河西走廊荒漠绿洲过渡带斑块状植被格局防沙效应研究

干旱区荒漠绿洲过渡带受水分条件制约，植被覆盖度较低，其生长发育状况和空间格局的生态意义重大。斑块状格局是荒漠绿洲过渡带一种常见的相对稳定的植被存在形式，对减少风沙危害,保护绿洲发挥着重要作用。对这种植被格局的研究不仅有助于认识干旱区这种特定植被格局的防沙功能，还可以促进植被格局如何影响防沙效益这一防风固沙实践中亟待解决的科学问题的研究深化。本项目选择甘肃河西走廊临泽县北部的荒漠绿洲过渡带斑块状植被为研究对象，通过不同尺度的风蚀风积野外观测数据和不同时相的遥感影像信息资料，开展样地、样带内斑块状植被格局的风蚀风积规律及影响因素；个体- - 样地- - 样带的风蚀风积模型及尺度效应；区域尺度上斑块状植被格局动态变化与风蚀风积的关系及防沙效应评价方法等内容研究。目的是探明低覆盖度条件下斑块状植被的空间格局与防沙效应关系，为河西走廊沙地固沙植物的选择和空间格局配置提供科学依据。

干旱区特殊的地理位置和气候条件，决定了这一区域植被覆盖度低，生态功能脆弱，对抵御风沙危害、保护绿洲的作用不可能达到人们理想的效果。选择防风固沙效应更好的植被类型及其空间配置对防沙治沙工作具有现实意义。 .以河西走廊荒漠绿洲过渡带斑块状植被为研究对象，通过对不同尺度样地的风蚀风积量野外观测，积累斑块植被区风蚀风积野外观测数据；建立斑块状植被格局的风蚀风积模型；揭示个体—样地—样带的风蚀风积格局及尺度效应；探讨区域尺度上斑块状植被格局的防沙效应。通过研究取得了以下几方面的重要成果。.1、单株植物泡泡刺的防沙效应与植株高度有关，植株越高，其防沙效应越好，最大防沙效应在背风面3倍植株高度处。.2、观测样地上测钎累积的平均风积量大于风蚀量，斑块植被区以风积为主。积沙桶积沙量空间异质性分析表明，积沙量变异函数理论模型2012年均为线状模型，空间变异尺度为167.24m；2013年均为指数模型，空间变异尺度27.9~40.8m；2014年除7月份为指数模型，空间变异尺度21.8m外，其余月份均为线状模型，空间变异尺度167.24m；2015年均为线状模型，空间变异尺度167.24m。 .3、两条观测样带上测钎累积的平均风积量大于风蚀量，样带以风积为主。积沙桶积沙量空间异质性分析表明，两条样带上积沙量变异函数理论模型均不同，线状模型的空间变异尺度较大为220m；球状模型的空间变异尺度45.4~101.7m；指数模型的空间变异尺度35.5~244.05m；高斯模型的空间变异尺度32.65~189.66m。.4、区域尺度上起沙风的单因素和复合因素在风蚀积沙量的两种变异过程中影响不同。随机性变异过程中，起沙风单因素与积沙量的相关性大小为风速＞风向＞风频率；结构性变异过程中则是风向＞风速＞风频率。输沙势在随机性变异中与积沙量的相关性大于在结构性变异中，而合成输沙势在结构性变异中与积沙量的相关性明显大于在随机性变异中。.5、2012-2013年的风蚀季输沙率与平均起沙风速呈显著正相关，R2分别为0.989、0.999；输沙率与合成输沙势关系模型为曲线模型，且均呈一元三次方程，模型的R2分别为0.956、0.934；输沙率与方向变率指数的关系模型为曲线模型，且均呈一元三次方程，模型的R2分别为0.928、0.993。用平均起沙风速、合成输沙势、方向变率指数能很好地拟合风蚀季输沙率。