Effect of Gravel Mulch Restraining Soil Deflation by Wind Tunnel Simulation

在风洞实验室模拟测定了不同砾石覆盖密度和覆盖方式的土壤吹蚀速率。结果表明,砾石覆盖对吹蚀速率的抑制作用可表达为砾石铺压的密度效应和空间排列效应。在一定的风力条件下,吹蚀速率随砾石覆盖密度的增加呈现指数递减变化;在一定的铺压密度下,不同铺压方式表现出不同的吹蚀抑制效应,从小到大依次是平行条带铺压<簇状铺压<斜交条带铺压<垂直条带铺压<随机铺压。     

中国干旱区不同成因沉积物吹蚀速率的实验研究

通过对中国干旱区8种不同成因沉积物吹蚀速率的风洞实验,从风蚀动力机制上讨论沙漠的物质来源及其与沙丘发育和沙漠形成的关系。对比风洞实验测定结果发现,在我国西北干旱区及其周围分布最广的8种沉积物中,吹蚀速率从大到小依次是：湖相沙 > 河流沙 > 砂页岩风化物 > 洪积物 > 冰水沙 > 花岗岩风化物 > 坡积物 > 冰碛物。吹蚀速率与沉积物组成中0.063~2 mm的易蚀性颗粒含量和分选性成显著线性正相关,与 < 0.063 mm的粉粘粒和 > 2 mm的砾石含量成显著线性负相关。根据不同沉积物吹蚀速率的差异性,可以将这8种沉积物划分为4类：(1) 湖相沙和河流沙在干燥条件下极易遭受风蚀,是最主要的沙源物质;(2) 砂页岩风化物、洪积物和冰水沙吹蚀速率较强,为次要的沙源物质;(3) 花岗岩风化物和坡积物吹蚀速率较差,仅能提供少量沙物质;(4) 冰碛物对风力有较强的抗蚀性,所能提供的沙物质数量甚微。我国沙漠的形成除了强盛的风力条件以外,内陆湖盆的干涸导致大范围湖相沙层的暴露以及流水对碎屑物质的前期分选起到了关键作用,这可能是我国沙漠一般分布在内陆湖盆周围或河流沿岸的主要物质原因。     

戈壁砾石覆盖度与风蚀强度关系实验研究

戈壁表面的砾石覆盖度对风沙物质的运移有不可忽略的影响,在极端干旱区砾石覆盖是防沙治沙的重要手段。通过风洞实验模拟了阿拉善戈壁区砾石覆盖度与风蚀强度的关系。结果表明,当因地表风化作用等产生的松散颗粒物被吹蚀后,不同地点、不同样品之间风蚀强度有明显的差异,因而砾石覆盖度与风蚀强度之间的相关关系并不显著;但数据标准化后则表明,当砾石覆盖度在40%以下时,随砾石覆盖度的增加风蚀强度也有所增大。戈壁地区的风沙运动中,在砾石覆盖度小于40%条件下,不同风速下风蚀强度的变异系数是不同砾石覆盖度下的风蚀强度的变异系数的2倍左右。在极端干旱的戈壁区,影响风蚀强度的因素十分复杂,砾石覆盖度增大不仅不能控制风蚀现象的发生,反而增强气流对地表的风蚀能力,这一因素可能是阿拉善高原戈壁区成为中亚强沙尘暴主要源地的重要原因之一。     

不同砾石覆盖度戈壁床面风蚀速率定量模拟

通过风洞实验,利用称重传感器自动记录风蚀观测样方重量变化过程,对供沙条件下不同砾石覆盖度戈壁床面风蚀速率进行了定量模拟研究。结果表明:砾石覆盖度是影响戈壁风蚀速率的关键因子,戈壁床面风蚀速率随砾石覆盖度增加按指数规律递减。各实验风速下,砾石覆盖度>50%时,戈壁床面风蚀速率随砾石覆盖度增加而减小量有限,甚至无风蚀发生;而盖度从10%到50%时,风蚀速率显著减小。因此,两种实验粒径砾石(3 cm与4 cm)至少在50%盖度时才能达到较好的风蚀防治效果。戈壁风蚀防护机理主要是砾石覆盖度的增加增大了砾石间沙粒的临界起动剪切风速,而且减少了作用在砾石间可蚀地表的剪切压。与沙质对照床面相比,10%~90%砾石盖度戈壁床面沙粒临界起动剪切风速增大了0.8~3.4倍,只有0.5％~28%的剪切压作用在砾石间可蚀地表。     

