中国沙漠 ›› 2020, Vol. 40 ›› Issue (4): 71-80.DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2020.00020
许明静1(), 吕萍1(), 肖南1, 杨军怀2, 刘铮瑶1, 冯淼彦1, 梁准1
收稿日期:
2019-12-31
修回日期:
2020-02-17
出版日期:
2020-08-20
发布日期:
2020-09-01
通讯作者:
吕萍
作者简介:
吕萍(E-mail: lvping@lzb.ac.cn)基金资助:
Mingjing Xu1(), Lü Ping1(), Nan Xiao1, Junhuai Yang2, Zhengyao Liu1, Miaoyan Feng1, Zhun Liang1
Received:
2019-12-31
Revised:
2020-02-17
Online:
2020-08-20
Published:
2020-09-01
Contact:
Lü Ping
摘要:
毛乌素沙地生态环境脆弱,近年来沙漠化虽整体呈逆转状态,但西北部仍存在沙丘活化现象,风沙活动强烈,对下风向植被恢复和农牧生产造成了一定影响。利用Google Earth卫星影像对2002—2015年毛乌素沙地西北部裸露沙丘和植被覆盖沙丘进行监测,分析了植被覆盖与沙丘移动之间的内在联系。结果表明:(1)毛乌素沙地西北部存在较严重的风沙活动,沙丘移动速度为0.38~6.05 m·a-1,其中植被覆盖沙丘平均移动速度为2.29 m·a-1,裸露沙丘平均移动速度为4.59 m·a-1,沙丘平均移动方向为122.5°,与当地合成输沙方向基本一致。(2)沙丘移动速度与高度呈负相关,但相关系数比前人报告的低,这与沙丘表面覆盖植被的时空变化密切相关。(3)植被覆盖对沙丘形态变化具有明显的影响,盖度增加使沙丘形态趋于饼状,从而逐渐被固定。(4)风况、地表盐渍化和公路两旁的固沙措施等也影响了沙丘的移动速度。
中图分类号:
许明静, 吕萍, 肖南, 杨军怀, 刘铮瑶, 冯淼彦, 梁准. 毛乌素沙地西北部植被覆盖对沙丘移动的影响[J]. 中国沙漠, 2020, 40(4): 71-80.
Mingjing Xu, Lü Ping, Nan Xiao, Junhuai Yang, Zhengyao Liu, Miaoyan Feng, Zhun Liang. Effect of vegetation cover on dune migration in northwest Mu Us Sandy Land[J]. Journal of Desert Research, 2020, 40(4): 71-80.
图3 裸露沙丘和植被覆盖沙丘的移动速度和方向A:裸露沙丘(39°09′21″N、108°32′06″E); B:植被覆盖沙丘(39°09′39″N、108°31′37″E)
Fig.3 The migration rate and direction of bare dune and dune with vegetation
沙丘类型 | 移动参数 | 北翼 | 南翼 | 背风坡底部 | 迎风坡底部 | 沙丘顶部 |
---|---|---|---|---|---|---|
裸露沙丘 | 距离/m | 52±19 | 58±18 | 67±8 | 70±15 | 73±9 |
方向/(°) | 136±20 | 113±10 | 123±11 | 120±19 | 122±11 | |
植被覆盖沙丘 | 距离/m | 27±17 | 34±18 | 39±21 | 32±18 | 46±22 |
方向/(°) | 150±41 | 117±67 | 132±20 | 134±80 | 132±21 |
表1 裸露沙丘和植被覆盖沙丘5个特征点的移动距离和方向(平均值±标准差)
Table 1 Migration rate and direction of five feature points of bare barchan dunes and dunes with vegetation
沙丘类型 | 移动参数 | 北翼 | 南翼 | 背风坡底部 | 迎风坡底部 | 沙丘顶部 |
---|---|---|---|---|---|---|
裸露沙丘 | 距离/m | 52±19 | 58±18 | 67±8 | 70±15 | 73±9 |
方向/(°) | 136±20 | 113±10 | 123±11 | 120±19 | 122±11 | |
植被覆盖沙丘 | 距离/m | 27±17 | 34±18 | 39±21 | 32±18 | 46±22 |
方向/(°) | 150±41 | 117±67 | 132±20 | 134±80 | 132±21 |
研究区 | 沙丘数量 | 移动速度/(m·a-1) | 移动方向/(°) |
---|---|---|---|
西北部 | 39 | 0.38~6.05/3.44 | 100~210.3/122.5 |
东北部 | 5 | 1.59~5.4/2.79 | 96.4~120.8/109.3 |
西南部 | 5 | 0.22~2.58/1.54 | 22.6~174.5/117.2 |
表2 毛乌素沙地3个地区的沙丘移动速度和方向(范围/平均值)
Table 2 Dune migration rate and direction of three sites in Mu Us Sandy Land
