中卫市退砂土地农作物复垦的可行性分析研究

本研究旨在分析宁夏中卫市沙坡头区退砂地的土壤质量提升及农作物种植适宜性。通过连续3年的田间试验,收集并分析了8种宁夏地区广泛栽培的耐旱作物对土壤理化性质的影响及其经济效益。分析了退砂耕地适生农作物对当地土壤质量的影响及经济效益。结果表明,朝天椒和红葱在退砂地上表现出较高的产量和产值,且投入产出比大,是退砂地优先选择的作物。此外,玉米和小杂粮等作物轮作种植也显示出改良土壤结构和提高肥力的潜力。本研究为退砂地的科学利用提供了理论依据和实践指导,有助于推动中卫市经济社会可持续发展。

贵州省砂石矿山开采对生态环境的影响研究

正确认识砂石开采对生态环境的影响,对于调整砂石政策,保护矿区生态环境和制定矿区生态修复措施具有重要意义。以贵州省砂石矿山为例,通过分析砂石矿山开采对土地利用类型和生态系统服务功能的影响,揭示砂石矿山开采对生态环境的影响。研究结果表明:1)2010—2020年,贵州省砂石矿山开采占地共计11502.45 hm^(2),其中,占用农田4923.12 hm^(2),破坏森林面积4446.24 hm^(2);2)根据贵州省2020年砂石矿山开采现状,砂石矿区未来最适宜恢复的土地类型排序为森林>建设用地>农田;3)2010—2020年,贵州省因砂石开采损失的生态系统服务价值约6.34亿元,从生态系统服务功能看,对气候调节功能影响最大,对维持养分循环服务的影响最小。

黄河上游高寒沙地生态经济型治沙植物筛选评价

为助推黄河上游高寒区乡村振兴工作,在调查黄河上游沙生植物种质资源的基础上,采用层次分析法,从适应能力、扩繁能力、生态价值和经济价值4个方面确定地带性乡土植物、自然分布海拔、自然分布坡向等21个评价指标,构建黄河上游高寒沙地生态经济型治沙植物筛选层次结构模型,从22种具有经济价值的乡土治沙植物中筛选出沙棘、金露梅、银露梅、变叶海棠、垂穗披碱草、高山羊茅、高山绣线菊和窄叶鲜卑花等8种优良生态经济型治沙植物,为黄河上游高寒沙地植被恢复治沙植物选择提供科学依据。

退耕年限对压砂地植物群落及土壤化学计量特征的影响

宁夏压砂地由于长年连作,土壤质量降低,植被类型单一、稀疏,生态破坏严重,生境破碎。本研究以宁夏中部干旱带不同退耕年限压砂地为研究对象,通过分析退耕恢复过程中植物群落结构及土壤生态化学计量特征,阐明退耕年限对植物群落及土壤生态化学计量特征的影响。结果表明,植物群落特征在不同退耕年限之间差异显著(P<0.05),Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数呈逐步增加趋势,Margalef丰富度指数呈逐渐减少趋势;不同退耕年限下土壤化学计量特征具有显著性差异(P<0.05),有机碳含量在退耕20 a时最高,退耕10 a时最低,全氮、全磷含量呈波动增加的趋势;不同退耕年限、植物群落特征、土壤养分含量三者之间具有显著的相关关系(P<0.05)。因此,建议对不同退耕恢复年限的压砂地适当增施肥料,以加快促进植物群落结构重建与生物多样性恢复。

