sand blocking effect. The wind performance effect of vegetation was significant linearly correlated with vegetation height， coverage and lateral coverage. Community height， coverage and lateral coverage， as a form of quantification of plant configuration， also played a key role. All four communities we studied show excellent effect of wind proof and sand resistance in Ulan Buhe Desert.

Key words: community, sand flow structure, sand transport, wind and sand resistance effect, Ulan Buhe Desert

中图分类号:

P931.3

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图/表 9

图1 4种群落样地景观

Fig.1 Landscape of four community plots

图2 不同群落样地风速廓线

Fig.2 Wind speed profiles of different community plots

图3 4种群落样地防风效果随高度变化

Fig.3 Wind resistance effect of four community plots changing with height

图4 4种群落样地及对照样地输沙率沿高度的变化

Fig.4 Variation of sediment transport rate along height of four community plots and plots

图5 4种群落样地及对照样地累计输沙率占比随高度变化

Fig.5 The proportion of cumulative sediment transport rate of four community plots and their corresponding plots varies along the height

图6 4种群落样地阻沙效果

Fig.6 Sediment resistance effects of four community plots

图7 群落侧盖度垂直分布

Fig.7 Vertical distribution of community lateral coverage

表1 防风效果与植被构型参数拟合

Table 1 Fitting of wind resistance effect and vegetation configuration parameters

H 系数a₁	C系数a₂	C_侧系数a₃	常数a₀	R²	Prob>F	显著性
0.20			37.71	0.29	0.02698	显著
	1.97		30.19	0.49	0.00325	极显著
		0.68	32.32	0.55	0.00140	极显著
-0.17	3.25		29.56	0.49	0.00978	极显著
0.07		0.58	29.69	0.54	0.00547	极显著
	1.08	0.46	25.85	0.62	0.00185	极显著
-0.19	2.45	0.47	25.06	0.65	0.00343	极显著

表2 固沙效果与植被构型参数拟合

Table 2 Fitting of sand fixation effect and vegetation configuration parameters

H系数 a₁	C系数 a₂	C_侧系数 a₃	常数 a₀	R²	Prob>F	显著性
0.23			39.37	0.11	0.0263	显著
	2.97		22.79	0.35	0.00008	极显著
		0.59	38.85	0.14	0.01339	显著
-0.74	8.17		24.56	0.55	0.000000415	极显著
0.10		0.43	35.63	0.13	0.0382	显著
	3.41	-0.18	23.68	0.33	0.00039	极显著
-0.73	8.36	-0.09	25.02	0.54	0.00000218	极显著

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