纱网沙障对风蚀坑积沙区土壤种子库的影响

以浑善达克沙地固定沙丘风蚀坑积沙区为研究对象,依据固定沙丘活化形成风蚀坑积沙区的特点铺设纱网沙障,积沙区不同铺设方式下设计4 m×4 m网格沙障(S1)和4 m带状沙障(S2);积沙区不同空间位置下使用4 m×4 m网格沙障铺设积沙区前段(L1)、积沙区中段(L2)和积沙区后段(L3)3个空间部位;以流动沙地为对照(CK),采用野外取样和温室内萌发的方法,探讨纱网沙障在积沙区不同铺设方式下及不同空间位置下对土壤种子库的影响。结果表明,1)不同处理下土壤种子库物种组成及种子密度不同,同一物种在不同处理的土壤种子库中出现时种子密度也存在差异;禾本科、藜科、菊科植物种在土壤种子库中出现比例均较高,分别占31.3%、25.0%和18.8%,占总物种数的75.0%;败酱科、豆科、毛茛科、唇形科、苋科在土壤种子库中均有出现。不同处理间S1物种种类最多,达12种,CK种类最少,仅有5种。2)风蚀坑积沙区经纱网沙障治理后,土壤种子库中植物物种数、种子密度和物种多样性均呈增加趋势;不同铺设方式下S1处理及不同空间位置下L2处理的1年生植物和多年生植物种子数均为最高。3)土壤种子库中Shannon-Wiener指数、Simpsin指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数在不同空间位置下均表现为L2>L1>L3>CK;在不同铺设方式下均表现S1>S2>CK(Pielou均匀度指数除外)。此外,经过治理后,土壤种子库的恢复成效与沙化草地相近,与CK显著不同。设置纱网沙障改善了风蚀坑流动沙地土壤种子库结构,对快速恢复植被,促进流动沙地植被演替具有重要作用。

沙质草地风蚀坑形态-动力过程研究进展

【目的】风蚀坑不仅会造成植被退化,扩大沙化草地面积,而且加快了荒漠化的进程,使生态环境受到了严重威胁,特别是对土地资源和人类的生产生活造成了很大的影响。【方法】课题组综述了目前针对海岸风蚀坑和沙质草地风蚀坑的形态特征、发育演化、蚀积过程等方面的大量研究,总结了沙质草原风蚀坑形态-动力过程研究领域的主要进展,综合分析了风蚀坑形态-动力过程的研究方法。【结果】现有关于风蚀坑类型的划分方法无法普遍适用,风况和风蚀坑变化之间的关系不明确,且现有研究手段对风蚀坑形态辨识的精度较低。【结论】在今后关于风蚀坑形态-动力过程的研究中,应更注重风蚀坑形态分类的适用性、风况变化与风蚀坑演变的规律性和气候现象对风蚀坑发育影响的不确定性的研究,以期弥补风蚀坑形态-动力过程研究领域的空缺,同时为风蚀坑治理提供更全面的科学依据。

沙质草原风蚀坑发育及防治技术研究综述

中国北方沙质草原风蚀坑多发生于锡林郭勒草原和呼伦贝尔草原等沙质草原。锡林郭勒草原位于内蒙古自治区中部,由东至西依次为草甸草原、典型草原和荒漠草原,在人为和自然因素的复合作用下出现了荒漠化,并且呈阶梯式变化。呼伦贝尔草原位于内蒙古自治区东北部,植物群落众多、物种丰富度高,受人为和自然因素的影响,风蚀沙化日渐严重,现有三条沙带:北部沙带位于海拉尔河沿岸。

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究(1)——形态、分类、研究意义

采用野外调查和测量、航片判读、室内制图、统计分析等方法对呼伦贝尔沙质草原典型地带的风蚀坑及坑后风沙沉积进行了研究。发现:①风蚀坑是由一个沙坑和坑后沙丘共同组成,两者具有一一对应关系;②风蚀坑和坑后沙丘可以根据形态特征、发展阶段、诱发原因进行分类;③呼伦贝尔三大沙带均由风蚀坑洼地及其坑后沙丘和背景沙质草原组成;④沙质草原风蚀坑的发生与人类活动关系密切,为气候干旱化与人类大范围强度活动干扰土层相耦合的环境事件所造成。该研究对沙质草原沙漠发生学,沙质草原地貌演化和沙漠化监测研究具有科学意义,对草原合理利用和沙漠化防治具有现实意义。

