新疆策勒县沙漠-绿洲过渡带风沙流结构及输沙粒度特征

[目的]为了分析3个不同下垫面近地表风沙流结构差异及输沙粒度特征,为输沙模型的建立提供理论依据。[方法]对策勒绿洲—沙漠过渡带风速梯度和输沙率进行野外观测,采用拟合函数回归方法分析。[结果]在0—200cm高度范围内,流沙地近地表输沙率或输沙通量与高度服从指数函数或对数函数关系,且拟合程度较高;半固定沙地近地表输沙率或输沙通量随高度服从指数函数关系,拟合程度中上等,稍差于流沙地;固定沙地输沙率随高度变化服从多项式函数关系,拟合程度中等—差。[结论]平均风速较大时,流沙地、半固定沙地地表输沙率或输沙通量随高度变化多服从指数关系,且拟合程度好于平均风速较小的输沙阶段;近地表跃移、蠕移沙粒无论在垂向还是在水平方向上,离地表越高或离绿洲越近其各高度输沙率和沙粒平均粒径都有变小和变细趋势,在水平方向上流沙地输沙沙粒分选性依次好于半固定沙地、固定沙地,分选性多属于中等或中等偏上;所有输沙沙粒的偏度值分布在-0.06~0.05之间,越靠近绿洲输沙沙粒越细;所有跃移、蠕移沙粒峰态值分布在0.92~1.05之间,属于中等峰态。     

敦煌沙漠-绿洲过渡带近地表风沙动力环境

[目的]探究沙漠绿洲过渡带起沙风况、输沙势、风沙通量和近地表粒度特征,为阐明沙漠绿洲过渡带风沙动力过程提供理论依据。[方法]利用同步风况、输沙通量和近地表断面粒度资料,分析了沙漠、绿洲及其过渡带输沙势时空分布特征。[结果]由于沙漠和绿洲内部物质组成、空间结构和水热状况不同,沙漠—绿洲过渡风速梯度和起沙风累计作用时间差异显著;受沙漠和绿洲的交互作用,沙漠—绿洲过渡带存在两组主导风向。从近地表粒度特征沿程分布来看,自沙漠至绿洲方向,粗沙含量逐渐降低,粉沙和黏粒含量相对增加。沙漠—绿洲过渡带是绿洲生态系统的重要组成部分,对维持绿洲稳定意义重大。[结论]针对绿洲风沙危害防治,应从局地环流角度出发,充分考虑沙漠—绿洲过渡带的调节和缓冲作用。     

敦煌沙漠绿洲过渡带地表沉积物粒度特征及沉积环境

[目的]探究敦煌沙漠绿洲过渡带地表沉积物粒度特征及沉积环境,为敦煌沙漠绿洲过渡带的生态恢复以及有效控制风沙灾害提供必要的理论依据。[方法]运用对角线法对敦煌沙漠绿洲过渡带地表沉积物进行采样,采用矩值法计算粒度参数,分析其粒度空间分布特征以及沉积环境。[结果](1)研究区地表沉积物粒级极粗砂和极细砂含量较少,沙漠和绿洲分别以粗砂和细砂为主,过渡带以中砂为主,沉积物粒径自沙漠到绿洲呈现明显减小的趋势;(2)3条样带的分选性都较好,相比而言,沙漠的分选性最好,过渡带次之,绿洲最差;(3)偏态除绿洲属于正偏外,沙漠和过渡带都属于近对称分布,频率曲线峰型都是平顶峰,说明不同沉积物粒级对风力作用响应的差异性。[结论]敦煌绿洲的沙以风成环境为主,鸣沙山主要为河湖沙或河流冲积沙,过渡带混合有风成沙和河湖或河流冲积沙。     

塔里木沙漠公路防护林土壤微生物的生态分布特征

对不同立地类型、不同造林年限、不同树种、不同季节的防护林土壤微生物数量及区系组成进行研究 ,结果表明 :咸水灌溉条件下塔里木沙漠公路防护林和人工绿地建成后 ,风蚀作用减弱 ,流动沙丘逐渐固定 ,土壤结构和养分状况得到改善 ,微生物活性大幅度提高 ;在土壤微生物区系组成中 ,细菌占绝对优势 ,放线菌次之 ,真菌最少 ;表层微生物数量远多于下层土壤 ;林地外围距林缘近的土壤微生物活性较强 ,3m以外微生物数量已接近流沙微生物量 ;3类土壤微生物分布具不同的季节性规律 ,且不同立地类型土壤微生物分布差异明显 ;随造林年限的增加 ,防护林的改土作用更加显著。     

