蒙古高原东南缘现代灌丛沙丘的发育过程及其对沙漠化的指示意义

在蒙古高原东南缘,灌丛沙丘是主要的风沙地貌类型,也是与风蚀和沙漠化密切相关的风沙堆积,一般在土地开垦后大规模发育,因而记录了区域沙漠化的发展过程.本文对发育在这一地区的灌丛沙丘沉积物地球化学元素的变化进行了详细的解析,结果表明,沙丘沉积物的Zr/Rb比值良好地记录了区域风沙活动的演变情况:当沙丘高度发育至10 ～30cm,39 ～ 59cm,67 ～ 77cm,95～ 105cm,118～ 130cm和138 ～ 140cm时,区域处于风沙活动的活跃期;沙丘高度发育至78 ～ 94cm时,区域处于近80年以来风沙活动的低谷期.结合区域土地开垦史、现代器测气象资料、风沙活动与沙漠化等情况,可以确定,自20世纪30年代以来,蒙古高原东南缘经历了30年代末期至50年代初期沙漠化的初步发展时期,50年代后期至80年代中后期、90年代中后期和本世纪初的沙漠化快速发展时期,以及80年代末期至90年代中前期的沙漠化逆转期.鉴于无航测资料时期沙漠化正逆过程演变研究的缺失,这一区域所发育的灌丛沙丘是延长区域环境变化记录特别是沙漠化演变研究的良好载体.     

岷江上游干旱河谷灌丛研究

岷江上游干旱河谷灌丛现代植物区系的基本特征是温带分布属占优势而含有较多的热带分布属,以及拥有许多古地中海残遗种和本地特有种,其与古地中海在时间上、与现代中亚(草原和荒漠)在空间上有着渊缘联系,热带属的种与温带荒漠、草原种在此巧妙地聚集和组合是干旱河谷的特有现象,它可能是古地中海植物区系的延续和残遗的反映,在某种意义上可能是历史植物区系的"活化石"。幽深而封闭的峡谷地貌和青藏高原亚热带山地半干旱的暖温气候,以及干燥而贫瘠的山地(碱性)灰褐土是干旱河谷灌丛生境的基本特征。土壤湿度(水分相对含量)和肥力(有机质相对含量)的梯度分析,显示出半干旱-半贫瘠的土壤为其代表性的也是主要的生境类型。一种既无乔木群落(森林)又无草本群落(草原或草甸),而仅有矮灌木和半灌木占优势的灌木群落(矮灌丛),盖满了干旱河谷沿岸干燥山坡的荒凉景观,是岷江上游干旱河谷自然植被的现状概貌和基本特征。干旱河谷灌丛形成于特定的生态环境和地质历史的时空中,是一种处于森林与草原之间的而近似于草原灌丛的隐域性(非地带性或超地带性)植被。其含有的众多中亚荒漠、草原种,在干旱河谷多为中生或中生耐旱特性。因此,干旱河谷灌丛不是草原也更不是荒漠,而是中国-喜马拉雅地区夏雨性的冬旱灌丛(群系纲),它与地中海型气候的冬雨性夏旱灌丛(群系纲:如地中海的Macehia和北美洲的Chaparral等)同属于干旱(季节性)灌丛植被型的两个群系纲(Formation class)。从干旱河谷灌丛数量分析的样地相关性半矩阵中,析出的具有三角形网眼的灌丛之群系关联网(Relative net)和群系之样地关联网,显示了灌丛核心群系和群系的典型样地在关联网中的相关位置。干旱河谷灌丛沿着地质历史的长河在地貌形成与演化过程中,大约在上新世(或许更早)青藏高原尚处于夷平面发育时期,早先的干热性古植被(森林草原)中,就可能已经孕育着干旱河谷灌丛的雏型,至少与邻近的横断山区干旱河谷及中亚的荒漠、草原区(或泛、古地中海区)拥有许多共有种,继而在整个第四纪中不断发展和逐渐形成。在全新世最新的深切河谷中生存着第三纪古老植被的残遗类型和衍生后裔,是现代干旱河谷灌丛起源古老的历史性反映和植被现状的基本特征,它应该是一种原生性的植被(或顶极群落)。建立封山、禁止放牧和樵采以及保护自然植被的有效管理机制,综合开发干旱河谷自然环境中水、热优势资源的直接和间接的多种效益,是岷江上游干旱河谷保护和建设生态环境与发展区域经济的基本途径。岷江上游干旱河谷灌丛拥有十分特殊的古老植物区系和非常稀有的原始植被类型,在有限的地域内保存着古地中海植物区系的残遗成分和衍生后裔,在广阔的湿润森林地带的特定环境中生存着典型的冬旱灌丛,这些都是十分宝贵而稀有的自然遗产,对于研究我国西部的历史植物区系和自然地理,以及保护和建设现代生态环境和区域经济,都有着非常宝贵的科学价值和十分重要的现实意义。因此,特建议在岷江上游干旱河谷划出一定的面积建立自然保护区。保护地段可选设在杂谷脑河的甘堡至龙溪地区(包括主要支流的一部分河段)和岷江干流的飞虹桥至黑水河的沙坝(干旱中心)地区。     

