科尔沁沙地沙丘生态水文调节作用研究

Sand dunes have important ecological functions on water adjustment in sand land area, and being the water storage and adjustment unit on sand land systems. The precipitation water can infiltrated to deep underground water and to perimeter zone on sand dunes. The surface vegetations can affect the soil water collected ability and water supply capacity on sand dunes. On the process of sand dunes turn from moving dunes to fixed dunes by vegetations, affected by plants water consumption and surface soil structure interception to rainfall, the water supply capacity of sand dunes decreased gradually. Those methods can in favor of maintain the water adjustment function of sand dune by retaining the suitable area of moving dunes and reducing the vegetations cover rate on sand dunes. This research focused on effective precipitation, soil surface precipitation interception, soil water transmitting procedure, deep infiltration, subsurface flow of slope on sand dune systems, and analyze the soil water balance and soil water transmitting procedure on sand dunes - interdune lowland systems. And definitudes the water supply capacity of sand dunes on different vegetations cover condition. Present the appropriate threshold of maintain moving dune area and vegetations cove rate on sand land systems, and keep the soil water balance on sand dune-interdune lowland system, and establish the stable development sand fixing vegetation system.

沙丘在沙地生态系统具备重要水分调节生态功能，是沙地生态系统重要的水分贮藏和调节单位。降水可以通过沙丘的入渗过程和侧渗过程补充地下水和周边区域。沙丘表面的植被状况影响沙丘的水分富集和对外供水能力，沙丘表面由流动沙丘向固定沙丘转变过程中，由于植被和地表结构变化对水分传输的影响，沙丘的对外供水能力逐渐降低，保留适当面积流动沙丘以及降低沙丘地表植被盖度有利于维持沙丘的水分调节功能。本项研究采用野外实地观测方法，通过开展沙丘－丘间地系统的有效降水、地表截留、壤中水分传输过程、深层土壤入渗、坡面壤中侧渗等观测研究，分析沙丘和丘间地的水分平衡及运移过程，明确在不同盖度条件下沙丘对地下水和周边区域的水分供给能力，提出在沙地生态系统中保留流动沙丘面积及调整沙丘植被盖度的适合阈值，维持沙丘－丘间地系统的水分收支平衡，建立可长期稳定发展的固沙植被系统。

在沙丘区维持适宜的流动沙丘、固定沙丘面积比例关系，是保持沙丘系统水分平衡和指导建立长期稳定的固沙植被体系亟需解决的关键问题之一。本研究通过对沙丘土壤水分深层渗漏及侧向运移量的观测，获得了科尔沁沙地生长季（5-10月）典型流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘土壤水分的深层渗漏量和侧向运移量，并分析了降雨量与沙丘土壤水分深层渗漏量、侧向运移量的关系，明确了沙丘植被盖度对土壤水分深层渗漏量和侧向运移量的影响。. 科尔沁沙地典型流动沙丘土壤水分深层渗漏量为同期降雨量的31.84%。流动沙丘不同坡向和坡位土壤水分深层渗漏数量存在差异，迎风坡坡中、背风坡坡中、背风坡坡底以及坡顶处累积深层渗漏量分别为同期降雨量的30.12%、23.68%、56.53%和17.03%。流动沙丘沿坡面存在壤中水分侧向运移，平均侧向运移数量为同期降雨量的26.99%，不同坡向和坡位土壤水分侧向运移数量存在差异，迎风坡坡中、背风坡坡中和坡底处累积侧向运移量分别为同期降雨量的12.39%、36.95%和31.63%。. 植被盖度影响沙丘土壤水分的深层渗漏数量，沙丘土壤水深层渗漏量随植被盖度增加呈逐渐递减趋势。植被盖度为18.3%、27.12%、50.65%的沙丘深层渗漏量分别占同期降雨量的51.82%、18.98%和0.26%，壤中水分侧向运移量分别占同期降雨量的6.33%、2.23%和7.61%。植被盖度影响沙丘区地下水位变化，随着沙丘植被盖度增加，地下水位变化的波动特性增强，地下水位变化幅度减小。. 在科尔沁沙地开展固沙植被体系建设中，应适当保留一定数量的流动沙丘体作为水资源库，以维持沙丘系统的水分收支平衡，研究结果表明，流动沙丘适宜保留面积应占沙丘区总面积的15-25%。这一研究结果可为沙区水资源准确评估提供可靠依据，并指导可维持沙区水分平衡的固沙模式建设，对沙区生态恢复建设、水资源保护与合理利用具有重要的现实指导意义。