荒漠草原带沙源及灌丛对灌丛沙堆形态的影响

灌丛沙堆是干旱区一种典型的景观类型,经常出现在靠近流沙地带。在地处荒漠草原带的宁夏盐池北部的流沙边缘就发育有典型的白刺(Nitraria tangutorum)灌丛沙堆。本文对不同沙源距离和灌丛生长状况下的白刺灌丛沙堆形态特征进行了研究。结果表明:荒漠草原带白刺灌丛沙堆的高度0.2～4.8 m,90.05%的高度小于3.0 m;体积0.11～805.17 m³,6.08%的体积小于150 m³;面积0.86～333.3 m²,72.26%的小于50 m²。灌丛沙堆长轴长和短轴长、高度和面积、高度和体积、面积和体积间都存在很好的幂函数关系,随着灌丛沙堆高度的增加,其面积和体积也增加。沙源对白刺灌丛沙堆的分布特征有显著影响,灌丛沙堆的高度、面积和体积和沙源距离都有很好的抛物线形关系。白刺灌丛的生长状况对灌丛沙堆的形态特征也有明显的影响,即白刺灌丛生长状况越好,灌丛沙堆的高度、面积和体积也增大。     

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。     

柴达木盆地灌丛沙丘稀土元素地球化学特征与物源

分析了柴达木盆地灌丛沙丘剖面风沙沉积物中稀土元素及其相关特征参数、分布模式和（La/Yb）_N-REE（稀土元素）物源特征。结果表明：灌丛沙丘剖面风沙沉积物中REE值100.52~163.47 μg·g^-1,接近于新疆灰钙土,而略低于中国黄土;LREE（轻稀土元素）值87.80~144.65 μg·g^-1,占总量86.62%~90.53%,决定了稀土总量的变化。总体表现为LREE相对富集,而HREE（重稀土元素）丰度相对较低,分馏特征基本相似,呈斜"L"型缓右倾斜,Eu大致呈现中度负异常的分配模式,而Ce未表现出明显异常,且更多地反映了其物源特性。其物源主要由东昆仑北麓冲积扇碎屑沉积物质经过风化、搬运、沉积而成,而并非来自于干旱期的湖底剥蚀物。总体而言,灌丛沙丘沉积过程稀土元素分异特征反映了灌丛沙丘发育时期柴达木盆地总体处于干燥的气候环境,化学风化作用弱,植被发育相对较差,成壤作用不明显。     

河西走廊西端灌丛沙丘发育过程及其对沙漠化的指示意义

在风沙活动强烈的荒漠地区开展环境变化研究常缺乏符合要求的地质测年材料。灌丛沙丘是干旱区发育的一种特殊生物地貌类型,具有计年和储存环境信息的功能,可以用来重建沙丘的发育过程和过去的环境变化。以河西走廊西端花海盆地发育的灌丛沙丘沉积剖面为研究对象,基于AMS¹⁴C年代学及沉积物粒度、碳酸盐含量、地球化学元素等代用指标的分析,与文献记载、沙漠化监测数据和近几十年的器测气象资料对比分析,试图揭示区域灌丛沙丘的发育过程及其环境指示意义。结果表明：花海盆地灌丛沙丘的发育时间已超过800 年;20世纪60年代中后期至70年代早期人类活动的干扰曾使灌丛沙丘的堆积过程中断,但丰富的物源随后又促使灌丛沙丘再次快速发育。沙丘物源曾发生过剧烈的变化,使得灌丛沙丘沉积物中的粗颗粒组分和中值粒径并不适于作为环境代用指标重建区域的风沙环境变化,而细颗粒组分（<63 μm和<10 μm）和碳酸盐含量的变化,则揭示了研究区在20世纪70-80年代（沙丘高度300~420 cm）时获得了丰富的物质来源。灌丛沙丘沉积物中的Zr/Rb比值,能够作为良好的环境代用指标指示1970-1988年（沙丘高度300~420 cm）区域处在风沙活动较强烈的环境;近几十年花海盆地土地沙漠化明显,尤其是20世纪70年代和80年代。灌丛沙丘可以作为有较高可信度的地质记录载体,在河西走廊西端重建较长时间尺度的、高分辨率的区域气候环境演变历史。     

