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中国干旱半干旱区气候异常影响机理研究进展
程姗岭, 于海鹏, 任钰, 周洁, 罗红羽, 刘晨汐, 龚咏琪
中国沙漠    2023, 43 (3): 21-35.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00126
摘要364)   HTML23)    PDF (1396KB)(327)   

干旱半干旱区占中国陆地面积一半以上,生态环境脆弱,对全球气候变化和人类活动的响应敏感,极端气候事件呈多发、强发态势。该区域的气候异常不仅受到大气内部变率的调制,还受海温、海冰和积雪等下垫面影响,这些物理因子对干旱半干旱区气候异常起关键性作用。文章系统性地回顾和梳理了这些物理因子对中国干旱半干旱区气候异常影响的研究。研究表明:大气遥相关作为气候异常的内部影响因子,其位相转变造成的环流异常会通过调控急流位置、行星波活动、阻塞强度、槽脊位置等造成干旱半干旱区气候异常;而海温则通过影响季风强度、沃克(Walker)环流强度、西太平洋副热带高压位置及激发大气罗斯贝(Rossby)波响应等方式对干旱半干旱区气候异常产生影响;积雪通过反照率效应和水文效应,改变地表辐射、土壤温湿度等下垫面热力状况,进而通过非绝热加热或改变大气斜压性等方式对干旱半干旱区气温和降水产生显著作用。文章在总结已有研究进展的基础上,指出不同因子之间的协同作用机制以及各因子对中国干旱半干旱区气候异常的贡献仍有待进一步研究。

新月形沙丘表面流场特征
罗霖炎, 高鑫, 赵永成
中国沙漠    2023, 43 (4): 41-54.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00168
摘要297)   HTML10)    PDF (11291KB)(199)   

目前对新月形沙丘表面流场尤其是涡流区的复杂流动结构缺乏全面的认识,新月形沙丘形态特征和来流风速对流场结构的影响需进一步研究。利用CFD数值模拟的方法,采用RNG k-ε湍流模型,研究了在不同几何参数和来流风速下新月形沙丘表面的流场特征,重点研究了背风侧涡流区的流动特征及范围与沙丘几何参数和来流风速的关系。结果表明:新月形沙丘高度越高、迎风坡坡度越大,其尾流涡流区长度越长,长度为沙丘高度的5~7倍;来流风速对尾流附着点的位置影响较小,不同来流风速导致的涡流区长度为沙丘高度的6~7倍;来流风速越大,尾流保护区长度越短,沙丘对流场的干扰范围越小。本研究深入解析了流场对新月形沙丘形态的塑造作用,进一步从流场的角度印证了新月形沙丘翼角下游小新月形沙丘形成的成因。

环保型固沙材料的研究进展
任廷婕, 袁立敏, 高永, 王春颖, 徐艳艳
中国沙漠    2023, 43 (3): 160-168.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00135
摘要274)   HTML11)    PDF (1959KB)(197)   

化学措施与工程措施、生物措施并称三大治沙措施,化学固沙措施的应用与发展受到材料的严格约束,在治沙技术发展过程中出现低谷期。近年来,随着材料学科的发展,无机类、有机类及无机-有机复合类化学新材料被广泛应用于治沙领域,化学固沙措施又上升为研究热点。满足成本低、效率高、生物相融性好的固沙材料成为化学固沙技术的关键,并且环保性是材料筛选的首要制约因素。本文综述了由天然材料加工而成、自然无害的环保型固沙材料的研究进展,并对环保型固沙材料进行分类,同时剖析了化学固沙发展存在的问题和环保型固沙材料的必要性。本研究将为开发高性能的环保型化学固沙材料提供理论依据。

腾格里沙漠两万年以来典型沉积物钾长石和石英光释光测年对比研究
王颖, 弋双文, 徐志伟, 张昊辰, 李徐生
中国沙漠    2023, 43 (3): 69-85.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00136
摘要223)   HTML7)    PDF (7939KB)(126)   

