呼伦湖西南部咸水湖干涸湖滨带沉积物粒度特征

沙粒是区域地表沙化的重要物质基础，以呼伦湖西南部典型间歇性干涸盐湖的湖滨带为研究对象，通过野外采样和室内测定，分析沉积物粒度组成及平均粒径、标准偏差、偏度和峰态值等粒度参数，探讨粒度与可蚀性特征。结果表明：区内干涸盐湖湖滨带沉积物属沙壤土，干涸湖滨带是潜在的风蚀粉尘释放源；粉砂和细砂是湖滨带沉积物呈现空间变化的主要粒级，从湖心到湖滨带，沉积物粒径频率分布曲线呈三峰态向双峰态渐变，地表粗化现象明显；风力搬运侵蚀是表层沉积物粒度发生变化的主要原因。受主风向影响，呼伦湖西南部咸水湖干涸湖滨带存在沿主风向扩大趋势，如进一步连通成片可能发展为呼伦贝尔沙地新的风蚀区，应该引起重视。     

中国东部沙区表层沉积物粒度特征

通过分析中国东部沙区表层沉积物粒度特征及其与风力、植被覆盖的相关性,探讨了东部沙区现代风沙沉积环境及其区域差异性。结果显示:东部沙区各沙漠/沙地粒径级配相对一致,均以细沙、中沙为主,粒度分布整体呈单峰形态,中等分选,粒度分布和分选性均与西部沙区有较大不同。风力和植被覆盖状况的差异决定了各沙地所处的风沙环境性质和风沙活动强度不同,导致东部沙区表层沉积物粒度特征存在明显的区域差异性。其中,库布齐沙漠粒度特征与该区风蚀、搬运、堆积过程频繁交替的风沙活动方式密切关联;呼伦贝尔沙地粒度特征反映了风蚀主导的风沙环境;科尔沁沙地、浑善达克沙地,毛乌素沙地粒度特征和风沙活动方式相对复杂,与这3个沙地内部风蚀主导区和沙尘沉降主导区镶嵌分布的格局有关。东部沙区表层沉积物平均粒径和分选系数均与沙地年均风速和植被总盖度双因素之间具有显著的非线性相关性。     

基于沉积物理化性质的雅鲁藏布江中游粉尘物源研究

物源是风沙研究的主要内容。雅鲁藏布江中游风沙区是西藏自治区的主要沙丘分布区和受风沙灾害影响的主要区域。但目前对该地区沙尘物源的研究甚少,从而限制了我们对该地区风沙地貌形成演化过程、防沙治沙工程合理布局和沙尘暴预报预警工作的开展。沉积物理化性质是沉积物物源判别的主要证据。为此,收集了雅鲁藏布江中游河岸、河漫滩、河漫滩沙丘、林地和山麓沙丘沉积物样品,对其进行粒度、常量元素和微量元素（<63 μm）分析,对该地区沙尘物源进行判别。结果表明：（1）不同类型地表沉积物粒度特征存在明显空间差异。沙丘沉积物以>63 μm沙为主（>91%）,而河岸和河漫滩粉沙和黏土含量与沙的含量几乎相同。（2）不同地表沉积物的常量元素相似。SiO₂含量最大,MgO含量最小;Fe₂O₃在河岸、河漫滩和林地富集,而在沙丘亏损,其他元素均为亏损。（3）不同地表微量元素差异较大,Ti、Sr和Ba总体为亏损,其他元素为富集。（4）不同地表沉积物的元素比值和风化过程相似,说明了研究区地表沉积物具有相同的物质来源。河岸和河漫滩具有形成风沙灾害的物质条件,是风沙灾害的主要物源。     