河西走廊新月形沙丘表层沉积物的理化性质

沙丘表层沉积物的理化特征是风沙地貌研究的重要内容。选取了河西走廊沙漠中部戈壁地表发育的新月形沙丘、灌丛沙丘及附近的湖相沉积物和戈壁表层沉积物的38个样品，对其物理性质（平均粒径、分选程度、峰度、偏度）和化学性质（常量元素和微量元素）进行分析。结果表明：河西走廊新月形沙丘表层沉积物粒度以中沙为主（21.65%~57.39%），其次是细沙（23.22%~52.96%）；平均粒径为0.27~0.43 mm，大于其他沙漠。分选性以中等较好为主，粒度曲线近对称，峰度中等。常量元素以CaO和SiO₂为主，分别为5.55%和66.12%；微量元素含量在同一沙丘具有相似性，但不同的沙丘之间的含量有所差异。     

乌兰布和沙漠东南缘白沙蒿(Artemisia sphaerocphala)灌丛沙堆形态特征与固沙能力

白沙蒿(Artemisia sphaerocphala)灌丛沙堆是乌兰布和沙漠最为广泛分布的典型荒漠灌丛沙堆之一。本研究对白沙蒿灌丛的灌丛形态参数、沙堆形态参数进行了野外测定,探讨沙堆形态发育及固沙能力与白沙蒿灌丛形态的关系。结果表明:白沙蒿灌丛高度随着灌丛半径的增加而呈对数曲线增加,在灌丛较小时灌丛高度增长较快,随后渐趋于稳定,其水平方向发育速度大于垂直方向;白沙蒿灌丛沙堆半径及高度随灌丛半径和高度增加而增加,二者呈显著线性关系,沙堆水平方向发育受到灌丛冠幅的影响,沙堆垂直方向的发育水平取决于灌丛高度;随白沙蒿地上部分鲜重的增加,灌丛沙堆底面积、高度、沙堆体积和固沙效率均呈极显著线性增加(p0.01);白沙蒿灌丛越大其固积沙堆也越大,固沙率越高,不同大小灌丛白沙蒿间的固沙效率差异显著(p0.05);白沙蒿灌丛背风侧的积沙宽度(y)与积沙距离(x)显著相关(R2=0.9917),其线性回归方程为y=-19.654x+122.41,在距离灌丛背风面6~7倍高度的地方,积沙接近消失。     

毛乌素沙地西南缘灌丛沙丘沉积物的粒度和元素特征

对毛乌素沙地白刺(Nitraria tangutorum)灌丛沙丘沉积物粒度和元素特征进行了采样分析.结果表明:灌丛沙丘沉积物来源单一,几乎全部由丘间地物质组成,其粒度和元素特征与丘间地物质极其相似;相对而言,灌丛沙丘沉积物比丘间地物质含有更多粗颗粒物,主要因丘间地可做跃移运动的中沙和细沙更易被灌丛阻挡而堆积;灌丛沙丘沉积物中大部分元素含量比丘间地物质低,主要因这些元素易被淋溶迁移到丘间地富集;灌丛沙丘发育以来,虽然其沉积环境存在波动,但相对稳定,未发生过显著变化.     

天山奎屯河哈希勒根51号冰川雪坑化学特征及环境意义

2004~2007年在天山奎屯河哈希勒根51号冰川采集3个雪坑样品。运用相关分析、海盐示踪法等方法,对化学要素的季节变化特征及主要阴阳离子来源进行分析研究。结果表明,雪坑中不溶粉尘和主要化学离子具有明显的季节变化特征;春季期间降雪中粉尘浓度明显高于其他季节。主要离子的浓度在沙尘季节也明显高于非沙尘季节。雪坑中Ca²⁺是主要阳离子,SO₄^2-是主要阴离子。除NO₃^-外,雪坑中其他离子浓度之间均存在较好正相关。表明冰川区主要受中亚地区沙尘活动影响;同时雪坑中的离子(尤其是Na⁺)除陆源矿物粉尘之外,一定程度源于海洋源。     

