沙坡头固沙植被若干土壤物理因子的空间异质性研究

采用地统计学的理论和方法,对沙坡头人工植被表层土壤(0~15 cm, 15~30 cm)物理因子的空间异质性进行了研究。传统统计学分析结果显示:土壤水分、容重平均值在0~15 cm层小于 15~30 cm层,毛管持水量、空隙度在0~15 cm层大于15~30 cm层,各因子变异系数在0~15 cm层均大于 15~30 cm层。变异函数分析结果表明:土壤水分、土壤容重、土壤毛管持水量和空隙度在0~15 cm层具有明显的空间异质性,表层土壤水分有效变程最大为28.2 m,土壤毛管持水量有效变程最小为13.8 m,各因子自相关部分的空间异质性变化范围在85.3%~99.9%之间,显著大于随机部分的空间异质性。15~30 cm层土壤容重、毛管持水量、空隙度为线性模型。在 Krig ing插值分析的基础上,绘制了土壤属性各因子的等值分布彩图,清楚直观地表达了各因子在空间上的分布。此外还分析讨论了土壤空间异质性和植被的关系。     

基于因子分析法的河西走廊五市旅游竞争力分析

在对河西走廊五市旅游业发展情况进行研究的基础上,从旅游产业发展规模、产业增长潜力和产业环境等3个方面选取了28个指标,通过因子分析法对每个指标数据进行加权,然后通过定量分析法比较各城市旅游竞争力.结果 表明:河西五市中,旅游竞争力顺序依次为酒泉、武威、张掖、嘉峪关、金昌.最后对河西走廊各市旅游竞争力进行了比较分析,并针...     

固沙植被区典型生物土壤结皮类型下土壤CO2浓度变化特征及其驱动因子研究

对固沙植被区典型分布的藻类结皮、藓类结皮和流沙下不同深度的土壤气体采样,主要研究和讨论了不同类型生物土壤结皮下土壤CO2浓度的变化特征,及土壤温度和土壤水分对它的影响。结果表明,藻类结皮和藓类结皮在0~40 cm处的土壤空气CO2浓度平均值基本保持在600~1 100 μmol·mol-1之间,大于同一深度流沙下土壤CO2浓度值,但三者之间的差异并不显著。土壤温度与土壤CO2浓度呈正相关关系,且在表层相关性最强,具体表现为流沙>藓类结皮>藻类结皮。土壤水分对土壤CO2浓度的影响在表层0~5 cm为流沙>藻类结皮>藓类结皮,但在下层10~40 cm处为藻类结皮>藓类结皮>流沙。     

1966—2018年河西走廊春季寒潮频次及影响因子分析

基于甘肃河西走廊15个国家基准基本站点提供的1966年1月1日~2018年12月31日春季（3~5月）逐日最低气温值数据,利用线性回归分析方法、Spline空间插值法和Mann-Kendall趋势和突变检验法,探讨了河西走廊地区1966—2018年春季（3~5月）寒潮频次变化及其影响因子。研究表明：（1） 1966—2018年河西走廊地区春季（3~5月）单站寒潮频次总体呈现下降趋势〔–0.098次·（10 a）^–1〕,其中1980—2010年寒潮频次呈显著下降趋势,2010年之后下降趋势变缓,未通过显著性检验;区域寒潮53 a来频次总体呈缓慢下降趋势〔–0.015次·（10 a）^–1〕。（2） 近53 a河西走廊地区春季三个月中,单站寒潮总量4月>3月>5月,其中4月、5月寒潮频次下降不明显,3月频次下降显著。（3） 空间上,大致以北大河和黑河干流为界,两河中间区域春季寒潮频次低,而北大河以北和黑河干流以东区域则是寒潮高值区,走廊外围地区寒潮频次较高,且大多呈显著下降趋势,寒潮频次与气温距平存在明显负相关关系,内部地区变化趋势不明显。（4） 河西地区春季寒潮频次受气候变暖、地形和大气环流的影响,寒潮频次变化趋势存在地区差异。研究可提高对甘肃河西走廊寒潮演化过程的认知,为河西走廊气候变化的进一步研究奠定基础。     

