浑善达克沙地的土地沙漠化过程研究

借助TM/ETM+影像和GIS平台,采用实地考察与野外实验和室内分析整理相结合的办法,对浑善达克沙地土地沙漠化过程进行了初步研究。结果表明,过去50a来,浑善达克沙地经历了强烈的沙漠化发展。位于沙地中部正蓝旗的沙漠化土地从1987年的5 593.8km2发展到2000年的6 015.3km2,发展速率为32.4km2.a-1。2000年紧急启动的风沙源治理工程,一定程度改善了当地沙漠化发展态势,2005年正蓝旗共有沙漠化土地5 950.4km2,有约330.7km2的严重沙漠化土地得到了控制和逆转。其他大部分沙漠化土地虽有不同程度改善,但5a的时间里尚未发生质的变化。沙漠化过程是原生植被逐步被沙生植被和沙生先锋植被取代的过程;同时也是土壤粗化、贫瘠化和空间重新分布过程。随着土地沙漠化程度的加剧,起沙风速降低,输沙强度增大,沙地近地表表现出相对高风能环境。沙漠化过程以固定沙丘活化为主,主要有发育"马蹄形"风蚀洼地、"鱼钩"型沙丘和"串珠状"风蚀槽三种沙丘活化形式,最终导致景观支离破碎、不少地区出现了流沙连片的现象。同时,农田开垦引起土壤风蚀的危险,也不容忽视。

高寒草甸地区沙漠化发展过程及成因分析——以黄河源区玛多县为例

遥感监测和野外调查研究结果表明:玛多县的沙漠化经历了由迅速发展到急剧逆转的过程,其中,20世纪80年代到2000年是沙漠化迅速发展的时期,沙漠化土地面积从1987年的12 827.6km2增加到16 330.7km2,达到全县土地总面积的64.7%,而在此后的6a里,沙漠化状况得以有效逆转,在2006年,沙漠化土地下降到12 977.2km2,年均逆转面积为559km2;研究区沙漠化发生、发展的主要原因是气候变暖引起的冻土退化,以及随之引起的表土干旱化、草场退化、鼠害等;人类活动虽然在研究区沙漠化发生、发展过程中没有起到主导作用,但是可以通过以草定畜、围栏、灭鼠等措施有效控制沙漠化的发展,并使其得到逆转。

兰州市大气降尘环境磁学特征研究

应用环境磁学方法系统研究了兰州市区大气自然降尘的磁学特征(包括磁化率、无磁滞磁化率、等温剩磁、磁滞回线和热磁曲线)。结果表明:兰州市大气降尘中磁性矿物含量较高,磁参数的贡献主要来自磁铁矿和磁赤铁矿,磁性矿物的粒度较粗,为准单畴颗粒;兰州市大气污染严重,磁化率等磁学参数较好地反映了兰州市大气污染状况;兰州市空气污染防治近年来已取得了一定成效,空气质量有了较大改善,冬季污染在逐年减轻,而夏季污染变化不大。环境磁学作为一种简单、快速且无破坏性的研究手段,可以为城市污染防治研究提供许多有价值的信息。

腾格里沙漠东南缘春季降尘量和粒度特征

根据腾格里沙漠东南缘风沙科学观测场实测的降尘资料，对该地区春季（3-5月）降尘量和降尘粒度特征进行了研究．结果表明：该地区5月的降尘量最大，其次为4月和3月．春季降尘量的平均值为1053．3kg/hm2．研究区降尘平均粒径较粗，以沙物质为主．分选性较差至很好．偏度近对称至极正偏．峰度中等至很窄．受风速、地表粗糙度和沙源的影响，降尘粒级分布既有单峰，又有双峰和三峰，主要以双峰为主，同时，所有粒径中跃移颗粒约占90％，近距离输送的悬移颗粒占7％左右，而远距离输送的悬移颗粒仅占不到4％．因此可以认为，该地区跃移颗粒的跳跃高度高于前人的研究结果．同时，在腾格里沙漠东南缘的沙漠地区，大气降尘主要以局地的沙粒为主，远源沙尘贡献并不多．