咸水滴灌条件下塔里木沙漠公路防护林土壤水分物理性质

应用压力膜仪测定了塔里木沙漠公路防护林地0-150cm土层范围内的土壤水分特征曲线,并用RETC软件中的van Genuchten模型对其进行拟合分析,研究了防护林地不同土层的土壤水分物理特性。结果表明:(1)van Genuchten模型拟合的含水量模拟值与实测值间的RMSE≤0.01。(2)各土层持水性强弱依次为0-5cm40-60cm100-150cm60-100cm5-40cm;供水性表现为5-40cm60-100cm0-5cm40-60cm100-150cm,且整体在低于1.5×105 Pa吸力值时表现较强;各土层有效水含量自上而下递减,均值为17.286%。(3)饱和持水量、毛管持水量和田间持水量也随土层自上而下呈同步下降趋势,并与容重呈显著的一元线性负相关。(4)有效水范围内,防护林地土壤有效水上限对应0.3×105 Pa的吸力值,易效水与难效水的临界点吸力值以1.5×105 Pa为宜;各土层的易效水均多于难效水,总体上,前者均值为13.127%,是后者的3倍;5-40cm和60-100cm土层的易效水多,0-5cm和40-60cm土层的难效水多,二者比例均为同类最高;同层内易效水比例与土壤持水性之间负对应。     

乌兰布和沙漠东北缘防护林体系建设对风沙灾害性天气影响的数量化研究

 在收集整理磴口县1970—2000年风沙天气资料和1977—2000年防护林建设相关资料的基础上,按照“三北”防护林工程建设的年限划分标准,将上述31年风沙天气资料划分为4个阶段,分别为建设工程前8年、一期工程8年、二期工程10年和三期工程5年。对不同阶段的风沙天气资料进行方差分析和F检验,证明4个阶段的数据有极显著的差异;对扬沙日数和沙尘暴日数与大风日数比值的分析,充分显示出乌兰布和沙漠东北缘4个阶段防护林体系生态防护作用存在着较大的差异,说明整体防护功能在不断提高。回归分析表明,风沙天气指标(年均大风日数、扬沙日数和沙尘暴日数)与防护林指标(防护林面积、防护林林木蓄积量)存在着显著的线性关系。     

塔里木沙漠公路防护林咸水灌溉土壤盐渍化状况研究

为了研究塔里木沙漠公路防护林建林后土壤在咸水灌溉条件下的盐渍化状态,本文通过对塔里木沙漠公路防护林建林后沿线土壤盐分分布状况的监测,结合防护林建林前土壤盐分状况普查资料,运用统计分析、相关性分析及灰色关联分析,对防护林沿线的40个监测点的土壤盐离子、土壤盐渍化的现状及驱动力作了初步研究。研究结果表明:塔里木沙漠公路防护林建成后,土壤盐分各离子含量均较建成前有了显著增加,其中,阳离子含量Na++K+>Mg2+>Ca2+,阴离子含量Cl->CO23->SO24->HCO3-;防护林沿线土壤盐渍化类型以氯化物型与硫酸盐-氯化物型为主,分别占到监测点的84.2%与15.8%;有近81.6%的监测点已达到中度盐渍化程度;灰色关联分析结果表明,引起塔里木沙漠公路防护林土壤盐渍化的主要驱动力依次是灌溉年限、地下水矿化度,地下水pH和地下水埋深。     

库布齐沙漠典型防护林土壤养分特征

以库布齐沙漠典型防护林为研究对象,通过测定不同防护林的土壤理化性状,评估该防护林系统的土壤改良效益,为库布齐沙漠防护林的管理与养护提供理论依据.结果 表明:(1)库布齐沙漠防护林营建15年后,在植被改良的作用下,原有的流沙质量发生了明显改变.与流沙环境相比,研究区土壤的碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、有...     