基于捐赠土壤种子库方法的沙丘植被恢复模拟实验

退化沙地土壤种子库数量不足限制了其自然恢复能力,传统的种子库添加植被恢复技术措施存在添加物种数量、配比难以确定的限制,针对上述问题,提出了捐赠土壤种子库的植被恢复方法,即从邻近植被生境相似的长期稳定群落转移包含土壤种子库的表层土壤进行受损区植被恢复的方法。该方法在受损湿地、草地和林地的恢复方面取得了较好的应用效果,但是该方法能否用于荒漠化区域的植被恢复尚未见报道。采用室内盆栽和模拟降雨相结合的实验办法,以长期稳定的固定沙丘为捐赠土壤种子库源区,以流动沙丘和半固定沙丘为受捐对象,对比分析了捐赠固定沙丘土壤种子库对流动沙丘和半固定沙丘植被恢复的效果,并模拟了降雨变化对恢复效果的影响作用。结果表明:1)捐赠土壤种子库显著提高了半固定沙丘和流动沙丘模拟处理的种子萌发数量和幼苗地上生物量,有利于促进流动沙丘和半固定沙丘向固定沙丘进行演替;2)捐赠土壤种子库方法在半固定沙丘的植被恢复效果优于流动沙丘;3)捐赠土壤种子库可以增加流动沙丘实现跨越式恢复的可能性,加快其向固定沙丘的演替进程;4)小幅度的降雨量增减对受捐区种子萌发数量和地上生物量无显著影响;5)极端降雨可以显著提高受捐区种子萌发数量和地上生物量。综上所述,在模拟实验条件下,捐赠土壤种子库技术可以有效地促进退化沙丘植被恢复,极端降雨事件对捐赠土壤种子库实施后的恢复效果影响更加显著。研究为捐赠土壤种子库在退化沙地植被恢复的野外实际应用提供了理论支持。

南亚抗震不利地段海陆交互复杂互层地基加固性能研究

针对孟加拉国某港口工程海陆交互相复杂互层地基加固中遇到的地层特性复杂、加固效果难以预测以及软黏土和粉细砂互层土场地地震液化的问题,结合场地地质条件、使用功能、工程特点等,对插板预压联合降水强夯在该场地条件下的加固效果展开研究。依托项目试验区块,通过对加固前后土体物理力学指标的对比分析和沉降-时程曲线、孔隙水压力-时程消散曲线等的研究,得到插板预压联合降水强夯加固的过程特性以及对原状土和吹填土的加固效果。研究表明,插板预压联合降水强夯法对于复杂互层土上吹填砂场地具有较好的适应性,加固效果可满足设计承载力和工后沉降控制要求,该法对于减轻砂土层的液化具有一定的作用。研究成果对于南亚地区复杂互层土吹填场地设计具有指导意义。

鄂尔多斯区内毛乌素沙地1987—2022年植被覆盖时空演变

毛乌素沙地作为我国四大沙地之一,是沙漠化和防沙治沙研究的重点区域。遥感已成为地表时空分析的重要手段,但当前毛乌素沙地区域基于长时间序列、中高分辨率影像研究不足。利用Google Earth Engine云平台,结合Landsat-5 TM、Landsat-7 ETM+和Landsat-8 OLI长时序归一化植被指数,采用Sen+Mann-Kendall方法探究鄂尔多斯地区毛乌素沙地1987—2022年近35年植被覆盖时空演变,并结合气象数据进行驱动力分析。结果表明:(1)鄂尔多斯地区毛乌素沙地植被不断改善,植被覆盖整体呈增长趋势,NDVI变化量为+0.0028 a^(-1),NDVI增势呈先缓-后急-再缓的趋于平稳的阶段式变化特征;(2)植被改善的区域面积占比达98%以上,退化区域面积占比小于0.5%,空间上植被覆盖改善东部优于西部,南北部优于中部;(3)植被覆盖变化与自然水热变化无显著相关性。

深回填土砂泥岩组合地层桩锚围护基坑的变形规律

[目的]目前工程界针对基坑的研究大多数基于软土基坑和岩质基坑的经验,重庆地区为深回填土砂泥岩组合地层,需展开基坑变形规律研究。[方法]以重庆轨道交通10号线兰花湖停车场基坑工程为背景,基于现场监测数据,总结围护结构水平位移,围护桩后地面沉降的变化规律,进而围护结构水平位移与桩后地面沉降相关性。[结果及结论]围护桩最大侧移δh变化范围为0.048%H~0.103%H(H为开挖深度),远小于软土地区的统计结果;最大地面沉降δv介于0.033%H~0.220%H,小于卵石和软土基坑,与青岛土岩组合基坑较为接近;基坑开挖影响范围为H~1.5 H;基坑最大地面沉降δv与围护结构最大侧移δh关系可表示为δ_(v)=0.45δ_(h)~2.35δ_(h),均值为1.31δ_(h);地面沉降包络面积和围护结构侧移包络面积比值近似为1.67。

