塔克拉玛干沙漠南缘新月形沙丘移动特征

新月形沙丘的移动特征可以反映区域内风沙运移和地貌演化过程,对于科学开展风沙灾害防治具有重要意义。本文利用卫星遥感影像与气象再分析数据,研究了塔克拉玛干沙漠南缘6个新月形沙丘群2012—2022年的形态变化与移动特征。结果表明:(1)研究区域内新月形沙丘平均移动速率为6.86 m·a^(-1),移动方向与对应区域内盛行风方向基本一致;(2)不同区域内新月形沙丘形态参数之间的关联性呈现显著差异;(3)沙丘高度、下垫面植被覆盖、年均降雨量以及地表温度与沙丘移动速率呈负相关关系,分区拟合结果有差异;(4)且末西南区域的年平均输沙通量约为77120.5 kg·m^(-1)。研究结果反映了新月形沙丘移动规律的复杂性,不同地理环境因子的影响程度或存在显著差异,需结合实地情况进行具体分析。同时,在沙丘演化过程中,形态参数的动态变化反映了沙丘迁移的内在机理,进一步为新月形沙丘的发育机理提供了实证数据,也为沙丘危害防治和土地规划提供了参考依据。

腾格里沙漠东北缘飞播植物群落土壤水分特征

[目的]研究腾格里沙漠东北缘1992年飞播造林区主要植物群落土壤水分特征,为区域人工固沙植被合理建设与管理提供理论依据。[方法]采用环刀法测定研究区4种不同植物群落不同坡位200 cm深度土壤含水量,分析其土壤水分分布、变异性及土壤贮水亏缺度。[结果](1)不同植物群落土壤平均含水量呈现:花棒群落(0.57%)>沙拐枣群落(0.55%)>花棒+沙拐枣群落(0.51%)>沙拐枣+花棒群落(0.51%),花棒群落土壤含水量与花棒+沙拐枣群落和沙拐枣+花棒群落之间具有显著差异(p<0.05),不同坡位平均土壤含水量均呈现出:坡底>坡中>坡顶的趋势。花棒和沙拐枣组合的植被群落土壤水分垂直变异性以及随坡位的变异性小于花棒群落和沙拐枣群落。(2)不同植物群落200 cm深度土壤总贮水量变化范围为15.45~17.79 mm,土壤贮水量随土层深度变化趋势与土壤含水量一致。(3)不同植物群落土壤贮水亏缺度呈现:花棒+沙拐枣群落(97.74%)>沙拐枣+花棒群落(97.62%)>花棒群落(97.48%)>沙拐枣群落(97.44%)。[结论]研究区土壤含水量偏低,不足1%,丘间低地大于坡中和坡顶,垂向随土层深度增大,花棒和沙拐枣组合的植物群落土壤含水量垂直变异性更低。因此,花棒和沙拐枣组合的植物群落能够更大程度利用不同土层土壤水分,整体水分吸收和利用效率更高,对干旱环境的适应性更强。

腾格里沙漠东南缘可培养微生物群落数量与结构特征

以腾格里沙漠东南缘沙漠化土壤为研究对象,研究了不同沙漠化修复程度土壤结皮及结皮下微生物分布特征及多样性。结果表明:研究区域可培养细菌数量随沙漠化生态修复进程呈升高趋势,随采样深度呈下降趋势。数量以节杆菌属和芽孢杆菌属为主,其含量随沙漠化修复程度分别呈降低与升高趋势。修复过程中可培养土壤微生物数量与土壤碳、氮含量呈极显著正相关关系,与pH值呈极显著负相关关系,说明微生物数量与沙漠化土壤改良程度密切相关。通过16S rDNA基因测序及构建系统发育树,研究区域可培养细菌归类为18个属,分属于6个系统发育组:高G+C革兰氏阳性类群、低G+C革兰氏阳性类群、α-变形菌、β-变形菌、γ-变形菌和CFB类群,序列比对显示菌株功能多样。

