全 文 ：　收稿日期:2005-09-20
基金项目:西部科技开发行动(2002BA901A37)
作者简介:范文波(1975-),男 , 讲师 ,硕士生 , 从事水土保持和节水灌溉研究。 e-mail:fwb205@163.com。
第 24卷　第 2期
2006年 4月
石河子大学学报(自然科学版)
Journal of Shihezi University(Natural Science) Vol.24　No.2Apr.2006
文章编号:1007-7383(2006)02-0213-04
芨芨草改善沙漠小气候的研究
范文波1 , 雷　雨1 , 莫　亮1 , 郑耀凯1 , 陈　兵2 , 刘丽英3
(1 石河子大学水利建筑工程学院 ,新疆石河子 832003;2 石河子大学农学院 ,新疆石河子 832003;
3 石河子天宏造纸厂 , 新疆石河子 832000)
摘要:对人工种植 3 年的古尔班通古特沙漠边缘芨芨草试验园区的防风固沙效果进行研究。结果表明 , 种植芨芨
草后对沙漠小气候有较好的改善作用 ,可以明显降低风速 32.00%～ 85.77%, 降低土壤温度 10.07%～ 21.32%, 提
高空气湿度 10.99%,从而缓解空气温度骤然变化。
关键词:芨芨草;小气候;沙漠
中图分类号:Q948　　　　文献标识码:A　　　　
　　古尔班通古特沙漠是新疆第二大沙漠 ,面积为
4.73万 km2 ,常年多风 ,干旱少雨 ,风沙频繁 ,有一定
的流动性 ,对绿洲边缘的工农业生产和人民的生活
构成了较大的威胁[ 1] 。
芨芨草(A.splendens(Trin.)Neski)在新疆广泛
分布 ,是一种多年生植物 ,具有耐干旱 、耐盐碱 、根系
发达等特点 ,是优良的水土保持草种 ,也是治理荒漠
化土地的先锋草种[ 2 , 3] 。经过 3年的人工种植 ,已
经在古尔班通古特沙漠边缘建成约 15hm2 的芨芨草
试验园区 ,完全固定住了园区内沙丘的流动 ,与周围
环境形成截然不同的小气候环境。“十五”期间当地
政府将启动数千公倾芨芨草种植工程以改善绿洲周
边生态环境 。因此 ,研究芨芨草对沙漠环境的改善
必将为今后沙漠治理提供依据 。
1　材料与方法
试验是于 2003 年 7月在古尔班通古特沙漠边
缘进行的 ,试验地位于东经 86°01′51″,北纬 44°41′
58″,海拔385m。
采用澳大利亚生产的自动气象站(Monitor Auto-
matic Weather Station)同时监测芨芨草地和沙漠地相
对湿度 、气温 、太阳辐射 、光合有效辐射等各气象因
子。采用地面温度计和曲管地温计分别测定 0 、5 、
10 、15和 20cm 的温度变化情况 。利用手持式风速
仪(EDK-1A)测定 10 、50 、100 、150和 200cm 的风速变
化情况 。选择2d晴天 ,从8:00 ～ 21:30每隔2h测定
气象因子 ,若所测气象因子数值有较大变异则适时
加测。
2　结果与分析
2.1　风速
人工种植芨芨草高约 80cm ,覆盖度 90%以上;
沙漠地覆盖度不及 40%,多为蒿类和骆驼刺等草本
植物。试验测得日风速变化见图 1 、图2。
由图1 、图 2可知 ,从晚到晚风速依次呈小 —大
—小的变化趋势。11:07 ～ 14:00风速逐渐增大 , 14:
00 ～ 19:00风速逐渐减弱 。芨芨草地与沙漠地有相
似的变化规律 ,但从风速数值来看却相差较大。
各高度风速平均数值见表 1。
由表 1可以看出 ,芨芨草具有明显降低风速的
作用 ,在 10 、50 、100 、150 、200cm 5个高度上风速的降
低率依次为 85.77%、71.09%、43.30%、33.64%、
32.00%,而且越接近地面风速的降低率越大 ,即芨
芨草对风能的削弱程度越强。按照风沙流动的规
律 ,沙物质的 80%集中于近地层 30cm 以下 ,且大部
分集中于10cm以内[ 4] 。因此 ,芨芨草具有较强的防
风固沙作用。实际调查表明 ,芨芨草地流沙已完全
被控制 ,而周边地区流沙移动速度达到 5m/年以上 ,
这也证实了芨芨草具有较强的防风固沙作用。
DOI :10.13880/j.cnki.65-1174/n.2006.02.024
　　图 1　芨芨草地风速变化　　　　　　　　　　　　　　　图 2　沙漠地风速变化
表 1　不同高度日平均风速对照表
风速
/m·s-1
测定高度/ cm
10 50 100 150 200
芨芨草地 0.19 0.51 1.02 1.42 1.53
沙漠地 1.37 1.75 1.80 2.14 2.25
降低率/ % 85.77 71.09 43.30 33.64 32.00
