干旱荒漠风沙区沙化土地综合整治技术研究——以古浪县黄花滩治沙示范区为例

采用“四带一体”的模式,对示范区沙漠化土地进行综合整治。试验结果表明：在干旱荒漠区,以低矮流动沙丘为主的沙漠化土地,采用“前沿阻沙林带+固沙林带+植物活体沙障阻沙带+封沙育林育草带”的“四带一体”防护模式,取得了显著的防护效果。示范区农作物受沙害面积从治理前的37.7%减少到治理后第1年的14.2%,第2、3年未受风沙危害;防护带后0.5 m和1.5 m高处平均风速较旷野分别降低75.9%和63.4%,平均输沙量从防护带前的2 556.1 mg·cm^-1·h^-1降低到防护带后的3.41 mg·cm^-1·h^-1;筛选出沙拐枣、花棒、沙枣、白榆、沙蒿为流动沙丘和丘间低地适宜的造林树种;粘土沙障设置以2 m×2 m为宜,麦草、尼龙网沙障1 m×1 m效果较好。造林初期,以沙米和碱蓬为主的一年生植物能够在林下大量繁衍, 盖度达到50.2%和34.1%, 对初期的沙丘固定发挥作用, 但也大量的消耗了浅层沙丘土壤水分。随着人工林的生长,一年生植物逐渐衰退,3年后深根系的天然沙蒿逐渐繁衍,盖度达到10%。     

鄱阳湖沙山单叶蔓荆(Vitex rotundifolia)叶性状沿沙化梯度变化特征

在鄱阳湖湖滨沙山沿沙化梯度测定了单叶蔓荆(Vitex rotundifolia)叶面积、比叶面积、叶氮、叶磷等指标,以阐明单叶蔓荆主要叶性状特征,探讨叶性状对沙化程度的响应。结果表明:单叶蔓荆叶面积1.58~13.14cm~2,与湖岸线距离没有显著相关性,不能指示沙化程度对单叶蔓荆的影响。比叶面积81.6~206.3cm~2·g~(-1),种内差异显著(P0.05);单位质量的叶氮、磷含量分别为16.0~23.2mg·g~(-1)、0.82~2.20mg·g~(-1),种内差异不显著。比叶面积与叶片氮含量显著正相关(P0.05),与叶片磷含量无显著相关性。比叶面积对沙化梯度响应敏感,随沙化程度的增加而降低;叶片氮、磷含量及其化学计量比值对沙化程度的变化不敏感,保持了相对稳定性。依据叶片氮磷比值判断,单叶蔓荆在沙山生境中更多地受磷的限制。     

敦煌莫高窟顶灌木林带防护效应研究

风洞模拟实验和野外观测结果表明,平均林带高H=1 5m,疏透度β=50%的两条灌木林带周围的气流场分为7个能量区。在贴地层,有林带前的拐角绕流阻滞减速区,林带中的灌丛阻挡湍流衰减区,林带后的回流涡旋减速及速度恢复区,林带远方的气流附体加速区。在林带上部,有林带间的阻滞减速区和林带后的涡旋减速区,在林带顶后部有集流加速区。风沙流在阻滞、涡旋回流减速区沉积,而在加速区则会产生风蚀,在林带顶上下层气流交换加强。在低速时林带阻沙能力较强,当风速为10m·s-1时,有林带的输沙量可减少一个量级,即阻滞90%的风沙流;在中高风速时(风速为15m·s-1及以上),林带对风沙流的阻滞作用明显减弱,只阻滞20%。     

