植物措施对沙漠光伏电站土壤的改良效应

为探究植物措施对沙漠光伏电站土壤理化性质的影响,以电站内羊草、甘草、油蒿、花棒及沙障样地为研究对象,测定各样地土壤粒度、容重、孔隙度及养分指标。结果表明,研究区土壤细沙、中沙、极细沙3种主要粒级含量达90%以上,其中羊草措施<0.25 mm组分含量最高。0-30 cm土层土壤容重为1.47~1.67 g·cm^(-3),毛管孔隙度为14.53%~31.52%,均以沙障措施的土壤结构性最优。0-30 cm土层羊草措施碱解氮、速效钾含量最高,甘草措施有机质含量最高,花棒措施速效磷含量最高。研究可为沙漠光伏电站生态保护修复提供理论依据。

3种植物基固沙剂固土性能及其对植物生长影响的试验研究

植物基固沙剂是以植物材料提取物为主成分的环保型固沙剂,为研究其应用于沙质耕地是否具有可行性,以3种植物基固沙剂(刺槐型、亚麻型和向日葵型)和沙土为研究对象,喷施等量清水处理为CK,开展不同用量植物基固沙剂对沙土形成的固结层抗压、抗风蚀及其植物种子萌发、幼苗生长的比较试验研究。结果表明:(1)刺槐型、亚麻型、向日葵型固沙剂喷施于风沙土地表,均可形成1~14 mm厚度固结层,其平均抗压强度较CK分别提高206.21%,147.51%,72.74%。(2)3种植物基固沙剂均具有显著的固沙效果,随用量增加土壤抗风蚀能力均显著增强,在5 g/m^(2)用量下风蚀量最低,较CK分别减少65.92%,58.33%和69.55%。(3)刺槐型、亚麻型固沙剂对小麦种子萌发及芽生长有促进作用,向日葵型固沙剂有抑制作用,且随用量增加抑制效果明显,在3 g/m^(2)用量时种子发芽受到显著抑制,发芽率较CK降低62.50%;在4 g/m^(2)用量时,根系萌蘖受到显著抑制;在2 g/m^(2)用量时,芽生长受到显著抑制。(4)固结层对幼苗破土有一定影响,刺槐型固沙剂固结层影响最大,当达到5 g/m^(2)用量时,小麦、苜蓿的出苗率较CK分别显著降低10.54%,3.90%,但幼苗顶破固结层后,3种固沙剂均对小麦、苜蓿植株生长有一定促进作用。综合考虑抗压强度、植物种子萌发及幼苗生长因素,在C3、C4、Y3、Y4用量下有较好的抗风蚀效果,且对植物无抑制作用。研究结果为植物资源类固沙剂研发和应用提供理论依据,为耕地土壤风蚀治理技术提供参考。

聚焦沙地定位观测 助力京津风沙源治理

内蒙古多伦浑善达克沙地生态系统国家定位观测研究站(以下简称“多伦站”)地处浑善达克沙地东南缘,位于内蒙古自治区锡林郭勒盟多伦县县城南约4.6公里处。多伦站于2011年批复建立,2014年正式挂牌运行,并于当年加入国家陆地生态系统定位观测研究网络(CTERN)和荒草联盟。归口管理单位为内蒙古自治区林业和草原局,技术依托单位和建设单位为内蒙古自治区林业科学研究院。

库布齐沙漠200MWp光伏阵列的截流阻沙效应研究

为探究沙区光伏阵列防风阻沙效应,以库布齐沙漠200 MWp光伏电站为研究对象,分别在阵列内上风向边缘(观测点A)、下风向边缘(观测点B)和阵列外的上风向流动沙地(CK)设置观测点,通过HOBO小型移动气象站和阶梯式集沙仪测定风速变化和输沙情况。结果表明:(1)观测点A和观测点B的粗糙度较流动沙地增大,各观测高度平均风速降低,0.2 m高度处风速降低值最大(27.76%、29.83%),随高度增加风速降低值减小,且相应高度处风速降低值均表现为观测点A<观测点B。(2)观测点A和观测点B输沙率为流动沙地(2.72 g·min^(-1)·cm^(-1))的65.07%和47.79%。因此,光伏阵列的存在对风速和输沙有显著的拦截作用,削弱了近地表风沙活动。研究结果可为评估沙漠地区建设规模化光伏电站对风沙环境的影响提供数据支撑。

