风沙活动对陆地生态系统影响研究进展

风沙活动及其物质输移运动是关键的陆地地表过程,对全球生态环境有显著的影响。归纳了风沙运动中养分的释放、搬运和沉降机制;总结了目前风沙运动中的物质及养分组成,养分流失与沉降对植物生长的影响、养分在植被群落中的分配和利用机理等方面的研究进展;揭示了大区域尺度上风沙运动与地表养分的释放和输移的关系及植被群落对风沙活动的响应;指出了风沙活动在陆地生态系统演化中扮演的角色。在已有研究的基础上,提出揭示风尘物质在远源陆地区域的沉降机制、风尘物质中有效养分的组成和含量、风尘物质养分的主要传输路径,建立风尘物质养分的源—汇模式,构建植被对风沙活动的响应过程,综合集成风沙活动与植被演化之间的动态关系等是未来主要研究方向的建议。     

陕西榆林风沙滩区全新世气候和环境变迁

榆林长城沿线处于环境变化敏感带,其风沙滩区沉积剖面的磁化率和粒度分析结果显示,该区全新世早期11500～10000aBP随着全球气候的逐渐转暖,磁化率、黏粒和粉沙含量逐渐增高;全新世中期的10000～45003BP气候相对比较湿润,植被覆盖度增大,风沙活动减弱,地表沉积物当-中粉沙和黏土成分含量显著增大,风化成壤作用增强,地表发育沙质弱古土壤;全新世中期后段的4500～3000aBP期间,气候以比较温和湿润为主,但在4200～4000aBP出现一个气候干旱事件,风沙活动强烈;近3000a以来,气候显著干旱化,波动频繁,地表风沙沉积物显著变粗,表现出有5次沙漠扩张。该区生态环境演化、人文历史变迁基本上是自然因素与人为活动综合作用的结果,以自然演化为主,近代人为因素对环境变化起着加强和放大作用。     

从地球系统科学角度浅析中国地貌若干问题研究的新进展

以地球系统中各圈层的相互作用为主线,分析总结了我国沙漠地貌过程、流水地貌过程、冰川地貌过程及风沙地貌过程等领域研究的部分进展。由于我国沙漠地理位置的特殊性,其形成和演变与岩石圈构造变动即青藏高原隆升有着紧密的联系,所以,对我国沙漠形成、演变的研究能为探讨青藏高原隆升历史提供重要佐证。近30年来,有关我国沙漠形成时代的认识更新较快。新的沉积记录显示,我国西北地区的沙漠在中新世时就已经出现了,但沙漠沙丘大规模扩展可能是在中更新世才开始的。既使在晚更新世以来,我国沙漠地区的气候也有过明显波动、沙漠地貌的特征也发生过显著变化。沙漠通过为沙尘暴提供物源,对全球变化产生驱动作用。从地表过程来看,风沙地貌的形成演变不仅受风力作用,而且受流水、湖泊等多种地貌动力过程的影响,地貌类型是各种动力过程共同作用的缩影。古冰川地貌曾是最早发现的第四纪气候变化的证据。随着新的测年技术的出现,学术界对我国第四纪古冰川地貌演化过程有了较系统、全面的认识。流水地貌过程应该是地球上作用区域最广的一种地貌动力过程,对流水地貌过程的认识目前正在向微观和宏观深入。     

"资源1号"卫星数据在新疆生态环境及建设中的应用

在新疆阜康沙漠绿洲生态环境与生态建设中应用了“资源 1 号”卫星遥感数据.利用 ERMAPER 等遥感图像处理软件,对“资源 1 号”遥感卫星数据 CB 和同一调查区的 TM 数据进行处理及对比研究,评价了“资源 1 号”卫星数据的应用效果.实践表明:“资源 1 号”卫星 CCD 相机数据几何精度、空间分辨率能够满足生态环境与生态建设工作的需要,部分可替代 TM 数据,在沙漠绿洲生态环境与生态建设及其它应用领域具有广阔的应用潜力.     