旱区连作砂田土壤质量和土地生产力演变与调控研究进展

砾石覆盖在改变旱区水文循环和物质转化方面有着至关重要的作用。然而,长期连作给砂田土壤质量及土地生产力带来危机和不确定性。以连作砂田为研究对象,归纳总结了连作年限对砂层质地结构、土壤物理结构、土壤水盐热效应、土壤养分状况、土壤酶活性、土壤微生物特性、作物生长发育以及产量品质的影响效应和可能机制,发现砂田土壤生态环境和土地生产力在人类活动及自然侵蚀的扰动和破坏下整体呈现退化态势,但对不同覆盖条件、施肥水平和种植结构等农田管理措施的响应过程表现出差异性。继而,基于土壤质量和土地生产力的协同和互作效应深入揭示了砂田性能逐年退化机理,并简述了生物、农业及工程调控措施在砂田退化阻控和修复方面的应用进展。在此基础上,提出了砂田退化进程中急需解决的关键科学问题和未来发展方向,主要包括土壤质量演变的基本过程及其发生机制、“砾石-土壤-微生物-植物”系统的叠加和互作效应及其分子机理、土壤改良与生物防治措施的定量化及其调控机制三个方面。在气候变化、植被演替和土地退化背景下,废弃风化砾石的劣化增肥机制及其环境效应将是今后研究的重点。

宁夏沙坡头国家级自然保护区流动沙丘移动与固定沙地风蚀的研究

【目的】深入探究宁夏沙坡头国家级自然保护区流动沙丘营建植被后土壤风蚀抑制效率的定量关系,以期为我国干旱区制定合理的防风固沙方案提供理论依据。【方法】在宁夏沙坡头国家级自然保护区内3处流动沙丘各设置3个观测点,采取插钎法观测流动沙丘的移动;同时在保护区3处固定沙地采集栽植沙柳地段、栽植樟子松地段与栽植油蒿、花棒、柠条地段的原状土和各自对照的原状土开展室内风洞实验,风洞内观测在不同风速下的吹蚀变化。【结果】宁夏沙坡头国家级自然保护区流动沙丘一个风季平均前移3.23 m。风洞内不同风速吹蚀下,栽植沙柳地段样地土样的风蚀模数与对照相比,在风速为15 m/s时减少96.78%,在风速为20 m/s时减少97.07%;在10、15、20 m/s的风速吹蚀下,栽植樟子松地段样地土样的风蚀模数分别比对照减少53.13%、99.61%、99.84%,栽植油蒿、花棒、柠条地段样地土样的风蚀模数分别比对照减少50.00%、65.01%、3.65%。【结论】流动沙丘采用机械草方格固定后栽植人工植被能够促进地表生物结皮形成,进而土壤风蚀大为减弱。在干旱半干旱区进行植物固沙工作时要高度重视生物结皮的防治土壤风蚀的作用,以促进我国的生态恢复。

