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库布齐沙漠藻类结皮层表面裂隙对水分蒸发的影响

更新时间:2009-03-28

生物结皮广泛分布于干旱半干旱地区,是荒漠地区最具特色的微自然景观之一,在生态恢复和环境保护中具有重要的生态地位[1]。随着生物结皮水文学研究的不断深入,国内外在生物结皮对蒸发过程的影响方面已有越来越多的报道[2-7],普遍认为生物结皮会影响土壤水分的蒸发作用,但仍存在着促进和抑制蒸发的两种截然不同的观点。由于生物结皮分布的地域差异、研究方法不统一,以及结皮本身特征不同,生物结皮对土壤蒸发影响机理方面的研究还只停留在定性认识阶段,而生物结皮表面存在裂隙,是否影响蒸发过程,鲜有报道,有必要将这一问题进行研究。

本文通过对库布齐沙漠有裂隙藻类结皮层,在不同水平模拟降水下,蒸发特性的比较研究,旨在揭示沙漠藻类结皮层裂隙对风沙土水分蒸发特征的影响。

1 研究区概况

研究区设在库布齐沙漠东北缘,位于鄂尔多斯市达拉特旗境内,地处北纬40°21′30″~40°22′30″,东经109°50′30″~109°51′50″。该地区属中温带大陆性季风气候,年降水量为240~360 mm,年平均蒸发量为2 160 mm,极端最高气温40.2℃,极端最低气温-34.5℃,10℃年平均积温为3 197.4℃,无霜期为130~140 d,8级以上大风日数27 d,扬沙日数多达58 d,一般出现在3~5月,年平均风速3.3 m/s,最大瞬时风速可达30 m/s。立地类型主要是固定、半固定沙地和丘间地。植物主要分布有沙柳(Salix psammophila)、油蒿(Artemisia ordosica)、柠条(Caragana korshinskii)、虫实(Corispermum hyssopifolium)、沙米(Agriophyllum squarrosum)、沙鞭(Psammochloa mongolica)及猪毛菜(Salsola collina)等沙生植被。

“管”即是“严守”“严打”“严管”。肇庆海事局严守封开“西大门”和高要“东大门”,以现场巡查为强力抓手,通过各海事处内部联动+相邻海事局联动+海事、水务、公安三方联动,通过开展突击执法、弹性执法、执法联动等方式,打造现场高压包围圈,通过现场巡查核实、智慧海事平台远程看管、定期电话点名等方式实施“一对一”点名跟踪,对辖区违法违章采砂船采取顶格处罚、拆除采砂动力装置、移送司法机关追究刑事责任等强制措施。

2 研究方法

2.1 取样

在研究区有藻类结皮层的区域,根据沙丘坡向平行选择3条样线,每条样线上选择1个0.5 m×0.5 m的样方,测量与记录样方内与样线交叉的每一个藻类结皮层裂隙的长度和宽度。3个样方共测得藻类结皮层裂隙28条,裂隙宽度为0.1 cm、0.1~0.2 cm的13条,0.2~0.3 cm的7条,大于0.3 cm的8条(表1)。

 

1 测量的藻类结皮层裂隙个数长度及宽度Tab.1 Number, length and width of fissure in measured algae crust

  

样方1样方2样方3序号长度/cm宽度/cm序号长度/cm宽度/cm序号长度/cm宽度/cm1610.51600.1180.22640.2~0.32190.22120.2~0.33480.3~0.43310.3~0.43550.1~0.24240.14250.24400.3~0.45490.2570.2570.46500.2~0.36350.1~0.26250.2~0.37430.27200.27200.4~0.58300.1~0.28250.2~0.3860.2~0.39150.2950.510120.2~0.311350.1~0.2

