中国沙尘暴分布规律及研究方法分析

在分析中国沙尘暴研究现状的基础上,对其时空分布规律、沙尘源地、移动路径、研究方法和手段进行了系统的总结。结果表明,中国沙尘暴分布与北方的沙漠、沙地、戈壁等荒漠化地区分布一致,存在4大沙尘源区。干枯的湖泊、弃荒土地、沙砾草场可能成为东北地区的主要沙源,应引起注意;沙尘暴移动路径主要有3条,分别归纳了各路径的特征;根据沙尘源区示踪方法的特点和实例,指出了适用条件和应用范围,为今后沙尘暴的研究和防治提供依据和思路。     

乌兰布和沙漠风沙入黄影响因子变化特征

乌兰布和沙漠是黄河上游内蒙古河段风沙的主要来源区,风沙入黄影响因子的变化会直接改变入黄风沙量,并进而对黄河水沙输移以及河床演变产生一定影响。依据野外调查和遥感影像,对河道边界条件、土地利用状况、沙漠所在区域风力条件和沙尘暴特征等风沙入黄影响因子进行了研究,揭示了其变化特征和趋势。结果表明：乌兰布和沙漠沿黄边界已发生很大变化,沿黄区域已修建一定规模的大堤,重新界定了河道范围,流动沙丘临河段长度较20世纪80年代大大减少,半固定沙丘多分布在距河道较远的地方,中间已被农田、村庄和开发地阻隔;沙漠所在区域年均风速及年最大风速总体上呈下降趋势,其中年均风速自20世纪50年代至今降低了1~1.3 m·s^-1,年最大风速较20世纪90年代初期降低6~10 m·s^-1;风力条件的变化导致了沙尘暴发生频率的降低,进而使得入黄风沙量减少,其影响周期与气候变化的周期有关。     

蒙古国中部草原地区风蚀沙漠化的风沙活动特征——以乔伊尔市为例

蒙古国是中蒙俄经济走廊的重要区段,但面临严重的荒漠化问题,区域经济社会发展受到严重威胁,而蒙古国中部草原地区是主要的荒漠化新扩展区,正经历强烈的草原风蚀沙漠化过程。以戈壁苏木贝尔省首府乔伊尔市为研究区,利用自建自动气象观测站（2019年5月—2020年7月）、集沙仪观测站（2019年8月—2020年8月）及当地气象站（1990—2018年）数据,对当地风蚀沙漠化的风动力条件、风沙流输沙及其他影响因素等基本特征进行了研究。结果表明：（1） 乔伊尔市具有强劲的风动力条件,年输沙势可达735.96 VU,合成输沙势为428.76 VU,合成输沙方向为SSW（195.06°）,风向变率指数为0.58,属高风能环境、中等变率双峰风况。（2） 临界起沙风速因受土壤水分和植被盖度的共同影响而随季节变化,夏季最高,冬季最低,春季与秋季居中,且相差较小。（3） 地表具有强烈的风沙活动,年风沙流输沙通量可达2.135 t·m^-1·a^-1,Owen最大输沙量模型适于该区风沙流模拟。研究结果对于蒙古国中部草原区防沙治沙和生态恢复具有重要参考价值。     

基于倾斜摄影技术的戈壁灌丛沙丘形态反演及其对粉尘释放研究的意义

灌丛沙丘是广泛分布于西北干旱区的风沙地貌。戈壁上发育的灌丛沙丘在戈壁沙尘释放和固沙能力方面具有重要的指示意义和应用价值。本研究采用倾斜摄影技术对戈壁上的灌丛沙丘形态特征进行观测和提取,并分析沉积物特征,计算戈壁灌丛沙丘的固沙能力,为沙尘释放研究提供依据。结果表明:(1)戈壁上发育的灌丛沙丘有明显的空间分布格局,即主要分布在干河床的两侧和地势低洼地区。(2)戈壁灌丛沙丘在形态上和其他地表灌丛沙丘类似,但沙丘的长度、宽度、底面积、体积等小得多,而且参数之间具有明显的相关关系。(3)沉积物的累积概率曲线表现为三段式,跃移组分的粒度范围(50~700 μm)明显与以往研究不同。沙丘内部和表层的粉沙和黏土含量分别为4.47%和5.24%,从而说明灌丛沙丘能够捕获戈壁上释放的粉尘物质。(4)戈壁地区单个灌丛沙丘的粉尘释放量约0.05~0.08 m³,固沙能力最大可达18.71 m³。     

