古土壤记录的内蒙古沙区全新世环境变化

古土壤是发育于地质历史时期埋藏的自然土壤,是记录古环境信息的重要载体。本文基于对内蒙古沙区古土壤研究文献的梳理,通过古土壤测年数据统计,对比区内其他信息载体的研究成果,分析内蒙古沙区沙漠/沙地形成时代及全新世环境变化。结果表明:内蒙古沙区全新世环境变化可分为3个阶段:全新世早期（10～8.5 ka BP）为升温阶段,气候以干冷为主;全新世中期（8.5～2.5 ka BP）为气候适宜期,古土壤普遍发育,同时存在短期干冷波动;全新世晚期（2.5 ka BP以来）为降温期,气候逐步干冷,部分沙地气候波动频繁,形成古土壤。     

民勤绿洲农田生态系统能值空间分异特征

利用能值分析方法对2011年民勤绿洲18个乡镇农田生态系统的环境资源条件、投入产出结构和可持续性进行了系统分析,构建了反映民勤绿洲农田生态系统综合水平的能值指标体系,运用主成分分析方法对其进行了综合评价和排序。结果表明：民勤绿洲农田生态系统可持续性强的是夹河乡,其他乡镇农田生态系统为消费型生态经济系统,可持续性弱;民勤绿洲农田生态系统能值综合水平存在着明显的地域差异,呈现东北片高于西南片、绿洲边缘带高于中心带的地理分布特征;民勤绿洲农田生态系统总体上不具有可持续性,不协调发展型区域和极不协调发展型区域农田面积占民勤绿洲农田总面积的73.68%,强、中、弱协调发展型区域只占26.32%。因此,目前民勤绿洲农田生态系统面临的不可持续性应当引起相关部门的高度重视。     

2010年春季民勤沙地近地面沙尘气溶胶浓度特征

为了更好地研究沙尘气溶胶起沙和输送特征,2010年4—5月,在民勤周边沙地利用EZ LIDAR ALS300ALS450型激光雷达和GRI MM180型颗粒物采样器进行了大气气溶胶的外场连续观测,取得了晴天、浮尘、扬沙和沙尘暴天气条件下沙尘气溶胶总后向散射垂直剖面图和PM10、PM2.5、PM1.0质量浓度采样资料,其中包2010年4月24日特强沙尘暴过程资料。结果表明:春季民勤近地层大气中沙尘气溶胶浓度较高,且随气象要素的变化很大;在整个观测期内,PM10、PM2.5和PM1.0的平均质量浓度分别为202.3、57.4μg/m3和16.7μg/m3。在不同天气条件下,PM10、PM2.5和PM1.0质量浓度的变化有较好的相关性,但变化趋势有所不同。在沙尘暴天气条件下,PM10的日平均质量浓度高达2469.1μg/m3,是背景天气条件下PM10日平均质量浓度的100多倍,是浮尘天气条件下PM10日平均质量浓度的8倍,是扬沙天气条件下PM10日平均质量浓度的2倍。PM2.5在沙尘暴天气下日平均质量浓度为460.3μg/m3,是背景天气条件下PM2.5日平均质量浓度的45倍,是浮尘天气条件下PM2.5日平均质量浓度的6倍,是扬沙天气条件下PM2.5日平均质量浓度的1.4倍。PM1.0在沙尘暴天气条件下的日平均浓度为92.7μg/m3,是背景天气条件下PM1.0日平均浓度的13倍,是浮尘天气条件下PM1.0日平均浓度的7倍,是扬沙天气条件下PM1.0日平均浓度的1.3倍。可见,风速增大时,沙尘粒子浓度的增加对粒子粒径是有选择的,小粒子比重随沙尘浓度增加而相对减小,大粒子比重随沙尘浓度增加而相对增多。通过对2010年4月24日特强沙尘暴过程的研究表明,一次沙尘暴过程往往包括沙尘暴、扬沙和浮尘天气中的两种类型。通过对激光雷达数据分析发现,在强沙尘暴发生过程当中,民勤沙地发生了非常严重的风蚀起沙现象。     

民勤“2010.4.24”黑风天气过程的稳定度分析

 2010年4月24日民勤出现黑风天气,给当地经济和社会造成严重影响。利用民勤黑风发生前后2010年4月24日08时~25日08时的探空观测资料,对大气不稳定能量、热力参数“V—3θ”和动力参数“相对风暴水平螺旋度”进行了计算分析。结果表明：黑风发生时,民勤近地面存在正不稳定能量,促使黑风在近地面层爆发性发展,使沙尘粒子在正不稳定能量区聚积,形成黑风墙。民勤黑风爆发前和爆发时大气温湿结构呈现出上湿下干的分布特征,低层湿度较小不利于降水产生,为沙尘扬起提供了较好的垂直方向的环境场条件;黑风爆发前大气层结500 hPa以下风场的垂直分布形成顺时针滚流,为对流性不稳定层结,气层有利于黑风生成和发展;黑风过境后,风场的垂直分布顺时针滚流下降至700 hPa以下,说明大气层结的对流不稳定层结变薄、减弱,700～500 hPa存在逆时针滚流,抑制上升运动,预示黑风将减弱。黑风爆发期间在河西走廊中部存在一个相对风暴水平螺旋度负值中心,中心值达到-870 m2 /s2,远小于强沙尘暴发生的临界值-600 m2 /s2,沙尘暴的强度与相对风暴水平螺旋度负值中心存在很好的对应关系。当民勤测站的相对风暴水平螺旋度＜0,其上游存在≤-600 m2 /s2的最小中心时,民勤测站将出现强沙尘暴;当民勤测站的螺旋度＜0,其上游存在正值中心时,下游存在负值中心时,民勤测站的沙尘暴结束,能见度好转。     