研究区 | 沙丘数量 | 移动速度/(m·a-1) | 移动方向/(°) |
---|---|---|---|
西北部 | 39 | 0.38~6.05/3.44 | 100~210.3/122.5 |
东北部 | 5 | 1.59~5.4/2.79 | 96.4~120.8/109.3 |
西南部 | 5 | 0.22~2.58/1.54 | 22.6~174.5/117.2 |
研究区 | 沙丘数量 | 移动速度/(m·a-1) | 移动方向/(°) |
---|---|---|---|
上风向 | 6 | 2.50~5.54/4.24 | 109.3~143.5/122.8 |
下风向 | 14 | 0.39~5.10/3.38 | 109.8~210.3/126.7 |
交叉处 | 4 | 1.02~3.95/2.15 | 101.9~125.9/114.6 |
表3 公路上风向、交叉处、下风向沙丘的移动速度和移动方向(范围/平均值)
Table 3 Migration rate and direction of dunes at upwind and downwind and cross of road
研究区 | 沙丘数量 | 移动速度/(m·a-1) | 移动方向/(°) |
---|---|---|---|
上风向 | 6 | 2.50~5.54/4.24 | 109.3~143.5/122.8 |
下风向 | 14 | 0.39~5.10/3.38 | 109.8~210.3/126.7 |
交叉处 | 4 | 1.02~3.95/2.15 | 101.9~125.9/114.6 |
沙丘分类 | 沙丘 数量 | 移动速度 /(m·a-1) | 移动方向 /(°) |
---|---|---|---|
裸露沙丘 | 21 | 2.96~6.05/4.59 | 100.2~138.1/116.7 |
植被覆盖沙丘 | 18 | 0.38~4.85/2.29 | 100.7~210.3/128.2 |
表4 裸露沙丘和植被覆盖沙丘的移动速度和方向(范围/平均值)
Table 4 Migration rate and direction of bare barchan dunes and dunes with vegetation
沙丘分类 | 沙丘 数量 | 移动速度 /(m·a-1) | 移动方向 /(°) |
---|---|---|---|
裸露沙丘 | 21 | 2.96~6.05/4.59 | 100.2~138.1/116.7 |
植被覆盖沙丘 | 18 | 0.38~4.85/2.29 | 100.7~210.3/128.2 |
项目 | 相关方程 | R2 | 项目 | 相关方程 | R2 |
---|---|---|---|---|---|
投影面积与高度 | S=1524.3H+8150 | 0.26* | 高度与迎风坡长度 | H=0.04LU+2.46 | 0.06 |
投影面积与宽度 | S=108.8W-816.3 | 0.63** | 投影面积与迎风坡长度 | S=285LU-4442.2 | 0.43** |
投影面积与南翼长度 | S=133.2LS+8818.5 | 0.16 | 投影面积与北翼长度 | S=95.3LN+8913.5 | 0.22* |
南翼长度与迎风坡长度 | LS=0.56LU+12.10 | 0.19* | 北翼长度与迎风坡长度 | LN=0.6LU+27.3 | 0.09 |
北翼长度与南翼长度 | LN=0.7LS+34.3 | 0.19* | 宽度与迎风坡长度 | W=1.2LU+66.6 | 0.15 |
投影面积与背风坡长度 | S=926.7LD+4572.1 | 0.28* | 宽度与背风坡长度 | W=4.4LD+99.5 | 0.11 |
北翼长度和宽度 | LN=0.3W+25.9 | 0.20* | 南翼长度和宽度 | LS=0.26W+19.6 | 0.27* |
表5 裸露沙丘形态参数间的相关关系
Table 5 Relationship between morphometric parameters of bare dunes
项目 | 相关方程 | R2 | 项目 | 相关方程 | R2 |
---|---|---|---|---|---|
投影面积与高度 | S=1524.3H+8150 | 0.26* | 高度与迎风坡长度 | H=0.04LU+2.46 | 0.06 |
投影面积与宽度 | S=108.8W-816.3 | 0.63** | 投影面积与迎风坡长度 | S=285LU-4442.2 | 0.43** |
投影面积与南翼长度 | S=133.2LS+8818.5 | 0.16 | 投影面积与北翼长度 | S=95.3LN+8913.5 | 0.22* |
南翼长度与迎风坡长度 | LS=0.56LU+12.10 | 0.19* | 北翼长度与迎风坡长度 | LN=0.6LU+27.3 | 0.09 |
北翼长度与南翼长度 | LN=0.7LS+34.3 | 0.19* | 宽度与迎风坡长度 | W=1.2LU+66.6 | 0.15 |
投影面积与背风坡长度 | S=926.7LD+4572.1 | 0.28* | 宽度与背风坡长度 | W=4.4LD+99.5 | 0.11 |
