风蚀预报系统（WEPS）在民勤荒漠地区的应用分析研究

以民勤地区4种地表条件的3次风蚀实测数据为依据,应用WEPS风蚀子模型对风蚀量进行了预测计算。结果表明：WEPS模型预测的土壤风蚀量与实测结果存在很大差异,不能直接用于我国土壤风蚀预报工作。对没有植被覆盖的流沙地表,模型模拟结果与实际测量结果比较接近,计算值最大为模拟值的2.2倍,最小为0.47倍;当有植被覆盖时,模型预测风蚀量偏大,最大值为实测结果的41倍,最小为6.7倍。要引入WEPS模型在我国进行土壤风蚀预报,还需对模型的各项参数和计算公式进行修正,以提高WEPS的预测精度,更好地为我国风蚀预报及沙尘治理工作服务。     

新疆策勒沙漠-绿洲过渡带不同下垫面地表蚀积变化特征

沙漠-绿洲过渡带天然植被具有良好的防风阻沙效益,对绿洲内部农田起到重要生态保护作用。在新疆策勒沙漠-绿洲过渡带流沙地、半固定沙地、绿洲边缘固定沙地6个不同植被覆盖度样地风蚀、风积变化观测基础上,结合地表风速数据,探讨流沙地、半固定沙地、固定沙地不同植被覆盖度和地形下地表风蚀风积变化特征及其影响因素。结果表明：流沙地表现出较强烈的地表风蚀;半固定沙地整体表现出强烈的地表风积;固定沙地上植被覆盖度越高、植株越高和排列方式越均匀、整体地势越低,单位面积风积量也就越大、风蚀量越小,风蚀主要发生在灌丛沙堆的上风向、侧翼、背风风向的裸低凹沙地表面,较高沙堆侧翼的地表风蚀量最大。植被覆盖度与单位面积风蚀量呈多项式或指数函数关系递减,植被覆盖度与单位面积风积量不呈函数分布,说明除了植被覆盖度外,植株类型、高度、排列方式、地形等都会对地表风积量产生一定影响。     

半干旱区植被风沙动力过程耦合研究:Ⅰ.模型

从植被生长和风沙活动之间的相互作用机制出发,建立了植被-风沙动力耦合模型。模型包括生物量动力学方程和风蚀量动力学方程。生物量动力学方程主要考虑了植被生产潜力在植被覆盖地表和非植被覆盖地表上的转化、生物量自身消耗以及风蚀量对生物量的影响;风蚀量动力学方程主要考虑风蚀潜力在流沙地表和非流沙地表上的转化以及生物量对风蚀量的影响。根据我国北方半干旱地区相关研究成果对模型中的参数取值进行了探讨,以便进行模拟和应用研究。     

科尔沁沙地风沙土地温特征及其分析

通过对科尔沁沙地3种类型风沙土中地温的变化特征分析,有植被覆盖和裸露地表条件下地温的关系探讨。结果表明:①地温随时间进程有明显的日变化规律,随深度加深地温日变化振幅按指数规律减小;②半固定风沙土的浅层(5~20 cm)地温略高于流动风沙土和固定风沙土,尤其表现在地温达到最大值时;③流动风沙土土壤热扩散率λ较大,固定风沙土土壤热扩散率λ较小;4有植被覆盖的风沙土中平均地温略高于裸露地表下的平均地温。     

大兴安岭天保工程区生态系统服务变化研究

利用Landsat和MODIS遥感数据和InVEST模型,评估了1990―2015年大兴安岭天保工程区实施前后生态系统土壤风蚀量、生境质量和碳储量的时空变化,并通过地理探测器方法对生态系统服务时空变化分布与趋势进行驱动因子探测和交互作用探测分析。结果表明：① 从空间分布来看,额尔古纳市南部、鄂温克族自治旗西北部、科尔沁右翼前旗的土壤风蚀量大,生境质量差,碳储量低。② 2000年天保工程实施之后,森林面积显著增加,土壤风蚀量减少1.14%,生境质量增加0.49%,碳储量减少幅度为0.12%,低于2000年以前的0.64%。③ 土壤风蚀量主要受植被类型、土壤类型的影响,生态系统类型、植被类型对生境质量、碳储量空间异质性的影响显著大于其他因素,海拔、坡度2种地形因子对土壤风蚀量、碳储量的解释能力很小。温度、降水2种气候因子对土壤风蚀量、生境质量和碳储量的解释能力不固定,但仍是不可或缺的因素。     