长江源卓乃湖流域地表沉积物粒度分布与风沙流结构

干涸湖盆是干旱与半干旱地区沙尘暴的主要策源地。长江源地区卓乃湖流域湖泊溃堤后,大量湖底碎屑物质出露地表成为新的沙源,不断加剧的风沙灾害严重威胁着卓乃湖的生态环境与青藏铁路的安全运营。通过对卓乃湖西岸、南岸和东侧3个部位的风沙活动进行系统观测,获得了卓乃湖溃堤后地表及风沙流中沙尘物质的粒度分布以及风沙流结构。结果表明：卓乃湖西岸是流域内风沙活动最为强烈的区域,西岸和南岸是流域内的主要起沙起尘区;东侧为沉积沉降区,风沙沉积物既包括本地沙物质,也包含来自西岸和南岸的沙尘;由于湖相沉积物粒度较细,西岸的风沙流结构随高度线性递减。结合地表和风沙流中沙尘的粒度分析特征,认为卓乃湖流域沙尘以流体起动为主,而非传统观点认为的以跃移物质的轰击起动为主。高原地区干涸湖盆的风沙活动具有独特性,在风沙防治中不可照搬低海拔地区的防治模式。     

额济纳旗典型地表沙尘释放潜力及沙尘天气频发成因

额济纳旗位于极端干旱的内陆河下游，绿洲退化严重，沙尘天气频发，已成为内蒙古西部主要沙尘源区。为揭示该区域沙尘频繁成因，对区域4种典型地表（富沙砾戈壁、富沙戈壁、绿洲退化地、绿洲）沉积物组分、风蚀强度、沙尘释放强度、多年平均月沙尘日数及大风日数等进行了综合分析。结果表明：以风沙活动为主要特征的绿洲退化地，粉沙黏土组分含量高，PM₁₀沙尘释放强度大（0.2796 kg·d^-1·m^-2），为研究区强沙尘释放地表；富沙及富沙砾戈壁地表，风蚀强度大，但粉沙黏土组分含量低，PM₁₀沙尘释放强度较大（0.1267 kg·d^-1·m^-2，0.0672 kg·d^-1·m^-2）；尽管绿洲地表粉沙黏土组分含量高，但由于植被、水分等因素的制约，其PM₁₀沙尘释放强度最小（0.0240 kg·d^-1·m^-2）。额济纳旗绿洲被大面积强沙尘释放源（绿洲退化地和戈壁）包围，局地沙尘内循环过程中粉尘颗粒的富积，为当地高频沙尘天气提供了丰富的尘源，这是额济纳旗沙尘天气频发的主要原因。     

乌兰布和沙漠不同土地覆被类型粒度特征及空间分异

对中国沙尘暴源区之一的乌兰布和沙漠进行系统采样,分析不同土地覆被类型的地表沉积物粒度特征及其空间分异规律。结果表明：乌兰布和沙漠地表沉积物以中沙和细沙为主,平均粒径为2.84 φ。沙漠地表沉积物的粒度特征在不同土地覆被类型和不同空间存在明显的分异规律,表明该沙漠的地表沉积物粒度分布是由物源、地形和搬运营力共同作用的结果。乌兰布和沙漠内部最可能成为沙尘暴尘源的有沙漠中部的盐碱地、东北部的耕地和广泛存在于沙漠中的沙丘。根据不同区域的土地覆被类型因地制宜地选取先锋植物种群改善区域地表覆盖状况和地表沉积物粒度组分,是该区域尘源治理的主要手段。     

