塔克拉玛干沙漠腹地晴天与沙尘暴天气大气边界层对比分析

根据2017、2019年7月塔克拉玛干沙漠腹地GPS探空和地面观测数据,利用位温廓线法等方法,对比分析了沙漠腹地夏季晴天和沙尘暴天气大气边界层结构变化特征。结果表明:晴天和沙尘暴天气大气边界层结构特征显著不同。晴天大气边界层各气象要素垂直分布较为均一,白天对流边界层深厚,高度接近5 km,夜间稳定边界层一般在500 m左右。沙尘暴天气边界层内位温和比湿垂直变化较小,风速较大,可达24.0 m/s,其白天对流边界层在1.5 km左右,夜间稳定边界层在1 km左右。晴天辐射强烈,地表升温迅速,湍流旺盛,是形成晴天深厚对流边界层的主要因素。大尺度天气系统冷平流的动力条件,以及云和沙尘减弱了到达地表的辐射强度是形成沙尘暴天气独特的大气边界层结构的主要因素。

阿拉善地区沙尘暴与土地沙漠化关系的研究

本研究以内蒙古阿拉善地区沙尘暴源区为研究对象，利用该区所辖3个旗县范围内的巴彦浩特、拐子湖、中泉子、吉兰太、诺尔公、头道湖、锡林高勒、阿右旗及额济纳旗等9个气象台站1961年-2004年的沙尘暴逐次统计数据和土地利用、沙漠化数据进行分析，探讨了土地利用和土地沙漠化与沙尘暴发生的关系。结果表明：阿拉善地区沙尘暴的发生具有很大的时空差异，沙尘暴发生日数的代际波动较大；沙尘暴出现日数的变化是特定气候变化的反映，下垫面的持续恶化是该地区沙尘暴天气持续增加的主要原因之一，下垫面与沙尘暴发生关系密切，戈壁地表不利于沙尘暴的发生，植被覆盖度的增加对沙尘暴有明显的抑制作用。

内蒙古高原中部主要气候因子及地表覆盖对沙尘暴影响分析

通过对内蒙古中部不同地表覆盖类型和土地利用方式下降水、气温、0cm地温等气候因子和地表植被对沙尘暴频率和强度的影响分析,认为:气温、降水等气候因子与地表植被覆盖对沙尘暴频率和强度的影响不具有普遍性,降水影响相对明显,地表植被覆盖的影响仅在农牧交错区和牧区草甸草原亚区表现明显。通过防治荒漠化来减少沙尘暴的危害需要因地制宜,农牧交错区应该是植被恢复的重点区域。

生态环境建设对我国西部农业发展的贡献实证研究——以内蒙古自治区为例

西部大开发4年来的退耕还林(草)战略的实施,不仅使西部区草原植被得到一定程度的恢复,森林覆盖率迅速提高,而且改善了生态环境,促进了农业生产的发展。文章旨在通过计量经济模型的建立,运用计量经济软件Eviews,以内蒙古自治区为例确定生态环境与我国西部农业经济增长之间的数量关系:森林面积每增加1%,则农业总产值增长6.3303个百分点。这对于我国进一步推进退耕还林(草)战略、改善西部区域生态环境、促进西部农业经济发展具有重要的实践意义。

京津冀风沙源区沙化土地治理关键技术研究与示范

京津冀风沙源区是我国北方生态屏障的重要组成部分。面向我国北方风沙区沙化土地综合治理、典型脆弱生态修复与保护等重大科技需求,京津冀风沙源区沙化土地治理关键技术研究与示范项目将综合运用长期定位观测、控制实验、多源遥感数据融合、技术示范等方法,重点研究京津冀风沙源区土地沙化形成机制与生态修复机理,研发一批沙化土地治理与产业化关键技术,并在各治理区开展试验示范,集成京津冀风沙源区沙化土地治理与产业化技术体系,构建沙化土地综合整治空间决策支持系统,为京津风沙源治理工程建设、保障京津冀地区生态安全及满足2022年北京冬奥会生态需求提供科技支撑。