沙漠内部保存的晚第四纪沉积序列,是重建过去气候环境变化的重要材料。近年来,不同测年方法被用于测定风成、湖相等各类沉积物的年龄,特别是光释光测年技术在沙漠地区的应用越来越多。然而,对不同光释光测年技术能否获得相对年轻样品的可靠年龄等问题,仍存在一些不确定性。本研究在腾格里沙漠不同点位采集了沉积物样品,开展了石英单片再生剂量法(SAR-OSL)和钾长石红外后释光法(pIRIR150)对比测试,尤其是针对钾长石pIRIR150进行了剂量恢复实验、衰退系数(g-值)以及残余剂量测定,进而探究钾长石pIRIR150技术在该地区沉积物测年中的适用性与可靠性。结果表明:钾长石pIRIR150释光信号总体晒退良好,30 h晒退后的残余剂量仅为0.07~0.27 Gy,并且在60 Gy的剂量范围内(对应研究区约两万年以内的样品),剂量恢复比率基本为1。经g-值校正后的钾长石pIRIR150年代结果总体上出现高估,而未校正的年代则与石英SAR-OSL年代结果具有较好的一致性,表明研究区沉积物样品的g-值校正可能存在一定的不确定性。在建立年代控制的基础上,本文发现不同点位重建的局地地貌格局变化具有强烈的异质性,但在冰期-间冰期尺度上,与大范围的气候环境格局变化基本一致。在末次盛冰期及冰消期,沙丘活跃,植被退化,湖泊和绿洲面积相对缩小;而在早中全新世,沙丘流动性减弱,植被增多,湖泊和绿洲面积相对扩大。过去几百年以来,不同点位的沙丘也经历了多次活化与固定的转换,这与局地的环境变化和其他扰动等因素有关。

长江源卓乃湖流域地表沉积物粒度分布与风沙流结构
范亚伟, 杜鹤强, 卢善龙, 韩致文, 刘秀帆, 刘欣雷
中国沙漠    2023, 43 (3): 47-56.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00138
摘要217)   HTML12)    PDF (2607KB)(126)   

干涸湖盆是干旱与半干旱地区沙尘暴的主要策源地。长江源地区卓乃湖流域湖泊溃堤后,大量湖底碎屑物质出露地表成为新的沙源,不断加剧的风沙灾害严重威胁着卓乃湖的生态环境与青藏铁路的安全运营。通过对卓乃湖西岸、南岸和东侧3个部位的风沙活动进行系统观测,获得了卓乃湖溃堤后地表及风沙流中沙尘物质的粒度分布以及风沙流结构。结果表明:卓乃湖西岸是流域内风沙活动最为强烈的区域,西岸和南岸是流域内的主要起沙起尘区;东侧为沉积沉降区,风沙沉积物既包括本地沙物质,也包含来自西岸和南岸的沙尘;由于湖相沉积物粒度较细,西岸的风沙流结构随高度线性递减。结合地表和风沙流中沙尘的粒度分析特征,认为卓乃湖流域沙尘以流体起动为主,而非传统观点认为的以跃移物质的轰击起动为主。高原地区干涸湖盆的风沙活动具有独特性,在风沙防治中不可照搬低海拔地区的防治模式。

黄河流域土壤侵蚀时空演变与格局特征
迟文峰, 王月甜, 党晓宏, 吴晓光, 罗前程
中国沙漠    2023, 43 (3): 305-317.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00062
摘要213)   HTML29)    PDF (10740KB)(261)   

中国土壤侵蚀类型多样、过程复杂,精准量化流域土壤风蚀和水蚀强度状况,掌握流域土壤侵蚀时空分布格局并辨识区域主导侵蚀类型,对统筹相应的水土保持工作具有重要意义。综合遥感监测、地面调查、模型模拟等手段,定量刻画黄河流域2000—2020年土壤风蚀和水蚀强度的时空格局与演变规律,开展土壤侵蚀类型分区,讨论不同土壤侵蚀分区治理措施的重要作用。结果表明:黄河流域土壤风蚀、水蚀强度均整体呈下降趋势,土壤风蚀、水蚀分别呈波动降低、持续降低态势。以土壤风蚀和土壤水蚀为主的区域分别占区域总面积的16.35%、83.65%,土壤侵蚀类型分区自北向南总体表现为从土壤风蚀为主向水蚀为主过渡。土壤风蚀为主的区域分布在黄河干流上游水系、鄂尔多斯内流区,分别占土壤风蚀区面积的41.53%和28.57%。土壤风蚀中度侵蚀强度所占比例最大,为24.72%。土壤水蚀为主的区域主要分布在黄河中游水系(25.04%)、渭河-伊洛河水系(22.06%)、黄河源头水系(18.60%)、黄河干流上游水系(15.49%)、湟水-洮河水系(13.35%)。土壤水蚀以微度侵蚀强度为主,占土壤水蚀区面积的49.30%,轻度(17.28%)、中度(14.98%)、强烈(11.95%)侵蚀强度交错分布。针对土壤侵蚀类型分区特点,提出了土壤风蚀区以植被恢复、农业绿洲等措施为主,土壤水蚀区以农业耕作措施、林草措施及工程措施为主进行防护和治理的方案,为黄河流域生态系统的高质量发展提供科学指导。