砾石直径和补灌量对砂田西瓜根系分布的影响

采用剖面取样分析方法对砂田西瓜4种补灌量（0 mm,23 mm,4 mm 5和68 mm）和三种粒径（2~5 mm,5~20 mm和20~60 mm）砾石覆盖及不覆盖对照的根系分布进行了研究。结果表明,砂田西瓜有一个发达的根系,根系最长可扩展到1.5 m的深度,但83%以上的根系集中在1 m以上的土层,西瓜田覆盖砾石比对照的根系长度密度增加75%以上。砾石直径20~60 mm的覆盖处理,RLD显著高于2~5 mm直径的处理,降雨量较高的2002年,顶部50 cm土层有更多的根系,降雨量少的年份,下部土层的根系明显增多,但整个土层的总根系长度低于降雨较多的年份。2001年补灌45 mm和68 mm处理的根系长度密度明显高于不补灌的处理,但2002年随补灌量的增加,下部土层根系长度密度减少。降雨少的2001年,补灌增加了西瓜根系的长度密度、蒸散量、产量和水分生产率,而降雨多的2002年,补灌后根系长度密度减少,水分生产率降低。不同直径的砾石覆盖,产量没有显著差别,但由于大粒径砾石覆盖增加了土壤蒸发,虽然根系长度密度增加,但水分生产率降低。结果说明,砾石直径、降雨和补灌量对砂田西瓜的根系分布有明显的影响,用5~20 mm粒径砾石覆盖,并保持适度的水胁迫不仅有利于根系的扩展,而且能提高西瓜的水分利用率。     

砂田不同覆盖方式对土壤微生物组成的影响

为研究砂田(GSMF)表面覆盖的砾石层对土壤微生物组成的影响,于2004年春布设试验,分别为砾石覆盖厚度试验、覆盖砾石粒径试验和不同粒径砾石按不同比例混合覆盖试验。于2009年5月对未经扰动的土壤细菌、真菌、放线菌组成和土壤含水量进行研究,土壤剖面深度分别为0~1 cm、1~2 cm、2~4 cm和4~20 cm。结果表明,砾石覆盖可以增加土壤含水量和土壤微生物数量,当土壤表面覆盖的砾石粒径越小或者组成覆盖层的砾石以小粒径为主时,有利于土壤水分的积累和细菌的生长,反之则利于放线菌的生长,粒径范围在1~8 cm时,较利于真菌生长,在砾石覆盖厚度试验中观察到有超过50%的真菌分布在0~1 cm深的土壤剖面中这一特有现象。砾石层覆盖厚度为7~9 cm时,最适宜微生物生长。     

不同密度和不同水分状况下春小麦光合初探

利用CIRAS 1PP系统光合仪测定了不同密度和不同水分处理下的转基因春小麦新品系3号和耐盐8号的净光合速率(Pn),蒸腾(E),气孔导度(Gs)和胞间CO₂浓度(CO₂.in),结果表明:①水分亏缺可以突出密度效应;②不同品种对密度效应的响应不同,新品系3号比耐盐8号的密度效应更加明显一些;③高密度下单叶片净光合速率值的降低将是最终造成单株生物量改变的主要原因。     