中国西部干旱区生态环境演变与调控研究进展与展望

国家重点基础研究发展规划项目"中国西部干旱区生态环境演变与调控研究"实施 2年来,在古气候重建和环境变化,绿洲的演变规律与驱动力,绿洲水盐平衡与主要水文过程,绿洲生态系统的结构、生态过程与稳定性,山地、绿洲、荒漠三大生态系统耦合机理,生态景观演变规律及其对气候变化的响应,重大工程行为的生态环境效应,荒漠化成因及时空分布等研究方向和内容上取得了重要进展。在此基础上,项目后 2年的研究重点将继续以绿洲安全机制研究为核心,在时间序列上,重点研究近 2 000年来绿洲的形成演变规律,特别是近百年及近50年来西部干旱区气候变化与绿洲形成演变的关系,定量辨识绿洲发展演化的驱动力;在空间结构上,阐明绿洲格局的动态过程,深入探明山地、绿洲及荒漠生态系统耦合关系、绿洲生态系统稳定性机理与安全、高效、持续发展模式等;结合西部大开发工程建设和产业发展的进程,研究开发重大工程的生态环境效应,建立不同类型的生态建设示范区;配合国家重大工程时段,对西部干旱区生态环境演变趋势进行预测,提出生态系统的调控体系和管理模式,为西部开发和可持续发展服务。     

应重视和加强我国沙漠绿洲的研究

把散布在我国干旱荒漠地带内的沙漠绿洲，统一组合成一种独特而完整的生成地域单元开展研究，应予重视和加强。沙漠绿洲是干旱荒漠地带内精华地域，也是今后该地带开发建设和经济发展基地，还是改造利用沙漠的潜力与希望所在。随着我国经济发展战略重点向西北转移，开发建设和整治利用沙漠绿洲，有着特别的重要性和紧迫性。     

基于遥感影像记录的新疆玛纳斯河下游冲积平原河道演变过程研究

干旱区河流变迁与绿洲演变和沙漠进退密切相关,是近年来干旱区环境变化研究的焦点之一。玛纳斯河贯穿山地—绿洲—荒漠系统,是新疆准噶尔盆地环境演变的典型区域。文章利用遥感影像,结合实地测量的地貌与沉积记录、室内沉积分析和测年等资料,研究了玛纳斯河下游冲积平原河道演变过程,即近4 000多年来玛斯河在下游冲积平原发生了3次可识别的迁移事件及方向,河道变迁在空间上总体表现为一个自西南向东北迁移的过程。在此基础上,进一步讨论了玛纳斯河下游冲积平原河道的变迁原因及发展趋势,指出区域构造活动是影响玛纳斯河下游河道近4 000年来定向迁移的主要原因,并预测在没有异常气候波动和构造活动的影响下,今后一段时间内玛纳斯河不会发生大规模的迁移。     

古尔班通古特沙漠工程地质问题--以输水工程为例

沙漠的工程地质问题随工程类型的不同而不同。本文以输水工程为例,概要地论述了沙漠工程地质问题。风沙危害是沙漠中带有普遍性的问题,频繁而强劲的风力和地表充足的砂粒为风沙危害提供了条件;砂土湿陷性主要与其密度大小有关,当砂的干密度达到1 64g cm3时,湿陷性系数均小于0 015,即可消除湿陷性;渗透变形的形式为流土,破坏临界比降为0 9～1 73,属抗渗能力低的细粒砂土;天然沙漠砂为不冻胀砂,当含水量≤18%时为不冻胀—弱冻胀砂,饱和时为冻胀砂;挖方形成的高边坡在风蚀作用下使坡面增长,裸砂面积加大,加剧对渠道的淤积。     

