乌兰布和沙漠农田沙害特征及其时空变化规律

风沙严重威胁着乌兰布和沙漠农田的健康运行。通过野外调查与室内分析相结合的方法,对农田沙害形式、特征及时空变化规律进行了分析。结果表明:①流沙入侵和土壤风蚀是危害农田的主要形式,其沙源主要为绿洲内部土壤风蚀和零星分布的流动沙丘及绿洲外部的流沙前移和风沙流活动;②农田沙害具有普遍性、季节性、各向异性、累积性和影响因素的多样性等特性;③绿洲内农田土壤风蚀由绿洲边缘向绿洲中心逐渐减弱,风蚀深度和强度下降。同一林网内,则由边缘向中心增加,防护林及地埂后一定距离内表现为沉积,其余地段表现为风蚀;沙质农田较黏质农田的风蚀深度和强度大。时间变化上,表现为秋季弱,春季强的特点。     

天山北坡农田防护林合理灌溉量研究

本文对天山北坡箭杆杨成林农田防护林带进行了灌溉量试验研究，根据试验结果计算出其净灌溉需水量，确定了本区域新的灌溉制度并对农田防护林建设的发展方向进行了论述。     

科尔沁沙地沙丘水分深层渗漏量和侧向运移量

沙丘水分的深层渗漏和侧向运移与深层土壤水、地下水及相邻丘间低地的水分状况密切关联。以科尔沁沙地典型流动沙丘迎风坡坡底\,迎风坡坡中、坡顶、背风坡坡中和背风坡坡底监测点为例,采用自制的水分渗漏量及侧向运移量的监测装置,测定了科尔沁沙地流动沙丘各坡位入渗到0~100 cm土层雨水沿坡面的侧向运移量及入渗到100 cm以下的深层渗漏量。结果表明:生长季(5-10月)流动沙丘坡顶、迎风坡坡中、背风坡坡中、背风坡坡底处累积深层渗漏量分别为44.46、78.65、61.84、147.6 mm,分别占同期降雨量的17.03%、30.12%、23.68%、56.53%;迎风坡坡中、背风坡坡中、背风坡坡底处的累积侧向运移量分别为32.35、96.47、82.59mm,分别占同期降雨量的12.39%、36.95%、31.63%。迎风坡坡中(P<0.01)和坡顶(P<0.05)的月深层渗漏量与月降雨量均显著正相关;背风坡坡中(P<0.01)和背风坡坡底(P<0.05)的月侧向运移量与降雨量均显著正相关。     

西北干旱区发展节水灌溉农业的意义与前景

本文通过分析西北干旱区发展农业的优势和潜力。阐述了发展以节水灌溉为中心的高效农业的意义和任意，并指出了节水灌溉农业的前景所在。     

中国沙漠(地)深层渗漏量及动态特征

土壤水分深层渗漏是沙区水循环的重要环节,深层渗漏的定量测定对沙区水资源评估及水量平衡研究具有重要意义。本文采用YWB-01型土壤深层水量渗漏测试记录仪对中国毛乌素沙地等六大沙漠(地)降雨入渗到深层土壤的渗漏水量进行实时动态监测。结果表明:流动沙丘降雨渗漏补给量存在明显的时空差异,与降雨时空变化特征具有相对一致性,降雨格局是影响深层渗漏过程的主要因素,随降雨增大渗漏补给量增加,半干旱区降雨量与渗漏量显著正相关(p<0.05),干旱区相关性不显著(p>0.05);观测期内正镶白旗、伊金霍洛旗、阜康流动沙丘土壤200 cm以下渗漏量为48.5、146.8、1.0 mm,分别占同期降雨的21.4%、33.3%、1.3%;乌审旗、磴口150 cm以下渗漏量为1009.6、52.6mm,分别占同期降雨的55.7%、12.7%。不同气候区固定沙丘渗漏量基本没有差异,降雨格局不是影响水分深层渗漏的主导因素,而植被覆盖的影响占主要作用,且沙丘植被盖度>45%时深层渗漏量不超过同期降雨的2.0%。中国沙区深层土壤水分补给主要来自于强降雨或高频次小降雨事件,特别是干旱区降水少、频次低,其深层土壤水分补给更加依赖于强降水。     

毛乌素沙地与浑善达克沙地水分深层渗漏特征对比

深层渗漏是沙地地表水和地下水连通性的重要指标.为了深入分析不同沙地深层渗漏的特征,采用渗漏仪实时监测流动沙丘降雨对200 cm深层的补给水量.结果表明:浑善达克沙地2017-2019年降雨量为229.9±45.6 mm,年渗漏量8.2±7.4 mm、年渗漏量占同期降雨量3.1％±2.3％;毛乌素沙地2013-2015年...     