毛乌素沙地绿洲化过程中生态服务价值及生态网络格局演变

揭示沙地生态系统服务价值及其稳定性网络格局的动态演变规律,对沙地分区治理及农、林、牧产业结构调整具有重要意义。以1986年以来土地利用变化数据为基础,统计分析毛乌素沙地生态系统服务价值（ESV）时空分异规律,以生态服务价值最大化为目标和策略,利用最小累积阻力模型（MCR）,探讨了毛乌素沙地生态网络格局演变规律。结果表明：（1）1986—2020年,随着毛乌素沙地绿洲化过程的推进,林地取代沙地成为毛乌素沙地的主导地类,2020年林草覆盖率达71.38%。（2）1986—2020年,毛乌素沙地生态服务价值整体上升了198.76亿元,1986—2006、2006—2020年沙地生态服务价值增长速率分别为每年2.51亿元和10.62亿元;从空间上来看极高生态服务价值区集中分布在河南乡和毛盖图苏木,至2016年以来逐渐扩展到苏米图苏木、嘎鲁图镇等区域。（3）生态网络格局呈明显的双区分异,即生态网络稀疏的西北区,以沙地复垦地、流动沙丘和半流动沙丘为主;以及生态网络稠密的东南区,以林草覆盖率较高的固定沙地和河流、湖泊水资源丰富地区为主,且随生态服务价值高值点迁移,稳定性网络结构逐年向东北方向偏移。     

中麻黄在河西栽培的影响因子及固沙效益研究

水分和土壤盐分是影响中麻黄在河西沙区分布、丰产栽培的主要因子。随着西去,降雨量减少,干燥度增加,中麻黄群落递减;中麻黄幼苗具有一定的耐盐性,成苗后耐盐能力显著增强,当土壤含盐量在0.82%时,出苗率降为41%,盐害死亡率48.8%;年灌水量以1500~2250 m³·hm^-2为宜,施N、P肥可增加中麻黄高生长和分蘖枝数。中麻黄是河西沙区生态建设的重要植物,其植丛的固沙能力强,通过积沙固沙可形成固定、半固定沙地。依据中麻黄生长规律,集约栽培,减缓对天然植被的破坏,使其发挥最大的经济效益和生态效益。     

中国东部沙区表层沉积物粒度特征

通过分析中国东部沙区表层沉积物粒度特征及其与风力、植被覆盖的相关性,探讨了东部沙区现代风沙沉积环境及其区域差异性。结果显示:东部沙区各沙漠/沙地粒径级配相对一致,均以细沙、中沙为主,粒度分布整体呈单峰形态,中等分选,粒度分布和分选性均与西部沙区有较大不同。风力和植被覆盖状况的差异决定了各沙地所处的风沙环境性质和风沙活动强度不同,导致东部沙区表层沉积物粒度特征存在明显的区域差异性。其中,库布齐沙漠粒度特征与该区风蚀、搬运、堆积过程频繁交替的风沙活动方式密切关联;呼伦贝尔沙地粒度特征反映了风蚀主导的风沙环境;科尔沁沙地、浑善达克沙地,毛乌素沙地粒度特征和风沙活动方式相对复杂,与这3个沙地内部风蚀主导区和沙尘沉降主导区镶嵌分布的格局有关。东部沙区表层沉积物平均粒径和分选系数均与沙地年均风速和植被总盖度双因素之间具有显著的非线性相关性。     

沙漠腹地人工绿地地表能量交换特征

运用涡度相关法开路系统对塔克拉玛干沙漠腹地人工灌溉绿地生长季地表能量交换特征以及与环境因子的关系进行测定分析。结果表明：在典型晴天条件下,无论是沙漠区还是沙漠腹地灌溉绿地,白天感热通量在净辐射通量的分配中所占的份额最大,潜热交换仅占很小的比例,人工绿地感热通量和潜热通量的峰值为230.54 W/m²和88.5 W/m²,沙漠区为220 W/m²和17.55 W/m²,沙漠腹地人工灌溉造林后潜热交换明显增加。沙漠腹地造林后,绿地波文比日变幅和日均波文比均减小,绿地日均波文比为沙漠区的15%,人工绿地的营建促使了局地气候的改变。绿地地表能量交换受气象因子和下垫面条件的影响和制约,按相关系数的高低,环境因子对感热、潜热通量的影响依次为：Rn>△Ta>△TS>v>TS,沙漠区人工造林后地表能量交换与多个环境因子有着密切的关系。这些研究结果将加深我们对沙漠地区人工灌溉造林地近地层能量交换的认识。     