2.2芨芨草对地温的影响
植被的覆盖对土壤温度影响较大 ,实测芨芨草
地和沙漠地土壤温度变化见图 3和图 4。
由图 3 、图 4可知 ,土壤温度早 —中 —晚依次表
现出上升 —下降的规律 ,土壤深度不同 ,温度达到最
大值的时刻及温度变化起伏的幅度也有差异。0cm
(地表)和 5cm 的温度变化起伏较大 ,规律相似;10 、
15 、20cm 温度变化起伏较小 ,规律相近 。芨芨草地
和沙漠地土壤温度变化规律相似 ,但数值大小有较
大的差异 ,尤其是最大值 ,最高相差 14℃(表 2)。
土壤温度变化具体为:地表从 9:00 ～ 16:30开
始升温 ,芨芨草地和沙漠地地表温度到16:00和 16:
30时分别达到最大 ,此时温度值分别为 47.5℃和
61.5℃。芨芨草地 5 、10cm地温分别在 16:30和 18:
00达到最大 ,分别为 36 、30℃;15 、20cm 地温分别在
19:00和 21:00达到最大 ,分别为 27 、25℃。沙漠地
5 、10地温分别在 18:00和 20:30 达到最大 ,分别为
40 、34℃;15、20cm 地温分别在 19:30和 20:30达到最
大 ,分别为 30 、26.5℃。0 、5 、10、15 、20cm 芨芨草地土
壤平均温度较沙漠地分别降低了 21.32%、13.81%、
13.09%、9.09%和 10.07%,即在一定的覆盖度下芨芨
草具有降低土壤温度的作用。
　　图 3　芨芨草地土壤温度变化　　　　　　　　　　　图 4　沙漠地土壤温度变化
表 2　不同深度平均土壤温度对照表
地温/ ℃ 不同深度/ cm
0 最大值 5 最大值 10 最大值 15 最大值 20 最大值
芨芨草地 36.03 47.5 30.28 36.0 26.83 30.0 25.03 27.0 23.70 25.0
沙漠地 45.80 61.5 35.13 40.0 30.87 34.0 27.53 30.0 26.35 26.5
降低率/ % 21.32 13.81 13.09 9.09 10.07
2.3　芨芨草对空气湿度的影响
芨芨草地和沙漠地空气湿度变化见图 5。由图
5可知 ,芨芨草地和荒漠地空气相对湿度从 8:30 ～
16:30一直呈下降趋势 ,且分别在 16:30和 16:00达
到最低 ,分别为 28.4%和 23.2%;16:00 ～ 21:00 呈
上升趋势。
表 3　芨芨草地与沙漠地平均相对湿度
地　点 平均相对湿度/ % 最小相对湿度/ %
芨芨草地 43.70 28.4
沙漠地 39.38 23.2
提高率/ % 10.99
214　　　　　　　　　　　　　　　　　　　石河子大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　　　　　第 24卷
图 5　芨芨草地与荒漠地相对湿度对比图
　　芨芨草地与沙漠地空气相对湿度日变化规律一
致 ,但芨芨草地相对湿度较高 ,平均相对湿度芨芨草
地高于沙漠地 10.99%,最小相对湿度芨芨草地高
于沙漠地 5.2%(表 3)。原因是试验所在芨芨草地
覆盖度在 90%以上 ,沙漠地覆盖度不及 40%,由于
芨芨草的蒸腾作用较强 ,改变了空气湿度 。
2.4　芨芨草对太阳辐射的影响
由于下垫面的不同 ,地面的反射率也不同[ 5] 。
实际观测芨芨草地和沙漠地有效辐射和太阳总辐射
见图6 、图 7。
由图 6 、图 7的有效辐射和太阳总辐射变化来
看 ,芨芨草地与沙漠地变化趋势极为相似 ,数值差异
不大。说明芨芨草对太阳辐射影响不明显 。
2.5　芨芨草对气温的影响
气温受风速 、太阳辐射 、下垫面等因素影响 。试
验观测芨芨草地和沙漠地气温日变化见图 8。
图 6　荒漠地与芨芨草地有效辐射对比图　　　　　　　　图 7　荒漠地与芨芨草地太阳总辐射对比图
图 8　芨芨草地与沙漠地气温对比图
　　由图 8可知 ,芨芨草地和沙漠地气温变化规律
相似 ,从 8:30 ～ 16:30气温呈上升趋势 ,且芨芨草地
和沙漠地分别在 16:30 和 15:00达到最大值 ,各为
32.16℃和 37.35℃;从 16:30 ～ 21:30 气温逐渐下
降。从气温变化幅度来讲沙漠地气温增加和降低幅
度要大于芨芨草地。
　　计算气温增加与降低幅度见表 4。由图 4 可
知 ,在升温期间(8:30 ～ 16:30)达到最高温度时 ,沙
漠地气温增加幅度达到 66.67%,气温平均增加量
为2.30℃/h;芨芨草地气温增加幅度达到 40.62%,
气温平均增加量为 1.16℃/h ,芨芨草地较沙漠地气