风沙地防护林滴灌技术应用效益分析

将滴灌技术应用于风沙地防护林,并对其应用效益进行了初步分析。结果表明,滴灌条件下的造林成活率和林木生长量均高于常规灌溉,具有节水、节能、省工等效果。

北京沙尘暴成因及其防治途径

自元代以来,北京就有沙尘暴的记载。北京沙尘暴主要发生在春季,目前尚没有迹象表明北京沙尘暴活动是趋于加强还是减弱。北京沙尘暴的沙尘来源,既有本地的,也有异地的。全球气候变化是北京沙尘暴出现的外部原因;人口压力过大,人地关系不协调则是北京沙尘暴形成的内部原因。防治北京沙尘暴,从外部应积极寻求国际合作,减少温室气体排放,接受国际资金和技术援助;在内部,国家应出台一系列相关政策,北京市也应拿出具体行动计划。

内蒙古牧区草地生态补偿实践评析

内蒙古草原位居我国五大牧区之首,是我国重要的畜牧业生产基地和生态安全屏障。受气候变化和人为因素的影响,草原生态系统破坏严重。为恢复和改善草原生态环境,国家对内蒙古草原实施了生态补偿项目。本文以内蒙古牧区33个旗县实施的京津风沙源和退牧还草工程为研究对象,通过内蒙古统计年鉴数据及相关资料分析,发现工程实施后生态效益和经济社会效益有了明显改善,但是工程在实施过程中存在补偿标准偏低、补偿范围偏小、投入力度偏弱、补偿主体过于单一、监督管理不完善等诸多问题。为解决这些问题,本文提出七方面的对策和建议,旨为后期草原生态工程顺利实施提供有力保障。

《愤怒的葡萄》的生态伦理解读

从生态伦理视角解读《愤怒的葡萄》,探讨了造成20世纪30年代美国南部大平原沙尘暴的历史原因--人类中心主义思想观念,贪婪的资本主义制度与文化,人与土地的异化,一战与美国独特边疆文化的影响;提出应从生态整体主义观点出发,尊重土地伦理,实现生态平衡。

京津风沙源治理工程区土地利用/覆盖变化对生态系统水源涵养服务的影响

【目的】水源涵养服务是与人类关系最为密切的生态系统服务之一,也是评估区域生态环境效益的重要指标。本研究以水源涵养量为指标,探究京津风沙源治理工程实施的生态效益。【方法】采用区域土地利用/覆盖和气象数据,量化了2000−2018年土地利用/覆盖变化和同期水源涵养量动态,进而评估了土地利用/覆盖变化对水源涵养服务的影响。【结果】(1)京津风沙源治理工程区自西北向东南依次以草地、耕地、林地覆盖为主,水源涵养量自西北向东南递增;(2)2000−2018年,林地总体增加了14.22%,区域水源涵养量总体也呈现增加趋势,晋北山地丘陵区、燕山丘陵山地水源保护区、科尔沁沙地、鄂尔多斯高原和大兴安岭南部区等增幅相对较大;(3)区域生态系统水源涵养服务随不同时期、亚区分布和地类转换而存在差异,林地水源涵养服务量最高,且在各亚区均占主导地位;(4)2000−2010年,全区内草地向林地转移对水源涵养量增加的贡献最大,达49.32×10^(8) m^(3),大面积草地转为林地使大兴安岭南部区水源涵养量增加最为显著,达16.11×10^(8) m^(3);(5)2010−2018年,全区内仍是草地向林地转移对水源涵养量增加的贡献最大,达3.87×10^(8) m^(3),荒地开垦、造林、种草对涵养水源的贡献集中作用于鄂尔多斯高原南部区,增加了1.31×10^(8) m^(3),退耕还林和草地向林地转移对燕山丘陵山地水源保护区贡献最大,达1.84×10^(8) m^(3)。【结论】京津风沙源治理工程实施以来,退耕还林、荒地造林、草地治理等措施使研究区水源涵养服务有效提高,引起水源涵养量增加的土地利用/覆盖转移类型主要为未利用土地向林、草地转移和草、耕地向林地转移,地类转移对水源涵养量增加贡献最大的区域主要为大兴安岭南部区、燕山丘陵山地水源保护区和晋北山地丘陵区等东南部区域。区域土地利用/覆盖格局有待进一步优化,下一阶段的工程实施应当根据各区生态特点分区施策,因地制宜,对耕地水源涵养服务能力较弱区域实施退耕还林还草工程,对有必要保留的耕地改进水土保持耕作栽培措施,未利用土地面积较大区域根据水资源承载能力科学实施封沙育林育草或进行人工造林,并加强管护,使研究区高生态效益区持续稳步发展,低生态效益区重点治理,高效发展。