呼伦贝尔沙质草原碟形风蚀坑表面气流及其意义

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑发育于宽单峰中能风况环境,是该区主要风沙地貌类型。对碟形坑表面气流的观测结果显示,气流进入风蚀坑后,在入风口扩散,风速开始降低至坑底达到最低;在坑后缘出风口汇集形成急流,风速剧增至坑后积沙顶部风速达到最高值。风蚀坑后缘在风沙流的磨蚀作用下后退,风蚀坑顺风向扩展,同时此处较大的剪切风速和输沙率使大量来自坑内的沙物质沉积到坑后草地上呈扇状蔓延。呼伦贝尔沙质草原风蚀坑在来自西北、西和西南方向风的交替作用下,向东南、东和东北方向扩展而生成。随着风蚀坑深度和水平尺度的增加,最终可能沿强风能方向或合成输沙方向扩展成为大型的槽形坑。

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究(Ⅲ):微地貌和土层的影响

采用剖面测量,沿剖面选取不同微地貌部位测量土层厚度、坚实度、粒度构成,并进行室内统计比较和分析的方法,对呼伦贝尔沙质草原区风蚀坑的发育受微地貌部位和土层控制的情况进行了研究。发现在接近自然状态下风蚀坑主要发育于西南坡和南坡的上部和中部;由于翻耕、机动车道路等人类活动诱发,也形成于平坦的草地,北坡和东坡甚至低地。沙质草原区的土层中部存在一个粗化层,在失去草被和上部的土壤-根系层保护时特别容易遭受风蚀的侵害,形成风沙流破坏钙积层并导致风蚀坑的形成。沙质草原是生态地质环境脆弱区,呼伦贝尔沙质草原区的西坡、南坡的中上部,梁岗丘等微地貌部位是风蚀沙化的危险地带。干旱半干旱气候区沙质草原的土层是稀缺的自然资源,地表土壤-植物根系层是珍贵的生态系统。保护地表土层对于保护草地资源和生态环境,以及沙漠化防治具有极端重要性。

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究(Ⅱ):发育过程

沙质草原风蚀坑的发育过程主要有以下几个阶段:风蚀裸地→土层破口→活跃发展风蚀坑→固定风蚀坑→消亡风蚀坑。固定或消亡的风蚀坑可能活化,并重新进入活跃发展阶段。地貌发育则相应地经历典型草原景观→沙漠-草原景观→沙地-草原景观的总体演变过程。风蚀坑的发展有极限控制。但是各类沙丘的固定非常困难,有向大规模典型沙漠景观发展的高度危险。风蚀坑的形成发展和植被的演替将平坦单调缺水的典型草原改造成地形起伏多变,并有星散分布的风蚀坑湿地点缀其间、植被类型丰富多样的乔、灌、草相结合的沙地疏林草原。因地制宜地保护和利用沙质草原,可以保持其生态系统不致恶化并促进其不断优化。

福建长乐东部海岸沙丘风蚀坑研究

沙丘风蚀坑是沙质海岸常见的风成地貌形态，是固定沙丘开始活化的明显标志．福建长乐东海岸风沙规模大、地貌类型多样，发育了许多典型的海岸沙丘地貌．由于各种自然和人为因素的作用，部分海岸沙丘发育了风蚀坑．根据对研究区风蚀坑的实地调查，本文论述了风蚀坑的形态特征、风蚀坑内的风速与风向变化，以及风蚀坑的风沙搬运与沉积过程，并对风蚀坑的成因和风蚀坑的演化阶段进行了讨论．文中得出以下几点结论：（1）研究区主要发育槽形风蚀坑，风蚀坑中轴线的方位多介于NE40°-NE65°之间，两侧侵蚀壁坡度介于35°-40°之间．（2）大型风蚀坑，风速在顶部最大．小型风蚀坑，较狭窄部位的风速可能大于顶部．（3）大型风蚀坑，沿着中轴线上风向基本上保持不变，近侵蚀壁的风向则发生不同程度的改变．小型风蚀坑，从坑口到坑顶的风向变化明显．

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究(Ⅳ):人类活动的影响

对呼伦贝尔沙质草原187个现代风蚀坑野外调查获得的形态指标、发展阶段、诱发原因、现代放牧压力进行了对比分析。发现87%的风蚀坑由人类活动引起。其中翻耕、道路、人类定居活动诱发的风蚀坑分别占35.8%、34.8%和16%。人类定居活动诱发的风蚀坑分布范围最广。翻耕诱发的风蚀坑有97%处于活动状态。翻耕造成的土壤损失对生态地质环境破坏严重且影响深远。放牧既能促使固定风蚀坑活化并助长风沙活动,也能促进风蚀坑加速消亡。合理确定放牧压力很重要。翻耕造成的面状土层破坏诱发大量风蚀裸地和规模巨大的短轴型风蚀坑。道路切割土层诱发受道路延伸方向控制串状分布的长轴型风蚀坑。呼伦贝尔沙质草原正面临新一轮沙漠化的严重威胁。保护沙质草原区植被和地表土层不受破坏是防止风蚀坑发生发展的关键。促进土层以及草原植被的形成与恢复是风蚀坑控制的根本途径。