腾格里沙漠南缘唐古特白刺克隆分株生长格局及枝系构型分析

选取腾格里沙漠南缘景泰点(JBDZ)、古浪点(GMLT)和民勤点(MQQF)及对照点兰州(LZNS)天然分布的唐古特白刺克隆种群,结合统计检验和分形理论分析研究唐古特白刺克隆分株生长格局及枝系构型的环境异质性。结果表明,唐古特白刺表现出较为明显的形态可塑性,克隆分株存在显著差异,随着水分梯度递减,分株间距逐渐增大,对照点LZNS分株各指标普遍高于沙漠南缘三地,分株克隆生长格局呈现密集型,MQQF分株克隆生长格局有一定的游击趋势。克隆整合使得唐古特白刺克隆种群枝系构型表现复杂,LZNS的各级分枝角最小,MQQF最大;枝径比波动大,LZNS各级枝径比普遍最大,MQQF最小;LZNS唐古特白刺克隆植株总体分枝率和逐步分枝率均显著高于MQQF,但与JBDZ和GMLT差异不大;枝系分枝强度和各分维数表现较为一致,均以LZNS较大,沙漠南缘三地则表现出随水分梯度递减,白刺克隆植株分维数逐渐下降,枝系的空间格局趋于简单。研究表明在水分条件差的生境,唐古特白刺克隆种群获取资源的主要对策是,分株间距增加,分枝角度加大,而分枝强度变小,克隆生长格局趋于游击型,利于基株跨越和逃离逆境以获取水分。

基于HYSPLIT模式分析的塔克拉玛干沙漠南缘暴雨水汽特征

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了2001—2020年5—9月(暖季)塔克拉玛干沙漠南缘(简称沙漠南缘)发生的5次暴雨天气大尺度环流背景和水汽特征,再运用HYSPLIT模式(拉格朗日)方法模拟计算了该区域暴雨天气的水汽轨迹、主要路径及不同源地的水汽贡献。结果表明:暴雨天气的水汽源地主要来自西南亚、中亚、北疆;水汽自源地出发经巴基斯坦北部、印度西北部、阿富汗东北部(简称IPA关键区)和南疆关键区,分别从西南和偏北路径进入暴雨区,途经南疆关键区的水汽来源对暴雨的贡献较大。沙漠南缘暴雨过程中,大气中层(500 hPa)的水汽主要源自西南亚,但沿途损失很大,而低层(700 hPa)的主要水汽贡献来自北疆,且沿途损失较小。来自北疆和南疆盆地的水汽主要从近地层输送至700 hPa;来自西南亚、大西洋及其沿岸等地的水汽主要输送至700 hPa以上。基于上述特征,建立了沙漠南缘暴雨过程水汽来源及路径的三维结构模型,并对各层水汽贡献和来源做了更细致的描述。

沙漠旅游主体功能区划实证研究——以腾格里沙漠东南缘沙漠旅游集聚区为例

为了明确景区发展方向,实现沙漠旅游可持续发展,构建资源条件、生态环境、可进入性三要素的沙漠旅游区等主体功能区划指标体系,通过实地调研和遥感数据,运用Arc GIS空间分析方法,对以沙坡头景区为代表的腾格里沙漠东南缘沙漠旅游集聚区进行主体功能区划。研究表明:(1)沙漠旅游主体功能区划的研究思路可概括为"确定区划范围及单元、确定指标体系及权重、确定区划结果、修正及细分区划结果"四大步。(2)把腾格里沙漠东南缘沙漠旅游集聚区划分为沙漠旅游核心发展区、重点发展区、适度发展区、原生态保持区4种功能大区和核心观光游览区、重点观光游览区等14个功能亚区,以期实现沙漠旅游的分区和分类发展。