沙障成林的固沙工程及生态效益研究

温带亚湿润地区的流动沙地具有特殊的水分状况。某些风口地段的流动沙丘，植树难以成活，但利用活体杨树枝条扦插沙障，可以成活为林，是一项机械固沙与生物固沙相统一的治沙工程。沙障成林后，生态效益明显：春季大风日，林内风速削减１５％～４１．５％，夏季林内温度降低１～３℃，空气湿度增加１１％～２２％；林下土壤稳定发育，表土层粘粒增加５％～１０％，土壤有机质增加１％，土壤结构形成；沙丘植被逐渐演替，由裸沙地→沙蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａｄｅｓｅｒｔｏｒｕｍ）＋沙蓬（Ａｇｒｉｏ－ｐｈｙｌｕｍｅｒｅｎａｒｉｕｍ）→沙地萎陵菜（ｐｏｔｅｎｔｉｌａｆｉｌｉｐｅｎｄｕｌａ）＋燕麦芨芨草（Ａｃｈｎａｔｈｅｒｕｍａｖｉｎｏｉｄｅｓ）→贝加尔针茅（Ｓｔｉｐａｂａｉｃａｌｅｎｓｉｓ）＋沙地萎陵菜、苔藓，使整个沙丘形成稳定的林草系统，并成为风口地段的防风屏障，改善了周边的生态环境     

包兰线中甘段麦草沙障固沙区沙结皮的研究

包兰铁路中卫至甘塘段麦草沙障与植物固沙结合治理区的沙地地表结皮起到稳定沙面, 减弱风沙流作用。本文对沙结皮形成条件, 理化性质进行调查和分析。     

基于信息流的长三角城市群中心性及影响因子研究

信息流作为流空间的一种重要表现形式,为城市群网络研究提供了新视角。但目前利用信息流对城市群的研究多侧重于描述城市间的层级关系或网络结构的外部特征,对网络结构及其时空演变规律缺乏从点到面的系统分析,且较少考虑距离因素。该文提出假设:信息流会在远距离影响城市间的交互,据此利用2011年、2015年、2019年信息流研究长三角城市群地理中心性随距离的变化情况,并对城市间关联的影响机制进行分析。研究表明,长三角城市群网络的主体结构由以上海为核心向四周辐射的格局转换为以上海、苏州、南京、杭州4个城市构成的多核心结构;城市群内部各城市发展呈现由东向西递减趋势,短距离尺度上,距离增长导致城市间交互强度逐渐减弱,长距离尺度上,城市属性成为城市间交互的主导因素;选取的影响因子与信息流的相关性日益增长,其中距离因子与信息流强度呈负相关,表明流空间一定程度上减弱了距离因素对城市间关联强度的影响。     

积沙影响下伏冻土的水热耦合模型研究

青藏高原地区冻土正呈退化趋势,除气候变化、人为活动的影响外,沙漠化也被认为是冻土退化的原因之一,但仍存在较大争议。基于不饱和土渗流和热传导理论,结合CoLM和Coup-Model模型,初步构建了积沙-冻土-水热概念模型和耦合模型。并在两模型的基础上,讨论了沙层反射率、积沙体热容量、积沙体厚度和沙的传热率等参数对下伏冻土的热影响过程。结果表明,沙层的反射率、地面发射率均高于天然地表,沙层接受的热量较天然地表偏少;积沙地表下的沙层和活动层能截留更多热量,使冻结层获得的热量相对减少;沙的导热性较差,导致积沙地表下地温变化出现延迟,从而延缓冻土退化;同时,积沙无论厚薄,都将起到延缓冻土退化的作用。因而,沙漠化对青藏高原冻土退化的影响可能较小,但全面揭示沙漠化对冻土的影响仍需深入研究。     