腾格里沙漠西南缘植被季节变化及风沙活动

腾格里沙漠西南缘沙区,3种植被条件下的盖度四季波动情况为：在林带背风面封育区25.89%～35.35%,封育区19.4%～29.39%,流沙区11.39%～16.05%之间;各季节植被盖度表现为秋季〉夏季〉春季〉冬季,其中,流沙区植被盖度春季增幅最大,旱季降幅最小,而林带背风面封育区则雨季增幅最显著,封育区次之。流沙区草本植物株（丛）数比例从春季开始近似线性增加,旱季变缓,雨季又有所增加,8月底至9月上旬达最大值,灌木植物比例则相反;封育区和林带背风面封育区草本植物株（丛）数比例变化相似,均为春季迅速上升,旱季下降,雨季显著增加,9月底达最大值,灌木植物相反。流沙区因植被稀疏,牲畜采踏,植被难恢复,裸露地面风沙流活动强烈,沙丘前移;封育区植被盖度较大,形成了比较稳定的自然生态植被区域;林带背风面封育区则在多层防护林防护下,区域内风速低,植被盖度大,枯枝落叶多,普遍有1～1.5 mm厚的结皮,形成了更加稳定的生态环境。试验研究表明：在当地降水条件下,只要在沙漠边缘建立足够的封育区,禁止或减少人为活动,自然植被恢复,可大大降低风沙活动,遏制沙漠前移,实现当地的生态可持续发展。

干旱区主要陆表过程与人类活动和气候变化研究进展

分析了国内外水、土、气、生主要陆表过程的相互作用以及干旱、半干旱区主要陆表过程与气候变化和人类活动互为响应机制的一系列研究成果,提出了未来该研究领域的发展方向应集中在地球表层系统各要素相互作用的综合研究,同时突出人类活动在陆表过程中的主导地位;在研究手段上应基于国家野外科学观测站、生态网络站的长期定位观测,开展干旱、半干旱区不同尺度水、土、气、生过程相互作用机理及其联网对比、集成研究。最终通过深刻理解研究区陆表过程及其调控机理,丰富陆地表层系统科学研究的内涵,带动相关学科在交叉集成研究上的理论创新。

西北防护林防风效应研究

风沙灾害是中国西北地区普遍存在自然灾害之一。为探查西北防护林的防风效能,选取甘肃民勤和宁夏盐池2个典型的风沙灾害区,采用样地调查、统计分析、回归模型等方法,对农田片状林不同距地高度和不同疏透度在有效距离内的防风效能进行观测与分析,并对防风固沙林对地表粗糙度的影响进行了研究。结果表明,在防护林树冠以下有效防风距离内,随距地高度的增加防风效能逐渐增加;防护林的疏透度与其防风效能呈极显著负相关,相关系数达-0.941;防风固沙林随其郁闭度的增加,地面粗糙度逐渐增大,并给出防护林郁闭度和地面粗糙度之间的函数关系式。并且对产生这些结果的原因进行了初步的讨论。

PIV技术及其在风沙边界层研究中的应用

为了考察粒子图像测速度技术在风沙环境风洞中的测量精度及在风沙边界层研究中的应用潜力,通过筛选适当的示踪颗粒,借助PIV测量系统重新测量了风沙环境风洞中的风廓线,并获得了风沙边界层内跃移沙粒的速度和浓度分布规律。实验结果表明:PIV测得的风速廓线与标准风速廓线仪所测结果相当吻合(R2≥0.99);沙粒跃移的平均水平速度和相对浓度(灰度)沿距离沙面高度分别呈幂函数和负指数分布,沙粒速度随高度和自由风速的增加而增大,相对浓度随高度的增加而快速衰减,风速越小衰减越快,风速越大衰减越慢,这一结果与前人的结论一致。PIV系统为将来能够进行更加精确的风沙运动微观机理研究提供了技术保证。