梭梭(Haloxylon anmodendron)林带防风效果的风洞试验

梭梭(Haloxylon anmodendron)是荒漠地区重要的固沙灌木,株高、构型与防风固沙乔木具有明显差异。通过风洞模拟实验,在12 m·s~(-1)风速条件下,对3种高度和密度的梭梭林带模型的风速流场和防风效果进行了研究。结果表明:不同配置的梭梭林带模型后风速流场差异显著。1～2 cm高的梭梭林带后风速频数集中在8～8.7 m·s~(-1);4 cm高的梭梭林带后风速频数集中在7～8 m·s~(-1),平均防风效能分别为38.49%、32.29%、26.88%,有效防护距离分别为10H、7.5H、5H,优于1～2 cm高的配置类型。其中4 cm高、株行距2 cm×2 cm的林带后风速恢复迅速,最大风速大于等高度其他两种株行距的林带;高度1 cm、株行距2 cm×2 cm林带防风效果优于同高度密度稀疏的林带;2 cm高、株行距4 cm×4 cm的林带与1 cm高、株行距2 cm×2 cm的林带后的最小风速接近,表明随着梭梭林带高度的增加,林带密度优势开始减弱。因此合理的株行距有助于梭梭林带长期发挥最大防风效益。     

机械防沙体系防沙功能的衰退过程

作为一种十分有效的防治流沙的方法,机械防沙体系在防止风沙前移显示出很大的优越性,其目的就是要把流沙滞留在体系内,体系在发挥其功能的同时也是逐步丧失其功能的过程。在平坦地形条件下,草方格沙障积沙是从前沿向纵深发展的。在复杂地形地貌条件下,流沙的堆积具有不平衡性,且积沙形式多样。无论积沙形式如何,都有整体向前推进的趋势。阻沙栅栏的积沙形式因材料及孔隙度的大小而异,阻沙栅栏在初期时,可以拦截较多的沙量（75%）,草方格固沙带只承担25%的积沙量,随着时间推移,阻沙栅栏的效益逐渐降低,草方格固沙带则要承担较多的积沙量。从阻滞的沙量来看,一道栅栏阻拦的沙量至少等于40行草方格滞留的沙量,在工程实践中应优先考虑栅栏的应用。     

不同结构林带防风效能风洞模拟

防风林带结构是影响防风效能的主要因素。建立不同宽度、不同株行距林带防风效能与林带后距离之间的统计模型,可以为防风林建设提供指导性意见。通过风洞实验,在11 m·s^-1风速下,对4种宽度、5种株行距林带的背风面0~10H（H为林带高度）的风速进行测定,采用曲线参数估计法、傅立叶模型、SSF模型（Sum of Sin Functions）,构建了不同结构林带防风效能与林带后距离间的统计模型。结果表明：傅立叶模型拟合不同宽度林带的防风效能与林带后距离的关系效果最优,可决系数（R²）均在98%以上;SSF模型拟合不同株行距林带的防风效能与林带后距离的关系效果最优（R²>0.98）。根据构建的统计模型,风速为11 m·s^-1左右时,林带宽度8 m（两行一带）的防风林的防风效能存在明显优势;5种株行距的林带中,株行距为8 m×8 m的防风林带本试验条件下防风效果最好。     

栅栏在防止前沿积沙中的作用——以沙坡头地区为例

在沙坡头地区的铁路北侧,进行了防护带的前沿栅栏阻沙试验研究。经过三个风季初步观测表明:格状沙丘的主梁移动是缓慢的,通过栅栏阻沙量计算求得其移速为0.56米/年。而沙丘副梁的前移迅速是格状沙丘的主要运动及其危害形式。据测定主风向上的可能输沙量平均为6.5m³/米宽·年,栅栏阻沙量平均为5.5m³/米宽·年,栅栏平均阻沙效率为70-80%。因此,利用栅栏等工程措施防止防护带前沿积沙是可行的,有效的。     

不同组合间距的尼龙阻沙网积沙形态特征对比

在塔克拉玛干沙漠腹地垄间平沙地,布设了两条尼龙阻沙网水平组合防沙实验,组合间距分别为2H、5H、10H、15H（H为阻沙网高度）,一个风季中对实验设置的地形及纵断面蚀积量进行了动态观测。结果表明：（1）各尼龙阻沙网组合形成有规律的地表蚀积空间分布格局：形成以阻沙网为核心的积沙区,其上下风侧分布有较稳定的风蚀区,两条阻沙网之间存在临时的风蚀区。（2）在阻沙网前后形成与阻沙网高度相近的积沙体,在第一条阻沙网上风侧区域,积沙厚度与水平距离呈指数函数关系,在阻沙网背风侧,积沙厚度与水平距离呈二次函数关系。（3）2H和5H积沙体纵断面呈单峰状,风季中后期形似“几”字形,而10H和15H呈双峰状,风季中后期形似“M”字形。（4）阻沙网组合间距越小,积沙分布就越集中,形体越高大,反之则越分散,风季末阻沙网积沙体地形起伏度、平均坡降、积沙体积比、积沙断面面积轮廓比大小排序均为2H>5H>10H>15H。（5）阻沙网积沙体积具有随阻沙网间距增大而降低的趋势,观测断面最大积沙体积5HH>2H>15H>10H,5H、2H、15H分别较10H大13.20%、12.34%、3.78%,可见,5H防沙效果最优。     