毛乌素沙地布寨淖尔下风向沙化湖滨地表沉积物理化特性

布寨淖尔湖是鄂尔多斯高原毛乌素沙地腹地的代表性盐湖,其东南部分布着平坦裸露的沙化湖滨\,湖岸沙丘及半固定沙丘,地表均沉积有大量沙物质与粉尘,这些松散富盐物质在风力侵蚀作用下常形成盐碱尘暴,威胁下风向区域的生态环境安全。研究了布寨淖尔湖东南部区域2.5 km范围内地表沉积物的土壤粒度与理化特性,旨在为盐碱尘暴源区的防治与生态治理提供基础科学参考。结果表明:布寨淖尔湖滨裸露地表沉积物以粗砂、中沙和细砂为主;从湖心沿东南方向等距离(0.5 km)采样,距湖心越远,粗砂和细砂含量逐渐减小,极细砂、粉砂和黏土含量逐渐增加,中砂含量无明显变化。地表沉积物含水率、容重随与湖心距离的增加逐渐增加,pH值、全盐量及电导率则呈逐渐减小趋势;沉积物阳离子以Na⁺为主,阴离子以Cl^-为主,其次为SO₄^2-、HCO^-₃。整体看,区内地表碱化较为严重,区域下风向土壤理化特征呈明显有规律变化趋势,湖滨地表土壤有明显风蚀迹象,可能是盐碱尘暴与湖岸沙丘形成的重要物源区。     

基于T-S模糊神经网络模型的榆林市土壤风蚀危险度评价

选择位于风沙过渡区的榆林市为研究区域,以GIS技术和T-S模糊神经网络为依托,从土壤风蚀影响因子及风蚀动力学机制出发构建区域土壤风蚀危险度模型。基于此模型,对榆林市土壤风蚀危险度空间分异特征进行了分析,结果表明:T-S模糊神经网络模型可有效地揭示出区域土壤风蚀危险度与环境之间的映射关系,为土壤风蚀预测提供依据;风力、植被、气温、降水、地形等环境要素控制着土壤风蚀危险度空间分异格局;榆林市土壤风蚀危险度空间分异格局表现为:危险度从西北向东南逐渐降低。     

浑善达克沙地沉积物粒度特征及其指示意义

沙漠/沙地中沉积物的粒度是物源及各种地表过程长期作用的结果。研究沉积物粒度特征对认识沙漠/沙地形成演变和防沙治沙具有重要意义。本文对浑善达克沙地不同类型沉积物进行了详细采样,对其进行粒度和端元分析。结果表明,浑善达克沙地风成沙受风力分选作用影响,平均粒径和分选系数沿盛行风向存在显著变化趋势。偏度和峰度的空间格局较为复杂,可能与局地物源、沉积环境和植被覆盖等因素有关。端元分析结果显示,风成沙含有6个端元（EM）,其中EM1与沙地西部湖相沉积露头有关;EM2来自松散的河湖相沉积物,在风力作用下呈现显著空间变化;EM3是风成沙的主要物质来源,与河流携带的碎屑物质有关;EM4可能来源于周围山体的冲洪积物;EM5和EM6粒度最粗,与间冰期河湖相沉积物中的粗粒组分相似。浑善达克沙地沉积物粒度特征表明,风成沙主要来自沙地附近不同时期的河湖相沉积物,远源贡献较少。沙地西部是风成沙的主要源区,在风力作用下较细组分的风成沙向沙地中东部运移,而沙地南缘和东缘河流也为其邻近区域贡献了沙源。本文研究说明,通过高密度采样并结合端元分析,沉积物粒度可解决地表过程复杂的沙漠地区风沙物源识别问题。     

乌兰布和沙漠东北缘地表风沙流结构特征

在国家林业局磴口荒漠生态站长期监测的基础上,利用多种积沙仪,对乌兰布和沙漠东北缘流动沙丘、油蒿半固定沙丘、白刺半固定沙丘、油蒿固定沙丘、白刺固定沙丘5种典型下垫面近地面（0～100 cm）的风沙流输沙量进行了实地观测和对比分析。结果表明：（1） 输沙率（q）随高度（h）增加呈幂函数（q=ah^-b,R²≥0.8409）规律衰减,随风速（v）增大呈幂函数（q=av^b,R²≥0.9256）规律增加,42.8%～70.7%的输沙量分布在10 cm高度内,67.6%～90.0%的输沙量分布于30 cm高度内。当地表植被盖度达到40%以上时,输沙率下降至无植被覆盖地表输沙率的6.6%以下,可有效阻止地表风蚀。（2） 沙物质主要由粒径为50～250 μm的细沙和极细沙构成,各高度层风蚀物粒度组成服从单峰态分布,峰值在100～250 μm。随高度增加,风蚀物粒径范围趋于变窄,粒径趋于更细。（3） 起沙风多出现在WSW和NW方向,占全年起沙风的53.19%。风沙流中跃移输沙、蠕移输沙的空间分布在理论上应与风向频率分布基本一致,差异性主要由各方位风的强度和持续时间等因素导致。研究结果可为该区域防沙工程设计提供理论参考。     