长江源区荒漠动态遥感监测及驱动力分析

利用遥感和GIS空间信息分析技术,以长江源地区的4期遥感数据为主要信息源,将荒漠分为高寒荒漠、裸岩石砾地、戈壁、沙地、裸土地、盐碱地,通过目视解译提取了长江源区4期荒漠信息,在此基础上进行荒漠动态变化及驱动力分析。结果表明,长江源区荒漠分布范围较广,荒漠面积占源区总面积的28%左右,荒漠中以高寒荒漠、裸岩石砾地、戈壁、沙地为主,其次是裸土地和盐碱地。近30 a来的变化趋势是20世纪70年代中期到1990年荒漠化发展较快,荒漠面积增加了43 935.00 hm2,1990年到2000年荒漠面积减少了32 821.28 hm2,2000年到2005年荒漠面积增加了29 611.30 hm2。     

巴丹吉林沙漠地表风积砂粒度空间分布及其环境意义

通过对巴丹吉林沙漠平沙地及丘间地表层砂样的粒度分析,发现巴丹吉林沙漠表层砂平均中值粒径为0.45 mm,平均均值粒径为0.53 mm,是中国北方粒度最粗的沙漠之一。整体上,巴丹吉林沙漠表层砂粒径从北到南逐渐变细,在沙漠南缘的雅布赖山附近粒径略有回升。机械组成上,粗砂(0.5～2.0 mm)含量最高,平均为35%,整体变化趋势从北到南逐渐减少,南部略有回升。中砂(0.25～0.50 mm)和细砂(0.10～0.25 mm)为主要的风沙运动组分,其平均含量在50%以上,在沙漠内部变化趋势为从北到南逐渐增多。粒度频率分布曲线从北到南逐渐从多峰过渡到双峰,众数粒径逐渐减小。分析结果表明巴丹吉林沙漠表层砂主要为风成砂,主要沙源区为沙漠北部的湖泊沉积物区及其更北部的戈壁,同时沙漠北部残山丘陵、雅布赖山等也是沙漠砂的源区。     

黄河流域沙漠化空间格局与成因

黄河流域地势西高东低,自西向东有青藏高原、内蒙古高原、黄土高原和黄淮海平原4个地貌单元,总面积为79.6万km²。黄河流域是中国重要的生态屏障和重要经济带,黄河流域生态保护和高质量发展已上升为国家战略。沙漠化是中国北方干旱、半干旱以及部分半湿润地区主要的土地退化形式,沙漠化对黄河流域,尤其是流域中、上游地区的影响较大。为了全面掌握黄河流域的沙漠化土地空间分布特征,本研究以Landsat遥感影像为数据源,通过地理信息系统（GIS）技术,获得了黄河流域2010年的沙漠化土地分布数据。结果表明：黄河流域内沙漠化土地面积为128 667 km²,占流域总面积的16.2%;黄河上游的沙漠化土地面积最大,然后依次是黄河中游、黄河源区、黄河下游,沙漠化土地面积分别为89 341、21 426、17 894、7 km²,分别占全流域沙漠化土地总面积的69.4%、16.7%、13.9%、0.01%。黄河流域的沙漠化土地绝大部分分布于内蒙古,其沙漠化土地面积为91 398 km²,占全流域沙漠化土地面积的71.0%;其次是青海,沙漠化土地面积为17 432 km²,占全流域沙漠化土地面积的13.5%;陕西和宁夏的沙漠化土地面积分别占全流域沙漠化土地面积的8.3%和6.5%。黄河流域的沙漠化空间格局主要是降水量与沙源空间耦合的结果,流域92.6%（119 114 km²）的沙漠化土地分布于干旱、半干旱地区。从20世纪70年代以来,黄河流域的沙漠化总体上经历了快速发展—发展放缓—明显逆转的过程,沙漠化大幅度的变化主要受人类活动影响所致,在过去几十年间风速持续减小对沙漠化逆转的积极作用也应引起重视。     