高立式阻沙网的阻沙效果对比

设计了高120cm的4种结构HDPE阻沙网：均匀结构阻沙网（a）、大条带上疏下密式阻沙网（b,60cm宽条带）、小条带疏密相间式阻沙网（c,20或10cm宽条带）和中条带上密下疏式阻沙网（d,40cm宽条带）,布设在塔克拉玛干沙漠腹地的垄间平地。阻沙试验结果表明：（1）4种结构阻沙网积沙纵断面的蚀积形态均呈单峰,但积沙宽度和高度不同,3种非均匀结构的阻沙网积沙高度均高于均匀结构阻沙网,积沙高度c> b> d> a。（2）4种结构阻沙网积沙量c> a> b> d,积沙量均集中在下风侧分布,但b和c阻沙网积沙在上风侧的积沙量高于a和d阻沙网。（3）不同结构阻沙网积沙量及其空间分布差异主要与阻沙网结构的特殊风场结构有关。     

荒漠,半荒漠地区建设铁路中风沙流防护体系的研究

荒漠、半荒漠地带铁路沙害的基本特征是沙侵道床、埋没轨道、磨蚀设备。因不同地带生态条件不同，引起铁路沙害可划分为四类九级。铁路沙害防护标准高，要求路基不风蚀、道床不污染、线路不积沙。根据沙害类型和生态条件，分有灌溉条件与无灌溉条件两种情况建立相适宜的经济防护体系，由前沿阻沙带、植物固沙带、铁路本体防护三部分组成     

半隐蔽式麦草方格沙障防护带宽度的探讨

建国以来,随着经济建设事业的发展,业已修筑的和正在修筑的通过沙漠地带的铁路有:包(头)兰(州)线、干(塘)武(威)线、乌(达)吉(兰泰)线、通(辽)让(湖路)线、沙(城)通(辽)线等等。由于风沙危害,沙漠铁路两刚必须进行防护,以防止流沙掩埋线路,危及行车安全。经过多年实践,除在适宜地段采用植物措施取得了较好的成效外,应用最广的工程防沙措施就是半隐蔽式麦草方格(1×1米)沙障。     

呼伦贝尔沙地北部沙带植物群落分布格局与土壤特性的关系

研究呼伦贝尔沙地植物群落与土壤特征相互关系有助于促进中国北方的生态恢复与重建工作。分析了呼伦贝尔沙地北部沙带58个样地174个样方的植物和土壤的调查数据,调查到94种植物,分属于26科64属,其中菊科（Compositae）、禾本科（Gramineae）、豆科（Leguminosae）和蔷薇科（Rosaceae）为前四大科,占总物种数55.33%。采用Ward系统分类法,将所调查植被分为4类。寸草薹-二裂委陵菜群落（Carex duriuscula-Potentilla bifurca） Tsallis多样性最高,冰草-星毛委陵菜-糙隐子草群落（Agropyron cristatum-Potentilla acaulis-Cleistogenes squarrosa） Tsallis多样性最低。不同植物群落间土壤物理特性有显著差异,化学特征差异不显著。随着土层深度的增加,各群落土壤全氮、全磷、有机质含量逐渐降低,表聚现象明显,脚薹草-贝加尔针茅群落（Carex pediformis-Stipa baicalensis）和冰草-星毛委陵菜-糙隐子草群落养分层次特征显著,羊草群落（Leymus chinensis）和寸草薹-二裂委陵菜群落养分层次特征不明显。CCA排序结果表明影响植被群落物种分布的土壤因子有全氮、全磷、有机质、pH和土壤水分,其中深层土壤全氮、全磷、有机质（20~40 cm土层）的作用最显著。呼伦贝尔沙地北部沙带植物群落分布存在较显著差异,呈现出斑块状分布规律,而土壤养分对植被群落格局具有重要影响。     