北京市水资源与水量平衡研究

以降雨-径流-蒸散发平衡和水资源供需平衡模式为基础进行研究,得到以下结论:北京市2001～2009年系列的水资源量与多年平均系列相比,水资源产量减少了约40.1%,减少的原因既有气候因素,也有人类活动导致土地覆被变化的原因,其中气候因素占30.1%,下垫面变化导致产流减少的比重为69.9%;同时由于人口的增长,北京市人均水资源占有量从270 m³下降到114 m³.在北京市水平衡分析中,采用不同下垫面蒸散发模式,计算得到2001～2009年北京市蒸散发为494 mm,河川径流量为46 mm,入境水量为4.34 亿m³,出境水量为8.03 亿m³,超采地下水、水库净补给以及外流域引水量为6.19 亿m³.在不考虑河道内生态需水条件下,北京市的现状缺水量为4.73～5.86 亿m³.到2014年南水北调中线水到达北京以后,北京将可以在75%来水年份下保障10～15年的水资源的基本供需平衡。但是如果遭遇95%来水频率的特枯年份,北京仍然将会面临较为严重的水资源短缺问题。     

近50 a博斯腾湖逐年水量收支估算与水平衡分析

据博斯腾湖流域1958-2010年期间主要河流开都河、黄水沟、清水河、孔雀河的逐年流量资料,结合焉耆盆地降水、蒸发要素的同期观测资料,对大湖区的逐年水量收支进行计算,并依据水量平衡原理对博湖大湖区残差水量进行了逐年分析。结果表明：（1）1958-2010年期间年均入湖水量14.34×10⁸ m³/a,其中入湖河水约占95%;年均输出水量13.96×10⁸ m³/a,其中大湖区输入孔雀河水量约占43%,湖面蒸发耗水量占57%;湖区年均蓄水量71.57±3.92×10⁸ m³10⁸ m³/a,湖水年均水位为1 047.01±0.94 m;（2）极端水文年度水量平衡分析指出：1986年为最枯年份,入湖河水是多年平均值的62%,而出湖河水量是多年平均值的153%,导致年内湖区水位下降0.94 m;2002年最丰年份入湖河水是多年平均值的2.6倍,致使年内水位上升0.80 m;（3）残差水量逐年“正负”变化指出,湖水与地下水之间存在互补关系,过去53 a间湖水补给地下水的年均水量为0.87×10⁸ m³/a。     

长白山天池水循环条件分析与水量平衡计算

长白山天池区是松花江、鸭绿江、图们江的发源地,也是全国著名的旅游胜地。研究结合天池区地形地貌条件以及特殊的地质岩性和环状-放射状断裂构造特征,分析了天池水循环条件和水动力特征,明确了环状断裂构造的水力“消峰”作用和放射状断裂的导水作用,论证了天池补给区的地下水分水岭外扩的可能性。在天池区水循环与水动力条件分析的基础上,基于天池区2003—2020年气象水文监测数据,利用水均衡法对天池水量平衡进行了计算分析,结果显示,天池区的降水条件可以维持天池的水量平衡,距离环天池地表分水岭外侧高程850～2 200 m范围内的大气降水可以维持天池年排泄量3 600万m3的水量平衡,水量平衡区对应的地表高程平均高于天池水面（2 189.7 m）约125 m。     

乌兰布和沙漠东南缘湖泊群消涨与驱动因素

湖泊是对环境变化响应敏感的地理单元,湖泊消长与响应机制研究对维持区域生态系统稳定具有重要意义。基于1999—2018年Landsat、气象、水文和农业种植面积等多种数据,在ArcGIS平台中利用改进归一化差异水体指数(MNDWI)及目视修正方法提取了乌兰布和沙漠东南缘湖泊群空间信息,运用统计学方法对主要驱动因子与湖泊消涨的关系进行了分析。结果表明:1999—2018年乌兰布和沙漠东南缘大湖泊(面积大于100 hm²)在面积上占优势,小湖泊(面积小于100 hm²)在数量占优势。趋势分析表明大湖泊面积和数量呈显著性减少趋势(相关系数分别为R=0.624 > R_18,0.01=0.561和R=0.648 > R_18,0.01=0.561);小湖泊减少趋势不显著。在空间分布格局上,研究区中部是大湖泊稳定分布区,大湖泊数量11~23个,面积2 208~4 581 hm²。研究区湖泊消长主要受到年实际引黄水量、农田面积和地下水埋深的影响。其中,实际引黄(河)水量影响所有湖泊(P≤0.01),而农田面积和地下水埋深分别对大湖泊(P≤0.01)和小湖泊(P≤0.05)影响显著。用这3个因子分别构建的多元回归模型显示,在大、小湖泊面积和数量预测方面,精度分别达到75.7%和60.5%以上。     