塔中地区土壤风蚀的影响因子分析

以塔中地区为例,利用野外观测数据和通过对比分析,论述了气候、地表粗糙度(包括植被覆盖)以及地表土壤特性等因子对土壤风蚀的影响,并对这些影响因子进行了量化研究。结果表明:塔中地区的年平均风蚀气候因子指数C为28.3,从季节分布上来说,夏季最大为13.9,冬季最小仅为0.7,C值与风速有着密切的指数关系;塔中地区的地表粗糙度Z0平均为6.32×10-5m,地表粗糙度小,加重了该地区的土壤风蚀程度;塔中地区的土壤类型特点、地表土壤平均粒径小、缺乏植被覆盖以及地表土壤含水率低为该地区土壤风蚀的发生提供了良好的条件。塔中地区土壤风蚀的现状是该地区气候、地表粗糙度以及地表土壤特性等因子共同作用的结果。     

乌盟后山草原农垦区沙漠化及其整治——以商都县北部为例

本文以商都县北部为例, 对草原农垦区风蚀、沙漠化的现状, 发生、发展及其特征进行了初步探讨, 提出了该区土地风蚀、沙漠化的主要因素是在干旱多风的自然条件下, 过度开垦沙质草原导致强烈风蚀所致。并认为该区现代沙漠化的发生时间为60-70年, 沙漠化的发展则在近20-30年, 并且以较大面积的风蚀地(风蚀残丘、风蚀洼地)、粗化地表、灌丛沙堆和片状流沙为主要地表特征。本文提出乌盟后山草原农垦区沙漠化的整治应该是: 调整土地利用结构, 控制农垦, 固定基本农田, 退耕风蚀、沙漠化耕地, 还林还牧; 以农田防护林网为骨架, 进行区域性控制, 以片林堵风阻沙, 提供生物防护; 以草定畜, 防止草原过牧; 种树种草, 增加植被, 固定地表, 进行综合性治理。     

新疆准噶尔盆地沙尘天气的地表环境判别

在沙尘暴天气多发的季节里,对中国重要沙尘源区之一的准噶尔南部典型地区的地貌、土壤、植被及人类活动影响诸方面做了实地调查和取样,以及实验室分析,遴选出植被盖度、植物群落多样性、生态优势度、表层土壤含水量、土壤有机质、土壤质地、全盐含量、pH值等作为影响该区起沙过程的地表参数/变量。借助SPSS10.0软件系统中的典型判别分析 (CDA),对准噶尔南部沙尘天气高发的艾比湖地区和中发的古尔班通古特沙漠地表特征进行了有效判别。结果显示,广泛分布棕灰漠土和灰漠土,并且农用土地开垦强烈的艾比湖地区,影响地表稳定性的消极因素主要是土壤较高的pH、有机质含量及植被生态优势度。而以固定、半固定风沙土为主,内部少受人类高强度开发的古尔班通古特沙漠,地表良好的抗风蚀性主要得益于较高的植被盖度、植物群落的多样性和较粗的土壤质地。判别结果还显示,原属沙尘天气少发的克拉玛依农业开发区有相当面积的土地已具沙尘天气高发区的地表特征,从而对人类活动可能引发的灾害性环境问题提出警示。     

风蚀影响因子的敏感性试验

 对风蚀模式的各重要影响因子进行了敏感性试验，结果表明：①随风力的增大，跃动沙粒的粒径范围迅速增大，从而会使更多、更大的尘粒因受到更强烈的撞击作用而释放于空中。但随土壤水分和植被覆盖度的增加，跃动沙粒粒径范围会变窄，较大的粒子很难被激发到空中。②各种土壤沙流通量及尘粒释放率随粒径的变化趋势Q(d)和F(d)与相应的地表土壤有效粒度分布Ps(d)具有相似的特征，说明前人用近地层沙尘粒度分布来代表地表土壤的有效粒度分布是合理的。③若以总沙流通量Q>0.5 g·m^-1·s^-1为风蚀过程开始发生的标准，在干燥、裸露的情况下，沙土、沙壤土、壤土、黏土和粉黏土表面发生风蚀的临界摩擦速度都约为0.3 m·s^-1。相同风力条件下（u*=0.6 m·s^-1），若地表干燥（w=0）并忽略小于0.1 g·m^-1·s^-1的总沙流通量，则抑制5种土壤发生风蚀的最小植被覆盖度分别约为：沙土0.35、沙壤土0.45、壤土0.45、黏土0.55、粉黏土0.55；若地表裸露，抑制风蚀发生的最小水分含量分别为：沙土0.15、沙壤土0.18、壤土0.3、黏土0.36和粉黏土0.33。④通常情况下沙土最不易起尘，它在各个粒径的尘粒释放率比其他土壤均约小3~5个量级。粉黏土最易起尘，且粒径较小，较容易传输到下游很远处。⑤总尘粒释放率F和总沙流通量Q随风力、地表条件的变化一般是同相的，即Q增大，F也会增大。⑥一般情况下F随摩擦速度u*的增大或植被覆盖度cf和土壤水分w的减小而增大；土壤拖曳系数sx和弹性压力垂直分量pye的增加会大大降低尘粒释放率。⑦通常风蚀情况下，5种土壤中粉黏土和沙壤土因聚合粒子破碎产生的尘粒释放率Fc最大，Fc随风力、地表条件变化的敏感度也最强；沙土的Fc最小，其对风力、地表条件的敏感度也最弱。     