白刺灌丛沙堆形态与沉积特征

白刺灌丛沙堆在我国西北干旱区分布广泛,但对其的研究程度较低.选择沙漠、戈壁和荒漠草地三种生境下发育的白刺灌丛沙堆,通过典型样方(100 m×100 m)调查和采样分析,探讨了沙堆形态、沉积物特征及其控制因素.在三个样区,沙堆总底面积和总体积从小到大依次为戈壁、沙漠、荒漠草地,沙堆密度从小到大的顺序为荒漠草地、沙漠、戈壁,表明植物生长状况和沙源是控制沙堆单体规模的主要因素.沙堆形态参数之间的相关分析结果显示,在三种生境下沙堆水平尺度与高度之间存在良好的二次多项式相关,且目前的沙堆尚处在垂向增长阶段.灌丛沙堆沉积物粒度组成以细砂为主,其粘土、粉沙和粗砂含量均少于丘间地,表明灌丛沙堆沉积物属短距离风力搬运、分选产物.沙堆表层沉积物平均粒径由迎风坡脚至背风坡脚趋于变细,由沙堆顶部垂直向下至底部趋于变粗但变化不明显.     

塔克拉玛干沙漠克里雅河下游地区风沙地貌的形成发育与环境变化趋势的初步研究

克里推河是塔里木盆地中深入到塔克拉玛干沙漠内部的主要河流之一。克里稚河出山口后形成的冲积扇, 上部为砾石平原, 中部为亚沙土, 沙壤土的细土平原, 当前农业绿洲所在, 下部为盐土平原, 在野营以下, 河流又分成东西两支, 各形成东西两个干三角洲。在东部干三角洲上, 水系扇状扩散, 沿河两岸呈现胡杨、红柳灌丛的天然绿色植被带, 复合型沙丘链被流水切割, 形成孤立复合型沙丘散布面积约210Km², 居民点零散分布其间。在西部干三角洲上, 扇状水系的干河床断续分布。河床内为密集新月形沙丘和沙丘链, 两侧为吹扬的灌丛沙堆和有枯死的胡杨林地。并有历史上城镇废墟分布, 反映着历史时期曾有过人类活动。克里雅河下游上段(大河沿——于田地段)河漫滩部分受间歇洪水影响, 芦苇丛生, 尚未有沙丘发育。高出河床1.5-3m第一阶地为红柳灌丛和胡杨分布地区, 疏林地段有新月形沙丘、沙丘链和灌丛沙堆。高出河床8-10m第二阶地主要为红柳灌丛分布地区。并受外围流沙入侵影响和固定沙丘"活比"形成新月形沙丘、沙丘链与吹扬灌丛沙堆相间的景观。第三阶地已全为裸露新月形沙丘及沙丘链覆盖。再往外则系高大的复合型沙丘。下游中段(大河沿以北)为克里雅河下游扇状平原干三角洲, 水分条件较好, 成为沙漠中一片绿洲。只有被淤高干河床地段就地起沙已发育有新月形沙丘及初期诸形态。发育时间短(约在1960年以后形成), 并且是演变再活跃的场所。下游下段(三角洲尾端以北)已全为流沙覆盖。仅从枯死胡抚和红柳稚丛分布反映过去柯床痕迹, 最远一支可延伸至古老的塔里木河。克里雅河下游现代沙漠化过程加剧的主要因素是中游人为活动。增大用水量。下游水量减少, 环境恶化, 而不是大沙漠前移所造成的。听以, 改善下游天蛛绿洲生态环境时, 中游应分配合理水量给下游, 以保持下游干三角洲中天然绿洲生态平衡。下游保存完整的天然绿洲建议作为国家级自然保护区。     