乌兰布和沙漠流动沙丘下风向降尘粒度特征

选择乌兰布和沙漠典型流动沙丘进行定点野外观测,分析了沙丘下风向不同距离及不同高度降尘的粒度特征及其来源。结果表明:乌兰布和沙漠降尘空间变化大,降尘以细沙为主,随着距离的增加,细沙物质逐渐减少,粉沙和极细沙含量显著增加。降尘平均粒径2.5~3.1 Φ,且随距离、高度的增加而变大。分选系数随着距离、高度的增加而变差; 2 m高度偏度近乎对称,若设沙丘高度为H,则只有在距离为8 H时正偏,高0.5 m处降尘在距沙丘0.5~1 H近对称,2~8 H皆是正偏;峰度随距离的增加逐渐变窄,且2 m高度的变化晚于0.5 m高度。乌兰布和沙漠降尘以局地物质为主,远源物质及区域物质比例很低。<70 μm的远源物质及区域物质的降尘与下风向距离呈正相关,主要来源于沙漠边缘的荒地、河湖沉积物、农田草地,而>70 μm的局地物质的降尘与下风向距离呈负相关,主要来源于沙丘下垫面沙粒的气流短距离输送。     

乌兰布和沙漠北部全新世地貌演化

根据对乌兰布和沙漠北部地区全新世风沙和湖泊沉积记录及其沉积时代进行分析,认为全新世以来,乌兰布和沙漠北部地区地貌演化经历了4个主要的发育时期:Q₃³~Q₄¹湖泊地貌发育时期,Q₄¹风沙地貌发育时期,Q₄²湖(河)(屠申泽)地貌发育时期和Q₄³风沙地貌发育时期。全新世中期屠申泽最为繁盛的时期,湖泊相互沟通,范围几乎占据了整个乌兰布和沙漠北部地区,之后经历了自南向北的萎缩、分化过程,而屠申泽的萎缩、分化过程正是乌兰布和沙漠晚全新世风沙地貌发育并不断扩张的过程,这是一个以自然环境变化为主因、以人为影响为辅因的变化过程。     

乌兰布和沙漠腹地古湖存在的沙嘴证据及环境意义

通过大范围的系统野外考察发现,在乌兰布和沙漠腹地存在众多干盐湖,其周围存在不同高度的湖岸堤.其中,贺日木西尼沙嘴最为典型.该沙嘴呈NW-SE走向,海拔高度从1052 m下降至1035 m,长达11 km.是古湖泊发育和存在的重要证据和标志.通过对湖滨沉积物的OSL年代测定,该沙嘴形成于全新世的8.6-7 ka BP阶段,与中国西部许多沙漠出现的相对湿润环境状况相一致.其主要由强劲的风力作用和吉兰泰古湖沿岸流以及丰富的松散物质传输堆积而成.依据该沙嘴的海拔高程和形成年代来推测,在乌兰布和沙漠腹地曾经发育面积巨大的古湖,其范围西到吉兰泰盆地,东延河套盆地西部,形成早全新世的吉兰泰古湖.之后,受区域构造运动和干旱气候的影响,古湖水位下降,水域面积缩小,古大湖解体,导致该沙漠腹地的古湖部分水体逐渐向西退缩,形成了吉兰泰盐湖.在古湖退缩过程中,乌兰布和沙漠腹地残留众多湖泊,随着气候干旱化和蒸发作用的加剧,这些湖泊逐渐演变成盐湖.在强劲的风力驱动下,古湖周围的松散物质被侵蚀、搬运、扩散、堆积成现在的乌兰布和沙漠.     

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。     

乌兰布和沙漠东北缘地温变化特征及其影响因子

基于内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站监测数据,分析2014年1—12月不同土层的地温数据及同期气象数据,进而阐明乌兰布和沙漠东北缘地温变化特征。结果表明：（1）乌兰布和沙漠地温及气温具有显著的日变化特征,气温最高值与最低值出现时刻相对巴丹吉林沙漠提前2 h,相对东部地区滞后1 h;地温与气温季节变化特征一致,各季节地温最值出现时刻相对气温滞后1 h;（2）地温变化速率随着土壤深度的增加而减小,在土壤深度达到70 cm以后,地温全年在0℃以上;低于0℃的5 cm地温持续时间约为4个月;（3）地温与空气温度、太阳辐射变化趋势一致,地温相对太阳辐射及气温明显滞后。相关分析与逐步回归表明,对地温变化起决定作用的环境因子为空气温度、蒸发量、太阳总辐射、风速、空气相对湿度、降水。     

