塔里木沙漠石油公路工程技术研究

塔里木沙漠石油公路修筑在世界上流动性最大的塔克拉玛干沙漠腹地。沿线沙物质细，起沙风频率高，风沙流输沙量大，地质地貌条件复杂，沙丘移动速度快。修筑沙漠公路要解决两个关键技术问题：一是加强沙基的稳定性；二是防治风沙危害。经过各学科专业人员的协作攻关，采用了振动压实路基和薄层砂砾＋土工布路面结构方案；设置机械沙障为主，化学固沙、生物固沙结合的防沙体系，解决了这两个问题。线路选择布局合理也是沙漠筑路的关键一环。     

塔里木沙漠公路植物固沙灌溉方式比较研究

在塔里木沙漠公路沿线两侧建立植物固沙体系时首先应确定适宜的灌溉方式。从1998年开始，我们根据不同灌溉方式本身的优缺点与前期试验结果，结合立地条件，在塔里木沙漠公路L292处选择沟灌、畦灌与滴灌进行植物固沙灌溉方式比较试验，对不同灌溉方式植物生长状况、沙层直渍度变化、制度及成本投入比较分析后认为，滴灌不受起伏沙丘地形限制，水利利用效率高，能够保证植物正常生长，且费用最低，因而是塔里木沙漠公路植物固沙的首选灌溉方式。     

咸水灌溉下塔里木沙漠公路防护林盐分平衡及盐分运移

应用生态系统物流理论,把土壤-植物-大气作为一个完整的系统,将植物、土壤和地下水作为三个分室,建立分室流动模型,对植物和土壤间的盐分平衡进行定量研究,探索咸水灌溉条件下塔里木沙漠公路防护林盐分运动的规律。结果表明:塔里木沙漠公路防护林使用大量咸水灌溉后盐分并没有在根层土壤0~2 m土层中累积,而是储藏在2 m以下或渗漏到地下水。其中,0~2 m土体盐储量减少125.1 t,地下水位1.50 m以上至2 m土体盐储量增加79.9 t,45.2 t盐分重新回到地下水。根层土壤0~2m土层中土壤脱盐明显。灌溉后各土层的全盐量在0.5~0.9 g/kg之间,远低于土壤原始全盐量1.47 g/kg。这是咸水灌溉下植物能够正常生长的主要原因。研究对于确定塔里木沙漠公路防护林合理的灌溉制度及预测和评估该地区盐渍化的发生发展具有重要意义。同时,也为塔里木沙漠公路全线绿化和水分管理提供科学依据。     

包兰铁路沙坡头地段铁路防沙体系的建立及其效益

沙坡头地段位于腾格里沙漠东南缘,包兰铁路沿线,属草原化荒漠带。在这严酷的条件下不灌溉的人工植物固沙及铁路防护,能否成功成为多年争论的问题。 沙坡头沙漠科学研究站与铁路单位合作30余年;建立了200毫米以下年降水量人工植物固定流沙的典型区;开创了草原化荒漠带治理沙漠的研究站;总结出"以固为主,固阻结合"的铁路防沙体系及措施。为沙区修筑铁路提出了效益显著、易于推广的示范区;成为国际治沙合作和国内外学术交流的基地。     

沙漠腹地人工绿地地表能量交换特征

运用涡度相关法开路系统对塔克拉玛干沙漠腹地人工灌溉绿地生长季地表能量交换特征以及与环境因子的关系进行测定分析。结果表明：在典型晴天条件下,无论是沙漠区还是沙漠腹地灌溉绿地,白天感热通量在净辐射通量的分配中所占的份额最大,潜热交换仅占很小的比例,人工绿地感热通量和潜热通量的峰值为230.54 W/m²和88.5 W/m²,沙漠区为220 W/m²和17.55 W/m²,沙漠腹地人工灌溉造林后潜热交换明显增加。沙漠腹地造林后,绿地波文比日变幅和日均波文比均减小,绿地日均波文比为沙漠区的15%,人工绿地的营建促使了局地气候的改变。绿地地表能量交换受气象因子和下垫面条件的影响和制约,按相关系数的高低,环境因子对感热、潜热通量的影响依次为：Rn>△Ta>△TS>v>TS,沙漠区人工造林后地表能量交换与多个环境因子有着密切的关系。这些研究结果将加深我们对沙漠地区人工灌溉造林地近地层能量交换的认识。     