库布齐沙漠光伏电站内芦苇沙障的防风固沙效益

[目的]研究光伏电站内芦苇沙障对风沙流的风速、输沙量及其沙粒分布的影响,为中国北方风沙区光伏电站沙害防治提供理论依据。[方法]通过野外观测库布齐沙漠200 MWp光伏电站铺设芦苇沙障后的风速(20,50,100,200,310 cm)和近地表0—30 cm高度输沙量,分析风速廓线、地表粗糙度、摩阻风速、平均跃移高度、防风作用、固沙效益等指标的变化规律。[结果](1)芦苇沙障风速廓线呈对数函数分布,相关系数在0.99以上,芦苇沙障相对于裸沙地表粗糙度提高了3.47~3.79倍,摩阻风速增加了1.39~1.54倍,防风作用最大值出现在20 cm高度处,为21.72%。(2)总输沙量芦苇沙障仅为裸沙的6.95%,总体固沙效益为93.05%,裸沙90%以上的输沙量集中于0—8 cm范围,而芦苇沙障在此高度范围内输沙量占总输沙量的51.39%,芦苇沙障的风沙流结构有向上层移动的趋势。[结论]铺设芦苇沙障降低了近地表风速,有效拦截了风沙流,达到了防风固沙目的,是沙区光伏电站有效的防护措施。

库布齐沙漠典型防护林土壤养分特征

以库布齐沙漠典型防护林为研究对象,通过测定不同防护林的土壤理化性状,评估该防护林系统的土壤改良效益,为库布齐沙漠防护林的管理与养护提供理论依据。结果表明:(1)库布齐沙漠防护林营建15年后,在植被改良的作用下,原有的流沙质量发生了明显改变。与流沙环境相比,研究区土壤的碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)含量分别提高了243.95%,37.89%,108.84%,138.71%,118.77%,42.41%,45.77%。与其他类型植被相比,沙枣防护林SOM、AK、TN含量的增长幅度最大,增幅分别为188.36%,151.84%,158.67%。樟子松防护林AN含量的增长幅度最大,增幅为481.86%。土壤物理性状随土层的增加规律各异,与流沙环境相比,土壤含水量(SWC)与孔隙度(PV)变化较显著。(2)研究区土壤的C/N变化范围为7.46~27.22;C/P变化范围为2.11~14.17;N/P变化范围为0.07~0.62。植被类型、土壤深度及二者的交互作用均极显著的影响土壤质量及化学计量特征,植被恢复主要受氮含量的限制。(3)通过冗余分析可知,土壤含水量和孔隙度与防护林土壤养分及化学计量特征相关性较显著,也是影响库布齐沙漠防护林土壤养分和化学计量特征的主要环境因子。研究结果可为评价库布齐沙漠防护林体系土壤改良效益提供数据支撑。

固沙剂性能及环保材料发展现状与趋势

固沙材料是化学固沙措施的核心,伴随材料学科的快速发展,固沙材料变得丰富,具有抗风蚀、保持水分、促进植物生长等多功能一体的固沙材料成为研究热点。本文介绍了固沙剂固沙、保水、促进植物生长等功能,并探讨了固沙剂与环境的互馈效应,以探究固沙剂固沙效果长效性。并针对一些固沙剂含有重金属离子及有毒有害成分,存在严重的环境污染问题,综述了新型的多种环境友好型固沙剂,如亚麻型植物胶、沙蒿胶、聚氨酯固沙剂等,并对此类固沙材料自身的稳定性以及应用发展进行了探讨。

沙区光伏设施干扰下近地表输沙通量分析

为了揭示沙区建设光伏电站后沙尘运移特征和形态发育及演变过程,本文定量分析了主要风向(光伏板面向正南,风向为W,即光伏设施排布方向与风向夹角为0°)条件下,库布齐沙漠200 MWp光伏电站腹地区域光伏板不同位置输沙特征、地表风蚀状况和流场分布规律。结果显示:①光伏板不同部位输沙率随风速的增大而增加,不同风速下平均输沙率板间(1. 17 g·cm^-2·min^-1)>板后(0. 86 g·cm^-2·min^-1)>板前(0. 65 g·cm^-2·min^-1)。0~30 cm垂直断面上,不同部位90%以上输沙率集中分布在0~8 cm高度范围内,95%以上输沙率集中分布在0~11 cm高度范围内,挟沙气流中输沙率随高度的分布均符合指数规律递减(R2≥0. 98)。②沙粒平均跃移高度表现为板前>板后>板间,且与风速正相关。风沙流通量系数分析表明,板间和板后风沙流集中在近地层,而板前风沙流有向高层移动的趋势。③光伏板不同位置摩阻风速表现为板前(0. 562 0~0. 596 0 m·s^-1)>板后(0. 331 2~0. 436 0 m·s^-1)>板间(0. 325 2~0. 363 2 m·s^-1)。而且板前干沙层厚度显著高于其他位置,土壤可蚀性增加,综合作用下导致板前发生强烈掏蚀现象,观测期风蚀深度可达12. 44 cm。研究可为沙漠地区光伏电站内风沙危害的科学防治提供理论支撑。