西北干旱、半干旱区区域可持续发展综合评价模型研究

以西北干旱、半干旱区为研究背景,针对区域可持续发展评价问题,运用Fuzzy数学方法,建立了二级层次结构的综合评价模型。其中,一级评价模型建立在各评价因素子集上,它着眼于各评价因素子集中每一个具体的评价因素,建立隶属度矩阵以及最理想与最不理想单元,计算各区域可持续发展的隶属度。二级评价模型建立在整个评价因素集合上,它着眼于各评价因素子集,在一级评价模型评价计算的基础上,建立综合评价模型,计算各区域可持续发展的隶属度。应用该模型对三西地区某11个区域进行评价,计算出了每一个区域可持续发展的隶属度。     

西部干旱、半干旱地区小城镇发展模式的探讨

从西部干旱、半干旱区小城镇发展现状入手,以该地区城镇化进程和水平为出发点,通过将该地区小城镇与全国其他地区小城镇的对比,总结出当前西部干旱、半干旱地区小城镇的不足及其发展模式,并提出新时期小城镇的发展模式为：以带动农村现代化,促进大城市的发展为目标,逐步完善自身职能结构。最后详细阐述了小城镇的多元化发展模式,并以张掖市为例,分析了小城镇发展模式的选择,为西部干旱、半干旱地区小城镇的发展提供思路。     

中国干旱、半干旱区末次冰期以来气候变化规律

以临夏塬堡末次冰期中晚期黄土剖面为基础,选用我国干旱、半干旱区末次冰期以来同期异相或同期同相的气候记录与研究剖面进行对比分析后表明：位于西风气流控制的新疆地区全新世气候总体表现为偏干偏冷,晚期较为温暖的特点．其气候波动的幅度和频率较低。而位于季风环流控制的其它地区．全新世气候变化反映了同样的变化规律,即早全新世的升温波动期、中全新世的温暖稳定期和晚全新世的变冷期,其气候波动的幅度和频率较快。而无论是西风气流控制的新疆地区,还是季风环流影响的其它我国干旱、半干旱区,末次冰期气候变化均表现为早晚期的干冷期和中期的温湿期,尽管其干冷和温湿的程度不尽相同。     

中国干旱半干旱区的环境演变与荒漠化的成因

近40年来，中国北方荒漠化的发展速率为0．81％－1．64％／a，以往人们多侧重于对当代气候因素和人为因素的研究，而忽视第四纪环境演变的影响，分析了20000年来气候，风沙，黄土和第四纪环境的演变过程，采用GIS对干冷－温湿－干冷三个气候时段的荒漠化进行了定量的对比研究，并指出10000年来青藏高原的隆升是促使北方干旱和荒漠化的重要原因，自然因素导致荒漠化的时间尺度为万年或千年，人为因素导致荒漠化的尺度为百年或10年，第四纪环境是形成荒漠化的基础，植被，土被被破坏是当代荒漠化发展的直接原因，近50年来，中国北方的气候有向干，热方向演变的趋势，因此，荒漠化的防治将是21世纪中国的一项重大任务。     

干旱半干旱地区砂田结构及水分特征

为研究砂田的剖面结构和水分特征,对可用砂田和废弃砂田的剖面结构、土壤含水量、容重和田间最大持水量进行分析测定;建立模拟砂田,研究不同的砾石覆盖条件对土壤水分的影响。结果表明,具有共性的砂田剖面分为5层,分别命名为覆盖层、混合层、根系密集层、淋溶层和钙积层。砾石覆盖可以显著增加土壤含水量,加深淋溶层的下限,剖面结构完整的砂田比结构不完整的砂田的土壤水分状况好。下层土壤含水量显著受上层土壤含水量的影响。以小粒径砾石覆盖且覆盖厚度9 cm,最适土壤水分积累。砂田在覆砂的第一年土壤水分含量最低,之后逐渐增加,至覆砂后的6~12 a,土壤水分含量达到最高,之后逐渐降低。覆砂后6 a左右,土壤容重最小,田间持水量达最大值,此后随着砂田使用年限的增加,土壤容重逐渐增大,田间持水量逐渐减小。     

中国干旱、半干旱区近千年来沙漠化对气候变化的响应

过去近千年来中国北方干旱、半干旱区沙漠化对气候变化有明显的响应,但响应的时间和幅度均存在区域差异。在中世纪温暖期,西部沙区温暖干旱,沙漠化表现为正过程;青藏高原地区沙漠化对气候变化的响应则不统一;中东部沙区为暖湿气候,发生逆过程。在小冰期,西部沙区寒冷且相对湿润,沙漠化发生逆转;青藏高原区沙漠化的响应并不明显;中东部沙区气候寒冷干燥,沙漠化加速。在20世纪暖期,西部沙区和青藏高原区总体上气候呈现暖干化特征,沙漠化发展;而中东部沙区沙漠化则在逆转,但在末期沙漠化有发展的趋势。总体上,西部沙区在暖期沙漠化发生明显的正过程,冷期逆过程明显;东部沙区在暖期沙漠化发生逆转,冷期正过程加速;青藏高原区沙漠化正逆过程主要表现为振荡形式。     