流沙固定过程中土壤-植被系统演变

包兰铁路横穿腾格里沙漠沙坡头段,全长45 km,年降水量186 mm;流动沙丘相对高度20 m,以每年4 m的速度向东南方向移动。无灌溉条件下、工程措施与生物措施相结合的防沙固沙工程体系始建于1956年,近半个世纪以来该体系确保了包兰铁路畅通无阻。几十年的土壤植被系统演变正影响着整个防护体系。植被在从人工系统向自然系统的演变中经历了覆盖度从增加到减少的自疏过程、从灌木到半灌木到草本的变化;土壤从流动风沙土向钙积旱成土发育,地表生物结皮发育;降水在生态系统中的再分配过程已经彻底改变,新的水分平衡格局明显影响现有防沙固沙体系。     

塔里木沙漠公路不同固沙体系的性能和成本比较

建立固沙体系是保障塔里木沙漠公路畅通的首要条件。通过比较塔里木沙漠公路不同沙体系的性能和成本后认为，尽管采用植物固沙的成本比采用机械固沙或化学固沙的成本高1－3倍，但植物固沙体系的固沙性能、防护年限要远优于机械固沙体系和化学固沙体系；在塔里木沙漠公路固沙工程中，机械固沙应作为一种临时性的、辅助性的固沙手段，植物固沙（栽植灌木固沙带）适于作为塔里木沙漠公路永久的固沙体系，化学固沙在塔里木沙漠公路的边坡固沙及零断面处固沙有较好的应用背景。     

塔克拉玛干沙漠腹地地下水质的应用评价

长期利用高矿化度地下水灌溉造成沙质土壤的次生盐渍化是塔克拉玛干沙漠腹地建立人工生态系统的主导限制因素之一。据１９９２年与１９９４年在塔克拉玛干沙漠腹地满参与中三点２年的试验研究结果认为：在灌溉水的适宜应用条件下，利用矿化度为４ｇ／Ｌ～５ｇ／Ｌ的地下水灌溉种植瓜果蔬菜和固沙植物是能够成功的；生长季内土壤含盐量＜０．１％。     

中国防沙治沙实践与沙漠科学发展的70年——Ⅱ.开拓篇（2）

1959年9月在乌鲁木齐市召开了史称“第二次全国治沙工作会议”,进一步彰显了国家对防沙治沙工作的重视和期待。随后的几年间,中国科学院治理沙漠科学考察队和相关省（区）防沙治沙部门,开展了较为系统的考察、试验、研究和实践工作。本文围绕着定位和半定位的综合治理沙漠的试验研究,讨论了固沙植物种的选择、引种及合理配置、机械固沙、流动沙丘的水分状况与固沙造林、主要沙生植物的蒸腾强度、流沙自然固定的土壤形成过程、沙丘土壤微生物等进展和影响;围绕着防沙治沙中的若干重大科学技术问题的研究,讨论了沙漠的成因、沙丘移动规律和防风固沙关系、飞机播种的评估、沙区植被类型和演变规律以及沙生植物特性、沙区草地的合理利用、戈壁的分类及改造利用、水利资源及其利用等进展和作用;扼要阐述了从新中国成立到1965年间的防沙治沙工作,特别是形成了开拓奉献的精神和有效实用的方法,以防沙治沙的理论和实践的成果、团队和平台建设的水平,奠定了中国沙漠科学的初创和开拓的基础和条件,使之顺利进入发展阶段。     

塔克拉玛干沙漠膜地地下水质的应用评价

长期利用高矿化度地下水灌溉造成沙质土壤的次生盐渍化是塔克拉玛干沙膜腹地建立人工生态系统的主导限制因素之一。据１９９２年与１９９４年塔克拉玛干沙膜地满参与中三点２年的试验研究结果认为：在灌溉水的适宜应用条件下，利用矿化度为４ｇ／Ｌ－５ｇ／Ｌ的地下水灌溉种植瓜果蔬菜和固沙植物是能够成功的；生长季风土壤含盐量＜０．１％。     

Effects of dune stabilization on vegetation characteristics and soil properties at multiple scales in Horqin Sandy Land, Northern China

Ecological patterns and processes in dune ecosystems have been a research focus in recent years, however information on how dune stabilization influences vegetation and soil at different spatial scales...     