腾格里沙漠南缘唐古特白刺无性系种群分株年龄结构及其动态

对腾格里沙漠南缘景泰点、古浪点和民勤点及对照点兰州天然分布的唐古特白刺无性系种群分株年龄结构及其动态进行分析。结果表明:4地唐古特白刺年龄结构均呈增长型;由南向北随着水分梯度递减,各地唐古特白刺无性系种群中龄分株比重增大,呈现出幼龄居群向成年居群过渡的趋势;静态生命表均显示唐古特白刺无性系种群幼龄分株随着年龄增加,生活力和环境适应能力增强,期望寿命逐渐增大,Ⅴ龄级后分株期望寿命逐渐减小,Ⅲ和Ⅳ龄级死亡率和亏损率明显增大;存活曲线均趋于Deevey-Ⅲ型;兰州点唐古特白刺种群繁育旺盛,导致空间制约强烈,使得幼龄死亡率较高;景泰点和古浪点中龄分株死亡率低;民勤点各龄级死亡率均较大,Ⅵ龄级分株数反常增加;4地唐古特白刺无性系种群分株生存分析整体较为一致,均显示出随龄级增大,生存率单调递减,相应的累积死亡率逐渐上升;由于竞争激烈,兰州点的累积死亡率和危险率较高,而民勤点则在长期的恶劣条件下形成适应环境的种群更新策略,死亡率和危险率均较小;谱分析表明,唐古特白刺分株年龄结构和动态变化受整个生命周期中生物学特性的影响较为明显,总波序末的周期振幅A4能够反映出种群具有一定的环境适应力和抗干扰能力;动态指数表明,由南向北唐古特白刺无性系种群增长潜力逐渐降低:兰州南山(1.27%)>景泰白墩子(0.37%)>古浪马路滩(0.35%)>民勤勤峰农场(0.24%),腾格里沙漠南缘3地,特别是民勤勤峰农场,唐古特白刺无性系种群分株的增长潜力有限,需要加强抚育保护,增进种群持续发展。

腾格里沙漠南缘种子植物区系及其资源属性

[目的]调查植物区系,分析资源属性,为提高当地居民经济收入,改善农村产业结构提供依据。[方法]以样地调查数据为基础,通过查阅种子植物名录,对种子植物的区系属性、生活型属性和资源属性进行综合分析。[结果]腾格里沙漠南缘有种子植物31种,隶属16科,31属,大科属种为黎科、菊科和禾本科,草本植物最多,占总种数的67.7%,生态植物、饲(食)用植物和药用植物分别占总种数的83.87%,51.61%%和58.06%。[结论]大科属种为黎科、菊科和禾本科,它们在该保护区系中占有重要的地位,表现出它们在该保护区植物区系中的重要性,植物生活型中草本植物最多,生态植物、以饲(食)用植物和药用植物所占比例较大。

甘肃引黄灌区典型荒漠植物种群生态位特征

为了解甘肃引黄灌区北部天然荒漠植被群落的演替与发展趋势,为植物资源保护与利用提供理论依据,根据植被生长立地类型,分别选择流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘上的典型荒漠植被群落,研究了不同种群的生态位宽度值,并分别对采用Raunkiaer生活型系统和《中国植被》生活型系统划分的不同生活型植被进行了生态位宽度值比较,结果表明:各种群在不同立地类型上的生态位宽度值存在差异,不同立地类型各种群生态位宽度值的平均值大小表现为固定沙丘>半固定沙丘>流动沙丘;不同生活型种群在不同立地类型上的生态位宽度值也存在差异,地面芽植物、灌木与小灌木在三种立地环境下的差异性最为明显;不同生活型植被的生态位总宽度值的大小为地上芽植物>一年生植物>地面芽植物>高位芽植物,半灌木与小灌木>一年生植物>多年生草本>灌木。

