WITSEG集沙仪:风洞用多路集沙仪

风沙流通量廓线(风沙流结构)是以不同轨迹运动的沙粒在垂直方向上的宏观反映。建立风沙流通量廓线函数需要测定不同高度的输沙率。为此,我们设计了适用于风洞实验的多路集沙仪(WITSEG集沙仪),并通过风洞实验对其进行了检验。WITSEG集沙仪高60 cm,由60个进沙口和集沙盒组成,每个进沙口高1 cm。该集沙仪可以测量风沙流中60个不同高度的输沙率。在设计WITSEG集沙仪时,着重实用性和集沙效率。为了使用方便,带有进沙口的入口段、集沙盒和保护盖板设计为活动式。为了提高集沙效率,入口段设计成楔形,使得进沙口宽0.5 cm,而集沙盒宽度为1.5 cm。每个集沙盒留有两个过滤网排气孔,以减小集沙盒内的静压、提高采集效率。风洞实验检验表明,用WITSEG集沙仪测得的风沙流结构和总输沙率与风速的关系与已广泛接受的结论非常一致。WITSEG集沙仪能观测输沙率随高度的详细变化,是研究风沙流结构的较好工具。     

1955-2011年兰州沙尘暴、浮尘天气事件发生概率的Markov模型研究

依据甘肃兰州市1955-2010年沙尘暴、 浮尘天气事件年变化资料, 划分年强度分级, 应用Markov模型对其不同强度发生概率进行分析, 在此基础上预测和检验了2011年兰州沙尘暴浮尘天气事件的发生概率.结果显示: 2011年沙尘暴发生的特强年、 强烈年、 强发生年、 一般发生年和少发年的概率为,而事实上2011年发生沙尘暴0次,属于少发年, 符合预测结果; 2011年浮尘天气发生的特强年、 强烈年、 强发生年、 一般发生年和少发年的概率为,而事实上2011年发生浮尘9次,介于平常年和少发年范围, 符合预测结果.随着时间序列的延长, Markov模型可成为短期沙尘暴浮尘天气变化预测的有效途径.     

沙坡头昆虫区系初步研究

本项研究根据昆虫的生境, 把沙坡头昆虫区系分为流沙区(S区), 沙地人工植被区(M区)和沙地农业改良利用区(A区)。S区以拟步甲科(Tenebrionidae)昆虫为优势种; M区以象甲科(Curculionidae)、螟蛾科(Pyralidae)、草蛉科(Chrysopidae)、和蝗科(Acridiidae)等多科昆虫为特征; A区以金龟甲科(Scarabaeidae)等多科农业昆虫为优势种。分析沙坡头昆虫区系组成, 灰斑古毒蛾(Orgyia ercae)有大发生现象, 但其寄主——花棒(Hedysarum scoparium)在人工植被演替过程中的地位已不重要, 所以沙坡头昆虫区系的指示作用表明, 控制花棒在人工植被中的发展就可以达到昆虫区系改造的目的。     

兰州新区黄土工程开挖边坡植被重建初期土壤水分初步研究

兰州新区位于黄土高原西段， 为典型干旱区， 道路修建形成了许多坡度大于30°的工程开挖边坡。在边坡上重建植被对改善局地景观和防治水土流失具有重要的作用， 而坡面土壤水分状况对植被重建影响重大。选择3种整地类型（条形坑、 圆形坑和原状坡样地）， 研究兰州新区黄土工程开挖边坡植被重建的初期土壤水分状况， 结果表明： 3种整地类型中条形坑的土壤水分条件最好， 与圆形坑、 原状坡样地土壤水分存在显著差异（P<0.05）。不同灌溉频率下原状坡样地0 ~ 20 cm土层土壤含水量较低， 20 ~ 50 cm土层土壤含水量较高。土壤含水量的变异系数随土层深度的增加而减小， 随灌溉频率的降低而增加。在边坡植被重建初期， 需把土壤水分维持在8.4% ~ 10.8%， 即田间持水量的38% ~ 49%， 才能保证植物正常生育生长。当栽植的植被根系长度大于10 cm时， 可考虑将喷灌频率从每天喷灌改为隔天喷灌， 否则植物有死亡的风险。研究结果可为类似的黄土边坡植被恢复和生态建设提供参考。     

保水剂处理土壤的抗风蚀性能研究

将不同浓度的保水剂,在不同风速和不同喷洒量的条件下施用于黄土、粉煤灰、风沙土中,对其胶结作用所具有的抗风蚀性能进行了野外及风洞实验。结果显示:在净风条件下,保水剂固沙、抑制扬尘效果显著;在风沙流条件下,保水剂大浓度(50g·m-3)时具有明显的抗风蚀、抑制沙尘的效果;不同土类在风力为20m·s-1内,保水剂对黄土、粉煤灰、风沙土的固定、抑制扬尘效果显著。20m·s-1以上时,保水剂对黄土、粉煤灰、风沙土的固定、抑制扬尘效果随保水剂浓度的增大抗风蚀强度随之增强。但保水剂和固沙复合材料共同施用于风沙土,防风蚀效果更为显著;生产应用中,建议保水剂对风沙土的应用浓度为560g·m-3,对黄土的应用浓度为140～280g·m-3,对粉煤灰的应用浓度为50～140g·m-3。     

