民勤绿洲盐碱化退耕地植被自然演替及土壤水分垂直变化研究

采用时空互代的方法,对民勤绿洲盐碱化退耕地21个样地105个样方的自然恢复植被以及土壤水分进行调查,并对各植被群落特征和土壤水分垂直变化进行统计分析。结果表明,退耕后50 a的植被演替过程中,调查样方内共出现植物22种,分属于11科21属;退耕地植被自然恢复的过程大致经历了田旋花、独行菜、骆驼蒿、苏枸杞和盐爪爪5种群落类型的演替;在整个演替过程中,植被恢复大体分为迅速恢复期（1～2 a）、初始更替期（3～8 a）、高级更替期（9～28 a）和缓慢恢复期（29 a以后）4个阶段,同时,Margalef指数、Simpson指数和Shannon-wiener指数均呈现出波动式减小的变化趋势,Monk指数、Pielou指数和Alatalo指数则呈现出波动式增大的变化趋势。此外,不同时间退耕地土壤水分垂直变化差异显著,随着退耕时间的不断延长,土壤水分整体经历了先急剧减小后缓慢递增的变化趋势;根据其含水率大小大致分为3组:土壤含水率较低者（20世纪70年代、1978年和1999年退耕）,大部分土壤含水率低于10%;土壤含水率较高者（20世纪50年代、60年代和2004年退耕）,土壤含水率绝大部分大于10%;土壤含水率最高者（2007年退耕）,土壤含水率大部分大于20%。     

民勤一次沙尘暴的观测分析

给出了2004年5月23~24日民勤站爆发沙尘暴前后以及沙尘暴内部的温度、比湿和风速垂直廓线,分析了沙尘暴发生前后及沙尘暴期间高空气象要素的演变特征,同时对大气的热力、动力稳定度参数进行了计算和分析。结果表明:沙尘暴来临前边界层内具有深厚的混合层,大气层结处于不稳定状态,温、湿结构及风的垂直分布有利于沙尘暴的发生、发展;沙尘暴发生期,出现了稳定与不稳定层相间的情形,对流减弱,抑制了沙尘暴的发展;沙尘暴天气结束后中低层大气湿度增加显著;沙尘暴的强度与相对风暴螺旋度具有良好的对应关系。     

民勤沙尘暴分布的地理因素及其前期气象特征

民勤沙区沙尘暴频繁,沙尘暴的分布与其所处的地理位置和当地的地表特征密切相关.河西走廊是我国寒潮南下的必经要道,民勤县恰位于这条寒潮路径的中心线路上,沙尘暴的发生季节、发生次数均与寒潮存在显著相关关系.民勤境内及其周围沙漠广布,且大面积沙漠裸露,易形成以沙漠为中心的高温低压区,与西西伯利亚向东南方向扩散的冷高压形成明显的气压梯度.当地的沙尘暴以中沙尘暴和强沙尘暴为主,沙尘暴发生的季节、时间等都具有一定的规律性,沙尘暴的主风向以NW、WNW为主,与该路径上的寒潮方向完全一致.沙尘暴前期在气温、气压、风速、风向等气象要素方面均会表现出明显的异常特征,当地沙尘暴的季节分布特征也异常明显,依据沙尘暴前期气象要素的异常特征和沙尘暴分布的季节特征以及沙尘暴在前站后站之间的运移方向和速度就可以对沙尘暴进行预测、预报和预防.     

民勤盆地地下水地球化学演化模拟

根据稳定同位素分析,民勤盆地地下水在第四系总体补给环境较现代凉。在200m以下的深层地下水为晚更新世补给的古封存水,表现为还原环境。60m—120m左右的浅层水为古地下水与现代降水的混合水,但古地下水占的成分较多,部分水样为氧化环境。民勤盆地地下水地球化学特征主要形成于山区,在沿途运移过程强烈的蒸发浓缩作用占据主导地位,形成了浅层高矿化盐碱水,深层地下水活跃的阳离子交换作用形成高钠浓度水。通过利用PHREEEQC法对民勤盆地地下水化学进行质量平衡模拟,表明民勤盆地地下水水化学沿水流路径以HCO3^-、SO4^2-、Cl^-、Ca^2 、Na^ 升高为主要特征,方解石、白云石的饱和指数随水流路径有减少趋势,而石膏、芒硝和岩盐的饱和指数有增加的趋势：沿水流途径白云石、CO2、石膏、岩盐和芒硝溶解量逐渐增加是常量离子浓度升高的物质来源。     

近50a来民勤沙尘暴的环境特征

根据民勤县气象局近50a来观测的1436次沙尘暴资料, 系统地分析了这一时段沙尘暴发生的时间特性。从沙尘暴发生的机制出发, 并结合当地的其他气象要素, 初步确定沙尘暴和与之对应的气象要素之间的关系, 为该地区治理沙害、恢复生态提供理论依据。     

民勤天然梭梭种群特征初步研究

对民勤荒漠区新发现的天然梭梭种群进行了调查,并分析了沙地梭梭和盐碱地梭梭种群生长及其与土壤水分的关系,种群结构及其分布格局。结果表明,沙地梭梭种群生长优势明显,种群密度大,盖度高,平均为47株丛·hm-2和2.1%,盐碱地梭梭种群生长缓慢,密度、盖度较小,为24株丛·hm2和1.2%,这与土壤水分条件具有较好的一致性。沙地梭梭和盐碱地梭梭种群均属于衰退型种群,需要采取适宜的措施进行保护,否则将可能被其他更新力较强的伴生种所取代。沙地梭梭种群呈集群分布格局,盐碱地梭梭种群则为均匀分布,这不仅与梭梭种群密度不同出现种内或种间竞争的结果,也与生态环境存在着密切的关系。     