干旱区沙漠化逆转过程土壤矿质元素的变化特征

以腾格里沙漠南缘沙漠化土地为研究对象,应用时空替代法选择流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘的沙漠化逆转序列样地,研究了沙漠化逆转过程土壤矿质元素的变化特征。研究结果表明,干旱区沙漠化逆转过程中,表层土壤硫、磷、溴、氯、钪、钕、镧、镓、铷、锡元素含量随沙漠化逆转过程逐渐增加;铜、锰、锌、镍、铌、铬、铅、钒、铋、铪、砷、钇、铈、钍、锶、锆、钛、镁、钙、钠、铁元素含量先减少后增加;钨、钴、铯、铊、铀、钾元素含量先增加后减少;而钡、硅元素含量逐渐减少。显然,干旱区沙漠化土地逆转过程不仅恢复了固沙植被,改善了土壤结构,提高了土壤肥力,也明显改变了植物必需矿质元素、稀土元素以及重金属元素含量。

腾格里沙漠南缘沙漠化逆转过程中的土壤物理性质变化特征

在腾格里沙漠南缘,应用空间代替时间的方法,选择了流动沙丘、封育5a、封育15a和封育25a的恢复序列,研究了沙漠化逆转过程中的土壤物理性质变化特征。结果表明,腾格里沙漠南缘沙漠化逆转过程中,土壤含水率先降低后增大;土壤沙粒含量逐渐减少,土壤粉粒和粘粒含量逐渐增加;土壤容重逐渐降低,土壤孔隙度逐渐增大,表层土壤容重在封育恢复过程中逐渐减小,表层土壤孔隙度在封育恢复15a后趋于稳定。研究认为,在腾格里沙漠南缘的沙漠化逆转过程中,沙化土地土壤性状不断提高、土壤结构不断改善;沙漠化逆转过程也是土壤的形成过程。

腾格里沙漠南缘末次冰消期微量元素反映的古气候环境

为探讨腾格里沙漠南缘末次冰消期的气候演变,通过测量土门剖面52L～41FD层段的6个测年样品的年代和83个常规样品的微量元素的质量分数,分析了土门剖面微量元素特征反映的该地区末次冰消期的古气候环境变化.分析结果表明:微量元素按其质量分数从高到低依次为Mn、P、Sr、Rb、Cr、V、Zn、Ni、Cu、Nb,各元素的质量分数在砂黄土、古土壤和湖相沉积中表现为相对峰态,而在沙丘砂层段中表现为相对谷态;在垂直方向上,各微量元素的质量分数随着各沉积相的多次更替,构成了10条峰谷交替的锯齿状形态的元素波动过程线;结合研究区地理位置与微量元素特征,以Zn、P的质量分数为代表的气候替代性指标指示本区东亚冬、夏季风变化,据此划分出了8个冷暖波动事件:"冷干事件"C1(11 870～11 640 a BP)、C2(12 650～12 050 a BP)、C3(13 340～13 010 a BP)、C4(13 810～13 620 a BP),"暖湿事件"W1 (12 050～11 870 a BP)、W2 (13 010～12 650 a BP)、W3 (13 620～13 340 a BP)、W4(14 850～13 810 a BP).本研究与格陵兰GRIP冰芯和中国南京葫芦洞H82石笋之间较高的同步性表明:腾格里沙漠南缘末次冰消期的气候波动可能受北半球的高纬动力驱动.

且末绿洲沙漠过渡带防护林工程小气候效应研究

为了探讨沙漠绿洲过渡带不同林龄的防护林对区域内小气候的影响,揭示风速、温度、湿度等气象要素的时空变化规律,针对且末绿洲边缘区块状防护林生态屏障,设置了5个观测点,采用小型自动气象站对防护林区和裸露流沙区的风速、空气温度、湿度进行连续同步观测。结果表明:(1)相对裸露流沙地,梭梭林(2a,5a,7a林龄),17a林龄混交林防风效能分别为5.26%,31.57%,42.10%,78.94%。混交林(17a)的防风效能显著高于梭梭林(2a,5a,7a林龄),但各防护林防风效能随着风速的增大有所下降。(2)防护林可以降低区域内的日均气温,且林龄越大,降温效果越明显;但达到一定年限后,降温效应不再增强。(3)夜晚裸露流沙区气温高于防护林区,白天混交林(17a)区气温显著高于裸露流沙区。(4)防护林可以增加空气湿度,林龄越大,增湿效应越强,防护林区夜晚的增湿效应高于白天。