复合型治沙措施对土壤细菌群落结构及功能的影响

以流动沙丘地人工梭梭林土壤(Asd)为对照,选取尼龙网格沙障+人工梭梭林(Nn)和黏土沙障+人工梭梭林(Cy)2种复合型治沙措施区土壤为研究对象,采用Illumina高通量测序和PICRUSt2功能预测技术,探究复合型治沙措施对土壤细菌群落结构及功能的影响,并采用冗余分析解释影响土壤细菌群落及功能的主要理化因子。结果表明:1)2种复合型治沙措施区土壤细菌隶属于35门、90纲、172目、259科和436属。放线菌门、变形菌门和绿弯菌门是研究区土壤优势菌群,平均相对丰度累计达71.84%,其中放线菌门相对丰度最高,占32.16%~37.09%。Cy措施区土壤拟杆菌门和蓝藻菌门显著高于Asd样地(P<0.05)。2)2种措施区土壤细菌Chao1指数显著高于流动沙丘土壤(P<0.05),但主坐标分析显示,3组样地土壤细菌群落结构组成相似。3)在17个次级功能中,碳水化合物代谢功能等为土壤细菌的主要生态功能,且在治沙措施区表现出高度冗余特点。4)相较流动沙丘土壤,复合型治沙措施区土壤有机质等养分含量呈显著增加的共性趋势(P<0.05),且冗余分析表明土壤有机质和速效钾等理化因子显著影响细菌群落结构及生态功能。5)土壤优势菌门与绝大多数代谢功能呈显著相关,且Mantel检验表明土壤细菌群落结构差异与功能潜势差异之间呈显著正相关。综上,复合型治沙措施的实施有助于改善荒漠土壤微环境,研究结果可为沙化土壤微环境生态修复提供理论依据。

化肥减量配施有机肥对沙土地紫花苜蓿生产性能及肥料利用率的影响

针对沙土地紫花苜蓿生产中养分流失严重、肥料利用率低的问题,本研究采用单因素随机区组设计,在宁夏东部毛乌素沙土地设置不施肥(CK)、有机肥代替0%(F_(1))、15%(F_(2))、30%(F_(3))、45%(F_(4))、60%(F_(5))、100%(F_(6))常量化肥共7个处理的田间试验,探讨了不同处理对紫花苜蓿(Medicago sativaL.)产量、品质及养分利用的影响。结果表明:与单施化学化肥(F_(1))处理相比,30%化肥减量配施有机肥(F_(3))通过降低紫花苜蓿茎叶比(14.15%),提高干鲜比(4.48%)、粗蛋白含量(10.44%)和干草产量(4.15%),使氮(磷)肥料农学效率提高11.79%,同时提高肥料贡献率(7.38%)。结合主成分分析,30%化肥减量配施有机肥是实现沙土地紫花苜蓿品质提升和高效生产的施肥模式。

毛乌素沙地盐池地区固定沙丘主要固沙灌木的空间分布格局与空间关联性研究

种群的空间分布格局与关联性的研究对预测种群的演替趋势和植被重建具有重要意义。基于毛乌素沙地固定沙丘上固沙灌木的地理位置和生长发育阶段数据,采用单变量、双变量成对相关函数和Monte-Carlo拟合检验方法,对油蒿(Artemisiaordosica)、杨柴(Hedysarummongolicum)和柠条(Caraganakorshinskii)三种优势种群进行空间分布格局和关联性分析。结果表明:(1)三个种群在小尺度下呈现聚集分布,大尺度下呈现随机或均匀分布;杨柴和柠条种群在研究尺度范围内主要表现为聚集分布。(2)种间关系表明:油蒿和杨柴在小于5 m尺度下负相关,其他尺度下基本不具有相关性。(3)种群不同生长发育阶段之间的种内关联关系表明:在小尺度下,3个种群的种内关系基本呈正相关;在大尺度下,油蒿种内关系呈负相关,杨柴和柠条的种内关系不存在相关性。

一种改进的黑土农田风蚀集沙仪

风蚀监测可反映风沙运动规律,集沙仪是风蚀监测的必备仪器,而以往研究大多在沙漠或沙地开展,较少涉及黑土农田。本研究基于BSNE(Big Spring Number Eight)集沙仪,将采沙盒底部阻风结构中的18目孔径筛网改进为逆向百叶窗式的阻风挡板,采用模拟试验对比分析BSNE集沙仪和改进后rBSNE(Revised Spring Number Eight)集沙仪的保沙和集沙能力,并将其应用于野外黑土农田风蚀监测。研究结果表明:与BSNE集沙仪相比,rBSNE集沙仪降低了小粒级颗粒的损失率,当风速低于20 m·s^(-1)时,对<0.25 mm粒径的土壤颗粒的损失率显著降低74.3%~87.1%;当风速达到20 m·s^(-1)时,对所有试验粒径的土壤颗粒的损失率显著降低46.9%~74.3%。与BSNE集沙仪相比,rBSNE集沙仪有助于对小粒级颗粒的收集,当风速低于20 m·s^(-1)时,对粒径为<0.5 mm的集沙量显著增加了9.0%~44.0%;当风速达到20 m·s^(-1)时,对所有试验粒径的集沙量均显著增加7.3%~34.4%。野外监测结果显示风蚀输沙量随高度增加呈指数函数递减趋势,说明rBSNE集沙仪可应用于黑土农田风蚀的监测。

