再议绿洲－沙漠过渡带——以策勒绿洲－沙漠过渡带为例

 被长期质疑的绿洲－荒漠过渡带在不断观测和丰富积累的基础上让我们有了一个完整的认识。以策勒绿洲为例对其进行剖析,作为绿洲－荒漠过渡带的一种典型类型,绿洲－沙漠过渡带可以界定为自绿洲边缘（人工防护体系或天然稀疏灌木林边界）到植被盖度为20%～25%的固定－半固定沙地为外缘边界（绿洲与流动沙漠之间）的荒漠地带。过渡带的内缘边界为绿洲外缘的人工防护体系,包括防风阻沙林带或天然稀疏灌木林。过渡带形成是因为从绿洲到外部荒漠存在水热环境因子的梯度变化,导致植被、土壤、地貌等综合景观展现出过渡特征,其组成与结构模式为：由绿洲向沙漠方向,稀疏灌木林（或边缘防护林体系）地－缓起伏灌草沉沙地－起伏灌丛沙堆和高起伏灌丛沙堆地。过渡带是乡土动植物重要的保留与保护地,是绿洲与沙漠间能流物流输送交换的缓冲带、绿洲的天然生态屏障,对地貌、土壤以及植被具有保护功能,且具有重要的固碳作用。     

绿洲-荒漠交界处蒸发与地表热量平衡分析

本文利用波文比方法对绿洲－荒漠交界处的绿洲和荒漠的蒸发和地表热量平衡过程进行了探讨．结果表明，波文比方法对于绿洲适用而于荒漠却不适用．     

绿洲-荒漠生态脆弱带的研究

在分析了绿洲－荒漠生态脆弱带的性质、特点等以后，按照其毗邻绿洲的不同，探讨性地将它分为三类：（1）河岸林绿洲－荒漠脆弱带；（2）冲洪积扇绿洲－荒漠脆弱带；（3）湖沼和湖滨三角洲绿洲－荒漠脆弱带。由于其本身所具有的脆弱性，加上人类活动的强烈干扰，该区出现了以土地荒漠化为主的多种生态环境问题。针对这些问题，作者提出了若干治理建议。     

中国西北地区荒漠绿洲大气内边界层的数值模拟

本文用二维中尺度土壤－植被－大气连续体数值模拟了黑河地区绿洲和周围荒漠袒上垫面物理特征差异引起的内边界层结构。得到了绿洲上游荒漠至绿洲和从绿洲至其下游荒漠两重下垫在突变过程大气运动所产生的风速内边界层，温度内边界层和湿度内边界层的空间和时间特征及其这两种情况边界层的结构差异。     

荒漠—绿洲交界处辐射差异对比分析

辐射过程的研究是水热平衡的基础与出发点，本文通过实验观测，对辐射平衡方程Ｒｎ＝Ｑ（Ｉ－Ａ）－Ｆ０的各项分别进行荒漠－绿洲间及绿洲不同农田作物间的对比分析。     

绿洲农田作物的显热和潜热输送

本文根据波文比－能量平衡法，利用观测资料计算了荒漠－绿洲交界处绿洲农田作物（棉花、水稻）的显热和潜热，并进行了分析和比较。     

荒漠绿洲交错区绿洲扩张与主要水文过程

干旱区绿洲扩张主要发生在荒漠绿洲交错区（边缘区），绿洲空间变化对地表主要水文过程有直接影响。为了更好地了解这一变化机制，以绿洲与沙漠、荒漠、石质裸山交错分布的张掖绿洲边缘区为对象，采用F显著性检查和Mann-Kandell趋势分析对1987年以来绿洲与不同生态系统之间转化特点与趋势进行了研究，同时分析了绿洲扩张与主要水文过程关系。结果表明：1987—2017年来荒漠绿洲交错区不同生态系统空间变化主要发生在绿洲与沙漠和荒漠3种生态系统之间。转化以绿洲扩张为主要特点，累积扩张了1 696.86 hm²，平均每年56.56 hm²。其中，沙漠和荒漠分别转化了31.73 hm²·a^-1和24.83 hm²·a^-1。黑河中游干流用水量在研究时段内无显著性突变，多年平均为7.68×10⁸ m³，对绿洲面积扩张无显著性影响。但是地下水埋深在1998年发生显著性突变，突变周期发生在1997—2000年。总体来看，绿洲面积每增加520 hm²，地下水埋深下降1 m。地下水位埋深对绿洲扩张有显著性影响，是绿洲扩张最敏感的水文过程要素。     