腾格里沙漠南缘土门剖面末次冰消期层段主元素特征及其记录的古气候环境

腾格里沙漠南缘土门剖面末次冰消期层段由3层沙丘砂、2层湖相沉积、2层古土壤和5层黄土构成。主元素氧化物中，Si02含量在沙丘砂层呈现峰态，而在黄土、湖相沉积及古土壤呈现谷态；A1203、TFe（Fe203＋FeO）、CaO、MgO、Na20、K20和TiO2则在沙丘砂层呈现为谷，在黄土、湖相沉积及古土壤中呈现为峰，Si02分别与A1203等氧化物在垂直方向上呈镜像对称。结合研究区地形，对元素氧化物特征分析后，认为可用硅铝比高低变化指示本区东亚冬夏季风变化。划分出了9个冷暖波动事件，按时间先后依次为：C5（14930-14847 a BP）、W4（14847-13810 a BP）、C4（13810-13620 a BP）、W3（13620-13340 a BP）、C3（13340-13010 a BP）、W2（13010-12650 a BP）、C2（12650-12050 a BP）、W1（12050-11860 a BP）和C1（11860-11600 a BP）。本研究层段与格陵兰GRIP冰芯及南京葫芦洞石笋记录的末次冰消期冷暖变化有较高的相似性，可能本区末次冰消期季风气候变化受北半球高纬驱动。

沙化草地改良引种试验

在古浪县腾格里沙漠南缘沙化草地,对花棒Hedgsarum scoparium、白沙蒿Artemisia sphaerocephala、柠条Caragana korshinskii等7个品种不施肥、不灌溉进行引种试验。生育期、株高、产草量、返青率、成活率、夏季生长状况等指标表明,白沙蒿、驼绒藜C.latens、柠条、花棒4个品种是改良沙化草地的优选品种。

腾格里沙漠西南缘土壤包气带NO3-分布特征

基于腾格里沙漠西南缘,研究不同植被覆盖类型的包气带中ρ(NO3-)、ρ(Cl-)以及c(NO3-/c(Cl-),探究土壤包气带中硝酸盐的来源以及分布特征.结果表明:两个沙漠包气带剖面中NO3的主要来源为大气沉降,而农作物耕种剖面硝酸盐主要来源于无机氮肥施加以及大气沉降.其中,裸沙剖面中不同土壤深度ρ(NO3-)、ρ(Cl-)基本呈现一致趋势,强降水浸润事件可以将剖面中Cl、NO3-向深层包气带迁移;红柳覆盖沙地剖面中受到植被对养分的选择性吸收影响,硝酸盐质量浓度大幅减少,向深层包气带的迁移量也较裸沙剖面低,表明天然植被对沙漠包气带NO3-富集和变化具有一定的减缓作用;农作物耕种剖面中由于受到额外氮肥施加和作物根系吸收的影响,改变了ρ(Cl-)、ρ(NO3-)在包气带中相对一致的运移关系.沙漠包气带作为活性氮储存的重要位置,需要对其硝酸盐的来源和迁移富集规律进行研究,以便有效管理干旱区地下水资源.

腾格里沙漠南缘风积物粒度空间分布及物源指示

为探讨腾格里沙漠南缘风积物物源,基于粒度参数分析其空间分布,采用粒度端元分析并与潜在源区对比,结合常量元素法进行了多角度探究。结果表明:黄河北岸沉积物粒度较南岸粗,两岸沉积物粒度存在较明显的空间差异性。粒度空间分布差异结合风沙活动、地形特征,可表明腾格里沙漠南缘的黄河北岸为南岸沉积物的上风向源区之一;就地球化学元素分析表明,沙漠南缘与祁连山区常量元素特征具有一定相似性,与沙漠腹地差异较大。提取4个端元,多角度分析表明端元1(峰值粒径范围是30~50μm)为全由祁连山北麓风成沙所组成的沉积体,端元2(100~120μm)主要由沿黄北岸风成沙和黄河二次搬运所组成。端元3(170~250μm和15~25μm)为沿黄以北就地起沙,端元4(300~600μm和10~20μm)由黄河搬运沉积物所组成。综上,可认为腾格里沙漠南部边缘区沙物质主要是由黄河、沿黄以北和祁连山北麓所提供。