粘土沙障及麦草沙障合理间距的调查研究

确定机械沙障障间距的基本原理是障间风蚀沙量等于积沙量。障间凹曲面面积与障间距及沙面坡度之间存在着显著的回归关系,运用这种回归关系就可以建立障间风蚀沙量等于积沙量的等式方程。在民勤沙区取样分别建立粘土沙障和麦草沙障的风蚀沙量等于积沙量的等式方程,计算出沙面坡度0°~8°和0°~10°的粘土沙障和麦草沙障间距分别是253.1~185.9 cm和261.4~155.0 cm;粘土沙障高度应为适宜高度范围内的最小值;粘土沙障在障高为15 cm、沙面坡度>8°时障间没有风蚀。麦草沙障在坡度>10°时障间没有风蚀;15 cm高的粘土沙障和固沙有效高度13 cm的麦草沙障的最小间距分别是185.9 cm和155.0 cm;若需要在固定就地沙面的基础上接纳外来流沙或者需要风蚀部分就地沙粒时,可将接纳沙量或风蚀沙量的平均厚度作为参数之一计算障间距;按照风蚀沙量≤积沙量的障间距设置的沙障,其方格形式只适合在害风方向多变的地段设置。     

河西走廊沙尘暴及其影响因子的多尺度研究

沙尘暴活跃期具有周期性,这与影响因子的周期变化有关,尝试利用具有多时间尺度和多分辨率特性的小波分析技术对其进行研究。利用Morlet小波对甘肃河西走廊18个气象站多年平均的沙尘暴日数进行分析,发现沙尘暴变化的时间序列具有多尺度振荡的特点,存在7 a、13 a、以及23 a左右的特征时间尺度（周期变化）。通过对大风日数、干旱指数、降水、气温等沙尘暴的影响因子分析,表明沙尘暴的活跃度与大气环流的年际变化和突变有关,特别是与大风日数在时间尺度和主周期等方面具有明显的一致性,7 a左右的年际变化是它们的主周期;干旱指数、降水和气温具有同步的时间序列,13～25 a的年代际变化是它们的主周期,因此,它们对沙尘暴的影响主要体现在大时间尺度上。     

河西走廊沙区沙面稳定性指标的观测研究

民勤、武威-古浪、临泽3个沙区9个指标的研究结果表明,沙面稳定性主要与植被盖度、≤0.074mm细沙土含量、0.3~0.1mm中细沙含量及>0.5mm粗沙含量有关;0.3~0.1mm的中细沙是沙面中最不稳定的因素,≤0.074mm细沙土主要为粘土成分。沙面稳定及活化的组合作用主要是以细沙土与植被盖度为代表的固化作用和以细沙土为代表的固化作用以及以0.3~0.1mm中细沙为代表的活化作用;临泽、武威-古浪沙区较民勤沙区不易固定的原因主要是活动性大的中细沙显著多于粗沙;于降水前在沙面上施撒粘土可大面积固定沙丘,尤其在水分条件限制造林密度不易过大或造林难以成活的重沙害区是一种有效的固沙措施。     

荒漠人工植被区典型生物土壤结皮的固碳模型研究

生物土壤结皮（BSC）是荒漠生态系统组成和地表景观的重要特征,在荒漠系统碳的源-汇功能中发挥着重要的作用。本文以沙坡头人工植被区两种典型的BSC（苔藓结皮和藻类结皮）为研究对象,通过对土壤水分的连续测定,确定BSC光合和呼吸作用的有效湿润时间及其与土壤水分、温度和太阳辐射的关系,建立了土壤水分驱动下的固碳模型。以2012年5月19—25日为例,计算了苔藓结皮和藻类结皮在试验期间的日固碳量,并估算了两类结皮的年际固碳量。结果表明:苔藓结皮和藻类结皮由于自身水文物理性质的差别显著影响到其下层土壤水分和温度的变化;降雨是BSC固碳活性的重要来源,并且苔藓结皮更容易受到非降雨水（如雾水、凝结水等）的影响而使其固碳潜力大于藻类结皮。初步估算苔藓结皮和藻类结皮的年固碳量分别可以达到33.33 g·m-2·a-1和14.01 g·m-2·a-1,其中由非降雨水所引起的固碳量达到了6.58 g·m-2·a-1和2.65 g·m-2·a-1,分别占到了全年固碳量的19.7%和18.9%。充分肯定了BSC在荒漠人工植被区碳汇的功能。     