降尘收集方法对沙尘理化性质的影响及环境意义

利用建立在腾格里沙漠东南缘的中国科学院风沙观测场内收集的降尘,分析了不同降尘收集方法收集的降尘粒度、化学元素含量、富集因子、硅铝率和硅铝铁率,旨在优化干旱区降尘收集方法、确定我国的沙尘源区.降尘物质的微量元素Ba的含量最大,可达255~474μg/g, Nd的含量为0.3~9.6μg/g；常量元素SiO2的含量最大,79.30%, MgO含量最小,0.98%.微量元素的富集因子值在0~3之间,但常量元素差异较大.结果表明,减速法和湿法收集的降尘从粒度分布、化学元素含量、富集因子、硅铝率和硅铝铁率等方面均具有一致性.平均粒径湿法最细（Φ值2.84）,干法最粗（Φ值2.46）.因此,减速法能够作为代替湿法在干旱区进行收集降尘的方法.同时,由降尘的地球化学性质可知,西北干旱区沙漠是我国的主要沙尘源区之一.

河西中麻黄地理分布与环境因子的关系

调查分析表明:河西地区中麻黄主要分布于酒泉市以东,黄河以西的17个县(区)。走廊东段是其集中分布区和主要产区,土壤质地以沙壤土、轻壤土、壤土和风沙土为主,且土壤有机质含量在10 g/kg以上生长良好,5～10 g/Kg中等,低于5 g/kg%差;越往西去,随着生境恶化,中麻黄渐稀,生长发育渐弱。天然中麻黄种群大多数分布于含盐量低于10 g/kg的土壤上,并随着土壤含盐量上升,分布趋于减少;在以土壤全盐量、pH值及盐离子对中麻黄生物量影响程度的灰色关联分析中,土壤全盐量、pH值和SO42-是主导因子,Ca2+、K++Na+、Cl-、HCO3-、Mg2+关联度较小且相近,对生物量影响相似。中麻黄虽是强旱生植物,在降水量较大或地下水位高的地域内生长良好,处于生存竞争中的强者,但在极端干旱区只能生存于较低易积水的区域,且生长微弱,与膜果麻黄、红砂等超旱生植物群落形成明显对比,成为弱势种群。

沙漠化脆弱性的概念与评价

全球变暖背景下,气候变化和人类活动对沙漠化的影响成为可持续发展研究的热点问题。首先,本文基于对脆弱性概念发展的简要回顾,结合气候变化研究中的脆弱性,提出沙漠化脆弱性的概念和理论体系。其次,梳理国内外关于脆弱性评价的文献,依据沙漠化系统的特点阐释了沙漠化脆弱性评价体系、评价内容及评价方法。最后,列举沙漠化脆弱性研究中需要解决的问题,明确中国沙漠化脆弱性评价的未来特点和趋势。

中国干旱区绿洲化、荒漠化调控区划(纲要)

中国干旱区绿洲化的发展一直伴随着荒漠化的威胁。为了维持绿洲化的稳定,控制荒漠化的蔓延,实现区域社会-经济-生态和谐与可持续发展,我们通过大量野外实地考察、观测和调研,基于干旱区绿洲化、荒漠化的环境与社会-经济基础分析、成因与过程研究、绿洲与荒漠化土地时空演变的动态评估等,确立了"生态保护优先、合理开发利用、统筹协调发展"的绿洲化、荒漠化调控主导思想。综合整个干旱区主要自然要素、人文社会经济要素特征,基于大地理单元功能主导性原则、地理单元相对完整性与地域特征差异性原则、区域开发保护方向相对一致性原则等,采用定性分析与图层叠加综合分析的方法,在GIS软件分析平台上,将中国干旱区分为绿洲化、荒漠化调控三大功能类型区、18个区、60个亚区,有望为中国干旱区有针对性地实施绿洲可持续发展战略、荒漠化防治与生态文明建设提供理论依据。

