民勤沙井子地区降水特征及干旱周期分析

利用民勤治沙综合试验站３４年（１９６１～１９９４年）降水的观测资料，对沙井子降水量、降水日数及其季节分配、降水强度、降水变率及降水保证率进行了统计分析，并采用降水变率和湿润指数（ＭＩ），应用最大熵谱方法（ＭＥＭ）对该区的干旱状况作出了周期分析     

干旱沙区野生观赏花卉的引种栽培

在干旱沙区，通过对部分野生观赏灌木草本花卉的引种研究，初步摸清了主要优良种类的生物学特性、栽培要点和绿化观赏价值。     

民勤绿洲地下水开采时空动态模拟

地统计学方法的应用已由最初的地质学领域广泛推广到土壤学、生态学等领域, 但在地下水特征的时空模拟方面应用还较少, 结合地理信息系统(GIS), 运用地统计学方法分析了石羊河下游民勤绿洲近15年来地下水特征的时空变异规律及其与土地利用变化的关系, 并对其变化趋势进行了预测. 得到了如下结果: (1) 地下水埋深的随机变异特征随着开采强度的不断增大, 从1987年的26.32%降到了2001年的0.03%, 完全被较大尺度上的结构性变异所取代; 而矿化度一直是中尺度上的结构性变异高达99.9%. (2) Kriging插值结果表明, 民勤绿洲地下水埋深的分布一直是水质较好的绿洲南部最深厚, 从南到北随着水质变差, 埋深也变浅. 地下水矿化度在空间分布上从南到北逐渐增大; 在变化趋势上, 高矿化度等值线由北向南持续推进. (3) 民勤绿洲近15年来耕地面积增加了3.1×10⁴ hm², 使得分布于地下水埋深17 m以上的耕地面积净增528.3 km², 分布于地下水埋深11 m以下的林地减少200 km². 同样, 分布于地下水矿化度3.0 g/L以上的耕地面积净增2×10⁴ hm², 其中>4.5 g/L的增加了1.072×10⁴ hm². (4) 预测至2015年, 地下水埋深下降趋势明显, 分布于地下水埋深20 m以上的绿洲面积将净增1689.88 km², 达整个绿洲面积的68%; 至2015年地下水矿化度高于5.0 g/L的绿洲面积将达578.15 km², 全部集中在水质较差的绿洲湖区最北部, 部分区域甚至高达7.0 g/L以上.     

甘肃民勤绿洲北部荒漠区地下水水化学特征及成因分析

民勤绿洲北部荒漠区作为国家北方防沙带的重要组成部分以及石羊河下游生态保护治理区,在地下水水化学方面的研究程度很低。在野外调查、勘探及采样测试的基础上,综合运用数理统计、Piper三线图、离子相关性分析、Gibbs图及离子比例系数等方法对民勤绿洲北部荒漠区的地下水水化学特征及成因进行了研究分析。结果表明：研究区地下水溶解性总固体以及硬度值较高,水化学类型主要为Cl^-·SO₄^2--Na⁺型。地下水水质总体能够满足生态屏障区种植旱生、耐盐植被的需要。地下水水化学演化是由蒸发浓缩作用主导、风化溶解和阳离子交换共同作用的结果。地下水中超标的高硝酸盐氮水与牲畜粪便污染有关,高氟水的形成受原生地质环境背景影响。成果不仅进一步提高了区内地下水水化学的研究程度,亦可为民勤绿洲区保护、北方防沙带以及石羊河下游生态保护治理区建设提供科学依据。     

煤炭开发区植被扰动时空效应及影响范围界定:以宁东矿区为例

煤炭开采是一种具有大规模高强度性质的生态扰动行为,会产生区域地表压占与损毁、植被破坏等生态扰动和环境污染问题。西北干旱荒漠区气候干旱,植被稀疏,生态环境本身极其脆弱,宁东矿区是典型的干旱荒漠煤炭开发区,有重要的研究价值。本文选择宁东矿区以及与矿区自然条件相近的自然植被参照区作为研究对象,收集2008—2019年共276期MODIS归一化植被指数(normalized vegetation index,NDVI)长时间序列遥感数据,通过STL时间序列分解、函数主成分分析(function principal component analysis,FPCA)、像元二分模型植被覆盖度计算等方法,从时间维度上分析了矿区周边区域和参照区NDVI均值在研究期内的总体变化趋势,发现随着开采过程的持续,相比自然参照区植被而言,矿区周边植被生长受到了明显胁迫;从空间维度上分析了不同距离缓冲区NDVI数据的相关性特征,在此基础上通过函数主成分分析得到第一主成分函数,确定矿区生态影响范围边界在7 km左右;本研究还在像元尺度分析了植被覆盖度的变化情况,按照变化的程度进行了分级统计分析,发现矿区周边区域虽然NDVI均值总体长期趋势相对稳定,但植被中度和重度退化区域面积明显增加。     

