乌兰布和沙漠公路“麦草沙障-梭梭”的防护效益

[目的]研究公路防护体系的防风固沙作用为区域公路沙害防治提供科学依据。[方法]以乌兰布和沙漠东北部磴—额线沙漠公路防护体系为研究对象,并对防护体系的输沙量和风速进行了同步观测。[结果](1)风沙流穿过防护体系后各高度风速和总输沙量降低,地表粗糙度增大,防护体系上风向(B点)和下风向(C点)风速由高到低较A点降低分别48.7%,14.4%和3.9%;总输沙率分别较A点降低86.4%和98.3%,地表粗糙度约由0 cm增大到4.92 cm。(2)沙物质粒径的垂直分布表现出中砂含量显著降低,细砂含量显著增加;表层沉积物颗粒粒级变小,频率分布曲线部分波段变窄,分选性变差,颗粒分布均匀且颗粒向着细粒化方向发展,易风蚀颗粒范围在180~200μm。[结论]对于道路防沙工程要有“以阻为主,阻固结合”的建设思想,同时本研究区道路防风固沙体系实践可以为其他区域公路防沙提供重要借鉴经验。

乌兰布和沙漠山药机械化种植技术及存在问题探究

以乌兰布和沙漠种植山药生产实践为依据,从品种选择、选地、耕整地、播种、田间管理、收获、贮存等方面分析,以山药种植农艺和农机融合为技术路线,总结了乌兰布和沙漠山药机械化种植技术关键要点,旨在为乌兰布和沙漠山药种植提供技术支撑;对当前乌兰布和沙漠种植山药存在的制约因素、瓶颈性问题进行了讨论,提出急需在山药播种一体机、山药收获机具、生物降解地膜的应用方面开展攻关研究的建议,以实现山药的全程机械化和绿色高质量种植。

乌兰布和沙漠风沙入黄段植被覆盖动态变化特征及驱动力

基于2001—2021年Landsat影像数据,结合归一化植被指数(NDVI)和像元二分模型估算植被覆盖度,探究乌兰布和沙漠风沙入黄段植被覆盖度时空变化趋势及驱动力,以期为乌兰布和沙漠风沙入黄段植被恢复和未来生态建设重点区域的选择提供理论依据。结果表明:(1)研究区植被覆盖度整体呈波动上升趋势,植被恢复状况良好,平均植被覆盖度由0.294增加至0.526,其中,2007—2017年增幅最为明显。(2)2001—2021年乌兰布和沙漠风沙入黄段不同等级植被覆盖度间转移频繁,其中,低植被覆盖和较低植被覆盖大面积转出为中等植被覆盖和较高植被覆盖,其转出面积分别为102.00 km^(2)和128.82 km^(2)。除此之外,研究区内有42.1%的区域呈显著增加趋势,4.90%的区域趋向于显著减少,多分布于近乌海段,该段应是未来生态修复中重点关注区域。(3)该区植被覆盖空间分异性主要受人类活动和气候因子共同驱动,各驱动因子之间的交互作用以双因子增强为主,其中,影响程度最高的关键性交互因子为土地利用类型和年平均气温。本研究有序分段地探究乌兰布和沙漠风沙入黄段植被覆盖度动态变化特征及驱动力,为研究区荒漠化防治、土地合理利用和高质量发展提供理论和数据支撑。

乌兰布和沙漠典型沿黄段格状沙障防风固沙效应

[目的]探究乌兰布和沙漠典型沿黄段机械沙障的固沙效果,为沙区沿黄段的沙障合理配置及应用提供理论支撑和科学参考。[方法]以2 m×2 m规格的纱网沙障、聚乳酸(PLA)沙障、麦草沙障为研究对象,通过测定格状沙障近地表10,20,50,100和200 cm处的风速,同步收集近地表0—50 cm处的风蚀物颗粒,对3种格状沙障在形成稳定障面后的防风固沙效应进行研究。[结果]①纱网沙障、PLA沙障和麦草沙障均有效降低了近地表风速,尤以距地表10 cm高度处最为明显。在10.32 m/s风速下,其防风效能分别达到了49.73%,39.92%和38.33%。②PLA沙障的风速廓线呈现S形曲线特征,3种沙障的粗糙度均较裸沙丘有较大提升。③与裸沙丘相比,3种沙障降低了近地表10 cm处风的扰动度。④纱网沙障、PLA沙障和麦草沙障的输沙率随高度均呈指数关系,固沙效应分别为94.37%,44.80%和53.16%。3种沙障相较于裸沙丘有效抬升了沙粒的平均跃移高度,纱网沙障提升为对照的5.35倍。[结论]结合乌兰布和沙漠沿黄段风沙活动程度及材料获取度,沿岸向流动沙丘垂向上依次为麦草沙障固沙、PLA沙障固沙促生、纱网沙障防风固沙优化配置,可以实现3种格状沙障防风固沙效益的最大发挥。