柴达木盆地南缘死亡蛛丝蓬( Halogeton arachnoideus )风影沙丘形态和沉积特征
许瑞聪, 董治宝, 南维鸽, 陈国祥, 杨馥宁, 孔玲玲
中国沙漠    2023, 43 (4): 55-63.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00002
摘要207)   HTML5)    PDF (2805KB)(164)   

蛛丝蓬(Halogeton arachnoideus)死亡后仍能保持直立且发挥固沙效应。在野外实地考察和粒度实验的基础上运用相关统计方法,分析了柴达木盆地南缘地区死亡蛛丝蓬风影沙丘的形态和沉积特征。结果表明:(1)风影沙丘各参数之间相关性显著(P<0.01),其中沙丘垂向与水平尺度相关性较好,沙丘长度与宽度的拟合关系(R2 =0.6)好于其他参数。(2)死亡蛛丝蓬与风影沙丘各形态参数之间呈显著正相关(0.8≥r>0.5,P<0.01,疏通度除外),蛛丝蓬长度和宽度对沙丘长度延伸的贡献度在逐渐降低,而高度的贡献度不断增大。(3)蛛丝蓬的冠幅面积、长度、疏通度与风影沙丘体积呈显著相关(P<0.01),其中冠幅面积与体积拟合关系较好(R2=0.8),它们共同作用了蛛丝蓬对沙子的截留能力。(4)蛛丝蓬风影沙丘沉积物主要粒级为极细沙和细沙,在植株的影响下风力逐渐减小,沿风向沉积物粒径逐渐变粗。

鄱阳湖沙山两处具有平行层理砂层的粒度分析及其对沉积环境的指示意义
李琦炜, 龚志军, 罗明, 彭花明, 王瀚, 王威
中国沙漠    2023, 43 (3): 152-159.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00003
摘要193)   HTML5)    PDF (2792KB)(194)   

鄱阳湖是中国最大的淡水湖。目前,鄱阳湖周边分布着若干沙山,如湖口至彭泽一带沙山、吴城镇松门岛沙山等。此前研究多认为这些沙山为风力堆积的产物,特别是沙山的中上部。然而,我们通过野外调查发现,鄱阳湖周边沙山的中上部普遍保存有水成沉积构造的砂层/粉砂层,而且这些砂层/粉砂层的吴淞高程显著高于1949年以来鄱阳湖的最高水位(22.63 m,星子水文站)。本研究选取了鄱阳湖沙山两处代表性的具有平行层理的砂层为研究对象,并采集了两个样品开展粒度分析:一个样品(XZ-1)位于星子沙岭吴淞高程~36.5 m处,而另一个样品(HGDS-7)位于湖口县沙洲村沙山吴淞高程~40.3 m处。此次样品的粒度具有以下特征:(1)样品XZ-1分选性一般,而样品HGDS-7分选性差;(2)样品XZ-1粒度频率分布曲线有一个明显的主峰和一个不明显的次峰,而样品HGDS-7粒度频率分布曲线呈现明显的双峰型;(3)样品XZ-1和样品HGDS-7的概率累积曲线分别呈现六段式和八段式;(4)如采用萨胡判别公式进行计算,样品XZ-1与样品HGDS-7的Y值分别为3.71和8.89。以上粒度分析结果和沉积构造解译一致,即此次选取的两处具有平行层理的砂层均为水成沉积层。本研究表明虽然鄱阳湖周边沙山的中上部明显高于鄱阳湖自1949年以来的最高水位,但是这些沙山的中上部并不能全部解释为风成沉积物,至少有部分夹层是水成沉积过程的产物。未来需要在鄱阳湖不同沙山开展更多研究,以进一步论证这些沙山的成因,这一方面有利于了解鄱阳湖环境演变过程,另一方面为今后江西省鄱阳湖周边的供水安全、防洪安全和生态安全提供重要科学参考依据。