温增加幅度低 26.05%,气温平均增加量小 1.14℃/
h。在降温期间(16:30 ～ 21:30),沙漠地气温降低幅
度达到 23.45%,气温平均降低量为 1.35℃/h;芨芨
草地气温降低幅度达到 12.16%,气温平均降低量
为 0.78℃/h ,芨芨草地较沙漠地气温降低幅度低
11.29%,气温平均降低量小 0.57℃/h 。说明沙漠里
气温变化剧烈 ,芨芨草地相对较缓。
表 4　不同地块气温对比
地　点 沙漠地 芨芨草地
时　间/h 8:30 15:00 21:30 8:30 16:30 21:30
温　度/ ℃ 22.41 37.35 28.59 22.87 32.16 28.25
增加幅度/ % 66.67 40.62
降低幅度/ % 23.45 12.16
3　小结
本试验结果表明 ,种植芨芨草对沙漠地小气候
各因子都有不同程度的影响 。
影响较大的为风速 ,最大可降低 85.77%风速 ,
最少可降低32.00%;对土壤温度的影响因土壤深度
而异 ,深度越深降低效果越弱 ,深度越浅降低效果越
强 ,尤其地表温度最大值相差 14℃,总体降低幅度
215第 2期　　　　　　　　　　　　　　　　范文波 ,等:芨芨草改善沙漠小气候的研究　　　　　　　　　　　　　
为10.07%～ 21.32%;芨芨草可以提高空气湿度 ,提
高幅度约10.99%;对太阳总辐射和有效辐射影响不
明显;对气温的升降有明显的减缓作用 ,在升温期间
芨芨草地较沙漠地增加幅度低 26.05%,气温的平
均增加量小1.14℃/h ,降温期间芨芨草地较沙漠地
降低幅度低11.29%,气温平均降低量小 0.57℃/h。
因此 ,种植芨芨草对于防风治沙 、改善沙漠小气
候有较好的作用 。
致谢:感谢石河子市天宏造纸厂王新民 、李辉等
同志在试验期间的大力支持 。
参考文献:
[ 1] 新疆地理学会.新疆地理手册[ M] .乌鲁木齐:新疆人民
出版社 , 1993.
[ 2] 程积民.优良水土保持植物—芨芨草[ J] .水土保持学
报 , 2001 , 14(4):58-62.
[ 3] 新疆植物志编辑委员会.新疆植物志·第 6 卷[ M] .乌鲁
木齐:新疆科技卫生出版社 , 1996:313-318.
[ 4] 王礼先.水土保持学[ M] .北京:中国林业出版社 , 1995.
[ 5] 贺庆棠.气象学[ M] .北京:中国林业出版社 , 1988.
Studies on Improving Microclimate of Desert by A.Splendens
FAN Wen-bo1 , LEI Yu1 , MO liang1 , ZHENG Yao-kai1 , CHENG Bing2 , LIU Li-ying3
(1 College of Water Conservery &Architectural Engineering , Shihezi University , Shihezi , Xinjiang 832003 , China;
2 College of Agriculture , Shihezi University , Shihezi , Xinjiang 832003 , China;
3 Paper Manufacturing Factory of Tianhong , Shihezi , Xinjiang 832000 , China)
Abstract:Planting A.splendens is one way of wind proof and sand preventation.Throughout experiments and investiga-
tion , the result shows that planting A.splendens can improve microclimate of desert.A.splendens can decrease velocity of
wind to 32.00%～ 85.77%,decrease temperature of soil 10.07%～ 21.32%, raise humidity of atomsphere to 10.99%,
slow down the sudden change of temperature in the desert.
Key words:A.splendens(Trin.)Neski;microclimate;desert
216　　　　　　　　　　　　　　　　　　　石河子大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　　　　　第 24卷