沙坡头人工固沙植被生态系统土壤恢复研究进展

土壤是荒漠生态系统的重要组成部分,沙化土地的治理与恢复是人们关注的重点。沙坡头人工固沙植被区的土壤经过50 a的恢复,已得到显著的发育。结皮及亚表土层厚度随固沙年代的增加而增大,土壤颗粒组成中粘粒和粉粒含量增多,土壤容重降低,有机质和氮、磷、钾等营养元素含量增加,流动风沙土已发育成为钙积旱成土。本文探讨了降尘、生物土壤结皮和土壤微生物对土壤恢复的影响,分析土壤发育与人工植被演替的相互作用,并提出了今后的研究重点方向。     

流沙地恢复过程中土壤特性演变研究

以毛乌素沙地西南缘的盐池县沙边子及位于腾格里沙漠东南缘的沙坡头地区为例,研究了该地区不同程度沙漠化土地恢复过程中土壤机械组成及土壤养分的动态变化。结果表明:不同地区或同一地区不同区域的沙漠化土地中,随着植被盖度的增加及恢复程度的增强,土壤中的粉粒、粘粒含量都有显著增加（P<0.05）,土壤质地向着壤质化和细粒化方向发展;土壤的有机质、全氮、全磷含量也有显著增加（P<0.05）;速效氮、速效磷含量也有相应的增加。土壤有机质、全氮和全磷的含量与土壤粉粒、粘粒含量呈显著正相关,且前三者之间也呈极显著正相关;但是土壤粉粒和粘粒含量与速效氮、速效磷和速效钾之间的关系则因区域和土地利用的不同表现出明显的差异。     

半干旱区植被恢复与岩土性质

文章分析了半干旱区不同岩土组成的坡地的土壤水份特征及对植被类型的影响,阐述了黄土高原地区森林分布与黄土厚度的关系,给出了云南元谋干热河答阶地砾石层、泥岩、片岩组成的荒山的植被恢复实例。     

祁连山北坡土壤特性与植被垂直分布的关系

祁连山垂直植被带沿海拔从低到高依次为荒漠草原带、干性灌丛草原带、山地森林草原带、亚高山灌丛草甸带、高山寒漠草甸带,在这些植被带上选择典型的植被类型设置样地,采用半微量凯氏、氢氧化钠-钼锑抗比色法、CaCO3分子式求法、土壤烘干法、环刀法等方法进行土壤特性相关因子调查分析.结果表明:1.荒漠草原带土壤有机质含量只有1.65％,全氮量和全磷量分别是0.14％和0.089％,含量最少,而干性灌丛草原带、山地森林草原带、亚高山灌丛草甸带土壤有机质含量相差不大,都在10％～12％之间变动.2.青海云杉林、高山灌丛林、祁连圆柏林、低山灌丛、牧坡草地、无林地其下0 ～60 cm的土壤容重依次增大,从0.53 g/cm3增大到1.02 g/cm3.相应地,其下土壤孔隙度依次减小,从72.64％减小到48.11％.3.祁连山北坡不同土壤类型上的优势种数量随海拔升高呈先逐渐增加而后逐渐减少,即呈倒U型分布趋势.了解和掌握土壤特性和植被垂直分布之间的响应关系,可为植被恢复提供科技支撑.     

黄土高原植被恢复潜力研究

黄土高原从1999年开始大规模退耕还林（草）,植被覆盖发生了较大变化,对黄土高原植被恢复现状和恢复潜力进行评估具有重要意义。本文使用1999-2013年SPOT VEG NDVI数据,采用线性回归、Hurst指数分析法、统计学方法以及地理空间分析技术,对黄土高原植被恢复状况和潜力进行了探讨。结论主要为：① 1999年退耕还林（草）以来,黄土高原植被覆盖度呈显著上升趋势,黄土高原三分之二地区的植被将会持续改善;② 植被响应曲线分析表明,黄土区植被覆盖度和干旱指数呈显著的指数关系,且缓坡相关性大于陡坡。土石山区植被响应函数为线性函数,相关系数下降;③ 整个黄土高原地区平均植被恢复潜力为69.75%。植被恢复潜力值东南高而西北低,黄土高原东南地区植被恢复状况较好,其植被恢复潜力指数较小,而植被恢复潜力指数较高的地区主要为北方风沙区及西部丘陵沟壑区;④ 不同降水量条件下,植被恢复速度差别显著,其中降水量在375~575 mm之间的地区,植被恢复最快。植被恢复措施应该“因水制宜”,避免因造林带来的土壤干化加剧。研究结果以期为黄土高原生态文明建设提供科学支撑。     