乌兰布和沙漠典型植物群落土壤风蚀可蚀性研究

为探明植被恢复对乌兰布和沙漠土壤风蚀可蚀性的影响,以乌兰布和沙漠内不同沙地固 定阶段的 8 种典型植物群落及群落内表土作为研究对象,对土壤物理因子（可蚀性颗粒含量、土壤 含水量、有机质含量）、土壤结皮因子、植被因子 3 类土壤风蚀可蚀性因子指标进行监测,分析土壤 风蚀可蚀性因子在不同植物群落类型间、沙地固定阶段间的差异。结果表明：（1）在乌兰布和沙漠 典型植物群落中,沙蓬、沙生针茅、盐爪爪等草本植物群落的土壤风蚀可蚀性最强,白刺、梭梭、沙 冬青等灌木植物群落土壤风蚀可蚀性弱于草本植物群落,说明灌木林能显著降低土壤风蚀作用。 （2）随着沙地的不断固定,土壤结构不断发育,土壤可蚀性不断降低,土壤风蚀可蚀性强弱表现为 固定沙地<半固定沙地<流动沙地。（3）土壤可蚀性颗粒含量、土壤有机质含量、土壤含水量、土壤结 皮、植被因子与植被类型及沙地固定阶段具有显著相关关系。因此,在沙区生态建设工程中,为了 减少土壤风蚀量,不仅要考虑物种的选择,还要促进人工生态系统的演替和恢复,从而有效降低土 壤风蚀可蚀性。研究结果可为乌兰布和沙区植被生态系统服务功能的科学评价、防沙治沙工程的 建设与管理提供一定参考。     

北方农牧交错区沙漠化的生物过程研究

通过对不同土地利用/覆盖下4种类型沙漠化土地的土壤与植被特征、变化规律、动因和互动关系的调查研究,结果表明土地沙漠化导致了土壤环境和植被的明显退化。其中严重沙漠化农田和非沙漠化农田相比,土壤有机质含量、速效氮、生长季土壤含水量分别下降66.2%、69.0%、74.8%,地温由21.5 ℃上升到22.4 ℃,其中干旱期严重沙漠化农田土壤含水量仅为23%,已无法满足作物生长需要。土壤环境恶化首先威胁土壤微生物和土壤动物的生存,使土壤微生物和动物数量分别下降95.0%和75.9%,酶活力下降39.5%~ 90.6%。同时植物多样性、种的饱和度和初级生产力大幅度下降,如严重沙漠化草地和非沙漠化草地相比,3项指标分别下降85.5%~883%,87.5%~ 950%和80.6%~ 967%,植被开始发生逆向演替,群落优势种不断更替,最终形成耐牧耐风沙的沙生植物群聚。旱作农田虽采取了施肥、中耕等管理措施,但光合转化效率和初级生产力还是下降了567%和574%。这一过程因其动因不同可分为植被退化(如放牧)引起的土地沙漠化和裸露地表风沙流活动直接导致的土地沙漠化(如农田风蚀和流沙迁移),前者是植被先行退化进而影响到土壤环境,其过程较为缓慢,后者是土壤环境首先恶化进而导致植。     

柴达木盆地东南部土壤风蚀研究

柴达木盆地东南部土壤风蚀风洞模拟实验结果表明,土壤风蚀强度随风力作用和下垫面因子不同而不同。净风对土壤风蚀作用较小,但在挟沙风作用下,风蚀强烈。地表类型不同风蚀强度变化很大,流动沙地是耕地(小麦留茬)的数百倍。土壤质地不同起沙风速不同,细沙和极细沙比例越高风蚀量越大。翻耕地与未翻耕地风蚀变化悬殊,翻耕地风蚀量是未翻耕地的10倍以上。自然植被和人为留茬均有抑制风蚀的作用。     