沙漠人工植被区柠条树干液流变化及影响因子分析

于2008年5—9月利用Dynamax茎流仪测量了沙坡头地区18 a龄人工柠条的树干液流速率,并利用涡动相关系统同步监测了环境因子,分析柠条液流的变化规律及其与环境因子的关系。结果表明,观测期间柠条液流速率均表现为明显的单峰曲线,液流一般在00:00左右启动,08:30—11:30达到高峰,然后下降,在午夜时分达到最低。对液流速率与环境因子的相关分析表明,太阳辐射、相对湿度、空气温度、风速等因子显著影响到柠条的液流速率,其中太阳辐射和相对湿度的影响最为显著, 经过逐步回归建立了该区柠条液流速率与环境因子的多元线性方程。     

青藏铁路西格段戈壁风沙流防治体系研究

青藏铁路西宁至格尔木段(西格段)日照冻融变化强烈、风力强劲,为了解决该环境下戈壁风沙流对路基的危害,以PE(polythene)固沙网为平面防治并结合高立式沙障为立面防治措施,组成了戈壁风沙流防治体系,通过现场观测及室内风洞实验,验证了该防治体系的防风固沙效果和工程可靠性。工程应用表明,该防治体系具有抗风蚀性能强、可重复利用、寿命长及绿色环保等特点,能够有效防治铁路戈壁风沙流的危害,并对养护工作量的减少起到了重要作用,可以替代传统石方格、竹栅栏等防风固沙措施。对类似于西格段这种戈壁风沙流速较大、海拔高、生态脆弱、传统防沙材料贫乏和工程防沙措施失效的地区,新型防治体系具有借鉴和示范作用。     

河西走廊50a治沙措施应用中出现的问题及未来思路

河西走廊的防沙治沙在我国西北沙区具有一定的代表性。50a的防沙治沙也是对所采用治沙措施的检验。50a来河西走廊沙区采用的治沙措施主要有植物治沙、机械沙障固沙、封沙育草、机械沙障与栽植灌木相结合以及营造沙区护田林网等。治沙措施的应用在实践中表现出来的问题主要是:①植物治沙的适用范围不清,提取地下水造林成为生态环境继续恶化的因素之一;②造林密度过大,导致人工固沙植被大面积衰败死亡;③机械沙障的应用受到限制;④封沙育草的预期结果不明,实际应用存在盲目性;⑤措施的选用和措施之间的搭配凭借主观经验,其功能得不到充分发挥;⑥打井开荒大量提取地下水,是治沙进一步生态环境退两步的最主要因素。解决上述问题的根本出路是综合治沙。综合治沙是防沙治沙的唯一正确之路,是今后治沙科技进步的突破口。     

基于RS和GIS的河西走廊风沙灾害风险评估

河西走廊位于中国西北干旱、半干旱区,受到周边沙漠和戈壁的影响,风沙灾害问题比较严重。依据灾害系统理论,从致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性和承灾体易损性3个方面构建区域灾害风险评估体系和评估模型,对河西走廊风沙灾害风险进行评估。结果表明：（1）高风险地区主要分布在河西走廊内部的沙漠区,如酒泉市、玉门市、金塔县、高台县、临泽县以及武威市的北部地区,约占总面积的10.8%;（2）较高风险的地区主要分布在敦煌市、阿克塞哈萨克族自治县和河西走廊的北部,约占总面积的56.5%;（3）低风险地区位于河西走廊的东南部,该区在祁连山的天然屏障下,植被盖度高,雨水丰富;（4）作为风沙灾害的主体和对象,河西走廊的社会经济因素对风沙灾害风险的贡献率较低。而作为风沙灾害的物质基础和动力条件,沙源和风速仍是河西走廊风沙灾害风险的主要诱因;（5）经济发达城市在风沙灾害中具有更高的易损性,应该对城市邻近沙源进行重点防治。     