黑河流域中游沙漠风能环境与风沙地貌

在黑河流域中游，沙漠分布在绿洲附近或绿洲之间。近年来，由于气候变化和人类活动的影响，该地区的生态与环境恶化。目前，虽然对该地区的生态与环境等问题进行了大量的研究，但关于绿洲及沙漠风能环境的研究较少。本文利用自动气象站的风资料、环境减灾卫星影像（HJ-1A/B）和Google Earth高清影像，对黑河流域中游沙漠的风能环境与风沙地貌进行探讨。结果表明：黑河流域中游沙漠的北部为高风能环境（〉400），中部为中风能环境（200～400），南部为低风能环境（〈200）；合成输沙势方向总体为东南方向，但在不同区域有所差异；方向变率在北部和中部属于中等变率，南部属于低变率。内陆河流域下游的冲积-洪积物是该地区沙漠形成的物质基础。风能环境与风况对风沙地貌沙丘的形成起着重要作用，但沙源供应对沙丘形态特征的作用不可忽略，在相同的风况下，新月形沙丘（链）、格状沙丘和金字塔沙丘可能共同存在，造成这种格局的主要原因在于沙源的供应程度，按新月形沙丘（链）—格状沙丘—金字塔沙丘顺序，沙源供应逐渐增加。研究区的沙丘类型包括新月形沙丘链、格状沙丘、灌丛沙丘、沙垄、金字塔沙丘、线形沙丘等。

中国北方季风边缘区过去530年降水的时空变化及其驱动机制研究

中国北方季风边缘区位置的移动影响着整个西北地区的旱涝变化和生态建设的发展.树轮和历史文献记录可以为该地区过去几百年气候环境变化和季风变化提供重要的信息.本文选取了8条树轮序列结合31条中国历史文献记录和实测降水量资料,重建了中国北方地区近530年的年降水量演化特征,对比分析了不同特征时期400rmm等降水量线空间位置的差异及其可能的驱动机制.结果表明,在年际尺度上,降水量最丰年400mm等降水量线位置都比近30年平均位置偏北,而干旱事件时期400mm等降水量线位置比近30年平均位置更偏南,且干旱时期的波动要比湿润年份的波动幅度更大;在年代际尺度上,最湿润10年和最干旱10年400mm等降水量线位置同样比最近30年偏北和偏南,但是其空间位置的变化没有年际尺度显著.研究区降水量空间位移变化主要是受北大西洋涛动（NAO）和厄尔尼诺南方涛动（ENSO）的影响.

横向沙丘背风侧气流重附风洞模拟

二次流在沙丘形成和形态维持过程中扮演着重要角色。沙丘迎风坡气流加速和背风侧气流分离是最常见的二次流形式。沙丘背风侧的二次流,尤其是气流分离形成的分离涡和气流重附对沙丘背风坡的塑造、沙丘间距和排列模式都具有重要的控制作用。因此,设计了一系列具有不同迎风坡坡度的横向沙丘模型,采用粒子图像测速技术,通过风洞实验模拟了沙丘背风侧的气流分离和重新附着。实验结果表明,当来流风速垂直于沙丘脊线时,沙丘背风侧的气流重附距离介于4.8H^10.8H之间(H为沙丘高度),最大重附距离出现在迎风坡坡度为15°的沙丘背风侧;沙丘迎风坡坡度是控制背风侧气流重附距离的主要因素,而自由风速对气流重附距离的控制作用较小。根据实验结果,还讨论了气流分离与重附对沙粒运移和沙丘形态维持的沉积学意义。

