古尔班通古特沙漠1970-2000年代生物结皮覆盖变化研究

生物结皮是古尔班通古特沙漠主要的地表覆盖类型,也是维持其地表稳定的重要生物因子。论文利用20世纪70年代中期、80年代末期及21世纪初的遥感影像,通过生物结皮指数提取了古尔班通古特沙漠在相应时期内的生物结皮空间分布。在此基础上,分析了研究区近30年来生物结皮空间分布的变化特征;利用景观分析软件Fragstats计算了各个时期内结皮覆盖的景观指数熏并对其变化特征进行了分析。结果表明:由于新疆气候增湿、增暖明显,近30年来结皮发育良好。但由于油田开采、水利工程建设、牲畜放牧等人类活动的加强,结皮发育受到较为严重的干扰,区域内结皮斑块破碎化程度加大。     

基于探地雷达快速测定土壤含水量试验研究

试验点选择在古尔班通古特沙漠南缘中国科学院阜康荒漠生态系统研究站,以探地雷达为主要数据采集工具。结合探地雷达两种测量方式特点,提出了探地雷达最佳天线间距判定方法,达到快速测定中尺度土壤水分含量的目的。研究结果表明:固定天线间距测量下,得到最佳天线间距为1.9 m,提取了该天线间距下的地面波,进行了土壤含水量计算,测线上30.5 m点测定的土壤含水量与标后的时域反射仪法结果对比,在该试验点探地雷达地面波法测定上层土壤含水量的有效深度为20 cm,其偏差仅为0.015 m³/m³,精度能够满足实际需求,测线0~36.5 m间沙地上层土壤含水量表现出空间异质性,该方法能快速精确测定中尺度土壤含水量,为农业生产和作物灌溉提供科学依据。     

古尔班通古特沙漠生物结皮中土壤微生物垂直分布特征

对新疆古尔班通古特沙漠主要沙丘类型———沙垄的不同部位、不同类型生物结皮中土壤微生物数量变化特征进行研究,结果表明:(1)微生物总数从垄顶至垄间低地呈递增趋势,在沙垄不同部位0~20cm土层中的垂直分布有差异.(2)土壤微生物各类群数量垂直变化规律为:细菌数量在垄顶0~10cm土层中递减,到10~20cm有所回升;在迎风坡和背风坡的0~10cm土层中递增,到10~20cm有所下降;在垄间低地0~20cm土层中呈递增趋势.放线菌数量在各部位均随土层加深而递减.真菌数量在垄顶和迎风坡0~20cm土层中的垂直变化与细菌在垄顶的垂直变化一致,在垄间低地和背风坡,真菌数量均在2~5cm土层中出现峰值,然后随土层加深递减.(3)微生物类群的组成表现为:细菌数量>放线菌数量>真菌数量.在垄间低地细菌所占微生物总数比例相对垄顶有所增加,而放线菌和真菌相应减少.(4)土壤微生物的数量变化特征与生物结皮的类型、分布以及土壤有机质含量等因子有一定相关性.图5表1参34     

Na2SO4对古尔班通古特沙漠细沙盐结皮特性的影响

盐晶体胶结土壤颗粒形成的一层盐结皮层质地致密且强度较高,具有较高的抗风蚀能力,在土壤风蚀治理中具有重要作用.盐结皮特性与盐的种类及质量分数有关,为探究w（Na₂SO₄）对结皮特性的影响,选取古尔班通古特沙漠东南缘流动风沙土的主要颗粒（100~200 μm）,于70℃下在烘箱内进行13个w（Na₂SO₄）的12 h胶结试验,即风沙土中w（Na₂SO₄）为0.1%、0.2%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%、6.0%、7.0%、8.0%、10.0%、12.0%,分析w（Na₂SO₄）对风沙土盐结皮的表观、抗压强度及韧性特征3个抗风蚀能力指标的影响.结果表明:①随着w（Na₂SO₄）的增大,结皮表面颜色由红棕色变为浅红棕色再变为灰白色,表面盐晶越来越多.②w（Na₂SO₄）≤ 3.0%时结皮表面平整,4.0%~7.0%时结皮表面呈现起伏"波浪状",≥ 8.0%时结皮表层遭孔隙应力破坏并脱离土体.③w（Na₂SO₄）≤ 3.0%时,样品抗压强度随着w（Na₂SO₄）的增加呈线性上升;≥ 3.0%时受孔隙压力破坏的影响,结皮抗压强度随w（Na₂SO₄）的增加反而下降.④结皮的韧性与w（Na₂SO₄）存在密切关系,w（Na₂SO₄）≤ 3.0%时,韧性随w（Na₂SO₄）的增加而增大,≥ 3.0%时韧性随w（Na₂SO₄）的增加反而减小.沙漠中风沙土主要组成物质是细沙（100~200 μm）,且主要粒径沙土结皮特性与自然风沙土的结皮最相似.所以,若采用质量分数为3.0%的Na₂SO₄胶结风沙土形成盐结皮,具有较好的抗压强度和韧性,且表面平整无破坏,胶结体具有较好的抗风蚀性能,可用作流动沙地的治理.      

古尔班通古特沙漠公路扰动带植被恢复研究

古尔班通古特沙漠区域伴随多条沙漠公路的修筑，公路沿线形成了生态扰动带（包括施工扰动带和运营扰动带）。它使地表空气流场改变、地表覆被剥离、风沙源出现、地表径流过程受阻、地表水分重分配以及生境隔离。野外考察和样品分析表明，扰动带的植被恢复取决于消面稳定性、降水的地表分配、时间、地下水位、种源和风场等因素，并初步总结出如下规律：①草方格内部表面沙层的有机质随时间逐渐增多；②草方格固沙措施加速了植被恢复的速度；③迎风坡自然覆沙，种子易于着床和萌发；④路肩上形成长营养期的中生植物，边坡形成旱生植物，路边优动带内的植被恢复情况因水分条件而变化；⑤植被恢复与时间成正比，演替过程为：短命植物、三芒草→蒿类→梭梭或白梭梭。最后提出改进草方格沙障的材料、增加土壤的有机质含量、使用干水、适时播种等恢复措施。