我国风沙防治工程研究现状及发展趋势

对风沙工程学概念和范畴进行了讨论,初步回顾了我国风沙工程学的发展过程。根据区域环境特征将我国风沙工程研究分为基于沙漠环境的重大工程风沙危害防治研究和其他特征环境区重大工程风沙危害防治研究2个部分。其中,基于沙漠环境的重大工程风沙危害防治研究又可划分为4个阶段,其他特征环境重大工程的风沙危害防治研究主要集中在热带海岸、青藏高原及干旱区戈壁等区域。研究认为,我国重大风沙防治工程的发展趋势可概括为:(1)风沙工程防治体系原理的揭示;(2)重大风沙工程环境效应评价;(3)防沙工程从单纯防沙功能向经济生态型防护体系转变;(4)防沙材料装配式和施工工艺装备化的高效率、高质量快速治理技术。     

黑河地区鼎新戈壁与绿洲和沙漠下垫面地表辐射平衡气候学特征的对比分析

利用2006年2月至2007年1月在甘肃酒泉金塔地区进行的"绿洲系统能量与水分循环过程观测与数值研究"野外试验中鼎新戈壁下垫面地表辐射观测资料,对戈壁地区不同天气条件下和季节平均的辐射平衡特征进行了分析,并将其辐射平衡各分量的年变化特征与HEIFE实验区张掖和沙漠站1991年同期的辐射观测资料作了对比分析.结果表明:鼎新戈壁地区7月典型晴天下,其辐射各分量表现出了标准的辐射平衡的日变化形态,总辐射峰值达到1081 w·m-2,净辐射峰值也在650w·m-2以上;由于阴天和降水天气过程的影响,使7月平均的辐射特征与典型晴天相比,短波辐射减少了30%左右.辐射收支的季节差别非常明显,季节平均日积分值由大到小依次为夏季、春季、秋季和冬季,冬季的总辐射日总量不到夏季的一半,净辐射只有夏季的1/4多些;总辐射年总量达到6 500MJ·m-2以上,4月沙尘天气对这一地区总辐射有一定的影响.地表反射率整体表现为夏季小、冬季大,年平均值为0.241,比绿洲的大,而小于沙漠地区.而地面有效辐射却在夏季最大,冬季最小,年变化趋势与沙漠地区极为相近;春、夏、秋季有效辐射与吸收辐射之比在0.5左右,冬季增大到0.7以上,年平均分别为0.56,比沙漠的稍小而远大于绿洲地区;地表净辐射年变化与总辐射相同,年总量达到2 360 MJ·m-2,大于沙漠地区而比绿洲地区小很多.     

黑河流域不同生境植物水分来源及环境指示意义

选择黑河流域三种典型生境类型(绿洲、 绿洲-荒漠过渡带、 荒漠), 通过分析其不同植物木质部水分与其土壤潜在水源稳定氢(δD)和氧(δ¹⁸O)同位素组成, 研究了不同生境中植物的水分来源情况. 结果表明: 荒漠生境中植物倾向于利用深层土壤水(>160 cm); 绿洲-荒漠过渡带中沙蒿和沙拐枣主要利用20~40 cm层位的土壤水, 梭梭可能的利用层位是60~80 cm, 花棒可能利用100 cm左右的水分, 柽柳则利用120 cm以下的土壤水; 绿洲植物吸水层位多集中在0~100 cm, 其中, 假苇拂子茅可能水源是20 cm左右的土壤水, 玉米则为20~40 cm, 柽柳和杨树的吸水层位为60 cm左右, 棉花则是利用80 cm左右的水分. 稳定性同位素估测各生境植物水分来源的结果与其土壤含水量的结果一致, 同一生境中吸水层位相似的植物间存在水分来源竞争. 不同生境中植物水分来源的深浅存在递变, 从深到浅表现为荒漠>过渡带>绿洲, 不同生境同种植物也存在同样变化, 说明植物稳定氢氧同位素组成可以用来指示干旱区绿洲化、 荒漠化过程.     