水盐动态与土地利用变化相互作用的分析

利用1987年和1998年两期土地利用现状图,1988~1998年水文资料和2000年、2001年地下水和土壤水、盐含量的监测资料,分析三工河流域水盐的时空动态变化对流域土地利用的影响。1988~1998年三条河流年出山口总径流量10年间无显著变化,但上游老绿洲耕地面积逐步扩大,引水量逐年增加,可以占到出山口径流总量的90%以上。1998年相对于1988年,上游绿洲地下水位有所下降,而所有下游观测点的地下水位均有所升高,盐渍化问题加剧。通过2000年和2001年三工河流域下游的新垦绿洲地下水、土壤的连续观测表明,从绿洲、过渡带到沙漠中,土壤盐分含量的变化梯度不大,差异不显著,而水分则有显著的下降趋势。但是在过渡带由于受绿洲灌溉过程的影响,地下水位较浅,土壤含水量较高,植被较为稳定,因此绿洲边界始终没有变化。因此水分的减少是绿洲过渡带动态稳定的关键限制因子。绿洲内的撂荒地和靠近绿洲的荒漠草地受绿洲内部灌溉过程的影响,地下水位升高,超过了地下水的临界深度,同时又因为缺少灌溉的反复淋洗,在强烈的蒸发作用下,盐分的表聚现象十分明显,而且整个剖面内盐分的含量都较高,土壤的盐渍化现象非常严重。     

不同地形条件对沙漠植物生长和沙地土壤水分的影响

对沙坡头地区人工植被固定沙地内不同地形条件下土壤水分和植物生长的变化进行了研究。结果表明,沙地土壤水分的变化以及植物生长的变化依照不同的地形条件表现出一定的规律性。沙地土壤水分含量由高至低的变化趋势根据地形条件依次表现为:丘间低地>迎风坡>坡顶>背风坡;灌木植物密度和盖度与土壤水分变化密切相关,由大到小的变化趋势同样为:丘间低地>迎风坡>坡顶>背风坡;而草本植物密度和盖度可能还受结皮等其它环境因素的影响,由大到小的变化趋势为:背风坡>坡顶>迎风坡>丘间低地。     

Species diversity and its relation with soil factors under different site conditions in a desert-oasis ecotone

Vegetation and soil surveys were conducted under different site conditions in 2007–2011 to study species diversity using richness, evenness and diversity indices, in the middle portion of the Heihe River Basin. The relationship between species distribution and soil environmental factors was also studied by Canonical Correspondence Analysis (CCA). Results show that vegetation coverage and species diversity were the highest in the interdune lowland, and the lowest in the mobile dune. Results of the Hill’s index (diversity ordering) shows that species diversity is reduced along decreasing soil water content, and the order of species diversity was interdune lowland, flat slope, fixed dune, semifixed dune and mobile dune. The influence degree of soil factors on vegetation distribution was soil water content > pH > total K > organic matter > available N > total N > available K > total P > saline content > available P. Soil water content and pH were important factors significantly affecting spatial distribution difference of vegetation, the environmental explanation was 98%.     

塔里木河上游地区土壤水盐变化与作物的关系

本文利用塔里木河上游灌区阿克苏水平衡站的有关试验观测资料，对绿洲农田地下水，土壤中水和盐的运动及植物耐盐性进行了对比分析，总结了土壤水盐运动的某些规律。．     

荒漠绿洲过渡带不同立地条件下物种多样性及其与土壤理化因子的关系

通过于2007-2011年对甘肃河西走廊中部荒漠绿洲过渡带不同立地条件下植被样方的调查,应用 Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数、Shannon-Weiner指数和Simpson指数研究了不同立地条件下物种多样性的变化,并采用典范对应分析方法(CCA)研究植物物种分布与土壤环境因子的关系。结果表明：荒漠绿洲过渡带丘间低地的植被盖度和Margalef、Simpson、Shannon-Wiener、Pielou指数值均最大,流动沙丘条件下最小;Hill多样性指数排序结果显示,随着土壤水分条件的变差,物种多样性同样表现出降低的趋势。按多样性从高到低的顺序,其相应的立地条件分别为丘间低地、缓平沙坡、固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘。选取的土壤因子对过渡带植被分布的影响程度大小为土壤含水量＞pH值＞全钾＞有机质＞速效氮＞全氮＞速效钾＞全磷＞土壤盐分＞速效磷。土壤含水量和pH是荒漠绿洲过渡带植被分布空间差异的最主要影响因子,前3个轴的环境解释率为98％,证明排序可信。     