乌兰布和沙漠风口治理的调查与思考

乌兰布和沙漠位于内蒙古自治区西部,北至巴彦淖尔市的狼山,西至阿拉善盟吉兰泰盐池,南至贺兰山麓,东至黄河边缘,总面积约135.2平方公里,是我国八大沙漠之一。一、乌兰布和沙漠治理现状,乌兰布和沙漠所处的地理位置,在历史上曾经是一个水草丰美的大草原。由于自然环境和人类活动叠加的原因,沙化、荒漠化日趋严重,逐渐形成了横跨内蒙古阿拉善盟和巴彦淖尔市广大地区,以流动沙丘为主的大沙漠。随着气候变暖和人类活动的不断加剧,20世纪初,乌兰布和沙漠就跨过黄河进入内蒙古西部的另一座城市——乌海。

撬动社会公众参与荒漠化治理——基于阿拉善SEE在乌兰布和沙漠治理模式探索

针对中国西北地区的荒漠化问题,探索出适宜当地生态恢复的可持续发展解决方案,同时也总结出一套社会公众参与荒漠化治理的模式。6月17日是第30个世界防治荒漠化与干旱日,也是《联合国防治荒漠化公约》通过30周年纪念日。荒漠化是影响人类生存和发展的全球性重大生态问题,我国积极推动全球荒漠化防治进程,打造了荒漠化防治的中国标杆,为全球生态治理贡献了“中国方案”。

内蒙古乌兰布和沙漠东缘巨菌草生态系统服务功能价值评估

采用市场价值法、影子价格法和替代成本法等,估算内蒙古阿拉善盟乌兰布和沙漠东缘单位面积巨菌草主要生态系统服务功能的价值.结果表明,该区域巨菌草生态系统服务功能的价值为144972元·hm^(-2)·a^(-1).其中:生产有机物质的价值为60450元·hm^(-2)·a^(-1),占41.70%;改良土壤的价值为7308元·hm^(-2)·a^(-1),占5.04%;固碳释氧的价值为73944元·hm^(-2)·a^(-1),占51.01%;阻沙固沙的价值为3199元·hm^(-2)·a^(-1),占2.20%;保护生物多样性的价值为71元·hm^(-2)·a^(-1),占0.05%.可见,巨菌草的生态系统服务功能中,除了生产有机物质具有重要的生产价值外,固碳释氧、保护生物多样性等支持功能和改良土壤、阻沙固沙等调节功能也具有重要的生态价值.

乌兰布和沙漠草方格-灌木林对土壤水分物理性质的影响

为探讨乌兰布和沙漠典型防沙治沙生态工程实施后对土壤水分物理性质及持水性能的影响,以流沙地为对照、选择草方格沙障+两种乡土树种(梭梭、花棒)为主的防沙治沙工程为研究对象,采用野外取样与室内分析相结合的方法,对各样地0~100 cm深度内不同土层的土壤粒度组成、水分含量、容重、孔隙度、持水性能等进行了分析。结果表明:营建以草方格沙障+乡土树种为主的防沙治沙生态工程对沙地土壤水分物理性质及持水性能均有一定的改良作用。(1)表层土壤粒度组成整体出现细化趋势,土壤容重减小,土壤孔隙度增大,土壤持水量和贮水量增大,土壤持水性能明显提升。(2)乌兰布和沙漠典型防沙治沙生态工程实施后,土壤成土作用较明显、持水性能明显提升,沙化土地治理效果良好。研究结果可为区域防沙治沙的成效评估提供基础数据,同时也可为区域防沙治沙生态工程的类型选择提供科学依据和参考。