风沙环境中公路风沙灾害的数值模拟

为揭示沙漠公路两侧风沙流场的空间分布特性,采用欧拉-拉格朗日方法,把气流作为连续介质,把沙粒作为离散体系,利用ANSYS标准k-ε湍流模型和DPM离散相模型,模拟了不同沙粒粒径(150、200、250、300、350μm)、不同摩阻风速(0.20、0.35、0.50、0.65、0.80 m·s^-1)、不同挡风墙高度(1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 m)以及不同挡风墙开孔情况下的公路路基附近的沙粒跃移运动,统计了挡风墙前后的沙粒数目,给出了公路路基坡脚和坡顶等典型断面上的气流速度廓线。结果表明:气流通过挡风墙顶部时受压加速,有利于沙粒的输送,而在挡风墙前部气流遇阻减速,形成沙粒堆积。随着沙粒粒径的变大,沙粒跃过挡风墙的能力逐渐变低;随着摩阻风速的变大,气流输运能力增强,更多沙粒越过挡风墙;随着挡风墙高度的增加,阻挡沙粒数亦逐渐增多;挡风墙开孔的位置和大小亦影响着沙粒的运动。这表明离散相模型对复杂下垫面风沙跃移运动的计算具有良好的效果。     

河西走廊典型荒漠区土壤水分对降水脉动响应的稳定同位素分析

基于稳定同位素技术研究了河西走廊中部典型荒漠区土壤水分对降水脉动的响应。结果表明：降水分布及其δ¹⁸O值都存在显著的季节变化特征,降水事件多发生在夏季,且有较高的δ¹⁸O值,而冬季降水稀少,且δ¹⁸O值偏低。降水以脉动方式输入土壤中,不同量级的降水事件会导致土壤含水量和δ¹⁸O值不同程度的响应。降水入渗后不同深度的土壤含水量和δ¹⁸O值的响应程度和响应时间不同,土壤深度越大,响应程度越小且响应时间越滞后。对比降水δ¹⁸O值和降水后不同深度的土壤水δ¹⁸O值的变化发现,表层土壤能够迅速的对降水做出响应,下层土壤的响应具有滞后性。即这种自上而下的活塞式下渗是该区主要的降水入渗方式。荒漠区土壤水分受降水的调节和控制,但是深层土壤水受小降水事件的影响较小,大降水事件虽然发生频率较小,但是能够对深层土壤水形成有效的补给,对整个荒漠生态系统的可持续发展都具有十分重要的意义。     

不同除草制度对沙区栽培甘草生长发育的影响

 研究了沙坡头植物迁地保育基地种植26 a的甘草在3种除草制度下的生长发育状况。结果表明:①从种植第11年开始连续16 a除草的样地中甘草植株开始生长最早,26 a内仅除草一年的样地次之,未除草的对照样地甘草生长开始最晚,但最终高度差异不大。②从种植第11年开始每年除草的样地中甘草株平均花序、果序、成熟种子数量及果序/花序、果序长度和种子重/生殖部分重和生殖部分重/地上生物量值最大,26 a内只除草一年的样地次之,而未除草样地甘草不能开花结实,不能完成生活史;除草仅一年样地甘草能正常开花结实,但分配给繁殖的生物量比例较连续16 a除草样地低。③杂草改善了早期沙区土壤贫瘠的状况,有利于甘草生长发育,而后期杂草的大量扩散使其与甘草竞争加剧,从而抑制甘草的生长发育。     

塔克拉玛干沙漠中部部分地区风沙环境特征

通过对塔克拉玛干沙漠中部部分地区的气象资料分析、野外实地风沙观测和理论计算,对其风沙环境特征作出了一些初步分析。结果表明:沙漠边缘地区年起沙风时间数在2.70×10⁴ min左右,输沙总量为3800kg·m^-1·a^-1,年输沙总量与合成输沙总量的比值在1.83~2.39之间变化。而沙漠腹地塔中地区年起沙风时间数在4.61×10⁴ min以上,输沙总量为6100kg·m^-1·a^-1,最大输沙量为8000kg·m^-1·a^-1。年总输沙量与合成输沙量的比值在1.38~2.12之间变化。此外,其沙丘形态与Tomas(1991)所阐述的沙丘发育格局与模式并不完全吻合,亦与CoralSBreed等所认为的塔克拉玛干沙漠主要风沙活动集中在春季的论断有很大的偏差。