毛布拉格孔兑地表风沙沉积物粒度与地球化学元素分布特征

通过对毛布拉格孔兑流域的地表积物的粒度、化学元素的空间分布的分析,得出的结论:毛布拉格孔兑河流附近沙物质组成表现为风成特性;不同河段沉积物平均粒度参数、化学元素的分布具有一定相似性,且元素之间存在高度的相关性,表明其具有相似的沉积环境;不同河段A-CN-K图解揭示了毛布拉格孔兑不同河段地表物质化学风化程度均很低,处于较弱的去Na、Ca阶段;不同地貌单元沉积物粒度组成、地球化学过程表现出一定的递变规律,可能物源有关;毛布拉格孔兑平均粒径与元素的含量存在较好的相关性,说明粒径大小与化学风化程度有一定关系;总之,在不同空间尺度上,毛布拉格孔兑地表沉积物理化特征的分异实质上反映风动力和水动力的差异性分选,即沉积物对风、水交互作用的响应。这对于构建风水两相沉积物综合判别指标等问题有着重要的意义。     

苏宏图戈壁沉积物分形空间变异性及其成因

戈壁沉积物组分结构具有分形特征,能否利用分形特征及其变异性指示戈壁地表沉积物形成过程中的风沙作用目前认识不足。通过计算内蒙古苏宏图戈壁地表表层沉积物的分形维数值并分析了其空间变异性。结果表明:沉积物分形维数值随0.050~0.179 mm跃移组分含量的增大而增大,随0.179~20.919 mm蠕移及风蚀残余组分含量的增大而减小。风为塑造戈壁地貌的主导因素,戈壁沉积物分形值小于冲积、洪积作用下的泥石流沉积物(2.630~2.738),大于风力作用为主的沙漠、黄土沉积物(2.122、1.930)。风力使戈壁形成“均质面”,空间变异程度为中等空间相关性(32.8%):主导上风向裸露戈壁地表,沉积物以蠕移及风蚀残余组分为主(平均含量59.88%),分形维数均值为2.39;下风向半荒漠戈壁地表,沉积物以跃移组分为主(平均含量46.96%),分形维数均值分别为2.45、2.48,受主导风影响较弱的山间砂砾质地表,蠕移及风蚀残余组分含量较多(平均含量58.22%),分形维数均值为2.46。分形及其变异性指标可反映戈壁沉积物组分变化中的风沙作用过程。     

1980—2015年风蚀影响下中国北方土壤有机质与养分流失时空特征

中国北方干旱/半干旱区是全球主要的沙尘源区之一,风蚀造成的沙尘排放可导致大量的土壤有机质（SOM）与养分流失,并通过传输与沉降过程对其进行空间再分配,对空气质量、气候变化、植被生长及生物地球化学过程等具有重要影响。本文利用WRF/Chem（Weather Research Forecasting with Chemistry）v3.7.1大气化学传输模型,对1980—2015年间中国北方沙尘排放及其引起的SOM、全氮（TN）与全磷（TP）的时空变化过程进行了精细化模拟,探究了中国北方风蚀引起的SOM、TN与TP养分流失的时空变化特征。结果表明：① 1980—2015年来平均每年约有66.59 Tg的沙尘颗粒排放至大气;② 沙尘排放具有较大的时空差异,沙尘排放源区主要集中在新疆东部、内蒙古西部的巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠等地区;③ 每年因沙尘排放引起的SOM、TN和TP流失量分别约为0.07 Tg、0.004 Tg和0.005 Tg;④ 1980—2015年间中国北方沙尘排放及其引起的SOM、TN与TP的流失量具有较强的年际波动,未呈现显著的趋势性变化特征。本研究对于认知风蚀在碳循环与养分循环过程中的作用,以及对深入了解中国北方的土地退化机理具有重要意义。     