包兰铁路沙坡头地段铁路防沙体系的建立及其效益

沙坡头地段位于腾格里沙漠东南缘,包兰铁路沿线,属草原化荒漠带。在这严酷的条件下不灌溉的人工植物固沙及铁路防护,能否成功成为多年争论的问题。 沙坡头沙漠科学研究站与铁路单位合作30余年;建立了200毫米以下年降水量人工植物固定流沙的典型区;开创了草原化荒漠带治理沙漠的研究站;总结出"以固为主,固阻结合"的铁路防沙体系及措施。为沙区修筑铁路提出了效益显著、易于推广的示范区;成为国际治沙合作和国内外学术交流的基地。     

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。     

甘肃河西干旱区温室葡萄对地表覆盖的响应

试验了温室葡萄超氧化物气化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、游离脯氨酸（Pro）含量、丙二醛（MDA）含量和果粒生长对地表覆盖的响应。结果表明：整个生育期内,砂土覆盖、秸秆覆盖、秸秆+白地膜覆盖及秸秆+黑地膜覆盖都对0~40 cm土层土壤有显著的保水作用,其中秸秆+黑地膜保水性能最强（土壤含水量比无覆盖的提高14.53%,P<0.05）,且各覆盖方式的保水能力随着土层的加深而增强。秸秆+白地膜覆盖下葡萄细胞的抗氧化酶活性最高。砂土覆盖极显著（P<0.01）提高果粒内Pro含量（约增加42.40%）。砂土覆盖后葡萄果粒粒径最大,秸秆+地膜覆盖、秸秆覆盖下的果粒粒径均小于无覆盖的粒径。秸秆覆盖能够提高土壤水分含量,抑制果粒的增长。砂土覆盖可以作为温室葡萄适宜覆盖方式。     

沙漠地区不良工程地质现象——以塔克拉玛干沙漠腹地为例

风沙土是形成于干旱区、半干旱区的一种特殊性质的土。由于风沙土赋存环境及其工程地质性质的特殊性,沙漠地区的工程建筑要经受更为严酷的自然环境的考验,常常引起不良的工程地质现象,影响工程建筑的安全运行。沙漠地区的地质灾害主要为盐害、沙害及地基不均匀沉降。本文分析了产生这些不良工程地质现象的原因及条件,并提出防治意见。     

草方格沙障尺寸分析的简单模型

针对草方格沙障防护区域内流场的特点,提出一个单排理想涡列模型,用以模拟实际风沙流场。在此基础上,利用流体力学的分析方法,给出了与目前工程实际所建议的尺寸比较吻合的草方格沙障间距(或草方格边长)与出露草头高度的对应关系。     

古尔班通古特沙漠南部防护体系建成10 a来的生境变化与植物自然定居

 于2000—2009年对古尔班通古特沙漠南部防护体系内的生境变化与自然定居植物进行了系统观测和研究。结果表明,草方格及人工植被相结合的综合防护体系可以有效固定重大工程扰动地表。防护体系建成初期,土壤水分条件好于原始地表,为人工林的生长和植物自然定居创造了良好条件。防护体系建成10 a后,土壤理化性质得到有效改善,普遍形成了地衣结皮,但土壤水分出现了减少的趋势。在未经扰动的原始地表,总计有植物48种,其中短命植物30种。防护体系建成初期自然定居植物仅有8种,10 a后多达33种,其中短命植物达到21种。定居植物多度由初期的1.4株·m-2增加到10 a后的14株·m-2,其中短命植物占到自然定居植物总株数的85％,很少观测到自然定居的乔灌木。自然定居植物呈明显的差异性分布,与风向对种源的影响密切相关。随着草本植物的进入、生物结皮的形成和土壤水分的减少,人工植被的稳定性问题尚需进一步研究和探讨。