种植巨菌草对乌兰布和沙漠植物物种多样性与土壤理化性质的影响

了解种植巨菌草对乌兰布和沙漠植物物种多样性及土壤质量状况的影响,可为沙漠生态系统植被恢复与可持续经营提供依据。以巨菌草种植1 a、5 a、8 a样地为研究对象,以围封裸沙地为对照(CK),比较了CK与不同种植年限巨菌草样地植物物种多样性与土壤理化性质的差异及二者相关性。结果表明:与CK相比,种植巨菌草后更新灌草11科31属38种,优势种更替明显,改变了沙地群落结构,显著提高了各物种多样性指数;随年限增加,灌草层物种数增加,灌木层各多样性指数在5 a样地中最佳,草本层各多样性指数在8 a样地中最佳;CK与1年样地间群落相似性指数最大,而后降低。与CK相比,种植巨菌草显著改善了土壤理化环境,降低了土壤容重,提高了孔隙度、含水量、持水量及有机质、氮、磷、钾等养分;随年限增加,8 a和5 a样地土壤理化条件显著优于1 a和CK样地。冗余分析(RDA)分析结果表明灌草层丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数与土壤理化因子密切相关,各指数与除容重外其他因子间均呈正相关关系。同时,1 a与5 a样地间各多样性指数及土壤因子变化幅度明显大于5年与8年样地间。综上,种植巨菌草显著改善了乌兰布和沙漠东缘植物物种多样性与土壤理化性质,随种植年限增加,群落结构与土壤环境不断改善且逐渐稳定,沙漠生态系统朝正向演替发展,5 a可达较好效果,8 a效果最佳。

乌兰布和沙漠沙蒿灌丛的潜在适宜区及其自然驱动力

【目的】研究典型荒漠物种地理分布变化及驱动因素,可为恢复荒漠植被提供科学依据。【方法】本文以乌兰布和沙漠优势植物沙蒿为研究对象,通过实地调查及遥感影像识别的方法收集整理沙蒿灌丛的地理分布数据,结合29个环境变量数据,筛选得到最优物种分布模型。采用最优模型,基于NorESM1-M气候模式,预测了在两种排放情景下、不同时期乌兰布和沙漠沙蒿灌丛的潜在适宜区,分析得到其适宜分布的主要环境因子阈值范围;预测未来气候变化对沙蒿灌丛潜在地理分布的影响,并划分适宜分布区。【结果】沙蒿灌丛地理分布的决定因子为年均温,适宜区间为7.4~9.0℃,最适值为8.4℃。主要自然驱动因子是坡度及最湿润季节平均温度,温度因子相对于降雨量因子更为重要。在2050s RCP2.6排放模式下,沙蒿灌丛的质心将向西南方向迁移4.55 km,随着CO_(2)排放强度增强,将转向北迁移1.21 km,到2070s,在RCP2.6排放模式下,沙蒿灌丛的质心将向东北方向迁移2.60 km,随着CO_(2)排放强度增强,将继续向北迁移0.83 km。随着时间推移及气候变暖,沙蒿适宜生境不断破碎化且适宜生境面积逐渐缩减,更多的适宜生境退化为低适宜或不适宜生境。【结论】针对沙蒿适宜区将缩减的变化趋势,应密切关注乌兰布和沙漠气候变化对沙蒿灌丛分布区的影响,开展相应生态恢复研究。当前高、中适宜区应积极种植沙蒿,不适宜区应在经济技术可行的前提下积极发展其他本土植被,或通过改善沙地质地等方式提高其适宜性。在未来气候变暖的趋势下,应加强生态监测,根据分布区变化情况采取措施积极应对,以提高区域植被覆盖率,形成良性循环,最终达到恢复荒漠植被、提高生态系统稳定性、发挥其生态功能的目的。

乌兰布和沙漠固沙梭梭林生长季土壤水分动态研究

土壤水分是干旱沙区荒漠植被生长发育的主要限制因子,为了解乌兰布和沙漠固沙梭梭林地的土壤水分动态变化特征,采用烘干法于2021年4—9月对梭梭林生长季土壤水分进行测定。结果表明,梭梭林地0—20 cm土壤含水量0.23%~2.13%,为浅层干沙层;20—80 cm土壤含水量0.36%~3.59%,为中层剧烈变化层;80—120 cm土壤含水量0.45%~1.63%,为深层稳定层。土壤含水量的月变化显示在4月处于土壤水分消耗较弱阶段;5—8月处于土壤水分消耗旺盛阶段;9月处于土壤水分缓慢恢复稳定阶段。土壤水分与土壤水势之间存在明显的对数函数关系(R~2均大于0.514 2)。综上所述,梭梭林地土壤水分垂直分布分层特征明显,时间上变异程度高于空间,具有较强的时间变异性,对该区人工植被建设具有重要意义。