Climatic and Topographical Factors Affecting the Vegetative Carbon Stock of Rangelands in Arid and Semiarid Regions of China

Rangeland systems play an important role in ecological stabilization and the terrestrial carbon cycle in arid and semiarid regions. However, little is known about the vegetative carbon dynamics and climatic and topographical factors that affect vegetative carbon stock in these rangelands. Our goal was to assess vegetative carbon stock by examining meteorological data in conjunction with NDVI (normalized difference vegetation index) time series datasets from 2001-2012. An improved CASA (Carnegie Ames Stanford Approach) model was then applied to simulate the spatiotemporal dynamic variation of vegetative carbon stock, and analyze its response to climatic and topographical factors. We estimated the vegetative carbon stock of rangeland in Gansu province, China to be 4.4× 10¹⁴ gC, increasing linearly at an annual rate of 9.8×10¹¹ gC. The mean vegetative carbon density of the whole rangeland was 136.5 gC m^-2. Vegetative carbon density and total carbon varied temporally and spatially and were highly associated with temperature, precipitation and solar radiation. Vegetative carbon density reached the maximal value on elevation at 2500-3500 m, a slope of >30°and easterly aspect. The effect of precipitation, temperature and solar radiation on the vegetative carbon density of five rangeland types (desert and salinized meadow, steppe, alpine meadow, shrub and tussock, and marginal grassland in the forest) depends on the acquired quantity of water and heat for rangeland plants at all spatial scales. The results of this study provide new evidence for explaining spatiotemporal heterogeneity in vegetative carbon dynamics and responses to global change for rangeland vegetative carbon stock, and offer a theoretical and practical basis for grassland agriculture management in arid and semiarid regions.     

东北典型黑土区土壤风蚀环境分析

根据1951~2000年的日平均风速、气温和降水数据以及1980~2000年的沙尘暴资料,分析东北典型黑土区的风蚀环境。结果表明,东北典型黑土区6个气象站点1~5月平均气温50年来显著升高,1~5月总降水量没有明显变化趋势。嫩江年大风日数1980年以来比1950~1960年多,年沙尘暴日数也有所上升,土壤风蚀环境趋于严重;哈尔滨等5地风蚀环境减弱。典型黑土区土壤风蚀环境在整个东北地区处于中等状态。     

干旱半干旱区山地土壤水分动态变化

水分是干旱半干旱区山地植物生长的主要限制因子，在这些地区开展土壤水分动态变化研究对农业生产和生态恢复的重要性是不言而喻的。近年来土壤水分测定技术有了很大进步，中子水分仪和时城反射仪已成为常规测量仪器，新型仪器不断出现，总的趋势是仪器的精度和自动化水平不断提高。土壤水分有其时空变化规律，一方面土壤水分随季节变化而变化，另一方面土壤水分随土壤深度和水平位置的变化发生相应变化。降水是影响干旱半干旱区山地土壤水分的最重要因素，气温、太阳辐射等其它气象因子对土壤含水量也用一定影响。此外，坡向、坡度、坡位等地形因子以及土壤特性、地表植被、土地利用情况等对土壤含水量空间分布也有重要影响。总之土壤含水量的时空变化是各种环境因子综合作用的结果。目前土壤水分动态变化的研究重点是对其影响因子的研究。就我国而言，宜加强干旱河谷区土壤水分动态变化的研究，促进土壤水分动态变化研究工作全面深入地开展。     

中国西北干旱半干旱区近46 a秋季气候变暖分析

 利用中国西北干旱、半干旱区137个测站,近46 a年平均地面气温资料,采用线性趋势分析、EOF、REOF、Mann-Kendall、子波分析等方法,分析了西北区秋季气温对气候变暖的响应。结果表明：①中国西北干旱、半干旱区秋季气温增温明显,近46 a增温率0.36 ℃/10a. 从1971年开始气温呈增加趋势,1988年有一次显著突变,其后达到一个更显著的增暖时期。②秋季气温标准差在青海高原西部、新疆东部—北疆和内蒙古是一个高值区。③秋季区域平均气温单调增温而无明显转型期,全区性的前10个偏热年,80%出现在1990年以后,各分区的异常偏热年,90%也出现在1990年以后;气温异常变化存在5 a左右和22 a的周期,无论从年代际的变化来看,还是从20 a以上的气候变化层次来看,振幅向高温增大,气温趋势仍在居高不下的位置。④秋季气温存在演变的地域差异,新疆区和蒙陕甘宁青区东西变化相反。⑤根据REOF分析将该区秋季气温异常细分为蒙陕甘宁区、北疆区、南疆区和高原区。西部干旱、半干旱区秋季气温的转折大致在20世纪60年代末期至70年代初期,由下降转为上升;各区秋季气温在1987—1988年发生一次突变。     