新疆准噶尔盆地沙尘天气的地表环境判别

在沙尘暴天气多发的季节里,对中国重要沙尘源区之一的准噶尔南部典型地区的地貌、土壤、植被及人类活动影响诸方面做了实地调查和取样,以及实验室分析,遴选出植被盖度、植物群落多样性、生态优势度、表层土壤含水量、土壤有机质、土壤质地、全盐含量、pH值等作为影响该区起沙过程的地表参数/变量。借助SPSS10.0软件系统中的典型判别分析 (CDA),对准噶尔南部沙尘天气高发的艾比湖地区和中发的古尔班通古特沙漠地表特征进行了有效判别。结果显示,广泛分布棕灰漠土和灰漠土,并且农用土地开垦强烈的艾比湖地区,影响地表稳定性的消极因素主要是土壤较高的pH、有机质含量及植被生态优势度。而以固定、半固定风沙土为主,内部少受人类高强度开发的古尔班通古特沙漠,地表良好的抗风蚀性主要得益于较高的植被盖度、植物群落的多样性和较粗的土壤质地。判别结果还显示,原属沙尘天气少发的克拉玛依农业开发区有相当面积的土地已具沙尘天气高发区的地表特征,从而对人类活动可能引发的灾害性环境问题提出警示。     

藏北青南高原地表风蚀粗化特征

藏北青南高原长期受风蚀影响,地表粗化现象明显。本研究系统采集该区东西向调查样带内表层（0~1 cm）与浅层（1~10 cm）土壤样品,通过粒度测定、构建能够表征土壤风蚀粗化程度的风蚀粗化指数（WECI）,分析该区地表风蚀粗化特征。结果表明：藏北青南高原土壤中砾石、极粗砂、粗砂等粗颗粒组分在表层土壤中含量较浅层土壤有所增加,自西向东逐渐减少;黏土与粉砂等细颗粒组分相反,表层较浅层土壤中含量明显下降,自西向东逐渐增加。从样带东部的高寒草甸区到中部高寒草原区和西部高寒草原与荒漠草原过渡区,表层土壤环境敏感组分逐渐变粗,各区域平均风蚀粗化指数依次为1.05、1.47和1.77,地表风蚀粗化趋于加剧。现有文献常用的土壤粒度分形维数与土壤质地粗化度是刻画土壤质地粗细程度的静态指标,无法衡量风蚀导致的地表颗粒组成变化,本文构建的风蚀粗化指数克服了上述不足,且具有风蚀动力学依据。     

戈壁沙砾质地表沉积物全粒径分布模式及其对分选作用的指示意义

戈壁地表沉积物组分呈多峰态分布的特征，研究其全粒径分布模式是认识戈壁成因及形成过程的基础。目前粒度分布模式（对数正态分布、Weibull分布等）难以正确表达呈多峰态的沉积物粒度分布特征，本文利用单调递减函数P（d_i）=Cd_i^-μexp（-d_i/Dc），对戈壁地表沉积物粒度的全粒径分布模式进行解析。结果表明：（1）该函数能够反映出戈壁地表沉积物组分的全粒径分布特征，拟合优度R²>0.99，参数C值范围为52.64~166.75，μ为-0.083~0.108，Dc为0.103~2.336；（2）在分选作用下，以富沙组分为主的戈壁地表，跃移组分含量高，μ值、Dc值偏小，以富砾组分为主的戈壁地表，蠕移及风蚀残余组分含量高，μ值、Dc值偏大；（3）全粒径分布模式参数值可以揭示洪积扇戈壁的分选沉积特征，为解析戈壁地表的成因以及风蚀风积作用提供新的指标参数。     