腾格里沙漠东南缘4种灌木的生物量预测模型

灌木生物量模型是预测灌木生物量最有效的方法。选择腾格里沙漠南缘荒漠生态系统中常见的4种灌木(驼绒藜(Ceratoides latens)、盐爪爪(Kalidium foliatum)、珍珠猪毛菜(Salsola passerina)、红砂(Reaumuria soongarica))为研究对象,以株高(H)和冠幅(C)的复合因子灌木体积(V)为自变量,通过回归分析,分别构建了4种灌木和混合物种的叶、新生枝、老龄枝、地上部分、地下部分和整株生物量的预测模型。通过决定系数(R2)、估计值的标准误(SEE)和回归检验显著水平(p<0.05)筛选出了最优的生物量估测模型。结果显示:4种灌木的生物量模型主要以幂函数W=aVb为最优模型,少数以三次函数W=a+bV+cV2+dV3为最优模型。灌木生物量与V之间呈极显著的相关关系(p<0.001),决定系数较高,分别为:叶片(0.775<R2<0.866),新生枝(0.694<R2<0.840),老龄枝(0.819<R2<0.916),地上部(0.832<R2<0.917),地下部分(0.74<R2<0.808),全株(0.811<R2<0.912),说明预测模型可以应用于此4种灌木的生物量估算。不同物种之间及不同器官之间的生物量模型存在差异,在实际使用中,要根据物种来选择相应的模型。生物量模型的建立有助于全面估算荒漠生态系统的生物量,并进一步评估生态系统不同碳库的碳存储量与碳循环。为有效提高荒漠草地碳储量、合理实施生态系统管理和人为干预提供科学依据。

腾格里沙漠边缘表土磁学性质及其意义

通过对腾格里沙漠边缘表土进行岩石磁学的测试和分析,发现样品中的磁性矿物主要是铁的氧化物。主要为磁铁矿,其次为磁赤铁矿和赤铁矿。磁颗粒以多畴和准单畴为主。样品之间低频磁化率值相差很大,靠近雅布赖山附近的样品明显高于其他样品。频率磁化率普遍很弱,最大3.7%,反映了该沙漠边缘区的干旱条件下所进行的以物理风化为主的地质过程。结果表明,本地区磁化率几乎不受成土作用的影响。磁化率增强机制与黄土高原不同,可能主要反映了局部地区的母质、地形和微气候的影响。

腾格里沙漠东缘26ka来环境演化的植硅体记录

贺兰山中段西侧沙漠戈壁沉积发育,生态环境脆弱,对探讨末次冰期以来气候变化与沉积响应具有重要意义.选择了腾格里沙漠东缘晚更新世晚期以来的洪积物剖面进行了初步古环境研究.在数字填图系统和野外路线调查基础上,对贺兰山中段西侧、腾格里沙漠东缘地貌第四纪沉积物进行了较详细的调查研究.在AMS^(14)C测年基础上,从内蒙古阿拉善高原腰坝地区Qp_3-Qh^(pl)洪积剖面沉积物中获得较丰富的植硅体化石,主要类型有方型、长方型、扇型、哑铃型、齿型、帽型、尖型、平滑棒型、刺边棒型、突起棒型、三棱柱型等.此外,沉积物中赋存的大量炭屑和燃烧植硅体反映了古人类活动的历史.运用植硅体组合和温暖指数分析重建了研究区26ka来的古植被、古气候演化,气候变化自早至晚经历了明显的干凉-暖干-暖湿-冷湿-干冷-暖干-暖湿7个阶段.洪积扇扇缘沉积环境变化反映了气候的干湿变化,且气候干湿变化与区域沙漠化和人类活动具有相关性.