不同气候区灌丛沙堆形态及土壤养分积累特征

灌丛沙堆是干旱、半干旱区绿洲边缘常见景观类型,在绿洲风沙防护及生物多样性保护方面有重要意义。本文对中国西北干旱区不同气候区常见的柽柳（Tamarix chinensis）、泡泡刺（Nitraria sphaerocarpa）和柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）灌丛沙堆形态和养分积累特征进行了对比研究。结果表明：柽柳灌丛沙堆高度、面积和体积显著高于泡泡刺和柠条锦鸡儿灌丛沙堆,泡泡刺灌丛沙堆高度、面积和体积最小。3种灌丛的存在都显著增加了沙堆土壤有机质含量,使灌丛沙堆成为“肥岛”,其中柽柳灌丛沙堆“肥岛”效应最明显。柽柳灌丛沙堆土壤有机质、全碳、全氮和凋落物含量显著高于泡泡刺和柠条锦鸡儿灌丛沙堆。主要原因是柽柳枝条茂密,拦截面积大且凋落物量大,因此沙物质拦截和养分积累能力强于其他两种灌丛。另外,不同气候区沙源和气象条件的差异也可能导致灌丛沙堆形态及养分累积特征不同。     

新疆策勒绿洲-沙漠过渡带地表沙物质理化性质空间差异

植被盖度、地形等会对荒漠区风沙土壤理化性质产生影响.对策勒自流沙前沿沿主风向到绿洲边缘的柽柳沙堆顶部、流动沙丘顶部、裸露平沙地3种地貌部位表面沙物质理化性质分析,结果表明:流动沙丘顶部沙物质平均粒径3.47～2.6 Φ,明显粗于裸露平沙地和柽柳沙堆顶部沙粒,从流沙前沿到绿洲边缘沙物质有细化趋势,流沙前沿平沙地上沙粒平均粒径比绿洲边缘裸露平沙地沙粒平均粒径粗0.44 Φ;在空间上沙物质分选系数差异不大,分选性都为中等偏上-中等;平沙地和流动沙丘顶部沙粒偏度为-0.06～0.06,相对于平均值分布近对称.柽柳沙堆顶部沙粒偏度分布在0.05～0.25,大都属于极细偏;流动沙丘顶部和平沙地沙粒都表现为中等峰态,柽柳沙堆顶部沙粒大多表现为窄峰态.柽柳沙堆顶部大部分沙物质pH为酸性,其余地貌部位沙粒都表现为碱性,3种地貌单元含盐量与地形高低关系较密切.不同地貌部位地表沙物质总盐量表现为:柽柳沙堆顶部 > 裸露平沙地 > 流动沙丘顶部,流动沙丘顶部沙粒含盐量最少,越靠近绿洲柽柳沙堆顶部沙粒总盐量愈高.     

Distribution and Characteristics of Nitraria sphaerocarpa nebkhas in a Gobi habitat outside an oasis in Hexi Corridor region, China

Nitraria sphaerocarpa Maxim., a typical desert plant which often appears in nebkha form, is widely distributed along the periphery of oasis in arid regions of Northwest China, and plays an important role in desertification control around oases. In this paper, the characteristics and distribution patterns of N. sphaerocarpa nebkhas were investigated in a Gobi environment outside an oasis. Results shows that about 200 N. sphaerocarpa nebkhas per hectare was recorded and total sand sediments was 25 m³/ha. Nebkhas vary in size, and the mean height (H) and horizontal composition (L) were 15 cm and 80 cm, respectively. There exists a significant linear relationship between H and L, suggesting that the investigated nebkhas are mostly in the growth stage. The numbers, height and sand deposit of nebkhas decreased with increasing distance away from the oasis. Grain-size analysis indicates that the mean grain size of sediments at the crests of nebkhas increased with increasing nebkha height. Organic C and total N concentrations were related to the mean grain size. It was concluded that N. sphaerocarpa shrubs are efficient horizontal sand traps for wind-driven sediments. A better understanding of the development of nebkha can provide information for the design of biological sand control measures around oases in arid regions.     