乌兰布和沙漠绿洲区典型农田防护林带风速流场数值模拟

研究不同结构配置林带前后流场分布和防护效应的差异,能够揭示林带的防风机理,为林带配置优化提供科学依据。以乌兰布和沙漠绿洲区4种配置林带(0.8 H宽度林带、0.2 H宽度林带、乔灌混交林带和无灌木对比林带,H代表林带高度)。对研究对象进行数值模拟,分析不同林带结构配置对林带风速流场特征、不同高度处的水平风速以及防护距离的影响。结果表明:气流在经过4条林带时均产生不同的速度分区,其中下部气流加速区和带后回流区受林带配置结构影响较大;在近地面0.1 H高度处,0.8 H宽度林带相较于0.2 H宽度林带在带后1 H范围内风速降低90.8%,带后回流强度增加55.2%,林带总体有效防护距离分别为17.8 H和15.5 H;乔灌混交林带相较于无灌木林带,带后1 H范围内风速降低122.4%,回流强度增加15.9%,林带有效防护距离分别为21.5 H和23.7 H,对比无灌木林带减少2.2 H。总之,较宽林带和乔灌混交林带能很好地改善林带后缘风速,抑制近地面气流加速作用,但也增强带后回流,缩短了林带有效防护距离,因此在林带配置中应根据不同位置合理规划。

乌兰布和沙漠-西鄂尔多斯荒漠草原过渡带灌木群落对生长季降水的响应

降水是影响荒漠植物群落结构和多样性的主要因子。研究乌兰布和沙漠-西鄂尔多斯荒漠草原过渡带植物群落特征及多样性对生长季内降水波动的响应,对该区的植物保护和生态环境建设具有重要意义。结合2020年生长季对驼绒藜、霸王、四合木和沙冬青群落固定样地的植被调查数据与同期降水量资料,分析了该区典型灌木群落特征及多样性随降水的变化趋势。7~9月,随着降水增加,驼绒藜群落内的多年生草本种类显著增加;4个灌木群落内的一年生草本种类显著增加。驼绒藜群落的密度显著增加;霸王和四合木群落的盖度显著增加。四合木群落草本层的Patrick丰富度指数显著增加;霸王群落草本层的Patrick丰富度指数显著增加,Simpson指数和Pielow指数显著降低;沙冬青群落草本层的4个多样性指数均显著增加。乌兰布和沙漠-西鄂尔多斯荒漠草原过渡带不同灌木群落特征及多样性对降水变化响应差异较大,灌木层受降水影响较小,草本层对降水增加响应比较敏感。

乌兰布和荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆防风效应风洞模拟

灌丛沙堆作为荒漠绿洲过渡带广泛存在的生物地貌类型,其在不同演化阶段和植被盖度下的风速分布及防风效应对土壤风蚀灾害控制具有重要意义。为揭示灌丛沙堆演化阶段及植被盖度对周围风场结构特征及防风效应指标的影响规律,该研究以乌兰布和沙漠荒漠绿洲过渡带单个和两个白刺(Nitraria tangutorum)灌丛沙堆为对象,利用风洞模拟试验测定其在4个不同演化阶段(雏形阶段、发育阶段、稳定阶段、活化阶段)和3种不同植被盖度(0、40%及70%)工况下竖直和水平面的风速分布,探讨演化阶段及植被盖度对相对速率、防风效能等防风效应指标的影响。研究发现,不同演化阶段的白刺灌丛沙堆在0~0.8H(H为灌丛沙堆高度)高度范围内、距沙堆中心-H~5H水平范围内风速有显著变化;对比坡前减速区、上方加速区、两侧急流区和后方减速区的风速变化发现,白刺灌丛沙堆在后方减速区的风速变化最为显著,处于稳定阶段的灌丛沙堆在植被盖度为70%时的风速最大可减少90%;不同演化阶段中,稳定阶段灌丛沙堆对风速的削减更为显著,防风效能较大,而处于雏形阶段的灌丛沙堆的防风能力相对较弱;在两个平行于风向排列的灌丛沙堆的相互影响下,沙堆之间丘间低地的防风效能比单个灌丛沙堆有所提高,且第二个灌丛沙堆下游区域的防风效能略小于两个灌丛沙堆间的丘间低地;各演化阶段单个和两个灌丛沙堆周围的防风效能均随植被盖度增大而增大。该研究结果可为乌兰布和荒漠绿洲过渡带土壤风蚀防治提供参考。

临河区 乌兰布和沙漠林茂粮丰的绿色传奇

“一觉醒来,刚刚挖好的引水渠被黄沙覆盖,只好再重新挖。邻居家的房子被沙子压塌,不得不举家搬迁。”“沙尘暴来袭,天顷刻间变得灰暗,沙子打在身上,无处躲藏,刚种下的梭梭苗被连根拔起。”行进在乌兰布和沙漠,身旁的巴彦淖尔市临河区林草局局长庄玉文和记者讲述着自己的儿时记忆。“河套平原是我国重要的粮油生产基地。20世纪七八十年代,每到春季,这里时常风沙满天,庄稼要种三四茬才能成活,为了保护农田,必须治沙造林。”庄玉文说。