我国西北干旱区的荒漠化过程及其空间分异规律

我国西北干旱区的荒漠化可以归结为荒漠的荒漠化和绿洲的荒漠化两种类型。其中,荒漠的荒漠化主要表现为沙漠化,主要发生于土质荒漠和沙质荒漠。土质荒漠沙漠化的最终结果将由土质荒漠演变为沙质荒漠或砾质荒漠或风蚀劣地,沙质荒漠的沙漠化是由固定、半固定沙质荒漠演变为流动、半流动沙质荒漠的过程,其最终结果是形成流动沙质荒漠。绿洲的荒漠化主要包括绿洲的干旱化、沙漠化和盐渍化3种类型。其中,干旱化常导致绿洲植被的衰退和死亡,致使绿洲萎缩,其边缘地带常和沙漠化叠加,导致流沙对绿洲的入侵。如果绿洲水源完全断绝,其绿洲将会消失,最终演变为沙质荒漠或风蚀劣地。绿洲盐渍化主要源于过度灌溉导致地下水位抬升,下层土壤盐分聚集地表所致,其结果是形成盐渍化绿洲。我国西北地区土质荒漠的荒漠化主要发生于内蒙古阿拉善地区的东部、天山南麓冲积扇上的土质荒漠带,以及准噶尔盆地北侧的荒漠草原带;沙质荒漠的荒漠化主要发生于准噶尔盆地的古尔班通古特沙漠。绿洲干旱化和沙漠化以甘肃民勤最为典型,而绿洲的盐渍化主要发生于新疆阿克苏、喀什地区一带。     

干旱区绿洲荒漠带土壤水盐异质性及生态环境效应研究——以黑河中游张掖绿洲为例

对黑河中游地区典型绿洲的土壤含水量与含盐量分析表明,在无灌溉情况下,绿洲及绿洲边缘过渡带表层土壤含水量水平分异明显,由绿洲区的20%左右递减到绿洲荒漠生态过渡带的2.9%。绿洲荒漠带土壤水分变化反映了人类利用绿洲水资源的程度,在绿洲地下水资源开发过度和绿洲边缘人类活动剧烈的区域均存在着生态裂谷,对绿洲生态系统的稳定极为不利。绿洲荒漠带土壤可溶性盐分含量的水平分异表现为绿洲土壤可溶性盐分含量比绿洲荒漠生态过渡带和荒漠区低;绿洲界外区不同荒漠类型土壤含盐量变化不同,在绿洲外围沙质荒漠区,土壤含盐量较低,在绿洲外围砾质荒漠（戈壁）区,土壤含盐量明显高于绿洲区;荒漠区土壤含盐量的垂直变化表明,含盐量最高的聚集层一般不在表层,而在40～60 cm的亚表层。受土壤水盐分异的影响,绿洲外围荒漠植被类型出现分异,从高位绿洲到中位绿洲,外围区荒漠植被的耐旱性和耐盐性均增加。     

绿洲荒漠交界处波文比能量平衡法适用性的气候学分析

对广泛使用的计算蒸散和显热通量的气候学方法－波文比能量平衡法在绿洲荒漠交界处的适用性从气候学角度进行分析。结果表明,波文化－能量平衡法在干旱区绿洲的平衡层内是适用的,在平衡层外及荒漠上空却失效。因而,应用波文比能量平衡法估算绿洲上的蒸发与显热时,测点的位置是至关重要的。     

荒漠─绿洲交界处辐射差异对比分析

辐射过程的研究是水热平衡的基础与出发点．本文通过实验观测，对辐射平衡方程及Rn=Q（1-A）-F0的各项分别进行了荒漠──绿洲间及绿洲不同农田作物间的对比分析．     

灌溉在现代绿洲维持与发展中的重要作用

灌溉是荒漠绿洲农业发展的根本,没有灌溉就没有干旱区农业。本文运用美国NCAR的非静力平衡中尺度模式MM5V3,模拟了1991年8月1日到11日张掖绿洲地表感热、潜热通量和波文比,模拟结果表明此模式可以较好地反映张掖绿洲地表能量及水汽交换状况。同时模拟了当水源被截断后,地表感热、潜热通量及波文比随时间的变化:潜热迅速下降,感热迅速上升,波文比绝对值也迅速增大。如不及时补充水,绿洲将最终退化为沙漠。模拟结果证明了:①在我国西北干旱区有水才有绿洲,无水便成沙漠,水是绿洲的生命线,灌溉是现代绿洲维持与发展的基础;②绿洲一旦因缺水而退化为沙漠,就很难恢复。     

