西北生态环境资源研究院半干旱沙地固沙植被恢复对降雨深层渗漏的影响研究获新进展

  • 文/西北生态环境资源研究院 图/西北生态环境资源研究院 (兰州分院)
  • 创建于 2021-11-25
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  干旱半干旱区地下水是维持自然生态系统功能的限制性资源,但随着工业、农业和生态用水需求的增加导致该区域地下水位迅速下降。深层渗漏是降水入渗补给地下水的重要组成部分,降水模式和植被生长特征的改变会影响深层渗漏过程及地下水补给。探究半干旱沙地固沙植被恢复以及降水格局变化对深层渗漏过程的影响,可为区域降水及地下水资源的可持续利用,固沙植被类型选择和密度合理配置提供理论支持。

  基于此,中国科学院西北生态环境资源研究院(简称西北研究院)生态与农业研究室奈曼沙漠化研究站刘新平研究团队利用大型地下观测室(图1),模拟科尔沁沙地流动、半流动、半固定和固定沙地四种不同植被类型的典型地貌景观,自2010年开始连续9年观测了生长季降水、深层渗漏和植被生长特征的动态数据。分析发现在半干旱沙地,降水模式的改变与植被覆盖类型的相互作用影响着深层渗漏甚至地下水补给;半干旱沙地不同植被覆盖类型下的深层渗漏过程主要受降水量和持续时间的影响(图2)。无植被沙区深层渗漏量对降水事件的响应敏感度显著高于有植被覆盖的沙区;流动、半流动、半固定、固定沙地年平均渗漏补给系数分别为53.3%、9.9%、7.3%和4.7%(图3)。深层渗漏量与固沙植物物种丰富度和高度呈弱的负相关,与植被盖度和地上总生物量呈强的负相关(图4)。该研究结果表明,半干旱沙地固沙植被恢复、以及覆盖度和地上生物量的增加显著减少了深层渗漏乃至地下水的补给量。因此,在固沙植被恢复过程中要综合考虑植被类型、覆盖度和生产力等因素,减少降水的间接消耗以回补日益减少的地下水资源。

  该成果以 Restoration of sand-stabilizing vegetation reduces deep percolation of precipitation in semi-arid sandy lands, northern China 为题发表于中科院一区 Catena(IF2021=5.198)上。西北研究院生态与农业研究室奈曼沙漠化研究站刘新平副研究员为论文第一作者和通讯作者;何玉惠助理研究员、孙姗姗博士研究生、张铜会研究员和罗永清副研究员作出重要贡献。该研究获国家自然科学基金(41801076; 41371053)、中国科学院战略性先导科技专项(XDA26020104-01)和中国科学院科技扶贫项目(KFJ-FP-202104)的共同资助。

  论文链接

大型地下观测室实景与示意图 

生长季降水及深层渗漏    动态 

 

不同植被类型条件下的年和生长季平均渗漏系数

深层渗漏与地上总生物量和植被盖度的关系 

责任编辑:李暄妍