从阶地砾石的统计特征看保德至克虎段河流演化

通过对保德至克虎段不同地点砾石的岩性、粒径和产状的野外统计与测量,并对不同地点和不同阶地上砾石的岩性、粒径和产状进行对比,发现同一地区不同阶地砾石岩性具有很好的相似性,不同地区同一阶地砾石中灰岩砾石成分从上游向下游由主导成分变为次要成分,灰岩砾石粒径也从大变小,反映该区砾石为南北向古黄河冲积物。由于较老的一套砾石层为晚第三系红粘土所覆盖,说明黄河至少在晚第三纪已经在该区已形成。     

砾石长期覆盖对土壤呼吸的影响

砾石覆盖是西北黄土高原地区的传统保护性耕作技术,具有明显的蓄水、保墒、增温、压碱和保持地力作用。研究砾石覆盖农田系统中的土壤呼吸,有助于了解地面覆盖条件对CO₂通量的影响和土壤健康状况。利用LI6400土壤呼吸系统对甘肃皋兰长期砾石覆盖农田(12年)不同覆盖厚度下的土壤呼吸进行了原位监测,并对环境因子与土壤呼吸的日变化相关性进行了分析。结果表明:(1)土壤呼吸的日变化与温度的变化一致,呈单峰型,砾石覆盖后土壤呼吸峰值出现在16:00—17:00,明显滞后于裸地出现的峰值时间(14:00—15:00),且峰值随着覆盖厚度的增加而减小;(2)土壤表层(0~10 cm)温度与土壤呼吸呈极显著幂函数关系(P<0.01),砾石覆盖降低了土壤呼吸的温度敏感性指数(Q₁₀),覆盖后两次监测中Q₁₀为1.78~2.87(2017年)和1.70~1.96(2018年);(3)砾石覆盖后提高了夜间土壤呼吸,导致土壤呼吸的日累积碳排放量显著提高,随着覆盖厚度的增加而降低,覆盖处理中厚度为11 cm最小的碳排放量两次测量分别为2.00 g·m^-2和0.90 g·m^-2,比裸地分别增加了15%和18%;(4)土壤特征因子中,土壤水分、pH与土壤呼吸累积碳排放量呈正相关,有机质、碱解氮、速效磷、电导率与土壤呼吸累积碳排放量呈负相关。     

震区砾石土泥石流起动临界状态与力学性状

虽然汶川震区的松散砾石土历经近10年的自然固结过程,坡面植被恢复良好,但灾后持续活跃的泥石流等地质灾害告诉我们,了解这类因地震产生的砾石土的力学性状,仍然是理解灾区地质灾害肆虐的最重要的方面之一。本文以汶川县映秀镇牛圈沟泥石流源区的砾石土为研究对象,采用人工水槽模型试验与三轴测试,观察泥石流起动时砾石土的宏细观现象,分析粗细颗粒含量变化对砾石土干密度的影响,并从临界状态土力学角度,探讨了泥石流起动时砾石土的力学性状,提出砾石土临界状态数学表达式。结果表明:(1)泥石流起动时间、模式与初始干密度密切相关,其过程伴随着干密度和孔隙比的变化;(2)细颗粒迁移与粗细颗粒含量调整引起土体内部细观结构重组是干密度与孔隙比变化的主要原因;(3)相同级配的砾石土在等同围压条件下排水剪切,会近似达到一个临界孔隙比;(4)砾石土力学性状可根据其状态参数(e,p')与e_c-p'平面临界状态线的相对位置来判断;(5)砾石土边坡在降雨淋溶下失稳形成泥石流,坡体内同时存在剪胀与剪缩两种力学性状,且以剪胀为主。本文研究成果一方面能对泥石流起动机理的理论体系进行完善与补充,另一方面能为震区砾石土泥石流的防治预警预报提供初步依据。     