中纬度荒漠区河西走廊沙丘地貌的演化特征及其环境指示

北半球中纬度地区的沙丘地貌变化和粉尘活动历史是探索全球环境变化与景观响应问题的良好档案。本文从风沙地貌学、粒度沉积学、地球化学和气候学等方面综合分析了中纬度典型荒漠区河西走廊的典型沙丘动态变化、物质来源、粉尘活动历史及其影响因素等。结果表明,20世纪60年代以来研究区典型新月形沙丘和新月形沙丘链等发生了较大的移动或摆动,平均移动速度介于0.8~6.2 m/a之间。沙丘的动态变化主要受年降水量、年平均风速和年大风日数的影响,表明气候是沙丘地貌变化的首要影响因素。沙丘沙（三段式）与戈壁沉积物的两段式粒度曲线模式明显不同,揭示了后者在沉积学上的“不成熟性”而前者经历了高效的风成分异作用且非局地起源。古地理、沉积学和地球化学综合证据揭示沙丘沙的母源物质主要是冲洪积物和古河流沉积物等,包括南北山麓剥蚀带的碎屑沉积等。地表细颗粒物质的比例、表层盐结皮的覆盖率和可蚀性砂质物质含量等指标指示了西部戈壁区不是中东部风尘的主要来源区。沙丘移动方向与区域性主导风向在空间分布上具有相似性,表明河西走廊东、西部间之间在沙丘地貌动态演化上的差异应受控于区域尺度的环流风系,即受控于动力机制而不是物质来源上的差异。区域气候的暖湿化是对全球增温和亚洲夏季风增强的同步响应,也是研究区沙尘暴减少的主要原因,同期河西走廊潜在的逆沙漠化过程亦受控于气候变化;但绿洲区沙漠化过程还是起因于人类活动影响的地下水波动。     

绿洲和沙漠下垫面状态对大气边界层特征影响的数值模拟

采用两维高分辩率边界层数值模式,并与一个包括植被和土壤层的生物一大气能量传输模式(BATS)耦合,模拟研究绿洲和沙漠下垫面状态对大气边界层特征的影响。结果表明,沙漠中的绿洲对大气产生"冷湿效应",使之上空形成冷湿气柱;绿洲之间的沙漠对大气呈"暖干效应",使上空形成热干气柱。在水平平流的作用下,在绿洲下游的沙漠边缘形成降水峰值,有利于降水,但沙漠区下游的绿洲则相对于整个绿洲区降水偏少,不利于形成降水。     

灌丛沙堆形成演化及年代学研究现状与进展

灌丛沙堆的形成演化与区域气候环境密切相关,是古环境演化领域的重要研究对象。灌丛沙堆多发育于晚全新世以来,可靠的、高分辨率测年数据及地层沉积序列是其演化得以重建的关键,但其形成演化及年代学研究在技术手段方面尚没有新的突破,有关其不同发育阶段高分辨率的年代数据缺乏。围绕灌丛沙堆的发育过程、年代学、地层沉积序列及其形成演化与区域环境等方面,综述了近年来国内外灌丛沙堆已有的研究成果,认为灌丛沙堆各发育阶段与年代学关系、高分辨率年代结果及其形成演化在反映高原内陆盆地古风沙活动、古环境变化等方面的研究还有待深入。     

Changes in morphology and soil nutrient patterns of nebkhas in arid regions along a precipitation gradient

Nebkhas, discrete mounds of sand and vegetation, are a common landscape feature critical to the stability of desert ecosystems and supported by limited precipitation. Nebkha morphology and spatial pattern vary in landscapes, but it is unclear how they change along precipitation gradients in arid and semi-arid regions. In this study we determined morphology and soil nutrient patterns of nebkha from different regions of northwestern China. The objective of this study was to understand zonal differences among nebkhas and how morphological characteristics and soil nutrient patterns of nebkha change along a precipitation gradient in northwestern China. Our results shows that mean annual precipitation(MAP) had significant effects on morphological characteristics of nebkhas such as height, area, and volume which significantly decreased with an increase in MAP. MAP had significant positive effects on shrub cover and species richness of nebkha. Soil nutrients such as soil organic matter(SOM), total carbon(TC), total nitrogen(TN), and total phosphorus(TP) in the 0-10 cm layer increased with an increase of MAP, and soil nutrient content within nebkhas was higher than in inter-nebkha areas.We concluded that nebkhas are "fertile islands" with an important role in ecosystem dynamics in study regions. Further,MAP is a key factor which determined zonal differences, morphological, and soil nutrients patterns of nebkhas. However,disturbance, such as animal grazing, and planted sand-stabilizing vegetation accelerated the degeneration of nebkha landscapes. We recommend implementation of protective measures for nebkhas in arid and semi-arid areas of China.