腾格里沙漠东南缘不同发育阶段横向沙丘粒度特征

选取了腾格里沙漠东南缘风沙观测场内经人工平整后流动沙地上出现的新生横向沙丘和观测场外围未经人工干预的原始横向沙丘,采集了其表层的沉积物进行试验分析,探讨了不同发育阶段沙丘之间和沙丘表层不同部位之间沉积物粒度组成的空间差异及其所反映的近地层风沙运动过程。结果表明:腾格里沙漠东南缘横向沙丘以细沙为主(53.87%),其次为中沙(42.57%),粗沙和极细沙含量很少;新生沙丘表层沙粒的平均粒径(1.98Φ)略大于原始沙丘(2.16Φ),而分选性都很好。两类沙丘的偏度都表现为近对称,峰度都表现为中等类型;由于沙丘所处发育阶段和尺度不同,即使在同一种风能环境下,两类沙丘及其表层不同部位沙粒的粒径分布也存在明显差异。

横向沙丘表面气流湍流特征野外观测

沙丘形态动力学特征是风沙地貌的重要研究内容之一,受观测技术等的限制,现有的关于沙丘形态动力学特征的研究成果还不能满足沙丘形成与演化过程研究的需要。利用三维超声风速仪对腾格里沙漠的横向沙丘表面气流特征进行野外观测,结果表明,沙丘脊线和迎风坡中部的气流均为未偏向流,而沙丘背风坡不同高度的气流包括反向流,偏向流和未偏向流。湍流强度、雷诺应力和气流丰富度随气流方向变化而变化,其在沙丘脊线和中部的变化趋势比较简单且有大致相似的规律,而其在沙丘背风坡不同高度比较复杂。

不同生长阶段咸水灌溉对樱桃番茄生长、产量及质量的影响

[目的]研究民勤地区樱桃番茄的合理灌溉方法。[方法]试验设4个灌溉处理(C、T1、T2和T3),C为淡水灌溉,T1为先淡水后咸水灌溉,T2为先咸水后淡水灌溉,T3为咸水灌溉,研究不同生长阶段咸水灌溉对樱桃番茄生长、产量及质量的影响。[结果]T2处理为先咸水后淡水灌溉,负效应明显。T1和T3的作物产量明显降低,影响果实上市产量的土壤电导率临界值为4.10 d S/m。高于此值时每增高单位土壤电导率樱桃番茄产量下降7.85%。可溶性固形物总量在所有处理中不断上升。[结论]在生殖生长期使用淡水,在营养生长期使用咸水进行膜下滴灌是民勤地区种植樱桃番茄较为合理的灌溉方法。

旱麻岗沙漠风沙地貌发育与演化

旱麻岗沙漠位于腾格里沙漠南部,是腾格里沙漠的重要组成部分。目前对该沙漠几乎没有研究。旱麻岗沙漠最主要的地貌是风沙地貌和流水地貌,且近似南北方向平行相间排列。该沙漠主要的沙丘类型有新月形沙丘链、反向沙丘和灌丛沙丘,其中新月形沙丘链和反向沙丘分布在海拔相对高的区域,且呈条带状分布,而灌丛沙丘主要分布在冲沟内。旱麻岗沙漠的起沙风主要为西北风,其次为东南风。风能环境属于低等风能环境,合成输沙方向为282°~331°,方向变率为中等变率。流动沙丘表面平均粒径最大,其次为结皮下层和结皮表层;分选性与平均粒径有相似的规律。石羊河流域、祁连山东端的冲积-洪积物和湖相沉积为旱麻岗沙漠的形成与演化提供了重要的沙源。根据野外考察,结合以往研究成果,该沙漠的形成与演化可以概括为以下几个阶段:大湖期;湖水干涸期,在退水过程形成近似平行排列的小冲沟;沙漠形成与扩张期,流动沙丘覆盖整个区域;沙漠萎缩期,降雨量增加,沙漠萎缩,平行排列的冲沟宽度和深度增加,冲沟内的流沙随流水冲向下游,而冲沟间的沙丘仍然保留在原来的位置,形成现代的地貌格局。