塔里木沙漠公路防护林咸水灌溉土壤盐渍化状况研究

为了研究塔里木沙漠公路防护林建林后土壤在咸水灌溉条件下的盐渍化状态,本文结合防护林建林前土壤普查资料土壤的盐分状况,运用统计分析、相关性分析及灰色关联分析,对防护林沿线的40个监测点的土壤盐离子、土壤盐渍化的现状及驱动力作了初步研究。研究结果表明：塔里木沙漠公路防护林建成后,土壤盐分各离子含量均较建成前有了显著增加。其中,阳离子含量Na K ＞Mg2 ＞Ca2 ,阴离子含量Cl-＞CO32-＞SO42-＞HCO3-;防护林沿线土壤盐渍化类型以氯化物型与硫酸盐-氯化物型为主,分别占到监测点的84.2%与15.8%;对土壤盐渍化程度的研究表明：有近81.6%的监测点已达到中度盐渍化程度;灰色关联分析结果表明：引起塔里木沙漠公路防护林土壤盐渍化的主要驱动力依次是灌溉年限、地下水矿化度,地下水pH和地下水埋深。     

库布齐沙漠含水率对风沙运动影响的风洞模拟

采用室内分析和风洞模拟试验的方法,研究了不同风速下库布齐沙漠沙丘沙含水率对粗糙度、风速廓线和风沙流结构变化的影响。根据风洞实际动力情况,确定试验进口风速为6,8,10,12,14,16m/s;除干沙外,人工配制了含水率为0.25%,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,2.5%6组不同湿度的沙样,分别开展了风洞模拟试验。结果表明,地表粗糙度随着风速的增加而增大,但随湿度的增加整体呈减小趋势;试验所包含的湿度范围内,其风速廓线均随高度呈对数分布,随风速的增大,风速廓线的对数规律越好,风速梯度逐渐减小;湿度越大输沙率随风速增加的绝对量变小,但相对量有所增加;随着湿度的增加输沙率呈整体下降趋势;不同湿度输沙率都出现随高度增加而减少的趋势,当湿度达到2.5%时,不管任何高度风蚀过程几乎停止;干沙输沙量80%集中于近地表5cm内,但随着湿度增加,5cm以上输沙率所占比重呈增加趋势,当湿度介于0.25%~1.5%时,地表5~8cm之间输沙量占总输沙率的30%以上。说明在地表含水率较高的库布齐沙漠,采用格状沙障等增加地表粗糙度的机械防沙措施能收到比西部沙漠和戈壁地区更为理想的效果,而且采用固沙措施的高度也应高于干沙地区。     

防护林降解近地表沙降尘机理的研究

沙尘暴是指强风把地面大量沙尘卷入空中,使空气特别浑浊,水平能见度低于1km的灾害性天气现象。近年来,沙尘暴已成为国内外学者竟相研究的热点问题之一。在总结前人研究的基本理论基础上,通过风洞实验对不同结构类型防护林降解近地表沙降尘的基本规律及特征进行了分析研究。研究结果表明:(1)降尘量在林网内具有一定的水平分布特征,即从林缘至林网中心降尘量依次降低,同一网格内不同位置处的降尘量也随林带疏透度的变化而有所差异;(2)防护林结构对降尘量的影响较大,其中疏透度在0.24～0.34之间的防护林内降尘效果较好,在相同疏透度条件下网格状结构防护林对沙尘的降解作用大于带状结构防护林。因此,我们在设计防护林时,既要考虑疏透度,也要考虑林带结构,只有这样才能使防护林达到最佳防护效果。     