基于 RSEI 的黄河上游流域生态环境质量变化分析
崔亚婷, 李嬛, 郑龙啸, 吴孟泉
中国沙漠    2023, 43 (3): 107-118.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00148
摘要189)   HTML6)    PDF (2333KB)(167)   

黄河上游流域作为黄河的水源地是中国重要的生态功能区,分析黄河上游流域的生态环境质量变化对于黄河流域的生态保护和经济高质量发展具有重要意义。本文基于Google Earth Engine平台,通过遥感生态指数(Remote Sensing Ecological Index,RSEI)对2000—2021年黄河上游流域的生态环境质量进行动态分析。结果表明:(1)黄河上游流域RSEI呈提升态势,并且具有阶段性的特点,2000—2005年为生态环境质量恶化阶段,2006—2021年为生态环境质量改善阶段。生态环境质量总体处于较差和中等水平,占区域总面积的64.78%。(2)不同河段生态环境质量存在显著的空间异质性,其中河源段的生态环境质量最好,冲积平原段的生态环境质量最差。(3)黄河上游流域生态环境质量空间集聚特征显著,高-高集聚区稳定分布于河源段附近,低-低集聚区分布在人类活动强度较大的峡谷段和冲积平原段。(4)绿度、湿度、热度和干度均对黄河上游地区生态环境质量产生显著影响,其中绿度为主导驱动因子,干度为次要驱动因子。植被覆盖度的增加、气候调节和人类活动对黄河上游流域生态环境改善有明显的促进作用。

中国防沙治沙实践与沙漠科学发展的 70年——Ⅱ.开拓篇 (2)
王涛
中国沙漠    2023, 43 (3): 1-8.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00032
摘要184)   HTML22)    PDF (569KB)(242)   

1959年9月在乌鲁木齐市召开了史称“第二次全国治沙工作会议”,进一步彰显了国家对防沙治沙工作的重视和期待。随后的几年间,中国科学院治理沙漠科学考察队和相关省(区)防沙治沙部门,开展了较为系统的考察、试验、研究和实践工作。本文围绕着定位和半定位的综合治理沙漠的试验研究,讨论了固沙植物种的选择、引种及合理配置、机械固沙、流动沙丘的水分状况与固沙造林、主要沙生植物的蒸腾强度、流沙自然固定的土壤形成过程、沙丘土壤微生物等进展和影响;围绕着防沙治沙中的若干重大科学技术问题的研究,讨论了沙漠的成因、沙丘移动规律和防风固沙关系、飞机播种的评估、沙区植被类型和演变规律以及沙生植物特性、沙区草地的合理利用、戈壁的分类及改造利用、水利资源及其利用等进展和作用;扼要阐述了从新中国成立到1965年间的防沙治沙工作,特别是形成了开拓奉献的精神和有效实用的方法,以防沙治沙的理论和实践的成果、团队和平台建设的水平,奠定了中国沙漠科学的初创和开拓的基础和条件,使之顺利进入发展阶段。

中国防沙治沙实践与沙漠科学发展的70 年—— Ⅲ. 发展篇(1)
王涛
中国沙漠    2024, 44 (1): 1-10.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00162
摘要179)   HTML16)    PDF (630KB)(204)   