青藏高原高寒灌丛生长季和非生长季CO_2通量分析

采用涡度相关法对青藏高原高寒灌丛CO2通量的观测表明,青藏高原高寒灌丛生长季和非生长季节CO2通量变化特征差异极为显著.生长季节(5~9月)08:00~19:00为CO2净吸收,19:00~08:00为CO2净排放,CO2通量峰值一般出现在12:00左右,6~9月CO2净吸收峰值分别为0.71,1.19,1.46,0.67gCO2·m?2·h?1;相对于温度,生长季CO2通量振幅更受光合有效辐射变化的影响;就月变化模式而言,8月是生长季CO2净吸收最高月份,月净吸收量达到247gCO2·m?2,整个生长季CO2净吸收的总量达583gCO2·m?2.非生长季节(1~4月及10~12月)CO2通量变化振幅极小,最大CO2净排放通量为0.30gCO2·m?2·h?1(4月),除11:00~18:00左右少量的CO2净排放以外,其余时段CO2通量均接近于零;非生长季CO2通量日变化规律,尤其是白昼CO2通量与土壤温度变化呈显著的正相关关联;4月是全年CO2净排放的最高月份,全月净排放量为105gCO2·m?2,整个非生长季CO2净排放为356gCO2·m?2.     

和田河流域灌(草)丛沙堆的形态特征与发育过程

灌 (草)丛沙堆形态是由区域植物、风力和沙源相互作用塑造的一种动力平衡形态。本文在对新疆和田河流域灌 (草)丛沙堆野外考察、形态测量和统计分析的基础上,探讨了该区灌 (草)丛沙堆的形态变化规律和不同发育阶段的特征,结果表明:各种灌 (草)丛沙堆的长度、宽度与高度之间存在着较好的相关性,但不同种类灌 (草)丛沙堆以及同一类型沙堆在不同发育阶段的形态特征存在一定差异;基于沙堆形态特征的数学模型分析,并结合区域生态环境和风沙环境特点,可把灌 (草)丛沙堆发育划分为各形态指标协同变化的增长阶段,以植物动力影响为主、长宽尺度均衡发展、坡度较大的稳定阶段,以及沙堆长度相对缩短、各形态指标关系趋于复杂的风蚀衰退阶段。     

基于SOC的活断层系与地震活动性关系的探讨

通过对中国大陆及青藏高原、新疆、华北和东北各构造区的地震活动性的分析,论证了区域地震活动是一种自组织临界现象.利用分形理论中的粗视化网格法,研究了中国大陆以及各构造区断层系的分形特点和分形结构的跨尺度特征.开展了组构具有分形特点的沙堆模型实验.结合断裂力学理论,认为地震的自组织临界现象源于分形几何断层系的自组织临界性动力学过程,地震分维数和断层系分维数之间存在着一种正相关关系,明确了断层系分形和地震活动性分形之间的因果关系.在此基础上,提出了系统组构的分形是系统输出能量的分形的根源的观点,并进一步利用已有的观测资料进行了分析.最后,基于这个观点和区域断层分布可以通过常规的航卫片分析、地面调查和地质勘探等手段确定的事实,提出了利用断层的分维数与地震的分维数的相关关系,对区域地震的概率分布特征进行估计的观点,可为地震的预测预报提供参考.     