塔里木沙漠公路沿线不同地下水埋深下的土壤水盐分布特征

通过在塔里木沙漠公路沿线选取3个不同地下水埋深区域（地下水埋深分别为3 m、7.3 m、13.7 m）取样并测定土壤含水率和含盐量,分析了地下水埋深对于土壤水盐分布的影响。结果表明：不同地下水埋深处土壤含水率随深度增加均先减小后增大,盐分的变化相对比较复杂;砂土最大毛细上升高度大约为1.8 m;黏土层具有聚水积盐的作用,其分布处含水率和含盐量都比较大;灌溉水影响深度为1.2 m。研究结果充分考虑了地下水埋深在土壤水盐分布中起的重要作用,在相关研究中具有重要的参考意义,对于建立合理的灌溉制度具有重要的指导意义。     

科尔沁沙地退化植被恢复过程中碳氮化学计量特征的变化

为研究沙地退化植被恢复过程中碳氮化学计量特征的变化，分别于2011年、2013年和2015年8月中旬对流动、半固定、固定沙丘和草地进行植被调查，并测定植被—土壤系统的碳氮化学计量特征。结果表明：（1） 随着沙地退化植被的恢复，地上植物、凋落物和根系的C、N含量及C/N比波动变化，土壤（0～10 cm）C和N含量及C/N比显著增加（P <0.05）。（2）沙地4种生境上的地上植物、凋落物、根系、土壤的C、N含量及C/N比年际间变化显著（P <0.05）。（3） 沙地退化植被恢复过程中地上植物、凋落物、土壤的C/N比与物种丰富度呈正线性关系（P <0.01）。沙地退化植被恢复过程中优势植物演替导致植被—土壤系统中C、N化学计量特征的变化，植被恢复过程中植物的氮素利用效率也在逐渐增强，而封育时间的增加能够促进沙地土壤中N的积累。     

科尔沁沙地植被恢复过程中群落组成及多样性演变特征

流动沙丘、固定沙丘和沙质草地均是科尔沁沙地土地沙化的产物,植被恢复重建则是该区域流沙治理的主要措施,理解植被恢复过程中群落组成及植物多样性演变特征有利于沙地植被恢复和生态重建.本研究基于连续15年对科尔沁沙地流动沙丘、固定沙丘和沙质草地长期植物群落结构调查数据,分析了 3种沙地类型植物群落年际变化特征及不同生活型植物年...     

不同固沙区结皮中微生物生物量和数量的比较研究

沙地生态系统是温带干旱区、半干旱区的重要草地类型, 沙地的稳定性是生态系统健康的重要条件。在中国科学院沙坡头沙漠试验研究站, 笔者对不同程度固沙区结皮和流动沙丘表层中的微生物生物量和数量进行了比较研究。结果表明: 自然和人工植被固沙区结皮及流沙表层的微生物数量分布不同, 细菌数量比真菌和放线菌数量多数百倍, 在所有微生物类群中, 细菌数量最大, 微生物总数的变化取决于好气性细菌数量的多少, 但生物量却与之不同。在不同程度固沙区结皮中, 微生物生物量大小依次排列为: 自然植被区>1956年人工植被区>1964年人工植被区>1982年人工植被区>流沙区, 微生物生物量在自然植被固沙区中最多, 分别是1956年、1964年、1982年人工植被固沙区和流沙区的2.63、4.17、9.25和44.29倍, 表明微生物生物量随人工植被的栽植年代增加而增大, 在流动沙丘中最小, 而菌丝生物量方面是1956年人工植被固沙区已与自然植被固沙区十分接近。微生物生物量和数量与沙丘固定程度、人工植被栽植年代、结皮厚度、苔藓种类等均呈正相关, 人工植被栽植年代越长, 结皮越厚、微生物生物量和数量也越大。在不同年代人工植被固沙区结皮中, 微生物生物量和数量与相对稳定的自然植被固沙区相比, 仍未达到稳定状态。