983 转诊对大血管闭塞急性缺血性脑卒中血管内治疗救治效果的影响 张敏敏,李子付,李 强,陈 蕾,朱 宣,姜 一,吴 涛,张永巍,杨鹏飞,刘建民,邓本强

用直径11 cm,高15 cm的PVC管取原状藻类结皮层(含下层沙土)和无结皮纯沙土。将结皮表面喷湿后,将PVC管直接压入设计的深度,取出后削平 PVC 管下口,用隔板把底部封好。为了明显区别裂隙宽度更好的实验,在0.1 cm、0.1~0.2 cm裂隙中和0.4~0.5 cm、0.5 cm裂隙中各取3个藻类结皮层样本,分别定义为小裂隙藻类结皮层(结LX)和大裂隙藻类结皮层(结LD)。在相同区域内用同样方法选取3个无裂隙藻类结皮层(结LW),在相邻无结皮区域选取 3个无结皮纯沙土(简称纯沙土) ,作为对比。带回室内进行藻类结皮层裂隙对水分蒸发影响的模拟实验。

2.2 试验方法

根据降水强度的划分标准,24 h降水总量10~24.9 mm为中雨,结合内蒙古、宁夏、甘肃、陕西等沙区雨季月累计降水一般在10~50 mm之间,而实际降水强度通常表现为中雨。所以,我们又进行了模拟15 mm降水对土壤蒸发特性的影响实验。

3 结果与分析

3.1 模拟5 mm降水对土壤蒸发特性的影响

在整个蒸发过程中,4种累计损失水量大小依次为纯沙土(125.9 g)>无裂隙藻类结皮层(122.6 g)>大裂隙藻类结皮层(118.5 g)>小裂隙藻类结皮层(111.6 g)。表明在15 mm降水条件下,无论有无裂隙藻类结皮层都对水分蒸发有抑制作用。有裂隙藻类结皮层比无裂隙藻类结皮层更有效地阻止水分蒸发,小裂隙藻类结皮层抑制水分蒸发作用最强。

从图1可以看出,在人工模拟5 mm降水量条件下,在蒸发过程前8 h内,无裂隙藻类结皮层累计损失水量为9.2 g,大裂隙藻类结皮层蒸发损失水量8 g,小裂隙藻类结皮层蒸发损失水量7.7 g,而纯沙土损失水量只有6.4 g。3种藻类结皮层的蒸发损失水量均明显高于纯沙土,表明在水分较低(5 mm降水)的条件下,蒸发过程前8 h内,藻类结皮层覆盖不能有效地阻止水分的蒸发,反而促进水分的损失。无裂隙藻类结皮层蒸发损失水量最多,明显高于有裂隙藻类结皮层。大裂隙藻类结皮层蒸发损失水量略高于小裂隙藻类结皮层。

  

图1 模拟5 mm降水蒸发前期损失水量Fig.1 The water loss in early evaporation period with simulating precipitation at 5 mm

从图2可以看出,从蒸发第2 d开始,所有蒸发损失水量都急剧下降。无裂隙藻类结皮层在第1 d蒸发损失水量明显高于其他,沙蒸发损失水量最少。而第2 d则相反,沙蒸发损失水量最多,无裂隙藻类结皮层蒸发损失水量最少。第3、4 d是2个有裂隙藻类结皮层蒸发损失水量高于无裂隙藻类结皮层和沙,后两者之间差异不明显。

  

图2 模拟5 mm降水蒸发损失水量日变化Fig.2 Daily change of the water loss by evapiration with simulating precipitation at 5 mm

在整个蒸发过程中,4种累计损失水量大小依次为无裂隙藻类结皮层(37.8 g)>大裂隙藻类结皮层(37.4 g)>小裂隙藻类结皮层(36.8 g)>纯沙土(36.4 g)。表明在水分较低(5 mm降水)的条件下,藻类结皮层不能有效地阻止水分的蒸发,反而促进水分的损失。藻类结皮层通过其吸水特性将部分降水截持在藻类结皮层表面,拦截部分降水量向深层土壤渗透,并通过蒸发损失。而有裂隙的藻类结皮层,降水可以通过裂隙向深层渗入,从而比无裂隙藻类结皮层蒸发损失少。