新疆沙尘暴研究进展

沙尘暴是风蚀荒漠化中的一种天气现象,既是加速土地荒漠化的重要过程,又是土地荒漠化发展到一定程度的具体体现。新疆地处我国西北干旱、半干旱区,是我国荒漠化土地最多的省区,也是风沙危害最严重的地区之一。重点论述了新疆地区沙尘暴的若干研究进展,从6个方面对沙尘暴的形成及研究现状进行综述,即新疆沙尘暴气候背景、长期变化趋势、分布、沙漠近地层起沙输送机制、沙尘暴监测技术、沙漠大气边界层与陆面过程研究进展、沙尘暴数值预报模式优化及数值模拟研究;并论述了目前面临的问题及短板,提出了沙尘暴科学研究的未来展望。

浑善达克沙地东段风沙源治理模式初步研究——以内蒙古克什克腾旗为例

针对浑善达克沙地东段的自然经济条件和沙漠化危害特点,因地制宜地营建农防林与牧防林相结合,防护林与经济林相结合,沙漠化治理与沙产业开发相结合的综合防护体系6667hm2。防护体系建立后,区域内生态环境明显改善,维护了首都的生态安全。

新一轮退耕还林工程对农户收入的影响实证研究

以京津风沙源治理工程区为例,采用OLS回归和随机效应模型实证分析了京津风沙源治理二期工程中新一轮退耕还林工程对工程区农户收入的影响。结果表明:新一轮退耕还林工程有利于提高农户家庭收入水平,并且有利于稳定农户收入结构;工程实施成果的维护对农户家庭收入带来了积极作用,林果业的经济效益已显现。为了进一步维护退耕还林工程的治理成果,实现生态效益和经济效益双赢,当地政府应在国家政策指导下引导农户因地制宜发展林果业,为农户创造更多的非农就业机会,提高农户参与工程治理的积极性。

三北防护林工程建设前后科尔沁沙地环境变化

为了研究三北防护林工程对科尔沁沙地生态环境改变所起的作用,为后期工程的规划编制提供依据,根据其最典型地区1961—2010年的气象资料,对三北防护林体系建设前后的平均风速、大风、沙尘天气进行对比分析。结果表明:近20年来,科尔沁沙地年平均风速稳定在3.2～3.3 m/s之间,风沙天气呈急剧下降趋势,到1995年基本得到遏制。三北防护林工程对科尔沁沙的生态环境和农牧业生产起到了不可或缺的保护和调节作用。