风蚀坑形态-动力学研究进展

风蚀坑是沙质海岸、湖岸及干旱、半干旱区沙质草原地区受风蚀作用形成的洼地。受风蚀坑地形的影响,坑内气流的风速、风向发生了变化,通过输沙过程的局部差异改变了风蚀坑的蚀积格局,并对风蚀坑形态进行改造。而形态的变化又反作用于近地表气流,由此产生风蚀坑形态-动力学的响应与反馈。总结并扼要评述国内外近年来风蚀坑形态-动力学及其发育演化方面的研究进展,分析现有研究的不足,以期对今后此类研究提供借鉴。

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑积沙区的植被分带性

呼伦贝尔沙质草原现代风蚀坑主要包括平缓草地的简单风蚀坑、复合风蚀坑和固定沙丘的简单风蚀坑3种类型。坑后积沙区植被出现明显的分带性,且随风蚀坑及其下风侧积沙体的形态、尺度而发生变化。在平缓草地简单风蚀坑下风侧积沙体平面形态呈顺风向的舌状,由坑口至原生草地,随积沙厚度顺风向减小,依次出现沙蓬、冰草和百里香3个植被带;平缓草地复合风蚀坑后缘形成具有滑落面的大型流动沙丘,在沙丘背风侧顺风向依次出现舌状裸沙带、舌状拂子茅带及两侧的冰草带;固定沙丘风蚀坑坑后积沙呈裸沙形式穿越沙丘原有的山刺玫和小叶锦鸡儿两个灌木带,并在裸沙带外围形成舌状拂子茅带。风蚀坑下风侧积沙区植被的分带性反映了草地植被对风沙活动的响应,即随着坑后积沙体的扩大,草地植被由原生向沙生逆向演替。

沙丘风蚀坑的形态及动力过程的研究进展

随着风沙活动对全球变化的响应研究不断深入，沙质海岸、湖岸和半干旱区草原环境中不同程度植被覆盖沙丘及其风蚀坑的动态得到了广泛的重视。本文对沙丘风蚀坑的形态及动力学特征的研究成果作了初步总结，着重阐述了沙丘风蚀坑内气流场、沙粒输移和蚀积变化。最后，提出了沙丘风蚀坑研究中存在的问题和主要研究趋势。

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑的初步研究

对呼伦贝尔沙质草原及风蚀坑调查、测量和分析结果发现：呼伦贝尔3大沙带均由风蚀坑洼地及其坑后沙丘、残余背景沙质草原组成；风蚀坑和坑后沙丘可根据形态特征、发展阶段、诱发原因分类；风蚀坑多发生于迎风的阳坡上部,分布和形态受诱发因子影响显著,诱因主要是气候干旱化和人类大范围强度活动的耦合；保护植被和土层珍稀资源以防止风蚀坑发生,是防治沙质草原风蚀沙漠化的关键．

呼伦贝尔草原风蚀坑及下风侧积沙区植被小群落特征

采用传统样方法,调查了呼伦贝尔草原固定风蚀坑、半裸露风蚀坑和裸露风蚀坑及其积沙区的植被小群落,并对野外数据进行了统计学分析.结果表明:3种风蚀坑及积沙区植被小群落盖度都小于原生植被大针茅群系盖度,并随着固定风蚀坑、半裸露风蚀坑、裸露风蚀坑的顺序依次下降.固定风蚀坑小群落由无茎委陵菜和糙隐子草占优势,分盖度为5%.半裸露风蚀坑中未被风蚀区小群落以无茎委陵菜和苔草占优势,分盖度为2%;积沙区小群落以无茎委陵菜、冰草、糙隐子草和百里香占优势,分盖度为4%.裸露风蚀坑无植被或仅西南坡出现沙蓬占优势的小群落.裸露风蚀坑积沙区中部以沙蓬占优势,分盖度为4.7%;在其边缘沿顺风向依次以冰草(2.7%)、苔草(2.6%)和百里香(1.7%)占优势.物种重要值平均值在固定风蚀坑、半裸露风蚀坑和裸露风蚀坑分别为12.64%、13.38%和20.08%,在半裸露风蚀坑积沙区、裸露风蚀坑积沙区中部和边缘分别为12.55%、40.48%和11.15%.