2005-2020年鄱阳湖沙地输沙势特征分析

鄱阳湖沿岸风沙活动对经济发展和生态环境产生较大危害。探究环湖风沙环境和输沙势(DP)的时空变化,了解鄱阳湖沙地侵蚀规律,对鄱阳湖防沙的重点区域具有重要意义。基于2005—2020年鄱阳湖沿岸九江、庐山、星子、永修、都昌、鄱阳和南昌7个气象站点的风况数据,利用输沙势分析其沙地的风能环境特征。结果表明:1)2005—2020年鄱阳湖沿岸的起沙风速波动减小,起沙风风频冬季最高,夏季最低,风向偏北。2)研究区内DP年际变化整体呈下降趋势,季节差异性较大,春冬季大于夏秋季;空间异质性显著,呈北高南低,西高东低的空间格局,庐山和星子最大,鄱阳最小。庐山站处于中风能环境,其他6个站点属于低风能环境。DP的风向集中分布在N-NE,合成输沙方向指向偏西南。3)风向变率存在明显的区域差异现象,南昌和永修表现出较大变率的单峰状态,其他5地则较多处于中等变率的双峰状态。总体上,DP时空演变差异与沙地面积变化一致,合成输沙势与沙地面积同期增大或减小,高值区分布在沙地面积较大处。建议以鄱阳湖西北部、都昌、永修为沙化防治的重点区域。

宁夏河东沙地土壤水分动态变化

[目的]探究沙地土壤水分动态变化特征,为沙漠化治理提供科学支撑。[方法]选择宁夏回族自治区河东沙地(流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘、防护林)为研究对象,根据定位观测和自动观测系统数据,分析沙地土壤(0—150 cm深度)水分分布特征。[结果](1)各样地土壤含水量随时间变化趋势表现出良好的一致性,根据土壤含水量变化可分为3个时期:4—5月为土壤水分积累期,6—8月为土壤水分消耗期,9—11月为土壤水分平稳期;(2)不同月份0—10 cm土壤含水量差异明显,40—150 cm土层土壤含水量差异不显著;(3)0—20 cm为土壤水分活跃层,20—40 cm为土壤水分次活跃层,40—150 cm为土壤水分稳定层;(4)各样地之间土壤含水量表现为:流动沙丘>防护林(旱柳+新疆杨+樟子松林)>固定沙丘(花棒林)>固定沙丘(沙拐枣+柠条林)>半固定沙丘(沙拐枣+柠条林);(5)不同地形部位土壤含水量表现为:坡底>坡中>丘顶。[结论]宁夏河东沙地土壤含水量垂直分布分层特征明显,土壤含水量的变化除了受到降雨量、植被种类、植被分布格局的影响,还与沙丘微地貌形态有关。

内蒙古沙尘源空间格局及转化情况分析

我国北方地区春夏季节沙尘天气频发,识别沙尘源区对于沙尘天气预报及区域生态环境治理意义重大。本文以内蒙古自治区为目标区,采用2005、2010、2015和2020年4个年度土地利用/土地覆被数据,分析了内蒙古沙尘源的空间分布格局,并基于土地类型转移矩阵分析了不同类型沙尘源的转化情况。结果显示:内蒙古沙尘源空间格局的时间变化特征并不明显,但通过定量化的分析发现,每种类型沙尘源的面积均随时间波动变化,但总体看,2005—2020年,内蒙古全区沙尘源总面积减少了7771.05km^(2);从内蒙古沙尘源正、逆向转化的分析看,稀树草原、有林草原、落叶阔叶林、农田/自然植被混合区域这几种土地类型是沙尘源转化的活跃区域或者敏感区,要特别给予关注;稀疏的灌木土地类型转化为草原型沙尘源的面积占比降低的事实,从另一个侧面说明内蒙古地区灌木的固沙效果要好;内蒙古荒漠交错带面积广阔,但其生态系统脆弱,为潜在的沙尘源区,应科学划定生态保护区,禁止人为活动。本文研究结果有望为区域生态环境治理及农牧业发展提供科学依据。