沙石质建筑垃圾不同覆盖方式防风固沙效益

为了解沙石质建筑垃圾不同覆盖方式防风固沙效益,在野外对不同覆盖方式的风蚀风积量、风沙流特征、土壤水分、植被生长状况进行了观测研究。结果表明：（1）不同覆盖方式年风蚀量较流沙减少了91%以上,其中平铺覆盖方式固沙效果好于带状和方格覆盖方式。平铺覆盖方式和流沙风沙流结构呈幂、指数函数分布,带状、方格覆盖方式呈多项式函数分布;（2）不同覆盖方式较流沙显著提高了土壤容积含水率（P<0.05）,平铺方式保水效果好于方格和带状覆盖方式。覆盖度30%平铺、1.5 m×1.5 m方格和宽1.5 m带状土壤各层平均容积含水率比流沙分别提高了3.1%、2.8%和1.5%;（3）不同的覆盖方式较流沙显著增加了植被盖度（P<0.05）,其中平铺方式群落多样性指数最高。覆盖度30%平铺植被盖度较流沙提高了5%。1.5 m×1.5 m方格覆盖方式植被群落多样性指数最低,植被盖度最高,较流沙提高了14%。     

柽柳灌丛沙堆及丘间地蚀积分布随背景植被变化的风洞实验

以塔克拉玛干沙漠南缘沙漠-绿洲过渡带广泛分布的柽柳灌丛沙堆及丘间地植物为原型,依据风沙运动相似理论,制作背景植被盖度依次为0%、4%、10%、16%和26%五组灌丛沙堆模型,在风洞中进行蚀积变化规律模拟实验。结果表明：柽柳灌丛沙堆及丘间地蚀积分布可划分为6个区域,依次为沙堆前积沙区、沙堆迎风坡风蚀区、沙堆两侧风蚀区、沙堆背风侧涡流积沙区、沙堆后尾流积沙区和不受沙堆影响区。随着指示风速增大,沙堆前积沙区和尾流积沙区范围缩小而沙堆两侧风蚀区面积明显增大。随着背景植被盖度的增大,沙堆前积沙区和尾流积沙区范围增大而沙堆两侧风蚀区范围明显减小。灌丛沙堆及丘间地整体风蚀面积比、风蚀率、各分区蚀积强度均呈指数规律递减。背景植被盖度为0%时,灌丛沙堆影响区风蚀率明显高于不受沙堆影响区,说明裸露地表条件下灌丛沙堆的存在会加剧地表风蚀;当背景植被盖度为4%~16%时,灌丛沙堆影响区风蚀率均低于不受沙堆影响区,可见丘间地植被存在可使灌丛沙堆起到一定的防风阻沙作用。当背景植被盖度>16%时,柽柳灌丛沙堆及丘间地整体蚀积强度和风蚀率变化趋于平稳。据此认为维持不低于16%的背景植被覆盖,是沙漠-绿洲过渡带柽柳灌丛沙堆科学保育的关键。     

沙坡头地区沙丘人工植被区土壤性质的变化

包(头)兰(州)铁路中卫段沙坡头地区流沙固定试验从1956年起至今整整25年。经采取治沙措施后, 铁路两侧景观已经发生了显著变化, 植被逐步恢复, 流沙得到固定, 保证了列车的安全通行。随着流沙的固定, 无灌溉固沙造林实验区土壤性质亦发生了很大变化, 这对半荒漠地区流沙的固定有着重要意义。     

风蚀对土壤养分及碳循环影响的研究进展与展望

土壤风蚀是土壤颗粒在风力作用下的剥蚀、搬运和沉积的过程。风蚀使土壤中的大量营养物质损失，导致土地生产力下降，促使地表养分的再分配，促进碳（C）循环。土壤颗粒团聚体稳定状况、不同土地利用方式和人类活动都会影响土壤风蚀度的大小，从而进一步影响土壤中养分的分布及C在土壤圈、大气圈和生物圈中的循环。针对过去对土壤风蚀引起的土壤养分及碳循环研究的不足，提出今后的研究工作应当注重：（1）土壤风蚀环境效应；(2) 土壤的潜在风蚀微观机理；（3）风蚀物在土壤-植物-大气系统间的互馈机制研究。     