甘肃民勤春季沙尘天气的气候特征

用民勤气象站1976—2005年春季沙尘天气的观测资料,分析了沙尘天气的时空变化特征与气象条件、水资源以及人类活动的关系。结果表明：春季民勤地区的沙尘天气大多发生在中午至傍晚,持续时间一般在1-2h。沙尘天气总的发展趋势在减少,它与降水量之间有很好的反相关性;民勤地区特殊的地理位置所形成的气候背景、石羊河流域来水的大幅度减少、水资源不合理的开采与利用、人口增长对生态环境的压力等方面的影响都造成该地春季沙尘天气较多。     

沙区植被恢复对土壤微生物量及活性的影响

土壤微生物是生态系统功能及养分循环的关键影响因素,对土壤质量变化有重要的指示意义。研究了干旱沙区植被恢复过程中土壤微生物量及微生物活性的变化特征及其季节动态。结果表明：固沙植被区土壤微生物量碳氮和土壤基础呼吸显著大于流动沙丘,总体上表现为同一土层土壤微生物量碳氮和基础呼吸速率随植被恢复年限的延长而增加,而同一年代植被区则随土层深度的增加而减小。土壤微生物代谢熵随固沙年限的延长呈下降趋势,随土层深度的增加而增大。土壤微生物量和基础呼吸呈现出明显的季节变化,表现为夏季 >秋季 >春季 >冬季,且随着恢复年限的延长其变化幅度增大;微生物代谢熵不存在明显的季节变化。土壤微生物属性能够较好地反映沙区植被恢复引发的土壤质量变化。     

1999-2013年民勤绿洲地下水埋深年际变化动态及影响因素

为探究内陆河下游绿洲地下水动态变化规律,以民勤绿洲1999-2013年实测数据,在对绿洲地下水年际尺度埋深动态及潜在影响因素进行描述性统计分析的基础上,运用主成分分析法提取12个影响地下水埋深的主要因素,并采用灰色关联度方法分析了地下水埋深对各影响因子的敏感程度。结果表明：（1）绿洲地下水埋深总体呈逐年增加趋势,且不同区域、不同时期有明显差异;（2）民勤绿洲地下水埋深动态对12个因子的敏感程度依次为化肥使用量 >农膜覆盖面积 >年平均气温 >年末耕地总面积 >人口规模 >经济作物种植面积 >有效灌溉面积 >森林面积 >降水量 >蒸发量 >生产用电度数 >大牲畜年存栏量。     

甘肃省民勤干旱区红沙岗矿区水资源模拟与评价

结合甘肃省民勤红沙岗矿区疏干水利用实例,基于Visal Modflow4.1软件对矿区第四系疏干水可利用量进行了数值模拟计算,并对矿区第四系松散岩类孔隙水的补给及储量进行了研究。研究结果表明:矿区第四系松散岩类孔隙水天然补给源为沟谷雨洪水入渗量和基岩裂隙水的侧向流入量之和98.41×10~4m~3/a(2 696.16 m~3/d),其储存量为2 798.45×10~4 m~3;设计矿区疏干水开采时间为30年、40年及50年时,与其对应第四系可利用疏干水量分别为281.98×10~4m~3/a(7 725.48 m~3/d)、225.32×10~4m~3/a(6 173.15 m~3/d)和183.55×10~4m~3/a(5 028.77 m~3/d),矿区疏干水不能满足计划用水量600.00×10~4 m~3/a,需寻找新的供水水源;计算结果较真实地反映了矿区疏干水储量,具有较好的实用性;所建模型为其它类似矿区疏干水可利用量的计算提供了借鉴。     

对民勤绿洲生态退化问题的探讨

针对位于河西走廊东北部、石羊河流域最下游的民勤绿洲近40a生态环境逐渐退化的现象,从土地荒漠化、植被死亡等方面分析了民勤绿洲退化的特点;从气候变化和人类活动等方面分析了民勤绿洲退化的原因;最后针对保护石羊河流域生态环境提出几点建议。     

首都圈典型沙区水分资源的变化趋势及其利用

本文简要介绍了首都圈典型沙区农业地理概况。从年降水量的时空变化、频率计算等方面 ,分析了本区水分条件的地区差异。在年降水量的频率计算中 ,采用了皮尔逊 III型模型与韦克比分布进行模拟 ,其结果均能符合精度要求。根据丰宁县的面降水量系列 ,采用了自回归分析、方差分析与谱分析确定该系列的周期。在水分资源利用方面 ,分析了主要作物的农业气象指标、水分生产函数 ,并建议了主要作物的综合增产技术以及改善农业供水条件的有效措施。