基于SNIC-CNN-SVM模型的京津风沙源二期工程区土地利用/土地覆盖遥感识别研究

稀疏植被覆盖(草地、沙地、戈壁)演变能够直接表征区域生态环境和人类活动的动态影响变化。但由于大尺度稀疏植被区一般都具有地理跨度大,景观结构复杂多样,破碎化程度高,现有地表覆盖分类产品针对性不足等问题,使得该区域内林草沙的遥感提取难度较大,精度普遍偏低,直接制约生态效应评价模型的应用效果。因此,以典型大尺度稀疏植被区——京津风沙源治理二期工程区为研究区,研建了SNIC-CNN-SVM(SCS)模型,实现了大尺度稀疏植被区林草沙典型要素的信息自动提取和主要土地利用/土地覆盖类型识别。研究结果表明:1)引入惩罚性机制优化后的SNIC分割算法,有效提升了稀疏植被区与沙地区的边界区分度,有助于分类精度的提升;2)基于改进SNIC-CNN-SVM模型方案的研究区总体分类精度达89.41%,较优化前提高了11.17%,特别是乔、灌、草、沙地和戈壁的分类识别精度显著提升,表明该优化方案在以研究区为代表的稀疏植被区域分类中具有较好的应用效果和推广价值;3)分类结果显示,2020年工程区草地面积最大,占到了一半以上(51.52%),沙地占比11.96%,稀疏植被覆盖(草地、沙地、戈壁)区域占比68.68%,表明工程区处在林地-稀疏植被-沙地的过渡地带,生态环境保护压力与防沙治沙形势依然严峻;4)近20年来,乔灌草等植被增加面积约占工程区20.64%,主要由沙化土地转化,沙化土地减少面积约占工程区的4.58%,表明研究区植被状况不断改善,实施的各项生态工程作用显著,能够更有效地服务于多维度生态系统服务功能评价。该研究以期能够为京津风沙源二期工程区的生态系统演变规律研究及生态工程评价等工作提供重要科学支撑。

西北农牧交错带低效林地土壤有机碳分布特征

为探明西北农牧交错带风沙区低效林地土壤有机碳含量分布特征,采用野外采样和室内检测的方法,研究了靖边县北部风沙区5个镇0~20 cm浅层土壤有机碳的分布特征和丰缺程度。结果表明:红墩界镇、海则滩镇、黄蒿界镇、柠条梁镇和东坑镇土壤有机碳含量平均值分别为2.93 g/kg、3.21 g/kg、2.53 g/kg、2.54 g/kg和4.08 g/kg,均低于全国背景值31.00 g/kg;红墩界镇、黄蒿界镇和东坑镇土壤有机碳含量的变异系数分别为59.04%、35.97%和47.55%,变异系数较高,空间分布差异较大;海则滩镇和东坑镇的有机碳含量处在丰度以上的占比为70%和50%,较为丰富,而红墩界土壤有机碳含量较缺乏。风沙区土壤有机碳平均含量值为3.03 g/kg,也低于全国背景值,变异系数为46.53%,变异系数较高,空间分布差异较大,风沙区土壤有机碳平均含量处于缺乏等级的占比为20.41%,适中以上等级占比为79.59%。

京津风沙源地表沙尘释放及其区域分异

土壤风蚀引起的地表沙尘释放及其输移过程,是干旱半干旱区最为重要的地表过程之一.准确估算地表沙尘释放是揭示沙尘暴发生机制、阐明地表沙尘释放与陆地生态系统耦合作用的基础,也是制定防沙治沙和大气环境治理规划和决策的依据.基于野外调查、表层土壤采集及其室内实验、遥感影像以及气象站观测资料,估算了4个不同时期4个粒径组地表沙尘释放,揭示了京津风沙源地表沙尘释放的时空分布及其对粒径的响应,明确了京津风沙源不同区域和土地利用地表沙尘释放的贡献.在此基础上,从控制地表沙尘释放及其对区域大气环境中可吸入颗粒物影响的角度,提出京津风沙源治理的重点区域是农牧交错带、燕山丘陵、荒漠草原、晋北山地丘陵,治理的土地利用核心是耕地,而不是沙地,为京津风沙源治理工程的优化布局提供科学依据.