民勤绿洲不同土地利用类型下土壤水盐的空间分布特征分析

以石羊河流域下游——民勤绿洲为研究区域,通过野外采样、实地调查和实验分析,对不同土地利用类型下(耕地、林地、草地、湿地、盐碱地、撂荒地和荒漠)土壤的水盐特征进行研究,结果表明研究区土壤含水率整体偏低,范围为5.35%～20.58%,土壤含盐量的平均值为47.02 g·kg^-1,盐渍化程度严重。土壤含水率和含盐量表现为中等变异性,说明其易受到气候、地形、水文地质以及人为活动的影响。不同土地利用类型下土壤水盐的垂直分布差异显著,土壤含水率在垂直方向上的变化特征较为复杂,但含盐量在垂直方向上主要表现为"表聚型"和"振荡型"。民勤绿洲各土层土壤水盐的水平分布均呈条带状分布,土壤含水率整体表现出西高东低,南高北低,而土壤含盐量则表现出相反的趋势。     

干旱区耕地质量等级评价及土壤养分与盐渍化的分析研究 ——以民勤绿洲为例

为整体掌握民勤绿洲耕地质量、土壤养分以及盐渍化状况等,充分利用县域耕地资源,分析研究民勤绿洲耕地质量等级划分及其耕地土壤养分和盐渍化现状,为及时准确掌握绿洲耕地地力状况提供科学依据,同时为绿洲耕地土壤养分、盐渍化障碍提供改良措施。基于农业农村部《耕地质量调查监测与评价办法》(农业部2016年第2号)和《耕地质量等级》国家标准(GB/T33469-2016)的相关要求,构建民勤绿洲县域评价体系,通过综合运用空间分析、模糊数学、层次分析和综合指数等方法,对民勤绿洲耕地质量等级进行综合评价。结果表明:(1)民勤绿洲耕地质量平均等级为3.26等;分布有一至七等级地,八、九、十等级地没有分布;以三、四等级地为民勤绿洲耕地的主要等级分布,面积占比分别为31.63%、28.27%。泉山区中部和坝区灌溉农业区多分布一、二等级地。湖区灌溉区多分布三、四等地。在绿洲边缘带较多分布五、六、七等地。(2)民勤绿洲耕地土壤有机质平均含量在10.00~15.00 g·kg^-1之间,全氮平均含量在0.50~1.00 g·kg^-1之间,总体处于较低水平。有效磷和速效钾总体处于中等水平。昌宁区、泉山区与坝区交界东北部以及湖区镇(昌宁镇、东湖镇、南湖镇、泉山镇、西渠镇)耕地土壤养分平均含量较均低。(3)民勤绿洲盐渍化耕地的面积为32240.36 hm²,占民勤绿洲耕地总面积的30.09%;主要以轻度盐渍化为主。轻度盐渍化多分布在湖区红沙岗镇、红沙梁镇、西渠镇等镇;中度盐渍化分布在昌宁镇以及环河区沿风沙线一带。其评价结果对民勤绿洲耕地资源的科学管理和可持续利用以及绿洲农业的发展具有重要意义。     

地气温差对沙尘源区不同下垫面沙尘输运结构的影响

 大量研究及统计数据表明,下垫面向大气输送的热量能够为沙尘暴天气的发生、发展提供能量并对其产生重要的影响。在对2006年1月至2007年5月间所发生的27次沙尘暴发生当日14:00地-气温差进行统计的基础上,对它们之间的联系及影响进行研究,分析了3种下垫面条件下沙尘暴的沙尘水平通量和沙尘质量体积浓度对地-气温差的响应,以期为预警预报和防治沙尘暴的提供科学依据。结果表明:①当地-气温差超过20 ℃时,绿洲内部的沙尘暴沙尘水平通量和沙尘质量体积浓度垂直变化规律将发生一定程度的改变,尤其是沙尘质量体积浓度,将随高度的增加降低。②绿洲内部沙尘暴沙尘质量体积浓度和沙尘水平通量的垂直变化规律较荒漠和荒漠-绿洲交错带对地-气温差敏感。     

民勤绿洲农田生态系统能值空间分异特征

利用能值分析方法对2011年民勤绿洲18个乡镇农田生态系统的环境资源条件、投入产出结构和可持续性进行了系统分析,构建了反映民勤绿洲农田生态系统综合水平的能值指标体系,运用主成分分析方法对其进行了综合评价和排序。结果表明：民勤绿洲农田生态系统可持续性强的是夹河乡,其他乡镇农田生态系统为消费型生态经济系统,可持续性弱;民勤绿洲农田生态系统能值综合水平存在着明显的地域差异,呈现东北片高于西南片、绿洲边缘带高于中心带的地理分布特征;民勤绿洲农田生态系统总体上不具有可持续性,不协调发展型区域和极不协调发展型区域农田面积占民勤绿洲农田总面积的73.68%,强、中、弱协调发展型区域只占26.32%。因此,目前民勤绿洲农田生态系统面临的不可持续性应当引起相关部门的高度重视。