半干旱黄土丘陵区人工植被深层土壤干化效应

科学评估不同植被恢复模式的土壤干化效应是目前黄土高原生态恢复一个亟需解决的关键问题。本文以半干旱黄土丘陵区14种典型人工植被为例,通过构建土壤水分相对亏缺指数CSWDI和样地土壤水分相对亏缺指数PCSWDI,定量评估了不同植被深层土壤干化效应。研究发现:除农地和撂荒草地外,各植被深层土壤水分均随土层深度的增加而升高,深层土壤水分含量同土层深度之间呈一元线性关系。不同人工植被深层土壤相对干化程度存在差异,以油松林地最高,杨树侧柏混交林地最低。不同植被类型受其自身蒸腾耗水、根系特征和耕作等影响,土壤干化的程度在剖面上存在差异,但总体趋势为随深度增加而降低。针阔叶植被配置模式土壤水分状况要稍好于阔叶纯林的配置模式。     

阿拉善荒漠草地恢复初期植被与土壤环境的变化

对阿拉善荒漠草地恢复初期(1998-2001)植被特征和土壤养分的变化进行了研究。结果表明:草地恢复过程中,植被的盖度和生物量比封育前分别增加272%~536%和44.39%~305.3%。植被的恢复使土壤理化性质发生了变化,与封育前相比土壤中有机质、全N、速效K以及细砂、特别细砂和粘粒含量显著增加;速效N、速效P降低。土壤有机质、全N和全P的含量与土壤中<0.05 mm颗粒和速效K含量呈极显著正相关,并且前三者之间也呈极显著正相关(P<0.01)。     

腾格里沙漠东南缘植被恢复过程中土壤微生物量及酶活性

土壤微生物量和酶活性是反映土壤功能的关键指标,也是土壤恢复和环境变化的指示器。以流动沙丘为对照,研究了腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区表层0~5、5~10、10~20 cm土壤微生物量碳氮和酶活性随植被恢复的变化特征。结果显示：土壤微生物碳氮含量和脲酶、多酚氧化酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、淀粉酶、纤维素酶、蔗糖酶活性均随植被恢复年限延长而增大,随土层深度增加而减小,不同年代植被区及不同土层间差异均显著（P<0.05）。其中0~5 cm土层变化最明显,经过62年植被恢复后土壤微生物碳氮量和脲酶、多酚氧化酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、淀粉酶、纤维素酶、蔗糖酶活性分别增加了16.44、8.79、3.99、3.01、2.54、19.35、0.77、0.65、16.61倍,年平均变化速率分别为1.55、0.21 mg·kg^-1和6.14×10^-4、1.25×10^-2、9.32×10^-4、6.05×10^-2、8.22×10^-5、9.07×10^-5、4.24×10^-3 mg·g^-1·h^-1。土壤微生物量和酶活性与土壤理化性质高度相关,除与沙粒、容重呈负相关关系外,与土壤粉粒、黏粒、pH、电导率、有机碳、无机碳、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量呈正相关关系。这表明种植旱生灌木能够有效促进沙地土壤功能恢复并改善沙区环境。     

高寒山区退耕地不同植被恢复方式下群落稳定性

稳定的群落结构是退耕地生态系统恢复的主要标志之一.以祁连山东段旱泉沟流域退耕区为例,采用野外调查和室内分析相结合的方法,研究了建植6 a的人工草地群落稳定性,结果表明:人工草地在短期内形成了不同于撂荒地的植被格局,草地群落盖度、高度和地上生物量特性明显优于撂荒地和天然草地,部分人工草地物种丰富度和多样性高于撂荒地,功能群结构仍以多年生禾草占优势,无芒雀麦+紫花苜蓿混播草地多样性指数低,处于高产和稳定阶段;各草地根系主要分布在0～10 cm土层,不同草地类型0～20 cm土壤含水量变化最大,4种人工草地对土壤水分的影响表现为提高30～50 cm土层的水分含量,在水分涵蓄方面优于撂荒地.但与天然草地相比未形成密丛型禾草,群落稳定性差,草地群落的演替方向具有不确定性.     