放牧干扰下荒漠草原植物功能群数量特征与输沙量的关系

[目的]分析放牧干扰下草地群落及功能群数量特征变化与草地土壤风蚀间的关系,阐明草地不同功能群对草地侵蚀过程的影响,为荒漠草原合理放牧利用及保护提供理论依据。[方法]以内蒙古短花针茅荒漠草原为研究对象,采取完全随机试验设计设置对照、中度和重度3个不同的放牧处理,对不同处理下的草地输沙量和功能群特征进行研究。[结果](1)随放牧强度增加,各功能群内物种高度、盖度和地上生物量基本呈下降态势。适当放牧能显著提高Simpson优势度指数和Shannon-Wiener多样性指数。(2)各放牧处理间的草地输沙量差异显著,不同输沙高度处的草地输沙量变化规律均为HG>MG>CK,同一放牧处理下,随输沙高度上升输沙率显著降低。(3)各功能群高度、盖度与输沙量均存在指数负相关关系,其中多年生禾草和多年生杂类草的高度变化对输沙量的影响更显著。各功能群的地上生物量与输沙量存在负相关指数关系,其中多年生禾草的生物量与输沙量的拟合程度最高。[结论]过度放牧会显著影响功能群特征并降低草地的防风固沙能力,建议放牧强度控制在中度及以下。     

平坦沙质地表蚀积量计算模型研究

通过对平坦沙质地表蚀积动态的野外观测,结合同时期区域风况资料,分析了平坦沙质地表蚀积过程。在输沙势和最大可能输沙量计算公式基础上,调整参数提出了平坦沙质地表蚀积量的计算模型,弥补了两者不能直观准确表示区域风沙活动的缺点。通过对比野外实测值与输沙势、模型预测值和最大可能输沙量之间的变化趋势得出它们存在同期波动特征。进一步比较回归方程可知,模型预测值回归方程更加显著,预测值更加接近实测值,能够更好地表示区域风沙活动特征和强度,可为沙漠的扩张和收缩提供量化预测依据。     

基于变权物元可拓模型的沙漠公路防沙工程综合效益评价

[目的] 对沙漠公路防沙工程综合效益进行评价,为风沙区公路防沙工程的评价研究与后期运维工作提供科学参考。[方法] 以乌玛会（乌海—玛曲）高速公路沙漠区段的防沙工程为例,在分析沙漠公路防沙工程综合效益影响因素的基础上,从工程效益、经济效益、环境效益3个维度建立沙漠公路防沙工程综合效益评价指标体系。构建变权物元可拓模型,利用变权理论对固定权重进行修正,以体现指标值波动对指标权重的影响,并通过敏感性分析指出对综合效益影响显著的指标。最后,将模型应用于乌玛高速公路沙漠区段防沙工程。[结果] 乌玛高速公路沙漠区段防沙工程的综合效益处于“较好”效益等级,但有大幅偏向“中等”效益等级的趋势,与传统的固定权重法相比,本研究结果更加符合工程实际;在众多评价指标中,防护效果、破损程度、施工质量、植被环境影响对评价结果影响最为显著。[结论] 为进一步提升乌玛高速沙漠区段防沙工程的综合效益等级,在后期运营过程中应重点关注这几项指标的变化趋势,针对性地开展维护工作,保证综合效益最大化。     

塔中地区近地层风沙流的结构特征

[目的]分析特定高度的风沙流结构,阐明其风沙流运动规律,为防沙治沙提供理论依据。[方法]采用全方位微梯度集沙仪和风速仪,收集2014年7月至2014年8月风沙流输沙样,通过对近地层0—85mm风沙流输沙率、风速进行分析。[结果]输沙率与风速的最佳拟合关系为幂函数,相关系数为0.968 7。随风速的增大,风沙流输沙率主要集中在0—35mm,0—5和15—35mm百分含量基本呈上升的趋势,5—15和35—85mm百分含量基本呈下降的趋势。[结论]风沙流运动是一种贴近地面沙物质的搬运过程,随风速的增大,输沙量越来越集中在0—35mm范围内。因此,采取各种措施改变近地表层的风状况及风沙流结构就能有效地削弱风沙活动的强度。     

直压立式纱网沙障不同取样季节输沙量变化特征

[目的] 对不同规格纱网沙障春季、夏秋季的输沙量变化特征进行定位连续测定,为进一步评价纱网沙障的固沙效果提供科学依据。[方法] 采用野外定位、定期观测方法,研究不同季节纱网沙障的输沙量变化特征。[结果] 无论是春季,还是夏秋季,设置2 m×2 m,3 m×3 m,3 m×4 m和4 m×4 m的纱网沙障对风沙流的拦截效果随着网格变小而增加,且输沙量随高度变化趋势线均呈现指数关系。来自西北风方向的输沙量大于东南风方向的输沙量,且春季输沙量大于夏秋季输沙量。和对照相比,春季3 m×4 m纱网沙障0—60 cm高度拦截的净输沙量降低了85.98%,而夏秋季降低了79.56%。[结论] 纱网沙障输沙量主要集中在地表20 cm及以下高度范围,并随着纱网沙障规格增加其降低输沙量能力减少。设置纱网沙障能有效减少风沙流危害。     