京津风沙源治理对生态系统服务的影响及其效益核算

京津风沙源区治理工程是国家为改善和优化京津及周边地区生态环境状况、减轻风沙危害实施的一项重大生态建设工程.工程实施以来,区域的土地利用、植被盖度、土壤风蚀等方面发生了深刻变化,也改变了区域生态系统服务的供给.生态系统服务及其多功能性的理论框架与定量化研究,为综合评估区域生态效益,准确厘定生态系统服务变化,深刻理解生态治理工程对区域生态系统服务的作用与影响提供了方法和途径.本文利用多源数据,从生态供给、生态调节、生境支持服务3个方面,计算了京津风沙源区生态系统服务各项指标,结合生态系统服务集成性指数(multiple ecosystem services landscape index,MESLI)和生态系统服务香农多样性指数(ecosystem services Shannon diversity index,ESHDI)等指标,评估了县域的生态系统服务多功能性,揭示了县域尺度综合生态服务的空间格局和集聚规律,阐明治理前后生态系统服务的变化特征及其空间分布,确定各类土地利用和生态系统服务的相关关系,厘清风沙治理与植被恢复工程对区域生态系统服务功能及其多功能性贡献的变化,并对治理区2000~2015年的生态系统调节服务进行了价值核算,为京津风沙源治理工程效益定量评估和国家制定新的治理规划提供科学依据.

京津风沙源浑善达克沙地治理区退耕还林地的植被变化

本文选择京津风沙源区浑善达克沙地治理区大兴安岭南部亚区2004年退耕的榆树-小叶锦鸡儿林及山杏林和浑善达克沙地亚区2002年退耕的榆树-小叶锦鸡儿、小叶锦鸡儿退耕林及榆树疏林沙地设置监测样地,对植被盖度、生物量、物种多样性等进行了连续4年的监测调查,结果表明:在大兴安岭南部亚区,退耕后4～7年,榆树-小叶锦鸡儿林总盖度和总生物量均极显著高于对照的蒿类草地(p<0.01),且呈逐年上升趋势;山杏人工林总盖度在前期低于天然胡枝子灌丛,但后期优于对照;山杏人工林总生物量逐年增加,并在2010年和2011年显著大于胡枝子灌丛(p<0.05)。榆树-小叶锦鸡儿和山杏人工林及其对照样地的Shannon-Wiener指数均呈波状变化,差异不显著。在浑善达克沙地亚区,退耕后6～9年,榆树-小叶锦鸡儿林地的总盖度显著高于小叶锦鸡儿和榆树疏林沙地(p<0.05),但榆树疏林沙地在年际间的变化更稳定,榆树疏林沙地总生物量在2008—2010年间均高于榆树-小叶锦鸡儿和小叶锦鸡儿人工林,但人工林逐年增加的趋势更明显。小叶锦鸡儿人工林和榆树疏林沙地的Shannon-Wiener指数明显高于榆树-小叶锦鸡儿林地,并且都呈波状增加趋势,而榆树-小叶锦鸡儿林地的Shannon-Wiener指数表现出与降雨变化同样的趋势。

宁夏盐池春季局地沙尘暴特征及其与下垫面的关系

通过对宁夏盐池1980-2006年春季局地沙尘暴资料的分析表明,盐池春季局地沙尘暴呈减少的趋势,局地沙尘暴占沙尘暴总次数的三分之二,71%的局地沙尘暴持续时间在3小时以内,最大风速集中在5.1-15.0m/s之间,未达到大风标准,引起局地沙尘暴的风向集中出现在N、NNW、WNW、W方向。土壤湿度与局地沙尘暴次数的变化趋势基本相反,两者相关系数通过0.01信度检验;干土层深度与局地沙尘暴的变化趋势基本一致,相关系数通过0.01的信度检验。土壤湿度大有利于抑制局地沙尘暴的发生,干土层深度深有利于局地沙尘暴的发生和持续。