北翼长度和宽度 | LN=0.3W+25.9 | 0.20* | 南翼长度和宽度 | LS=0.26W+19.6 | 0.27* |
项目 | 相关方程 | R2 | 项目 | 相关方程 | R2 |
---|---|---|---|---|---|
投影面积与高度 | S=969.8H+14278.1 | 0.12 | 高度与迎风坡长度 | H=0.013LU+6.972 | 0.01 |
投影面积与宽度 | S=108.2W+6325.2 | 0.25* | 投影面积与迎风坡长度 | S=231.2LU+219.5 | 0.59** |
投影面积与南翼长度 | S=128.5LS+16192 | 0.09 | 投影面积与北翼长度 | S=38.1LN+19978 | 0.01 |
南翼长度与迎风坡长度 | LS=0.01LU+45.9 | 2.5×10-4 | 北翼长度与迎风坡长度 | LN=-0.04LU+63 | 0.003 |
北翼长度与南翼长度 | LN=0.7LS+24.3 | 0.36** | 宽度与迎风坡长度 | W=0.3LU+121.8 | 0.04 |
投影面积与背风坡长度 | S=641LD+14278.1 | 0.12 | 宽度与背风坡长度 | W=2.4LD+117.1 | 0.08 |
北翼长度和宽度 | LN=0.3W+15.5 | 0.24* | 南翼长度和宽度 | LS=0.2W+16.4 | 0.18 |
表6 植被覆盖沙丘形态参数间的相关关系
Table 6 Relationship between morphometric parameters of dunes with vegetation
项目 | 相关方程 | R2 | 项目 | 相关方程 | R2 |
---|---|---|---|---|---|
投影面积与高度 | S=969.8H+14278.1 | 0.12 | 高度与迎风坡长度 | H=0.013LU+6.972 | 0.01 |
投影面积与宽度 | S=108.2W+6325.2 | 0.25* | 投影面积与迎风坡长度 | S=231.2LU+219.5 | 0.59** |
投影面积与南翼长度 | S=128.5LS+16192 | 0.09 | 投影面积与北翼长度 | S=38.1LN+19978 | 0.01 |
南翼长度与迎风坡长度 | LS=0.01LU+45.9 | 2.5×10-4 | 北翼长度与迎风坡长度 | LN=-0.04LU+63 | 0.003 |
北翼长度与南翼长度 | LN=0.7LS+24.3 | 0.36** | 宽度与迎风坡长度 | W=0.3LU+121.8 | 0.04 |
投影面积与背风坡长度 | S=641LD+14278.1 | 0.12 | 宽度与背风坡长度 | W=2.4LD+117.1 | 0.08 |
北翼长度和宽度 | LN=0.3W+15.5 | 0.24* | 南翼长度和宽度 | LS=0.2W+16.4 | 0.18 |
沙丘类型 | 时间 | 迎风坡长度 (Lu)/m | 背风坡长度 (Ld)/m | 高度 (H)/m | 南翼长度 (LS)/m | 北翼长度 (LN)/m | 宽度 (W)/m | 投影面积 (S)/m2 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
裸露沙丘 | 2002年 | 67±13 | 15±4 | 10±2 | 58±15 | 84±26 | 158±36 | 16433±4508 |
2015年 | 75±10 | 9±3 | 6±2 | 46±18 | 59±21 | 147±34 | 15072±4326 | |
植被覆盖沙丘 | 2002年 | 81±27 | 15±6 | 10±4 | 59±26 | 68±29 | 154±36 | 21850±8367 |
2015年 | 110±29 | 10±4 | 6±2 | 35±16 | 49±22 | 140±41 | 22597±8795 |
表7 2002年和2015年沙丘的形态参数
Table 7 Morphometric parameters of dunes in 2002 and 2015
沙丘类型 | 时间 | 迎风坡长度 (Lu)/m | 背风坡长度 (Ld)/m | 高度 (H)/m | 南翼长度 (LS)/m | 北翼长度 (LN)/m | 宽度 (W)/m | 投影面积 (S)/m2 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
裸露沙丘 | 2002年 | 67±13 | 15±4 | 10±2 | 58±15 | 84±26 | 158±36 | 16433±4508 |
2015年 | 75±10 | 9±3 | 6±2 | 46±18 | 59±21 | 147±34 | 15072±4326 | |
植被覆盖沙丘 | 2002年 | 81±27 | 15±6 | 10±4 | 59±26 | 68±29 | 154±36 | 21850±8367 |
2015年 | 110±29 | 10±4 | 6±2 | 35±16 | 49±22 | 140±41 | 22597±8795 |
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