干旱区耕地质量等级评价及土壤养分与盐渍化的分析研究 ——以民勤绿洲为例

为整体掌握民勤绿洲耕地质量、土壤养分以及盐渍化状况等,充分利用县域耕地资源,分析研究民勤绿洲耕地质量等级划分及其耕地土壤养分和盐渍化现状,为及时准确掌握绿洲耕地地力状况提供科学依据,同时为绿洲耕地土壤养分、盐渍化障碍提供改良措施。基于农业农村部《耕地质量调查监测与评价办法》(农业部2016年第2号)和《耕地质量等级》国家标准(GB/T33469-2016)的相关要求,构建民勤绿洲县域评价体系,通过综合运用空间分析、模糊数学、层次分析和综合指数等方法,对民勤绿洲耕地质量等级进行综合评价。结果表明:(1)民勤绿洲耕地质量平均等级为3.26等;分布有一至七等级地,八、九、十等级地没有分布;以三、四等级地为民勤绿洲耕地的主要等级分布,面积占比分别为31.63%、28.27%。泉山区中部和坝区灌溉农业区多分布一、二等级地。湖区灌溉区多分布三、四等地。在绿洲边缘带较多分布五、六、七等地。(2)民勤绿洲耕地土壤有机质平均含量在10.00~15.00 g·kg^-1之间,全氮平均含量在0.50~1.00 g·kg^-1之间,总体处于较低水平。有效磷和速效钾总体处于中等水平。昌宁区、泉山区与坝区交界东北部以及湖区镇(昌宁镇、东湖镇、南湖镇、泉山镇、西渠镇)耕地土壤养分平均含量较均低。(3)民勤绿洲盐渍化耕地的面积为32240.36 hm²,占民勤绿洲耕地总面积的30.09%;主要以轻度盐渍化为主。轻度盐渍化多分布在湖区红沙岗镇、红沙梁镇、西渠镇等镇;中度盐渍化分布在昌宁镇以及环河区沿风沙线一带。其评价结果对民勤绿洲耕地资源的科学管理和可持续利用以及绿洲农业的发展具有重要意义。     

中国北方荒漠区降水稳定性与趋势分析

根据连续估计初始样本值及其所对应的自由度进行多步迭代的估计方法,选择中国北方荒漠区35个站点1951-2005年月降水资料,运用水文序列轮次分析、游程理论和极差理论探讨了降水的稳定性;从降水集度、年际变差等方面用Mann-Kendall秩次相关法剖析了北方荒漠化地区降水在时间、空间上变化趋势。结果表明:各地单独丰水年的概率要高于单独枯水年,而发生连枯年的概率则高于连丰年;极端干旱区和干旱区的降水有增加趋势的地区概率分别为83%和70%,而半干旱地区降水有明显减少趋势的概率为58%。     

干旱荒漠区退耕地植被演替及土壤水分变化

采用时空互代法,以不同退耕年限退耕地为研究对象,对27个样方植被群落特征和土壤含水量变化特征进行描述性统计分析,使用多元线性回归探究植物演替和土壤水分之间的关系。结果表明：（1）退耕18a间,退耕地植被群落自然演替经历了一年生草本为绝对优势种一年生和多年生草本竞争存在灌木开始出现并逐渐成为优势种的演替过程,物种Margalef指数和Shannon-Wiener指数均出现增大的趋势。（2）土壤水分随着退耕年限的增加也有所增加,且同一退耕年限内,随着土壤深度增加,土壤水分亦逐渐增加。（3）土壤水分对物种Margalef指数、Shannon-Wiener指数具有极显著影响,相比于其他土层,深度为40～50cm的土层对植被生长和演替的贡献最为显著。     

几种主要固沙措施的价值分析

以甘肃民勤沙区为例,采用ABC分析法选取了当地6种主要固沙措施,将其功能分解为主要功能和次要功能。主要功能定义为固阻流沙的功能,以1-蚀积系数表示;次要功能定义为改善土壤理化性质的功能,以增加土壤有机质、全氮量和<0.1mm的沙粒的相对值表示,调查计算了固沙措施功能周期内的全部成本,从功能和成本两方面进行了价值分析,为选用固沙效果显著且投资相对低廉的固沙措施提供科学依据。     

民勤绿洲不同演化阶段白刺灌丛沙堆表面土壤理化性质研究

以民勤绿洲作为研究区域,对不同演化阶段灌丛沙堆表面土壤样品进行了采集和分析。结果表明,随着灌丛沙堆的不断演化,土壤性质发生了显著的变化。不同演化阶段灌丛沙堆表面颗粒组成仍以砂粒为主,从雏形阶段到稳定阶段,砂粒含量逐渐减少,在稳定阶段达到最小,pH值和砂粒的变化趋势一致,粉砂、粘粒、有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷和速效钾含量增加,在稳定阶段均达到最大;灌丛沙堆活化后,其砂粒含量和pH值重新出现增加趋势,而粉砂和粘粒的含量开始减少,有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷和速效钾含量也迅速下降;除稳定阶段迎风坡和背风坡有机质、全氮和全磷含量差异比较显著外,其他演化阶段不同坡向粒度和养分差异均不显著;有机质、全氮、速效氮的含量在灌丛沙堆演化过程中变幅最大,全磷和速效磷次之,全钾和速效钾的变幅最小。