基于土壤粒度分析的草原风蚀特征探讨

对放牧、开垦和围封下内蒙古典型草原地表覆盖状况、土壤粒度与有机碳含量进行测定,分析人类活动对草原风蚀的影响。结果表明,与围封草地相比,过度放牧草地的群落盖度及高度分别降低了44.23%和80.71%,根系生物量下降了37.83%。由于植被覆盖及根系密度的降低,过度放牧草地土壤表现出明显的风蚀特征,表层土壤粗粒化明显,表层土壤平均粒径比围封草地增加了约1倍。而开垦造成的风蚀程度则更为严重,开垦使表层土壤颗粒平均粒径增加2.5倍。因此,过牧与开垦下的典型草原已形成为一个重要的沙尘源。土壤颗粒粗化直接引起土壤有机碳含量的下降,土壤中小于0.1 mm颗粒组分每被吹蚀1%,其有机碳含量将减少0.2546 g·kg-1。     

曹振, 胡克, 张永光, 介冬梅, 赵亮

 通过对地表沉积物的粒度分析,研究了科尔沁沙地四种主要土地类型地表沉积物的粒度分布特征;结合该地区多年气候状况,对不同土地类型的可风蚀性进行了定量研究;分析了不同土地类型的潜在可风蚀性。同时,对玉米地、谷子地等七种农作物种植地的表土做了粒度分析,认为不同农作物对地表可风蚀性的影响较小。     

巴丹吉林沙漠西缘不同地表沙尘水平通量北大核心CSCD

巴丹吉林沙漠西缘是黑河中下游冲洪积平原地表风沙输入沙漠内部的重要断面。在沙漠西缘选择干涸湖床、芦苇滩地、盐碱滩地、流动沙地、灌丛沙堆5种典型地表,利用MWAC沙尘收集器,开展近地表沙尘输移通量的野外观测,分析不同高度(10、25、50、85 cm)沙尘水平通量及分布特征,计算观测期间不同地表沙尘水平通量。结果表明:不同地表沙尘水平通量随高度增加而减小,与高度呈指数型函数关系。0~85 cm高度的5种典型地表沙尘水平通量存在明显差异,流动沙地>干涸湖床>芦苇滩地>盐碱滩地>灌丛沙堆,0~10 cm高度层内沙尘通量占比最大。流动沙地和干涸湖床为巴丹吉林沙漠西缘主要输沙地表。植被覆盖度、裸露空间面积以及地表物质层特性,直接影响地表沙尘的输送通量。风速会影响沙尘水平通量分布,较大风速的地表风蚀起沙的粒径较大,地表沙尘水平通量也较大。研究结果有助于了解沙漠西缘输沙断面不同地表的沙尘输移规律与区域风沙过程。     

中国北方沙漠化过程及其防治研究的新进展

国家973项目“中国北方沙漠化过程及其防治研究”（G2000048700）恢复了过去2 ka来我国北方沙漠化过程、演变、格局和驱动机制;揭示了土壤风蚀和沙尘起动的物理机制,确定了土壤风蚀容忍量、定量评价体系,风沙电场形成机理、分布规律和影响;确定了主要沙尘源区、沙尘暴移动规律和形成机制,建立了沙尘暴监测、预报预警方法和系统;研究了土壤碳、氮衰减规律及其对沙区植被的影响,揭示了沙漠化过程中植物的受损过程、适应对策和植被恢复机理,阐明了我国近50 a沙漠化的过程、成因、现状及其发展趋势,定量给出沙漠化空间变化态势,提出了重点地区防治沙漠化、社会经济与环境协调发展的模式和对策。为国家防沙治沙和干旱地区生态环境和社会经济可持续发展战略决策提供了科学依据。发展和完善了中国沙漠与沙漠化科学。