尾矿砂沙害形成机理与工程治理措施的选择

尾矿砂沙害的形成过程,包含着尾矿砂强烈风蚀、尾矿砂输送搬运与堆积,以及尾矿砂吹扬在大气中的粉沙悬移等3个过程。上述3个过程对土地、大气、水体、道路、建筑物及农作物造成严重危害,甚至影响人身健康。研究结果表明,尾矿砂的治理,需采用固结沙面、切断沙源,即消除灾害源的方法。固结沙面的材料,宜采用坚固耐久、抗风蚀力强、具有较好蓄水保墒性能,以及保温能力高、且廉价的戈壁沙砾石。沙砾石覆盖之后,不仅固结了沙面,切断了沙源,而且为天然植物种子的散落和幼苗发育创造了稳定条件,加快了天然植物衍生。覆盖后的第一年雨季后,植物盖度到达了15%~30%,局部地段高达50%。     

Impacts of reforestation and gravel mining on the Malnant River, Haute-Savoie, French Alps

The Malnant River is a rapidly incising river with a French name that translates as “bad creek,” reflecting local opinion of the hazards from dramatic channel changes that have occurred in the last few centuries. Downcutting in the last three decades has created severe problems for farmers in this small watershed (16 km²) as bridges are undermined, streamside roads are threatened, and irrigation diversion structures are rendered unusable. The purpose of our study was to determine the extent and causes of downcutting. A detailed landcover map dated 1732 revealed that forest cover had been reduced by that time to 10% of the present-day cover. The Malnant was strongly affected by floods and debris torrents during the 18th and 19th centuries that delivered massive amounts of sediment. During the 20th century, reforestation reduced the sediment delivery from hillslopes. In addition, gravel extraction in the Malnant and in the Fier River (of which the Malnant is a tributary) has lowered the base level for the river. This initiated a knickpoint that moved upstream. Weirs placed in the Malnant in 1968 were used to measure rates of bed incision in the field. With a mean width of 4.0 m and degradation up to 36 cubic meters per meter channel length, the lower 4.5 km of the Malnant has experienced a net loss of approximately 163,000 m³ of bed material. Above the 4.5-km point on the Malnant, bedrock controls exist that have arrested the upstream-progressing degradation.     

论潜蚀和块体运动在河流袭夺中的主导作用─—河流袭夺作用机制与实例剖析

区域地壳隆升或地槽回返褶皱成山后,斜坡上出现平行状水系.随着河流的溯源侵蚀,分水岭后退,水系适应内外力条件演变成不同型式,并发生河流袭夺.导致河流发生袭夺的决定性原因,一是袭夺河的快速溯源侵蚀,二是位于分水岭反面的高位被袭夺河的河床下与古分水岭下潜蚀作用和块体运动.湔江支流之一海子河在早更新世末依次袭夺了古花园沟河(已消失)和古银厂沟河(原石亭江右支流)等河.     

论潜蚀和块体运动在河流袭夺中的主导作用─—河流袭夺作用机制与实例剖析

区域地壳隆升或地槽回返褶皱成山后，斜坡上出现平行状水系。随着河流的溯源侵蚀，分水岭后退，水系适应内外力条件演变成不同型式，并发生河流袭夺。导致河流发生袭夺的决定性原因，一是袭夺河的快速溯源侵蚀，二是位于分水岭反面的高位被袭夺河的河床下与古分水岭下潜蚀作用和块体运动。湔江支流之一海子河在早更新世末依次袭夺了古花园沟河（已消失）和古银厂沟河（原石亭江右支流）等河。     

GRASSLAND DESERTIFICATION AND MICRO METEOROLOGICAL CHANGES IN NAIMAN

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｌａｎｄｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｎｒｅｇｉｏｎａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｈａｎｇｅｈａｓｉｎｔｈｅｐａｓｔｆｅｗｄｅｃａｄｅｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃｕｓｏｆｍａｎｙｓｃｈ...     