乌兰布和沙漠植物群落相异性及其影响因素北大核心CSCD

多样性反映群落间物种组成的相异性,是生态学研究的热点问题。通过对乌兰布和沙漠46个样地植物群落的调查数据进行分析,运用S?rensen相异性指数衡量该地区植物群落β多样性格局,并通过主成分分析、Mantel及Partial Mantel检验等方法来衡量各环境因子差异(包括气候和土壤)和群落地理距离对该区域植物群落β多样性格局的影响。结果表明:乌兰布和沙漠植物群落之间物种组成差异较大,物种周转(βsim)主导植物群落β多样性。气候因素、土壤因素和地理距离对植物群落β多样性及其周转组分有显著影响,物种周转对其响应与植物群落β多样性保持一致。乌兰布和沙漠植物群落物种在空间上的周转是环境限制和扩散限制综合作用的结果,环境过滤对植物群落β多样性及组分的影响超过扩散限制。     

乌兰布和沙漠东海子湖全新世湖相沉积结构分析及其环境意义

根据乌兰布和沙漠北部东海子湖沉积纪录,对146 cm的连续沉积进行146个样品的沉积结构分析,并运用沉积结构直方图对比、平均粒径值(M_z值)、沉积物标准离差(σ₁值)、风力降尘作用指标(Kd值)等方法对沉积物代表的环境进行分析研究。依据东海子湖沉积剖面的沉积结构特征,可以将乌兰布和沙漠北部地区中全新世以来划分为4个环境变化阶段:①中全新世湖泊(河流湖泊)沉积阶段,沉积纪录年龄为6 550~2 550 aBP,是环境普遍温暖、湿润的阶段。②晚全新世风力作用渐强阶段,沉积纪录年龄为2 550~1 211 aBP,是一个风力作用不断加强的环境变化时期。③晚全新世强风力作用阶段,沉积纪录年龄为1 211~275 aBP,也是乌兰布和沙漠风成沙堆积最旺盛的阶段。④近代强风力作用阶段,沉积纪录年龄为275 aBP以来。这样的环境变化过程表明,乌兰布和沙漠的形成、演化与中国北方环境演变的总体规律是相一致的。     

近50年黄河乌兰布和沙漠段辫状河道演变

依据水沙资料和断面资料,对黄河乌兰布和沙漠段辫状河道形态近50年演变特征及趋势进行探讨分析。结果表明：在大流量条件下（1966-1993年）,河流横向侵蚀、搬运堆积过程强烈,风沙入黄（河）量大,河道横向摆动频繁,辫状河道发育强烈。当黄河流量减小时（1993-2013年）,河流横向摆动能力减弱,黄河主河槽远离左岸乌兰布和沙漠沙丘,河流输沙能力减弱,汊道泥沙淤积导致心滩边滩相连,河流分汊数量明显减少,辫状河道萎缩,黄河乌兰布和沙漠段辫状河型有向弯曲型河道转变的趋势。     

乌兰布和沙漠流动沙丘风蚀空间分布规律及其影响因素

为科学治理黄河乌兰布和沙漠沿岸风沙入黄问题,以该河段风沙危害严重的刘拐沙头流动沙丘为研究对象,开展沿岸沙丘风蚀与沉积规律及其影响因素研究。结果表明：（1）沙丘不同部位风蚀与沉积存在差异,与风速在沙丘的空间分布相关。迎风坡坡脚、坡中以风蚀为主,风蚀速率分别为1.07、1.31 cm·d^-1;坡顶风蚀和沉积交替进行,风蚀速率2.16 cm·d^-1,沉积速率1.36 cm·d^-1;沙丘背风坡受反向气流影响以沉积为主,沉积速率2.19 cm·d^-1,风蚀主要出现夏秋季节反向风时期;丘间地受上风向沙丘阻挡的影响,一般以沉积为主,平均沉积速率0.12 cm·d^-1。丘间地净风蚀量与背风坡显著差异（P<0.05）,但与坡脚、坡中和坡顶差异不显著（P>0.1）;背风坡净风蚀量与坡脚、坡中和坡顶极显著差异（P<0.01）。从总风蚀速率来看,风沙活动活跃强度排序：坡顶 > 背风坡 > 坡中 > 坡脚 > 丘间地。（2）冬春季节风蚀与夏秋季节存在显著差异（P<0.05）,风力和降水的季节性差异是造成风蚀季节性差异的主要因素。研究结果可为沿岸流动沙丘风沙入黄防治和完善黄河沿岸风沙防护体系提供参考。