贵州普定喀斯特植被恢复进程研究

喀斯特地区由于其环境的特殊性,人为干扰后植被的恢复有很多不确定性。在普定进行标准木解析和年轮调查,对喀斯特地区植被恢复进程进行研究。结果表明,喀斯特植被在恢复过程中,乔木层表现为高度增加、地径增粗,高度、地径的增长分别呈现对数、乘幂曲线,乔木发育时间连续,生长位置随机分布;而在繁殖体大量存在的情况下,植被可以直接由草灌阶段恢复发育形成次生乔林,且恢复时间明显缩短。     

青藏铁路格拉段风动力环境及其对铁路沙害的影响

以青藏铁路格拉段沿线主要气象站点1955—2014年的气象数据及部分野外观测数据为基础,从风向、大风沙尘暴日数、输沙势和年均风速变化等方面阐述了青藏铁路格拉段风动力环境特征,并揭示了其对铁路沙害的影响。格拉段铁路沿线风向单一、风能环境较高、铁路沙害可能进一步发展。本研究在青藏铁路沙害监测和防沙体系完善方面具有指导意义,同时也为其他沙区公路、铁路防沙设计提供借鉴。     

青藏铁路察尔汗盐湖段风沙活动特征

研究青藏铁路沿线的风沙活动特征,可以为认识高原铁路风沙危害的形成机理、建立完善有效的护路防沙体系提供参考。在实地考察风沙地貌的基础上,架设测风塔获取风况信息,采集了沙丘表层沉积物样品,对铁路沿线察尔汗盐湖段的风动力条件、沙丘沉积物粒度特征和沙丘形态特征进行了分析。结果表明：（1）研究区域年平均风速为3.7 m·s^-1,风速最大值出现在春季。起沙风以WNW方向为主,属于中风能环境,低风向变率,宽单峰型风况。合成输沙方向（298.14°）与铁路走向（208.86°）垂直相交。稳定的西北风、风沙流与铁路线路走向垂直的风况特征是青藏铁路沙害形成的动力条件。（2）沉积物以中沙、细沙为主,但细沙组分占优;分选性较好,粒径分布表现出与铁路线越近、颗粒越粗的规律。粒径0.063~0.04 mm的沙粒为青藏铁路风沙危害提供了物质条件。（3）铁路线两侧沙丘分布特征及变化指示该路段风沙活动强烈,现有防沙体系退化严重,风沙危害日益突出。     

青藏铁路格尔木-拉萨段风成沙物源及其粒度特征

青藏铁路格尔木-拉萨段沿线地表松散沉积物广泛分布,为风沙活动的产生提供了丰富的物质来源。地表松散沉积物按成因分为现代风成沙,河流冲积物,古风成沙和洪积、湖积沉积物。粒度分析结果显示,格-拉段沿线风沙物质（沙丘沙、防沙体系积沙）样品（56个）平均粒径变化于1.29～3.25 Φ之间,均值2.36 Φ（0.19 mm）。平均粒径在2～3 Φ（0.25～0.125 mm）之间的样品占总数的78.57%。粒度组成以细沙为主（65.20%）,其次是中沙（20.53%）,0.5～0.1 mm范围重量百分比在49.44%～99.67%之间,平均为85.98%。在所有样品中,细沙和中沙合计在90%以上者占样品总数的55.36%。极细沙平均含量为7.99%,粗沙平均含量为5.50%。样品整体分选程度较好,标准偏差σ1在0.3～1.26之间,平均为0.58。偏度变化在-0.41到 0.36之间,样品中以正态分布为主,占53.57%;正偏者占12.50%;负偏者占19.64%;极负偏和极正偏各占7.14%。KG值变化于0.56～1.24,平均为1.00,为中等峰态。KG值在0.90～1.11之间者占71.43%。粒度分析表明,不同来源沙物质粒度特征有明显的差别,能很好地反映其形成过程和环境特征。     

青藏铁路沿线雪灾风险评估

雪灾是青藏铁路及其沿线地区所面临的严重自然灾害之一,对其风险等级进行科学评估,是制定应急方案、确保青藏铁路安全运行的重要基础。本文基于历史雪灾数据和铁路相关数据,选择27项指标构建青藏铁路及其沿线的雪灾综合风险评估体系,对青藏铁路沿线积雪雪灾、雪崩雪灾和风吹雪雪灾的致灾危险性、铁路系统的脆弱性进行了综合分析。分析表明:青藏铁路沿线雪灾高风险区分布在唐古拉-安多路段,雪灾中等风险区主要分布在天峻-乌兰、五道梁-安多等2个路段,雪灾低风险区主要集中在西宁-天峻、德令哈-格尔木和那曲-拉萨等3个路段。从整个青藏铁路沿线来看,青南高原路段是青藏铁路沿线雪灾综合风险等级最高的区域。     

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。     

1981-2001年青藏公路和铁路沿线土地覆被变化

1 Introduction Land cover change may result in extremely profound influence on regional water circulation, environmental quality, bio-diversity, and the productivity and adaptive capacity of land ecosystem. Meanwhile, it is an important factor affecting r…     