从15 mm降雨逐日损失水量的变化分析(图6),在蒸发第6 d出现蒸发损失水量的明显拐点。从第5 d开始3种藻类结皮层的蒸发损失水量明显减少,而纯沙土的蒸发损失水量却增加。纯沙土从蒸发实验第6 d才出现明显下降的趋势,即在15 mm降水条件下,纯沙土蒸发损失水量出现明显降低的时间要比3种藻类结皮层滞后1 d。蒸发前2 d,无裂隙藻类结皮层的损失水量最多,大裂隙藻类结皮层次之。大裂隙藻类结皮层前4 d每日损失水量都多于小裂隙藻类结皮层,从第5 d开始正好相反。

3.2 模拟10 mm降水对土壤蒸发特性的影响

根据上述5 mm降水对土壤蒸发特性影响的变化关系,我们又进行了10 mm模拟蒸发实验。从图3可以看出,在蒸发过程前期(8 h内)4种蒸发进程曲线一致:都是蒸发4 h后,损失水量最多,然后逐步降低。无裂隙藻类结皮层每个时段的蒸发损失水量都是最多,明显高于其他。蒸发8 h后,无裂隙藻类结皮层累计损失水量为6.3 g,而大裂隙藻类结皮层蒸发损失水量5.4 g,小裂隙藻类结皮层蒸发损失水量5.1 g,纯沙土损失水量5 g。大裂隙藻类结皮层蒸发损失水量略高于小裂隙藻类结皮层,纯沙土蒸发损失水量最少。4种蒸发损失水量大小关系和模拟5 mm降水实验一致。

  

图3 模拟10 mm降水蒸发前期损失水量Fig.3 The water loss in early evaporation period with simulating precipitation at 10 mm

在整个蒸发过程中,4种累计损失水量大小依次为大裂隙藻类结皮层(73.5 g)>小裂隙藻类结皮层(73.1 g)>纯沙土(71.1 g)>无裂隙藻类结皮层(70.1 g)。从蒸发进程中累计损失的水分变化看,大裂隙藻类结皮层和小裂隙藻类结皮层的蒸发损失水量变化几乎一致,表明在10 mm降水条件下,有裂隙藻类结皮层对水分蒸发有促进作用。同样反映出在10 mm降水的条件下,2种有裂隙藻类结皮层不能有效地阻止水分的蒸发过程,并因为有无裂隙的差异,表现出不同的变化趋势。

从图4看出,4种蒸发第2 d的损失水量增大,从第3 d开始蒸发量急剧下降,无裂隙藻类结皮层和沙下降明显大于有裂隙藻类结皮层。无裂隙藻类结皮层蒸发1 d、2 d后,损失水量明显高于其他,但是从蒸发第3 d开始,每日的蒸发损失量最小,且明显低于其他。2种有裂隙藻类结皮层前2 d的蒸发损失水量低于无裂隙藻类结皮层和沙,第3 d后,每日的损失水量都高于另外2种。

在漂流木吸引环境科学家目光以前很久,北极居民就最早接触到了来自他们无法想象的远方森林里的漂流木,他们将大海送来的这份珍贵资源变成了生活中需要的各种东西,从住所、武器到雕刻出来的可用手触读的地图。据考古学家推测,当因纽特人的祖先在1 000多年前从阿拉斯加迁徙到东部时,就携带着从海上得到的漂流木。

  

图4 模拟10 mm降水蒸发损失水量日变化Fig.4 Daily change of the water loss by evapiration with simulating precipitation at 10 mm

3.3 模拟15 mm降水对土壤蒸发特性的影响

大、小裂隙藻类结皮层各3个重复,并以无裂隙藻类结皮层和沙为对照。根据PVC管口的面积(94.98 cm2),设计3种降水量(5 mm、10 mm、15 mm),在尽可能短的时间内一次性加入到PVC管内,并且所有样品表面均未出现积水。蒸发刚开始的8 h内,每2 h测一次样品重量(样品平均重量2 200 g左右),以后每天上午9时用精度为0.1 g的电子天平测定每个样品蒸发损失的水分,直到每天蒸发损失水分小于2 g为止,不同模拟降雨条件下,试验持续时间4~12 d。