荒漠草原带沙源及灌丛对灌丛沙堆形态的影响

灌丛沙堆是干旱区一种典型的景观类型,经常出现在靠近流沙地带。在地处荒漠草原带的宁夏盐池北部的流沙边缘就发育有典型的白刺(Nitraria tangutorum)灌丛沙堆。本文对不同沙源距离和灌丛生长状况下的白刺灌丛沙堆形态特征进行了研究。结果表明:荒漠草原带白刺灌丛沙堆的高度0.2～4.8 m,90.05%的高度小于3.0 m;体积0.11～805.17 m³,6.08%的体积小于150 m³;面积0.86～333.3 m²,72.26%的小于50 m²。灌丛沙堆长轴长和短轴长、高度和面积、高度和体积、面积和体积间都存在很好的幂函数关系,随着灌丛沙堆高度的增加,其面积和体积也增加。沙源对白刺灌丛沙堆的分布特征有显著影响,灌丛沙堆的高度、面积和体积和沙源距离都有很好的抛物线形关系。白刺灌丛的生长状况对灌丛沙堆的形态特征也有明显的影响,即白刺灌丛生长状况越好,灌丛沙堆的高度、面积和体积也增大。     

新疆策勒绿洲-沙漠过渡带地表沙物质理化性质空间差异

植被盖度、地形等会对荒漠区风沙土壤理化性质产生影响.对策勒自流沙前沿沿主风向到绿洲边缘的柽柳沙堆顶部、流动沙丘顶部、裸露平沙地3种地貌部位表面沙物质理化性质分析,结果表明:流动沙丘顶部沙物质平均粒径3.47～2.6 Φ,明显粗于裸露平沙地和柽柳沙堆顶部沙粒,从流沙前沿到绿洲边缘沙物质有细化趋势,流沙前沿平沙地上沙粒平均粒径比绿洲边缘裸露平沙地沙粒平均粒径粗0.44 Φ;在空间上沙物质分选系数差异不大,分选性都为中等偏上-中等;平沙地和流动沙丘顶部沙粒偏度为-0.06～0.06,相对于平均值分布近对称.柽柳沙堆顶部沙粒偏度分布在0.05～0.25,大都属于极细偏;流动沙丘顶部和平沙地沙粒都表现为中等峰态,柽柳沙堆顶部沙粒大多表现为窄峰态.柽柳沙堆顶部大部分沙物质pH为酸性,其余地貌部位沙粒都表现为碱性,3种地貌单元含盐量与地形高低关系较密切.不同地貌部位地表沙物质总盐量表现为:柽柳沙堆顶部 > 裸露平沙地 > 流动沙丘顶部,流动沙丘顶部沙粒含盐量最少,越靠近绿洲柽柳沙堆顶部沙粒总盐量愈高.     

阿拉善地区古水下沉积物与风沙沉积物磁学特征及意义

风力搬运过程中存在的物质分选极可能导致沉积区与物源区沉积物性质出现差异,对于研究物源示踪具有重要的意义。选取阿拉善地区古水下沉积物和风沙沉积物,进行磁学参数测定,调查分选作用对沉积物性质的影响,并探讨对中国黄土高原黄土物源研究的启示。结果表明：古水下沉积物与风沙沉积物的细砂组分磁学性质基本一致,但粉砂组分则存在明显差别,古水下沉积物的磁性矿物浓度显著低于风沙沉积物,风力分选作用可能是风沙沉积物粉砂组分磁性强的主要原因;古水下沉积物中高矫顽力矿物浓度较低,受沉积后改造作用微弱,指示古水下沉积物可用于黄土物源示踪研究。阿拉善地区沉积物和黄土高原黄土的磁学性质对比表明：风沙沉积物与黄土高原黄土磁学性质存在明显差别,但古水下沉积物与黄土高原黄土磁学性质却十分相似。这一地质证据支持阿拉善地区是黄土高原黄土沉积物的重要物源区,同时暗示古水下沉积物在黄土物源示踪方面的巨大潜力。     

花海湖泊全新世古风成砂的发现及其古环境解释

通过野外调查和室内分析,发现在花海剖面全新世出现了三次风成沙沉积,并对其原因进行了初步分析。初步认为风成沙的细粒组分可能主要为近源湖相,而粗粒组分则为沙漠戈壁区吹来。前两次风成沙在形成时代上可能与第一新冰期相对应,反映了沙漠的扩张状态。而且分析表明第一风沙形成期的冬季风强度和沙漠化过程似要比第二风沙期强,持续时间长。本区在全新世人类大规模活动之前就曾存在两次明显的沙漠化扩张过程,这为研究区域土地退化、荒漠化等问题提供了自然背景,特别是对西部大开发战略重点之一的生态环境保护与建设具有特殊的意义。     