青藏铁路沙害及其防治研究进展

青藏铁路是中国乃至世界上海拔最高、穿越沙漠冻土的高原铁路。建成以来风沙危害日趋严重,成为危及铁路安全运营的一大隐患,因此,沿线的风沙防治一直备受关注。由于青藏高原风力强劲,沙物质丰富加上人类活动的影响,铁路沙害呈现出分布相对集中,冻融与风力、水力复合侵蚀,不断发展并持续累积,风沙活动稳定性差等特点。沙害分为路基风蚀、道床积沙、磨蚀等类型。累计有轻度、中度、严重沙害路段440 km,主要分布在锡铁山、伏沙梁、红梁河、秀水河-北麓河、沱沱河、通天河、扎加藏布、错那湖等8个路段。目前铁路沙害防治以机械措施为主,在设置初期有一定的防沙效果,但随着时间的推移,最终会被积沙埋没而失效。因此,青藏铁路防沙应以生物措施（恢复植被）为主,机械措施为辅。     

Land cover change along the Qinghai-Tibet Highway and Railway from 1981 to 2001

Based on the NOAA AVHRR-NDVI monthly data from 1981 to 2001, the spatial distribution and dynamic change of land cover along the Qinghai-Tibet Highway and Railway were studied. The results of the analytical data indicate that the NDVI values in July, August and September are rather high during a year, and a linear trend by calculating NDVI of each pixel computed based on the average values of NDVI in July, August and September were obtained. The results are as follows: 1) Land cover of the study area by NDVI displays high at two sides of the area and low in the center, and agriculture area > alpine meadow > alpine grassland > desert grassland. 2) In the study area, the amount of pixels with high increase, slight increase, no change, slight decrease and high decrease account for 0.29%, 14.86%, 67.61%, 16.7% and 0.57% of the whole area, respectively. The increase of land cover pixels is mainly in the agriculture and alpine meadow and the decrease pixels mainly in the alpine grassland, desert grassland and hungriness. Grassland and hungriness contribute to the decrease mostly and artificial land and meadow contribute to the increase mostly. 3) In the area where human beings live, the changing trend is obvious, such as the valleys of Lhasa River and Huangshui River and area along the Yellow River; in the high altitude area with fewer people living, the changing trend is relatively low, like the area of Hoh Xil. 4) Human being’s behaviors are a key factor followed by the climate changes affecting land cover.     

青藏铁路沿线不同类型挡沙墙阻沙率

基于风洞试验对青藏铁路沿线不同类型防沙措施防沙效果进行模拟研究,探讨了不同类型挡沙墙的防沙效果。结果表明：挂板式、轨枕式和箱式挡沙墙输沙率随高度基本呈递增缓变型趋势,最大输沙率低于20%;铃铛式和高立式聚乙烯（PE）网挡沙墙随高度呈递减陡降型趋势,距地表6~8 cm处为转折点,转折点以上输沙率随高度增大急剧减小,转折点以下输沙率随高度变化较为平缓,最大输沙率低于50%。随着风速的增大,各挡沙墙的阻沙率呈递减趋势：挂板式和轨枕式挡沙墙对风速的敏感性最弱,整体阻沙效果较优,可大范围推广;箱式挡沙墙对风速的敏感性较弱,建议在风速18 m·s^-1以下的地区使用;PE网挡沙墙防沙效果对风速的敏感性最强,建议在风速10 m·s^-1以下的地区使用。     

青藏铁路沿线阻沙栅栏防护机理及其效应分析

对青藏铁路沿线阻沙栅栏的流场结构、阻沙效率进行风洞模拟实验,对沱沱河路段阻沙栅栏的野外积沙形态进行观测。结果显示,气流经过栅栏时有遇阻抬升、集流加速、减速沉降区和消散恢复区。在越过栅栏后形成两个减速恢复区和两个加速区,减速区分别距地表3 cm和20 cm处,加速区分别位于近地表和35 cm高度处。随来流风速的增加,栅栏前加速区起始范围向栅栏逼近,而栅栏后恢复区起点向远离栅栏方向发展。当气流越过栅栏后风速急剧降低,导致沙粒减速沉降。随进口风速的增加,栅栏间阻沙量和越过栅栏后输出沙量呈指数关系递增。铁路沿线采用的栅栏阻沙效率达80%以上,且随风速的增加呈线性关系递减。沱沱河路段阻沙栅栏西南侧以风蚀为主,最大风蚀深度达16\^7 cm,其余区域表现为积沙,最大积沙厚度达19\^9 cm。