乌兰布和沙漠梭梭种植及节水灌溉方式筛选

基于乌兰布和沙漠独特的自然条件,对种植梭梭成活率、嫁接肉苁蓉后因出现亏水梭梭生长受到限制需补水及补水方式,开展了梭梭种植方式及节水灌溉方式筛选研究。结果发现:近自然分布状态和株行式种植的梭梭林,成活率存在明显差异,株行式种植成活率显著高于近自然分布,且小管出流灌水方式在乌兰布和沙漠人工梭梭林种植中要比水车、微喷带等灌溉方式要适用,且效果好。

浅谈巨菌草在乌兰布和沙漠生态治理中的应用

乌兰布和沙漠是我国八大沙漠之一,地处黄河中上游,其东南缘紧邻黄河,是我国的主要沙尘源区及沙尘暴的主要通道之一,直接危害黄河和河套平原生态环境。磴口县地处乌兰布和沙漠东部,沙漠面积426万亩,占全县总土地面积的68.3%。黄河流经磴口县52公里,刘拐沙头是黄河与乌兰布和沙漠的交会点,保护治理乌兰布和沙漠,对阻止西沙东移、保护黄河生态安全、推进我国北方生态安全屏障建设具有重要意义。

磴口县乌兰布和沙区梭梭退化林修复措施

磴口县地处乌兰布和沙漠东缘,全县总土地面积625万亩,其中乌兰布和沙漠426.9万亩,占全县总土地面积的68.3%,构成了磴口县主要的地貌特征。乌兰布和沙漠是我国沙漠化严重地区,也是我国主要沙尘源区及沙尘暴的主要通道之一。近年来,磴口县政府先后争取启动实施了天然林保护、“三北”防护林建设、退耕还林、京津风沙源治理二期、规模化防沙治沙试点、山水林田湖草综合治理试点等国家重点生态建设工程。

黄河乌兰布和沙漠段沿岸风沙流结构与沙丘移动规律

为明确黄河乌兰布和沙漠段沿岸的风沙活动及沙丘移动特征,该文以黄河乌兰布和沙漠段沿岸的流动沙丘为研究对象,采用野外观测与实验室分析相结合的方法对沿岸沙丘的起沙风况、沙物质组成、风沙流结构及沙丘移动规律进行初步的定量研究。结果表明:起沙风的主风为西南—西风,集中于3-5月份,且5～6m/s风占起沙风的50.26%;沙物质粒径以细砂(0.1～0.25mm)为主,沿黄段沙丘粒径极细砂以下(≤0.1mm)的沙物质粒径组成比沙漠腹地减少8.92%;距地60cm高度范围内,81.75%的沙物质在0～10cm高的气层中通过。在沙丘的不同部位上,相对输沙量与高程之间有着良好的幂函数关系;沙丘向前移动的距离为8.19m/a,主要发生在3-5月份。该研究结果可为合理计算入黄风积沙量及完善黄河沿岸综合防护体系提供科学依据。

乌兰布和沙漠东北缘起沙风风况及输沙特征

输沙势(DP)是衡量区域风沙活动强度的重要指标,为探明乌兰布和沙漠东北缘风沙活动强度特征,评估区域风能状况,该论文基于"内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站"2013-2017年监测的风速、风向及输沙量数据,对乌兰布和沙漠东北缘的起沙风风况、输沙势及输沙率特征进行深入研究。研究结果如下:1)研究区年均起沙风风速为6.77 m/s,年均起沙风频率为19.74%,最大风速为20.76 m/s,三者均以春季最高,是主要的风沙活动期,秋季次之,夏季与秋季较为接近,冬季最小;2)研究区四季起沙风风向与全年起沙风风向一致,均以偏东风(NNE,NE,ENE,E)和偏西风(SW,WSW,W,WNW)为主;3)研究区年输沙势(DP)和年合成输沙势(RDP)分别为183.38和73.41 VU,属于低风能环境,年方向变率指数(RDP/DP)为0.40,属于中比率,年合成输沙势方向(RDD)111.15°,为ESE方向,表明乌兰布和沙漠东北缘沙物质主要朝东南偏东方向输移;年输沙势和年合成输沙势的季节变化特征和月变化特征均为春季显著高于其他季节;(4)16方位实测输沙率为35.11 kg/m·d,WNW方向的输沙率最大,春季输沙率显著高于其他季节。