干旱沙区土壤结皮发育对草本植物土壤种子库的影响北大核心CSCD

为了探讨干旱沙区土壤结皮发育对草本植物土壤种子库的影响,以巴丹吉林沙漠南缘已发育土壤结皮的区域为场所,通过野外调查与土培萌发的方法,对土壤结皮不同发育阶段的地表特征及草本植物土壤种子库特性进行了研究。结果表明:(1)结皮前期向藓类结皮的演替导致地表微形态、结皮层厚度均出现明显的变化,并在不同发育阶段间呈现出一定的差异性(P<0.05)。(2)随着土壤结皮不断演替,种子库中沙生物种逐渐退出、旱生物种陆续出现,优势种演变为画眉草(Eragrostis pilosa)、雾冰藜(Bassia dasyphylla)→画眉草、雾冰藜、盐生草(Halogeton glomeratu)→画眉草、盐生草→画眉草。(3)在土壤结皮整个演替过程中,种子库密度、物种多样性指数均出现了先增大后减小的变化趋势(峰值在藻类-地衣结皮阶段),地衣-藓类结皮阶段(或更高)各指标值均显著小于结皮前期(P<0.05);同时,种子库水平分布逐渐均匀化、垂直分布趋于结皮层,种子库与地上植被物种相似性明显降低。因此认为,土壤结皮发育不仅通过增强地表稳定性、改变地表微形态影响种子库的空间分布,还通过改变土壤生境条件影响地上植被对种子库的贡献能力。     

基于RWEQ的20世纪90年代以来内蒙古锡林郭勒盟土壤风蚀研究

土壤风蚀是中国北方地区重要的生态环境问题。锡林郭勒盟位于中国干旱、半干旱地区,是中国北方典型风蚀区,其特殊的地理位置又使得本区成为华北重要的生态屏障,为此锡林郭勒盟全区均划入了京津风沙源治理工程区。为了更好地阐明锡林郭勒盟的土壤风力侵蚀过程,指导区域的荒漠化防治,,基于气象、遥感数据,利用RWEQ模型定量分析了20 世纪90 年代以来锡林郭勒盟的土壤风蚀时空格局,揭示土壤风蚀的主要影响因素。研究表明：锡林郭勒盟多年平均土壤风蚀量为3.39 亿t。土壤风蚀强度以微度和轻度为主,主要集中在植被较好,风蚀力较低,降雨量较高,雪被覆盖地表时间较长的东、中部地区以及南部地区。侵蚀强度为中度以上的侵蚀区集中在苏尼特右旗、正镶白旗和正蓝旗的浑善达克沙地;90 年代以来,锡林郭勒盟的土壤风蚀强度总体上呈减弱趋势,主要与风场强度的减弱,植被盖度等的变化有关。土壤风蚀多发生于风蚀力较大的春季,风蚀强度较大区域的春季植被盖度与风蚀量呈显著负相关（r>0.7,p<0.01）,且近20 年植被盖度提升有效降低了该区域的土壤风蚀。     

乌兰布和沙漠人工绿洲沙害综合控制技术体系

将乌兰布和沙漠绿洲分为绿洲生态经济核心区、绿洲-荒漠生态缓冲区和自然荒漠生态恢复区3个功能区,基于各功能区的地貌、植被、土壤及沙害特征与沙源,立足因地制宜规划、因害设防整治的设计思想,提出“流沙固阻带、封沙育草带、防风阻沙带、绿洲防护林网”四带一体的综合防治体系防御流沙入侵,采用工程、农艺等应急措施体系控制绿洲内土壤风蚀和零星流沙的危害,为人工绿洲沙害的综合控制提供了科学依据。     

干旱风沙区植被重建初期对土壤微生物群落结构的影响

为揭示干旱风沙区植被重建对土壤微生物群落结构的影响,以乌海至玛沁高速公路腾格里沙漠段生态防护体系的植被重建区土壤为研究对象,以流动沙丘为对照,运用高通量测序技术研究植被重建区土壤微生物群落结构随植被恢复重建的变化特征。结果表明:植被重建区与流沙区土壤微生物群落组成相似,均以放线菌门(58.53%～67.85%)、变形细菌门(16.53%～19.68%)等为优势类群;优势菌属包括诺卡氏菌属、甲基柔膜菌属、微红微球菌属和微枝型杆菌属。与流沙区对照相比,植被重建区显著增加了土壤大部分菌门相对丰度和多样性。植被恢复重建后土壤pH、电导率及盐分含量降低;土壤微生物量磷(MBP)、土壤微生物量碳(MBC)与土壤微生物量碳氮比(MBC:MBN)在植被重建区浅层土壤(0～5 cm、5～10 cm和10～20 cm)显著高于流沙区。因此,对于沙漠公路生态防护体系而言,植被重建能显著改善其浅层土壤养分状况、微生物相对丰度和多样性水平,是改善沙漠生态环境的重要措施。