建立绿洲持续农业的构想：以甘肃高台绿洲为例

以甘肃高台绿洲为例,认为绿洲处于干旱生境中,系统脆弱,自然资源配置不佳且利用不合理,生态与经济效益低下,不利于其长期稳定的发展,持续农业是其发展的最佳选择,建立绿洲持续农业应构建绿洲农业生态系统—农业工程与技术系统—农村社会系统组成的复杂巨系统。     

沙地适生灌木繁殖栽培技术

为了提高沙区良种灌木繁殖与栽植的成活率、生长率和保存率,对山竹子、沙木蓼等灌木的育苗和栽植技术,进行了多年系统试验研究,提出适宜沙区的灌木繁殖与栽植配套技术。     

塔克拉玛干沙漠腹地冬季地面反射光谱特征初探

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区冬季453个光谱观测数据,进行了初步的分析探讨,得到了一些新认识,主要有:①碧空条件下,塔中地区沙漠的地面可见光通道反射率约为25.8%,近红外通道反射率约为28.6%;②碧空条件下,沙丘可见光及近红外通道的反射率具有在沙丘各部位,近红外通道的反射率大于可见光通道的反射率,而在沙丘的不同部位间,可见光通道的反射率变化较小,沙丘朝阳坡的可见光及近红外通道的反射率略大于背阴坡;③碧空、昙天、阴天中,可见光与近红外通道的反射率,均是以阴天为最大;④在较晴朗的天气条件下,沙丘的可见光及近红外通道的反射率均随着太阳高度角的增大而减小;⑤霜对沙面可见光及近红外通道的反射率起增加的作用,与无霜时比,可见光通道反射率增大约2.6%,近红外通道的反射率增大约3.5%。     

近50a来黑河流域水文及生态环境的变化

利用详实资料,对比分析了40年代以来不同时期黑河流域水文及生态环境的变化特征,并对不同时期流域水土资源开发利用规模及出山径流的变化进行对比分析,结果说明:本世纪40年代以来,流域中游地区地表水利用量增加了19倍,灌溉绿洲扩大了89.5%,使流域33条支流相继断流,干流下游水量减少了51%,终端湖泊干涸,水质恶化,土地盐碱化和沙漠化在全流域发展,沙漠化土地面积自1949年以来增加了4%~11%。人类对流域水土资源的大规模开发利用是产生这些变化的主要因素。     

禹门口南黄河东岸沙丘初步研究

在禹门口南山西省河津、万荣县境内黄河阶地上发育了一些固定、半固定沙丘,注入黄河的汾河将这些沙丘分成了南北两部分。北部的沙丘多在海拔400m左右,高出现代黄河约35m,位于黄河的第二级阶地上,由两条南北向的沙垄和两垄之间分布的抛物线形沙丘构成特殊的景观。这些抛物线形沙丘一般高度约7~8m,背风面突出,迎风坡坡度一般为15°~20°,背风坡坡度一般大于40°。风沙堆积下伏的河流堆积物的¹⁴C年龄为26.40±0.8kaBP,表明沙丘形成于距今26ka以来。南部沙丘海拔高度近500m,高出现代黄河水面150m,覆盖于黄河第三级阶地之上。一个天然剖面揭示,第三阶地的底部为黄色中粗砂与灰绿色粉砂粘土互层,中部为灰黄色黄土,顶部为黄色风沙层。在黄土地层中可以识别出S₁古土壤和位于风沙堆积下面的可能为L₁SS₁的弱成土层。由此推断风沙堆积于距今3万a以来。黄河阶地上的沙丘是在特殊的地区和特定的时期;强大的风力、丰富的沙源和气候变干条件下形成的。虽然东岸沙丘已是固定、半固定沙丘,但沙化仍然是该地区的一个问题。由于3~4a前开始在丘前洼地栽种苹果树,破坏了下风向沙丘迎风面的植被,造成了原来已固定沙丘的活化,在沙丘顶部生成了新的小抛物线形沙丘,高度大于1 m。沙丘上裸露的树根指示表土已被侵蚀0.3 m。南部沙丘区的风蚀作用也很强,例如,万荣县裴庄乡西范村北一片柿树林的树根由于风蚀已经裸露1.2 m。