巴丹吉林沙漠南缘近流沙区白刺灌丛沙堆形态特征与空间分布

白刺灌丛沙堆是风沙塑造的荒漠景观,研究白刺灌丛沙堆形态特征和分布格局对沙源的响应,可为进一步研究其形成演化提供依据.研究通过野外调查测定,对巴丹吉林沙漠南缘近流沙区白刺灌丛沙堆集中分布区的沙堆形态特征及其空间分布进行了研究.结果表明:雏形阶段和发育阶段的沙堆分别占沙堆总数的24.0％和42.2％.该区域相邻沙堆平均间距...     

不同高度阻沙栅栏蚀积过程及防沙效益研究

通过对不同高度阻沙栅栏蚀积过程的野外观测,结合同时期区域风况资料,分析了阻沙栅栏前后地表蚀积形态、蚀积量以及蚀积强度的时空变化特征。结果表明,在沙源充足条件下,不同高度阻沙栅栏上风向表现为风沙堆积,下风向风蚀与堆积共存,且程度与栅栏高度有关,栅栏总体蚀积量和蚀积强度的变化趋势与下风向变化趋势相近。其中,60和70cm高度阻沙栅栏风沙堆积量最大,防沙效果最佳,但二者积沙方向存在差别。70cm高度阻沙栅栏上风向积沙较多;60cm高度阻沙栅栏下风向积沙较多。在实际应用中,应依据防护对象合理配置阻沙栅栏并适时加高,避免阻沙栅栏过低或过高,进而影响防沙效果。此外,依据断面形态、蚀积量和蚀积强度的变化,将栅栏前后分为风沙堆积区、风蚀区和蚀积平衡区。     

古尔班通古特沙漠不同地貌部位生物结皮的选择性分布

新疆古尔班通古特沙漠是我国最大的固定和半固定沙漠，其间广泛发育着以地衣植物为主的生物结皮，是除种子植物以外的固定沙面的重要生物因子。研究表明，生物结皮的分布对地貌部位有较强的选择性，生物结皮的不同发育阶段种类组成亦有较大的差别。沙垄顶部为流动或半流动沙丘，主要以微生物种类分布为主。沿沙垄顶部向两侧坡间延伸，开始出现发育较弱的藻结皮，脆而极易破损。从坡上部至坡中部出现发育充分的藻结皮，具有一定的抗机械能力，并在局部微地形凸起部位有地衣植物出现。沿坡中部至坡下缘部，逐渐开始发育有良好的地衣结皮。同时，在蛇麻黄等低矮灌木群落下已经发育有苔藓结皮。丘间低地是生物结皮最为丰富的部位，苔藓植物除分布于低矮灌丛下外，还在灌丛间形成面积不等的纯群，与发育良好的地衣结皮镶嵌分布。     

沙袋沙障凹曲面特性研究

按不同规格,不同坡位,对设置一年后、总面积近25 000 m2的沙袋沙障内凹曲面特性进行了调查研究.结果表明,沙障规格和设置部位对沙障凹曲面的特征均有显著影响.通过3种规格的对比,1 m×1m规格沙袋沙障更利于稳定凹曲面的形成;3个坡位相比,坡顶处形成的凹曲面较为稳定.不同规格及不同坡位沙障凹曲面的N-S和W-E两个走向垂直剖面轮廓曲线都基本符合一元二次函数,且N-S剖面较W-E剖面陡,表明凹曲面特性受风力及风向影响较大.沙袋沙障稳定凹曲面的障间蚀积系数在1/10左右.障内植物对凹曲面形态特征影响较大,植物具有明显的灌丛堆效应,可进一步增强沙丘的稳定性.大规格的沙障若一定时间内无植被生长,会导致沙障很快失去防护作用.