黑河流域典型景观植被带陆面过程同步观测研究

为了解内陆河流域不同尺度内与水循环及生态过程有关的水分、热量分布规律,在黑河流域上中下游选取3个典型植被景观带建立观测场,并布设环境观测系统(ENVIS)进行环境要素的同步观测.结果表明,山区森林草地灌丛复合生态区陆面是冷性湿润的下垫面,中游绿洲荒漠接触带是干性、较湿润的下垫面,下游荒漠河岸林景观带是干热性的下垫面.     

The effects of the last glacial paleo-aeolian sands on desertification in northern China

In this paper, nine sediment sequences in the inner desert, desert-loess transitional zone (agro-pastoral transitional zone) and the northern margin of the Loess Plateau were investigated to study the sediments of Mu Us (Maowusu) and Otindaq (Hunshandake) sandy land in northern China since the last glaciation. All of these sequences consisted of the upper Holocene dark paleosol and the lower aeolian sand formed during the last glacial stage. The Mu Us and Otindaq sandy land became the active desert since the last glaciation and covered a larger sandy area than at present. Mu Us sandy land began to show a landform of sandy desert and expanded southward towards the northern boundaries of the Loess Plateau. The Holocene was characterized by the advent of warmer and wetter climatic conditions in northern China, resulting in the rapid growth of surface vegetation and Mu Us and Otindaq sandy land became a steppe. The thickness of surface soil reached up to as much as 50–80 cm. Thick paleosol covered the drift sands, and served as a protective layer for the steppe and farmland. Although the last glacial cycle is far away, paleo-aeolian sands formed during that period are still the material sources of regional desertification. Unreasonable cultivation destroying the Holocene paleosol, combined with dry climate and strong wind would result in activation of paleo- aeolian sand leading to the desertification of the study areas.     

沙尘暴形成史初步研究——中国沙漠几个典型地质学记录的实证

以位于沙漠黄土边界带的榆林、阿羌和米浪沟湾地层剖面为典型例证 ,讨论了 110 0kaBP以来中国沙漠沙尘暴的形成、发展和演化过程。提出在过去的 110 0ka中该区总共记录了 4 2个沙尘暴时期 ,并与 4 1个间沙尘暴时期构成比较连续且交替进行的一系列沉积演化历史。其中 ,最强烈的沙暴期发生时间大致在 6 2 0kaBP和 6 80kaBP前后 ,最温暖的间沙尘暴期出现在 5 90～ 5 0 0kaBP和15 0～ 70kaBP。研究认为 ,110 0kaBP以来因沙尘暴期与间沙尘暴期交替出现而形成的沉积旋回 ,是自那时以来在冰期、间冰期气候波动影响下冬夏古代季风相互对峙、交替演化形成气候旋回的结果     

Long-term changes of <Emphasis Type="Italic">Tamarix</Emphasis>-vegetation in the oasis-desert ecotone and its driving factors: implication for dryland management

The Oasis-desert ecotone plays an important role in ensuring oasis ecological security. This study was to determine the main factors on the changes of desert vegetation in the oasis-desert ecotone, and to understand the mechanisms of the long-term changes. During past 50 years, the dominant plant species of Tamarix-vegetation in the Minqin oasis-desert ecotone changed from mesophytes to xerophytes and finally to super-xerophytes. The vegetative distribution area (belt width of Tamarix-vegetation between desert and oasis) markedly decreased from 1,000 m past to 30 m current. The coverage of Tamarix bushes reduced from 25 to 7%. The importance value (IV) of the bushes fell from 0.957 to 0.752, and Simpson index decreased from 0.702 in 1959–0.589 in 1992, and then increased to 0.712 in 2002. These changes in vegetation were closely related with the rapid decrease of groundwater table and the reduction of soil moisture due to unsustainable use of water resources for expanded agriculture development. These findings suggested that the change of Tamarix-vegetation in the oasis-desert ecotone was a process of vegetation degradation and concurrent desertification. The maintaining of stable groundwater and Tamarix-vegetation is a vital prerequisite for dryland management, especially, conserving ecological health of oasis-desert systems.     