毛乌素沙地克隆植物对风蚀坑的修复

通过在根茎型克隆植物沙鞭和赖草的种群中设置模拟风蚀坑,研究了根茎禾草沙鞭和赖草对风蚀坑的修复能力及其机理。实验结果表明:沙鞭和赖草都能通过克隆拓展在风蚀坑中产生比自然条件下更多的分株,以更好利用风蚀坑中充足的光照,从而具有很强的风蚀坑修复能力;但同时这些分株的生长也受到风蚀坑中养分条件的制约,生物量、叶片数量和分株高度都不如自然条件下形成的分株;赖草通过间隔子的可塑性反应,将更多的新生分株放置在风蚀坑内,从而具有更强的修复能力。赖草对风蚀坑的修复主要是通过周围根茎扩展进入坑中,然后产生新的分株;而沙鞭不仅可以通过周边根茎进入产生新的分株,同时也可以通过更深层次的根茎来产生新的分株。

呼伦贝尔沙质草原区域风况与风蚀坑形态特征

对呼伦贝尔海拉尔气象观测站风速风向观测记录(1951-2003年)统计分析,发现呼伦贝尔地区以西北、西和西南风为主,西北风出现频率最高。年输沙势为279.1 VU,属于中风能环境,合成输沙方向是148.3°。冬季风向变率指数较高,夏季较低,近50 a来风向逐渐趋于稳定,与本区的风蚀坑走向高度一致。呼伦贝尔沙质草原的风蚀坑可以分为两类,即沙丘风蚀坑和平坦草地风蚀坑。其中平坦草地风蚀坑又可以根据发育阶段和形态将其分为沙斑、碟形坑和槽形坑等简单风蚀坑。

沙质草原槽形风蚀坑表面沉积物粒度特征

通过对呼伦贝尔沙质草原槽形风蚀坑表面沉积物粒度的观测分析,发现活跃发展时期的槽形风蚀坑沙物质总体结构以中沙为主,其次是细砂,粗砂和粉沙含量很少,且不含砾石。由于沙源沉积物粒度组成比较均一,风蚀坑各部位粒径频率曲线均呈单峰对称(或近对称)。响应于风力侵蚀和堆积,在粒度诸参数中,粗沙和细沙含量,频率曲线众数粒径,以及平均粒径等发生了明显的变化。该研究结果作为表面气流的响应,支持了先前提出的槽形风蚀坑动力学过程。

呼伦贝尔沙质草原槽形风蚀坑表面气流特征

根据野外对呼伦贝尔沙质草原槽形风蚀坑表面二次流的观测结果,利用相对风速(v/vR400)比较不同部位之间气流在水平方向上的变异情况。发现:槽形风蚀坑内气流结构紊乱,坑内前部位置出现风速随高度降低的现象,形成反向回流;风蚀坑内在斜向气流的情况下有螺旋环流产生,由于气流聚集,在坑后部形成的高速气流容易将大量沙物质搬运到坑后;在坑口积沙区坡脚遇阻减速后气流辐散溢出。认为槽形风蚀坑是在碟形坑的基础上,沿强风能方向延伸扩展,3个出风口最终合并而形成的大型风蚀地貌形态。

浑善达克沙地风蚀坑形态特征及其影响因素

风蚀坑是沙质草原固定沙地活化的主要表现形式，其持续活化的结果将导致沙漠化扩展和生态环境恶化。采用实地测量方法，测定了129个风蚀坑走向、长度、宽度等形态指标。研究表明：①研究区风蚀坑形态特征受NW、SW和W3个风向的综合影响；②风蚀坑走向呈WNW-ESE（112．5°）走向，有74．5％的风蚀坑走向（100°～120°）与SW风垂直，和W风呈20°左右的夹角，并影响风蚀坑的几何形状特征；③按风蚀坑长宽比值所反映的几何形状，可划分为卵圆形、长条形、狭长形和带形风蚀坑；依风蚀坑的地表形态特征，可划分为碟形、梯形、沟谷形、杯形和坡形5种风蚀坑。

呼伦贝尔草原风蚀坑土壤水分异质效应研究

风蚀坑是沙质草原常见的一种风蚀地貌,是草地沙化的一种重要表现形式,其对草原植被破坏性强。本文选择呼伦贝尔草原处于活跃发展阶段的风蚀坑为研究对象,并以周边草地为对照,对风蚀坑内外不同位置、不同深度的土壤含水量进行研究。结果表明:(1)风蚀坑造成草原土壤水分的“破口”效应,导致其周边近20 m范围草地土壤含水量显著降低,且在沙坑边缘0~3 m范围内形成了一条“干燥带”,其土壤含水量比对照低45.15%;(2)沙坑内土壤含水量较对照降低44.44%,但沙坑下风向积沙区土壤含水量与对照无显著差异;(3)风蚀坑的沙坑及积沙区不同深度的土壤含水量异质性较大,变异系数C_(V)可达到50%以上,且随着土层深度的增加,土壤含水量呈现先增大后减小的趋势;(4)经过雨季,风蚀坑的积沙区有一定的“储水”作用,而沙坑及边缘区却呈现出严重的“失水”效应,土壤处于极度干燥状态,为沙坑的风蚀扩张提供了条件。