塔里木盆地南缘古绿洲分布与河流、冰川的关系

依据野外实地考察和考古资料对塔里木盆地南缘河流与其流域内的古绿洲分布情况进行了研究,着重探讨了历史时期以来古绿洲分布规律、迁移过程与河流、冰川特点之间的耦合关系。研究表明,盆地南缘东侧的且末、若羌地区河流及冰川规模小,数量少;其中下游形成的绿洲小,且从汉代至今都在河流出山口处分布,变化不大,而西侧的和田地区反之,河流下游的沙漠中分布着数量较多的大规模古绿洲;汉代的古绿洲多分布在冲积平原下部的沙漠中心,中部则是以唐代古绿洲遗址为主,上部沙漠边缘多为近代和现代绿洲;古绿洲迁移最大距离可达200 km左右;河流年径流量与古绿洲在沙漠分布的距离呈正相关关系。     

石河子垦区沙漠和绿洲下垫面生态条件下能量交换特征

 在古尔班通古特沙漠南部流动沙区及其以南100 km的滴灌棉田为绿洲下垫面的生态条件下,分析研究了能量输送的不同模式和日变化进程。在沙漠生态条件下, 大部分净辐射用于感热通量的散失,另一部分用于向地下传输,少部分则用于潜热输送;与沙漠相比,在滴灌棉田生态条件下的绿洲能量输送的基本模式为: 农田蒸散的潜热能量占绝大部分,少部分用于感热通量和土壤热通量的消耗,另一个与沙漠不同的特征是绿洲存在地表能量平衡差额。     

中国绿洲分区及其基本类型

根据我国绿洲分布区域地理环境的差异性,地理位置和地势,大气环流与气候以及绿液演变和人类活动影响,将我国绿洲划分为三大区：东部河套平原绿洲区,西北干旱内陆绿洲区和柴达木高原绿洲区。首先,在学习、综合分析前人对绿洲的基础上,对绿洲赋予新的定义：干旱荒漠中有稳定水源,植物繁茂,生物活跃,具有一定的空间规模,且明显高出周边环境的高效生态地理景观区。最后,依据绿洲发生的水、土基本因素,将我国绿液分为四大基本类型,即沿河两岸阶地型绿洲、扇形地型绿洲、冲积平原型绿洲和三角洲型绿洲。     

青藏高原北部五道梁地表热量平衡方程中各分量特征

利用青藏高原北部五道梁地区实测的太阳辐射及气象资料,计算分析了高原北部地面热量平衡方程中各分量特征,定义了一个无量纲参量土壤热平衡系数k。结果显示:五道梁地区地表净辐射及地面加热场强度表现为夏季大,冬季小,地表净辐射累年平均通量为65.5 W/m2;土壤热通量自1997年来有增大的趋势;土壤热平衡系数有增大的趋势,平均值为1.17;感热及潜热是地面热平衡方程中的大项,其中感热居首位,潜热居其次;暖季感热、潜热以相反的趋势变化,Bowen比β值有下降的趋势。     

Warming effect of desert and its impact on oasis heat resources and agricultural productivity in arid land, China

This paper provides a positive view of the desert, in terms of the warming effect of deserts on oases and the impact of heat resources and agricultural production. We use data from experimental sites in the Manas River Basin in China to characterize these relationships. We note that the warming effect of the desert was found to be significant but gradually reduced with increased distance of the oasis from the desert. The range of warming effect is about 100 km, and the improvement in temperature is about 1.8 °C. Due to this warming effect, the desert serves as the second heat source for the oasis, which represents one important aspect of the ecologic value of the desert. Our results also show the warming effect has a strong spatial impact on agricultural productivity. Crop productivity fell by about 49 kg/ha with every 10 km increase in distance away from the desert. Our results imply that crop suitability must correspond to the warming effect of the desert. More efficient use of heat resources can contribute towards achieving potential productivity.