沙坡头人工植被系统的建立与耗散结构

本文应用"耗散结构"理论探讨了沙坡头人工植被系统建立的动力学及时间结构、空间结构的有序性。沙坡头人工植被系统的建立过程是生命进化的一个宏观动力学体系。沙面土壤结皮的出现和长程地维持是固沙的核心。该体系反映的沙漠从混沌、对称的世界走向有序、稳定世界的相变点为沙漠固定问题的研究打开了通道。把"耗散结构"理论引入沙漠学领域,阐明了沙坡头人工植被系统建立与发展的原因、机制和空间模型。     

油蒿在兰州南北两山生态环境建设中的适应性评价研究

采用系统抽样的方法, 对兰州南北两山砾质红砂土和灰钙土喷播种植的油蒿进行了统计分析评价. 结果显示: 油蒿表现出对兰州南北两山瘠薄土壤非宜林地的广泛适应性. 砾质红砂土生长3 a生油蒿, 水平沟内, 油蒿地茎以5~10 mm为主, 高度以100~160 cm为主, 平均盖度达到90%以上, 密度达到17株·m^-2; 人工整地形成的60°以上斜坡, 油蒿地茎以0~5 mm为主, 高度以80~100 cm为主, 平均盖度达到80%, 密度达到30株·m^-2; 坡度大于60°天然陡坡面, 油蒿地茎以0~5 mm为主, 高度以20~40 cm为主, 平均盖度达到20%, 密度达到25株·m^-2; 45°塌陷缓坡虚方区域, 油蒿地茎以5~10 mm为主, 高度以60~80 cm为主, 平均盖度达到60%, 密度达到43株·m^-2. 灰钙土60°人工陡削坡面5 a生油蒿: 油蒿地茎从上坡到下坡, 上坡位地茎小于4 mm, 下坡位地茎接近25 mm, 坡面以地茎4~9 mm为主, 高度以40~80 cm为主. 油蒿盖度上坡位达到40%, 密度达到16株·m^-2; 下坡位, 油蒿盖度达到48%, 密度达到12株·m^-2. 油蒿在兰州南北两山绿化中, 随土壤水分, 植物盖度和密度的关系表现为: 大的覆盖度以个体大冠幅, 总体密度小为特征; 小的覆盖度以个体小冠幅, 总体密度大为特征.     

NaCl胁迫对甜叶菊移栽苗生理生态特性的影响

通过盆栽法, 研究了不同浓度NaCl胁迫对甜叶菊移栽苗生理生态特性的影响. 结果表明: NaCl对甜叶菊移栽苗生长的胁迫表现为低促高抑的效应, 即0~44 mmol·L^-1浓度下, NaCl处理对甜叶菊移栽苗光合作用和生长具有促进作用; 44~140 mmol·L^-1浓度下, 甜叶菊光合参数、干叶产量、长势等逐渐下降; 大于140 mmol·L^-1浓度下, 甜叶菊将不能存活. 低浓度NaCl胁迫下, 甜叶菊叶生长量增加, 而茎和根的生长量与其他NaCl胁迫一样, 表现为增长量降低. 甜叶菊通过增加叶生物量适应低盐胁迫, 是甜叶菊叶子的增产新机制, 为生物量的分配研究提供了新的佐证. 此外, 所确定的Na⁺影响甜叶菊生长的低促高抑的浓度范围, 为今后甜叶菊规模化和精细化栽培种植提供了理论基础.     

腾格里沙漠东南缘沙尘暴变化趋势的Markov模型分析

从概率的角度出发,应用Markov模型分析了腾格里沙漠东南缘近20a来沙尘暴变化趋势,结果显示:①2000年发生的强沙尘暴和特强沙尘暴的概率各为0.5,而事实上2000年发生沙尘暴11次,接近预测结果。② 2000年发生伴随降雨的特强沙尘暴概率为0.25,不伴随降雨的沙尘暴概率为0.5,这和2000年中国北方干旱,很少发生伴随降雨的沙尘暴的事实一致。③随着时间序列的延长,Markov模型可成为预测沙尘暴发生的一条有效途径。     

干旱荒漠地区沙地樟子松育苗试验研究

春季低温低湿、大风频繁,夏季干旱高温,土壤颗粒粗,持水力低是干旱荒漠地区沙地樟子松育苗的主要制约性因素。只要抓好土壤改良、春季苗床覆盖、灌水、遮荫、越冬覆盖和施肥施药等措施,即可保证沙地樟子松育苗的成功。