土壤风力侵蚀研究现状与进展

土壤风蚀实质上是土壤颗粒在风力作用下发生位移的自然过程,它包含了土壤夹带起沙、空间输移及沉降淀积等三个阶段。风蚀研究的根本任务是对土壤风蚀的范围、强度及数量进行监测、评价以及预测预报。为此,科学家在断面尺度、地块(图斑)尺度以及区域尺度上,以年、月、日、小时等时间尺度展开了研究。当前的风蚀研究主要有以下四个方向:实验室和野外风洞实验研究、野外观测与网络监测、风蚀评价以及风蚀估算与过程模拟研究等。实验室和野外风洞实验有助于人们深入理解风蚀的基本过程;而网络监测数据对于实现风蚀研究从局部到整体的尺度转换具有重要意义;在风蚀评价方面,对风蚀发源地的风蚀评价研究卓有成效,但针对风蚀物运移过程及沉降过程的研究成果还不多见;在风蚀估算和过程模拟方面,一些模型或应用系统已经在不同的区域以不同的时空尺度取得良好的效果,但是要将这些模型和系统在不同的时空尺度上做进一步推广还有许多工作要做。遥感和GIS等现代地理信息技术在区域尺度的风蚀研究中有着显著的优势,并贯穿了风蚀研究的全过程。     

农田风蚀量随风速的变化

采用长期野外观测和风洞模拟实验相结合的手段就农田风蚀量随风速的变化问题进行研究。结果表明:无论是野外观测的农田输沙强度,还是风洞模拟得到的风蚀强度随风速变化趋势均符合指数函数。这与前人通过实验得到的其他地区农田和草地风蚀量随风速变化的趋势一致,说明农田和草地上风蚀量随风速增加呈指数规律变化是一种普遍存在的现象。表土抗蚀性因子和地表粗糙因子不同导致的沙源供应能力的差异,可能是不同地类之间风蚀量随风速变化规律不同的主要原因。农田和草地沙源供应有限,风蚀量随风速增大呈指数规律变化;沙漠地区沙源充足,风蚀量随风速增加呈幂函数变化。本研究对于确定沙源供应条件对于风蚀量与风速关系的影响,构建基于有限沙源供应的风蚀模型具有重要意义。     

干旱半干旱区集雨绿化系统研究现状及其发展趋势

从集雨绿化系统的原理及其发展历史、设计技术参数出发,综述了国内外集雨绿化的经验和研究现状,通过兰州皋兰农业生态站的近几年的试验结果,详细讨论了集雨绿化系统的技术方法,改进集雨绿化系统各个组成部分的措施和开展集雨造林技术要点。同时,针对目前在干旱半干旱地区进行生态环境建设,建议采用微型集雨绿化系统,提高雨水利用效益,并指出今后需要开展的研究和在推广应用中需要解决的主要问题。     

Evaluating Environmental Sensitivity of Arid and Semiarid Regions in Northeastern Rajasthan,India

Arid regions of Rajasthan in India are characterized by harsh environments, fragile ecosystems, and limited water resources and arable lands. Desertification is one of the major land‐degradation problems in these regions. Recent changes in the regional climatic regime and the low availability of water in this northwestern state of India, pose the threat of desertification in the agriculturally productive part of the state. This study aims to delineate the environmentally sensitive areas to desertification in the districts of Jhunjhunun and Sikar in Rajasthan, India. It uses geospatial data from various sources, and combines them to calculate an environmental sensitivity index (ESI), which will allow the quantification of the area's vulnerability to desertification. The study uses the analytical hierarchical process (AHP) to assign respective weights to individual factors for each index calculation. Land‐cover maps and socio‐economic data have been used to understand their relationship with ESI. Results showed that 13 percent and 45 percent of the study area are under highly sensitive and moderately sensitive zones, respectively. Mapping and monitoring of environmentally sensitive areas in such arid regions are critical to sustainable use and planning of natural resources namely water and land‐cover and are helpful in determining priority actions and their successful implementation.     