灌丛沙堆的研究进展与意义

灌丛沙堆是一种重要的风积地貌类型。在阐明灌丛沙堆分布规律、基本特征的基础上,着重论述了沙源、植被、风况等三个主要因素在灌丛沙堆地貌发育过程中所起的作用,总结了灌丛沙堆形成演化各阶段的地貌特征。随着灌丛沙堆地貌研究的不断深入,灌丛沙堆在土地荒漠化监测与评价、区域环境演变研究等方面的应用日益被国内外学者所关注。     

石羊河下游白刺灌丛演替发育过程的土壤呼吸及其影响因素分析

对不同类型土壤呼吸及其影响因素的研究有助于了解区域生态过程和全球气候变化。在石羊河下游,根据白刺灌丛生长及其生境状况,选择了初期发育、稳定、衰退、严重衰退的白刺灌丛植被,采用Li-8100土壤碳通量监测系统,研究了白刺灌丛演替过程的土壤呼吸日变化。结果表明,各发育阶段的白刺灌丛土壤呼吸最大值均出现在12:00,呼吸速率均值大小顺序为:稳定阶段＞初期发育阶段＞衰退阶段＞严重衰退阶段。各发育阶段不同坡位土壤呼吸日变化动态存在差异,但平均值都表现为迎风坡＞背风坡＞丘间地。建立各因素与土壤呼吸之间的模型发现,白刺的生长状况与土壤呼吸之间的相关性达到极显著,表层土壤含水量对土壤呼吸的影响大于深层土壤,而二次函数较其他模型能更好地表达地下10 cm温度与土壤呼吸之间的关系,且两者之间相关性达到极显著。     

鄂尔多斯高原油蒿(Artemisia ordosica)灌丛沙堆风沙气流结构及其地貌学意义

鄂尔多斯高原广泛分布的油蒿(Artemisia ordosica)灌丛与风沙流相互作用形成灌丛沙堆,其形态发育主要受控于周围风沙输移状况.利用EC9-1型风向风速传感器和阶梯式集沙仪对平坦覆沙地上油蒿灌丛沙堆周围的风沙气流进行了观测,系统地分析了近地表水平流场、风速廓线和输沙率的分布和变化特征.结果 表明:气流结构和输...     

祁连山东段山地典型灌丛枯落物及土壤水源涵养功能研究

为探讨高寒地区灌丛枯落物层及土壤层的水源涵养功能,以祁连山东段6种典型灌丛的枯落物和土壤为研究对象,采用野外调查与室内浸泡相结合的方法,对枯落物及土壤水文特征进行了研究.结果表明:(1)6种灌丛枯落物的蓄积量范围为0.23～3.61 t·hm-2,大小排序为山生柳>硬叶柳>绣线菊>金露梅>头花杜鹃>千里香杜鹃.(2)枯...     

典型草原区芨芨草灌丛积雪形态与滞雪阻雪能力

通过对典型草原区芨芨草（Achnatherum splendens）灌丛积雪体的调查,研究了灌丛特征（灌丛高度、灌丛迎风侧宽度、灌丛顺风侧长度）对于积雪形态（积雪高度、积雪宽度、雪辫长度）的影响。结果表明：芨芨草积雪形态参数与灌丛特征单一因子间呈显著的幂函数关系（指数<1）,灌丛积雪发育过程及其形态特征是灌丛特征参数共同影响和作用的结果,灌丛高度对积雪高度与雪辫长度影响最大,灌丛迎风侧宽度对积雪宽度影响最大;在灌丛积雪的形成发育过程中,较小灌丛积雪形态发育较快,大灌丛积雪形态发育相对缓慢,不论灌丛特征如何变化,所有灌丛积雪体前期发育迅速,后期发育缓慢;灌丛二维空间滞雪范围模型直接反映灌丛对风力的干扰范围和积雪的潜在范围,间接反映灌丛的滞雪能力;灌丛三维空间阻雪量模型直接反映一定雪源、风况条件下灌丛的阻雪能力。建立的灌丛滞雪范围与灌丛阻雪体积模型,可为典型草原风吹雪区积雪资源估算和雪害植物防治技术提供理论依据。