土地沙化与林业防沙治沙措施探究

随着社会经济的高速发展,人们对土地资源的需求量越来越大,明显加大了土地使用压力,土地利用缺乏合理性的现象普遍存在,再加上人们过度开发利用,导致自然环境遭到严重破坏。在自然、人为双重因素的影响下,我国的土地沙化问题愈发显著,直接影响着人们正常的生产、生活。基于此,本文主要围绕土地沙化与林业防沙治沙措施展开论述。首先概述了土地沙化的内涵、现状、危害,其次分析了造成土地沙化的主要原因,最后提出了利用林业防沙治沙的有效措施。

乌珠穆沁沙地聚乳酸纤维沙袋沙障地表蚀积特征

沙障的蚀积特征对其发挥防护作用具有重要影响。为探究聚乳酸纤维(polylactic acid fiber,PLA)沙袋沙障对乌珠穆沁沙地沙化治理的效果,设置0.5 m×0.5 m、1.0 m×1.0 m、2.0 m×2.0 m和3.0 m×3.0 m共4种规格的聚乳酸纤维沙袋沙障,采用悬测法测量障格内部凹曲面形态,并分析不同规格沙障内部凹曲面的形态特征、蚀积效应。结果表明,沙障凹曲面中心风蚀深度随沙障规格的增大由5.17 cm增加到21.23 cm,而堆积强度随沙障规格的增大由3.86 g·cm^(-3)降至0.42 g·cm^(-3),障格内由堆积变为风蚀;蚀积系数稳定在1/9~1/8,随沙障规格的增大蚀积系数逐渐减小;障格内风蚀最深点随主风向偏移,障格内与主风向一致的方位风蚀量更大,剖面曲线开口更大;坡顶处凹曲面拟合效果大于坡中和坡底。综上所述,在乌珠穆沁沙地内,风蚀多发生在西北-东南和西-东方向上,且坡顶处形成的凹曲面较稳定,该地区适合布设2.0 m×2.0 m规格PLA沙障,研究结果为PLA沙障在乌珠穆沁沙地防沙工程中的合理应用提供了科学参考。

风滚植物高立式沙障防风效应研究

“风滚”扩散是植物种子传播与个体扩张的重要形式,具有重要生态学意义。草地、沙地均存在大量的风滚植物,冬春季在气流作用下运动并堆停在各种障碍物周围,其中,网围栏拦截形成风滚植物障体较为常见,此类障体对过境风沙也会产生明显的阻挡作用。为探究风滚植物障体的防风效应,本研究模拟了网围栏拦截不同数量的风滚植物,设计了具有密、中、疏3种疏透度的风滚植物高立式沙障(障高H为1 m),通过野外试验研究了防风效能、风沙动力学粗糙度及风速流场特征,并探索了高度、疏透度等沙障工程参数对防风效益的影响,为防沙治沙新方法与新技术应用提供参考。结果表明(:1)风滚植物高立式沙障能够影响周边风场特征,可影响至障后7 H距离、0~90 cm高度范围(;2)密、中、疏3种沙障均能够显著降低过境风速强度,具有较好的防风效能。3种沙障风速最小值均出现在障后3 H距离处,但随着疏透度的减小,沙障防风效能呈现增加的趋势,防风效能最高值出现在密型沙障后10 cm处,可达到50%。(3)密、中、疏3种沙障均能够增加地表粗糙度,3种沙障整体上呈现密型>中型>疏型的趋势,粗糙度最大值出现在密型沙障,可达2.97 cm。风滚植物高立式沙障能有效对过境风速产生影响,具有很好的防风效应,能够为防沙治沙应用提供参考。