戈壁砾石覆盖度与风蚀强度关系实验研究

戈壁表面的砾石覆盖度对风沙物质的运移有不可忽略的影响,在极端干旱区砾石覆盖是防沙治沙的重要手段。通过风洞实验模拟了阿拉善戈壁区砾石覆盖度与风蚀强度的关系。结果表明,当因地表风化作用等产生的松散颗粒物被吹蚀后,不同地点、不同样品之间风蚀强度有明显的差异,因而砾石覆盖度与风蚀强度之间的相关关系并不显著;但数据标准化后则表明,当砾石覆盖度在40%以下时,随砾石覆盖度的增加风蚀强度也有所增大。戈壁地区的风沙运动中,在砾石覆盖度小于40%条件下,不同风速下风蚀强度的变异系数是不同砾石覆盖度下的风蚀强度的变异系数的2倍左右。在极端干旱的戈壁区,影响风蚀强度的因素十分复杂,砾石覆盖度增大不仅不能控制风蚀现象的发生,反而增强气流对地表的风蚀能力,这一因素可能是阿拉善高原戈壁区成为中亚强沙尘暴主要源地的重要原因之一。     

干旱、半干旱地区沙质土壤的防渗节水技术研究

根据有机-无机复合材料的凝胶化原理,以水乳液的形式,在土壤模拟柱上进行了防渗效果试验,得到了从粗沙到亚粘土各类土壤的渗漏量。通过发芽率试验证明材料本身对植物无毒副作用,为干旱、半干旱地区的防渗节水技术发展提供了新的方法。     

干旱半干旱地区土壤微生物结皮的生态学意义及若干研究进展

土壤微生物结皮广泛存在于干旱半干旱地区，且具有重要的生态学意义。文章对微生物结皮的形成、发育过程的特点，以及它对微生境的影响，包括对土壤理化性质、风蚀水蚀的抗性、土壤水分时空分布特点、养分及微量元素地球生物化学循环等土壤学过程和对植被的影响与作用等方面的国内外研究进展进行了综述，并对一些有争议研究结论进行了分析；探讨了土壤微生物结皮在中国干旱沙漠地区生态恢复中的地位及作用。     

灌丛沙丘形成演化及环境指示意义研究的主要进展

干旱半干旱区风沙活动较强烈, 风沙地貌十分发育, 环境演变过程对气候变化响应敏感。由于缺乏高分辨率载体, 在这些地区进行环境变化重建的手段及获得的结果相对贫乏。但是在这些区域发育的灌丛沙丘是风沙堆积体, 其形成演化记录了相对丰富的区域环境演变信息。本文综述了目前在灌丛沙丘形态学特征、发育过程、以及其在区域环境变化重建中的意义等方面的研究进展。我们认为, 灌丛沙丘形成演化研究在揭示干旱区环境演变过程方面有重大的意义, 但还没有形成系统的体系, 这一方面的研究仍有较大的空间。     

艾比湖干涸湖底不同地表类型风蚀强度及粉尘输移通量的风洞试验研究

以新疆准格尔盆地西部艾比湖干涸湖底及相关邻近地区7种不同形态的原状土为研究对象,通过风洞模拟试验,揭示干涸湖底不同地表类型的风蚀强度和沙/盐尘低空输送通量。结果表明：粉状盐漠和含盐量较低的淤泥-粘土混合物临界启动风速最低,硬质盐壳的临界启动风速最大;大于16 m·s-1的大风是造成艾比湖干涸湖底风蚀的主要动力,7种地表类型中湖相沉积物、风积物、粉状盐漠的风蚀率最大,是风蚀尘暴的主要尘源;风蚀过程中颗粒的初始运动主要集中在0~10 cm高度范围内,以近地面跃移为主,风积物、湖相沉积物和粉状盐漠的输移通量最大。     

干旱半干旱地区草地碳循环关键过程对降雨变化的响应

未来全球气候变化背景下,全球或局部地区的降雨量及降雨时间分布将发生一定的变化.草地生态系统在全球碳收支中作用显著,对气候变化的反馈起着重要的作用.但由于草地多处于干旱半干旱地区,受到水分条件的限制,对降雨变化响应敏感,其碳源汇功能表现出很大的不确定性.为了更好地预测未来全球气候变化背景下草地的碳源汇功能及其对气候变化的进一步反馈,有必要深入研究决定草地碳源汇功能的两大碳循环关键过程--净初级生产力和土壤呼吸对降雨变化的响应特征及机制.本文对国内外有关草地生产力和土壤呼吸如何对降雨量、降雨强度、降雨频率和间隔时间进行响应的相关研究成果进行了综述,在此基础上指出了目前研究存在的不足,并对未来相关的重点研究方向进行了探讨和展望.