从图5可以看出,3种藻类结皮层的蒸发损失水量均高于纯沙土。在蒸发过程前8 h内, 无裂隙藻类结皮层累计损失水量为12.6 g,大裂隙藻类结皮层蒸发损失水量11 g,而小裂隙藻类结皮层蒸发损失水量8.7 g,纯沙土累计蒸发损失水量8.1 g。无裂隙藻类结皮层蒸发损失水量最多,明显高于其他。大裂隙藻类结皮层蒸发损失水量明显多于小裂隙藻类结皮层。4种蒸发损失水量大小关系和模拟5 mm、10 mm降水实验一致。表明在蒸发过程前8 h内,藻类结皮层不能有效地阻止水分的蒸发过程;无裂隙藻类结皮层比有裂隙藻类结皮层更能促进蒸发;大裂隙藻类结皮层比小裂隙藻类结皮层有利于蒸发损失水量。

该量表由Leary[15]编制,用于评定独立于行为之外的主观社交焦虑体验的倾向,共15条自陈条目,采用5级评分,得分越高,交往焦虑水平越高.国内由马弘[16]将其翻译成中文版.2004年彭纯子等[17]对其信效度进行了检验,内部一致性系数为0.81,重测系数为0.78,可以作为我国大学生社交焦虑研究的有效工具.

  

图5 模拟15 mm降水蒸发前期损失水量Fig.5 The water loss in early evaporation period with simulating precipitation at 15 mm

  

图6 模拟15 mm降水蒸发损失水量日变化Fig.6 Daily change of the water loss by evapiration with simulating precipitation at 10 mm

沙漠藻类结皮层作为覆盖地表的一种微自然景观,对土壤水分的蒸发进程产生一定的影响。在人工模拟5 mm降水量条件,不同裂隙程度的藻类结皮层,在室内的蒸发进程存在差异。

1.3观察指标 观察并记录使用 WBC(*109/L)、Hb(g/L)、RBC(*1012/L)、HCT(L/L)、MCHC(g/L)作为检测指标,每位患者血液重复3次检测。

4 结论和讨论

(1) 蒸发过程前8 h内,藻类结皮层不能有效地阻止水分的蒸发;无裂隙藻类结皮层比有裂隙藻类结皮层更能促进蒸发;大裂隙藻类结皮层比小裂隙藻类结皮层有利于蒸发。

(2) 从逐日累计损失水量来看,在人工模拟5 mm和15 mm降水量条件下,有裂隙藻类结皮层比无裂隙藻类结皮层更有效地阻止水分蒸发;10 mm降水量下,有裂隙藻类结皮层比无裂隙藻类结皮层更能促进蒸发。藻类结皮层有无裂隙对土壤水分蒸发过程有明显的影响,表现出不同的影响机理。

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(3) 3种模拟降水条件下,大裂隙藻类结皮层都比小裂隙藻类结皮层的蒸发损失水量多。裂隙促进水分入渗,但有水分后,裂隙开始闭合,小裂隙闭合的更快,把水分有效地拦截在藻类结皮层下面,从而比大裂隙藻类结皮层更有效地抑制水分蒸发。

(4) 5 mm降水量条件下,藻类结皮层促进蒸发,反映出在较小降水量下,藻类结皮层通过自身较高的吸水能力,拦截部分降水量向深层土壤渗透,并通过蒸发损失,而沙土水分入渗快,并且形成干沙层后阻止水分蒸发。15 mm降水量条件下,藻类结皮层抑制蒸发,反映出在较大降水量下,藻类结皮层封闭了土壤表面,并将水分吸附在土壤中,有效降低了土壤蒸发能力。10 mm降水量,不能准确地判断藻类结皮对水分蒸发作用的影响。藻类结皮层对土壤蒸发特征影响是一个相对较复杂的过程,其影响因子也较多。不同降水条件下,不同裂隙程度的藻类结皮层对水分蒸发作用表现出不同的规律,可能是由于藻类结皮层本身的生长发育差异造成的,这有待于进一步系统深入研究的论证。

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曲娜,闫德仁,郭城峰,黄海广,袁立敏,胡小龙,薛博
《内蒙古林业科技》 2018年第01期
《内蒙古林业科技》2018年第01期文献

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