五十万年来毛乌素沙漠的变迁

对沙漠-黄土边界带的古风成砂-黄土-古土壤序列的研究表明，毛乌素沙漠至少在0.5MaB.P.就已出现，但也并非从其出现之初就持续至今。沙漠-黄土边界带的风成沉积所记录的沙丘活化和固定的多次转变是第四纪时期毛乌素沙漠对气候振荡响应的结果。五十万年来，沙漠-黄土边界带的石峁剖面记录了13层古风成砂，代表了13次沙漠大规模的南侵。沙漠的南侵不仅可以发生在冰期鼎盛之时，同样也可以发生在间冰期中的寒冷气候幕出现之时。此外，鉴于沙漠-黄土边界带具有气候敏感性的特点，石峁剖面的地层记录还表明了第四纪时期不仅有冷期与暖期的多次旋回，而且冷期和暖期发生时还有次一级的气候波动。     

末次间冰期以来沙漠－黄土边界带的环境演变

沙漠－黄土边界带地处东亚季风边缘，这一地区的风成沉积即古风成砂－黄土－古土壤序列很好地反映了东亚季风环流的演变历史。末次间冰期的沉积(Ｓ１)由三层古土壤和夹于其间的两层黄土组成，可与深海氧同位素阶段５的五个亚阶段(ａ－ｅ)则很好对比。末次冰期的沉积(Ｌ１)由三层古风成砂和夹于其间的两层黄土构成，由此反映了与上述三层古风成砂对应的阶段２、阶段４及阶段３的中期是沙漠－黄土边界带冬季风活动加剧、沙漠扩大的时期。全新世的沉积是由一层草原上(Ｓ０)和其上的流沙组成，但这层流沙是在最近两千年来不合理的人类活动和当地特定风场条件的共同作用下形成，已不具备明显的气候指示意义。     

新疆古尔班通古特沙漠砂的工程地质特性浅析

新疆古尔班通古特沙漠风积砂分选良好,矿物成分以石英为主,砂粒磨圆度好,具有孔隙率大、内摩擦角小、承载力低等特性.通过在沙漠北部、中部和南部试验段进行的专题工程地质研究,介绍了新疆准噶尔盆地古尔班通古特沙漠风积砂的基本物理力学特性和压实性、压缩性、渗透性、冻胀性等工程地质特性.     

中国铁路风沙防治的研究进展

基于中国沙区铁路的发展历程,系统分析了铁路沙害类型、特点以及风沙防治方案、措施和技术体系。针对我国沙区地域特征和铁路沙害类型,作为个例分类剖析了途径流沙地表、高寒环境与戈壁大风区铁路风沙危害与防治技术取得的成效和面临的问题。结合目前我国沙区铁路的发展趋势,从理论研究和工程防沙实践出发,提出复杂地形、特殊环境铁路沙害是今后风沙工程学领域的重点和理论研究趋势,也是沙区铁路沙害防治的关键和难点。     

Progress of Research on Wind-blown Sand Prevention and Control of Railways in China

Based on the development of railways in desert areas of China, the types, characteristics, schemes, measures and technical systems of wind-sand disaster prevention and control were systematically analyzed in this paper. In view of the regional characteristics of sandy areas and the genres of railway sand damage in China, the results achieved and problems faced of wind-sand hazard and prevention technology in quicksand surface, plateau cold region and Gobi gale area were discussed as a case study. Combined with the expanding trend of railways in desert zone in China at present, starting from the theoretical research and the practice of sand control in engineering, it was proposed that the railway sand harm of complicated terrain and special environment is the key research direction in the field of wind-sand engineering in the future, which is also the crucial and difficult point in the protection and control of railway sand hazard in sandy zones.