黄河内蒙古段土壤风蚀特征模拟

采集黄河内蒙古段风沙土、灰漠土、棕钙土和灌淤土,在室内进行土壤理化性质测定和风洞模拟试验。对比分析了4种土壤的理化性质和不同风速及含水量条件下的风蚀特征,并量化了不同土壤的风蚀强度与土壤理化性质间关系。结果表明：（1）相对于棕钙土和灌淤土,风沙土和灰漠土易蚀性颗粒含量较大,团聚体、有机质和碳酸钙含量较低,但相同风速和含水量条件下平均风蚀强度风沙土>棕钙土>灰漠土>灌淤土。（2）不同土壤风蚀强度与风速均呈较好的幂函数关系（R²≥0.85,P<0.05）,尤其是风沙土和棕钙土,幂函数关系明显优于指数函数。（3）除灰漠土,土壤风蚀强度与土壤含水量均呈较好指数函数关系（R²>0.90,P<0.05）,风沙土和灰漠土的风蚀强度突降的含水量临界点在4.5%左右,灌淤土和棕钙土无明显临界点。（4）不同土壤输沙率均随距地表高度的增加而急剧减少。在距地表10 cm范围内,不同土壤输沙率占总输沙率比例风沙土（82.67%）>灰漠土（80.77%）>灌淤土（74.07%）>棕钙土（73.77%）,当距地表大于30 cm后,集沙仪中基本收集不到风沙土和灰漠土风蚀颗粒。当轴心风速为16 m·s^-1时,不同土壤风沙流结构均表现为单峰曲线。（5）不同土壤风蚀强度与风速、含水量、团聚体、易蚀性颗粒和黏粒含量均呈较强的非线性相关关系（R²=0.76,P<0.05）。易蚀性颗粒含量是影响风蚀强度最主要的土壤属性,其次是干团聚体和黏粒含量。     

新疆沙产业状况与水资源承载力研究

采用 2000、2005、2010、2015 年 4 期土地利用/土地覆盖遥感解译数据以及新疆水资源公报 和统计年鉴资料,旨在评价新疆沙产业与水资源承载力状况。通过计算未利用土地转化成农地、 林地、草地的数量,分析 16 a 来新疆沙产业发展状况,结合水足迹模型和区域水资源承载力评价指 标,计算新疆 2000—2015 年水足迹,对区域水资源承载力进行评价。结果表明：（1）2000—2015 年 间,随着新疆人口增长和经济的发展,新疆沙产业发展迅速,部分沙地、戈壁等未利用土地和草地 被开发成耕地、林地、工矿和城镇及农村居民用地。（2）新疆水足迹整体呈上升趋势,水足迹以消费 农产品水足迹占主体,且消费农产品水足迹量快速增加,主要原因是新疆地区大力发展沙产业,利 用未利用土地、草地进行植物、沙生药材种植。（3）新疆人均水足迹、水资源压力指数、水足迹效益 指标呈现增加趋势,但数值明显低于我国人均水平。新疆社会经济发展总体趋势向好,但水资源 利用方式仍然比较粗放,水资源未得到合理开发。因此,新疆应采取优化产业结构、调整农作物种 植比例和用水结构,以增大水资源所支撑的沙产业发展规模,研究可为区域产业结构及消费模式 调整提供依据。     

戈壁地区风沙活动对公路影响的初步研究

安西至嘉峪关一级公路建于河西走廊西部的戈壁地区.为了预测和防止公路建成后风沙活动对公路本身以及对行车安全带来的危害,基于野外调查、风况资料的整理分析和实地风沙观测,对公路沿线的风沙危害程度进行了评价.研究结果表明:①研究区绝大部分区域地貌为沙砾质戈壁,在戈壁面保持稳定的情况下不易起沙,而已退化的灌丛沙堆是造成公路风沙危...     

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。     

Soil restoration research advances of artificial sand-binding vegetation ecosystem in the Tengger Desert,Northern China

Soil plays an important role in desert ecosystem, and is vital in constructing a steady desert ecosystem. The management and restoration of desertified land have been the focus of much discussion. The soil in Shapotou desert region has developed remarkably since artificial sand-binding vegetation established in 1946. The longer the period of dune stabilization, the greater the thickness of microbiotic crusts and subsoil. Meanwhile, proportion of silt and clay increased significantly, and soil bulk density declinced. The content of soil organic matter, N, P, and K similarly increased. Therefore, soil has developed from aeolian sand soil to Calcic-Orthic aridisols. This paper discusses the effects brought about by dust, microbiotic soil crust and soil microbes on soil-forming process. Then, we analyzed the relation between soil formation and sand-binding vegetation evolution, in order to provide a baseline for both research on desert ecosystem recovery and ecological environment governance in arid and semi-arid areas.