1966—1976年的“文革”10年,在一定程度上影响了防沙治沙实践和沙漠科学的发展。尽管如此,依靠之前十多年打下的基础,科技和工程团队还是坚守在风沙一线,继续开展防沙治沙技术研发和工程实施、野外定位观测、室内样品化验分析与数据统计、风洞实验、成果总结和论文、著作的写作等,取得了一批标志性进展。如风沙环境风洞的建设和应用,开启国内防沙治沙风洞实验和风沙运动规律研究的先河;系统进行的铁路风沙灾害过程与防治工程技术试验和理论研究取得新的进展;1975年3月在兰州成功举办的“中国科学院治沙研究工作交流会”,及时总结和展示了理论与实践的成果和水平;系统总结科学考察、观测、实验、研究和实践的成果,在发表一批科技论文的同时,编写和出版了系列专著,在中国沙漠的分布及其一般特征、沙漠形成原因、沙漠沙物质来源(就地起沙)、风沙流运动特征、沙丘形成演变机制和塔克拉玛干沙漠风沙地貌的形成、沙丘形态特征和运动规律、风沙地貌区划和防治风沙的若干地貌问题等方面都有开拓和创新的结果,推动了中国沙漠科学的理论探讨和系统构成;在农田沙害的治理、铁路沙害的防治和沙漠铁路工程建设方面和主要防沙治沙省区如新疆、甘肃和内蒙古也都产出了系统总结成果。这10年是中国防沙治沙实践与沙漠科学整体发展的初期。

20002020年汾河流域植被覆盖度变化及其对生态工程的响应
马小红, 林菲, 原黎明, 牛俊杰
中国沙漠    2023, 43 (3): 86-95.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00144
摘要178)   HTML7)    PDF (5432KB)(124)   

植被作为陆地生态系统的重要组成部分,在干旱半干旱地区的荒漠化防治及水土保持过程中起着至关重要的作用。植被覆盖度则是衡量植被及生态环境状况的重要指标。为了解2000—2020年汾河流域的植被覆盖及生态环境状况,分析了植被覆盖度的空间格局及其变异特征、探讨了植被覆盖度对生态工程的响应关系。结果表明:(1)汾河流域的植被覆盖度呈增加趋势,从2000年的55%增加到2020年的72%, 年增加速率为0.87%,主要表现为高和极高植被覆盖度(>60%)区域面积的增加。汾河流域的生态环境质量得到了极大的改善。(2)在生态工程的影响下,植被覆盖度呈增加的区域面积高达77.1%;而受城镇化及矿产资源开发的影响,有1.7%的区域植被覆盖度呈减小趋势。(3)汾河流域植被覆盖度的时空变异性强,变异系数在0.01~2.20范围波动,仅原有高山林区、河谷农业区及城镇建设区的植被较为稳定。该研究能够为制定生态环境保护和可持续发展相关政策提供一定的理论依据。

石羊河流域径流变化特征
段然, 李宗杰, 王昱, 刘晓颖, 桂娟, 梁鹏飞, 李玉辰, 薛健, 刘梦晴, 徐斌
中国沙漠    2023, 43 (3): 57-68.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00142
摘要178)   HTML210)    PDF (6991KB)(177)   

基于石羊河流域干流及八大支流的9个水文站和35个雨量站的逐月降水和径流数据,采用小波分析和双累积曲线等方法,研究石羊河流域径流的变化特征。结果表明:(1)石羊河流域径流量总体呈减少趋势,平均每10 a减少0.37亿m3,其中石羊河干流、金塔河、杂木河、黄羊河和古浪河的径流量减少,西大河、东大河、西营河和大靖河的径流量增加。(2)石羊河流域的9个水文站存在2~10、10~30 a的周期变化,其中杂木寺站和黄羊河水库站还存在30~60 a的长周期变化,并且9个水文站分别在24、21、21、21、43、45、22、17、21 a的时间尺度丰枯变化最明显。(3)石羊河干流和八大支流突变分别发生在1971、2014、2000、2018、1960、1959、1962、1994、1965年,其中石羊河干流、金塔河、杂木河、黄羊河和古浪河突变后径流量下降,西大河、西营河和大靖河突变后径流量增加,东大河不具有突变性。研究结果可以为石羊河流域水资源的科学管理、优化配置和后续生态工程的实施提供参考。

柴达木盆地典型风蚀区土壤质量评价
黄梦真, 鲁瑞洁, 赵瑾, 马罗
中国沙漠    2023, 43 (3): 199-209.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00125
摘要171)   HTML6)    PDF (2249KB)(118)   

开展土壤质量评价是有效保护土壤的关键环节,对保障生态系统稳定和区域生态安全及可持续发展至关重要。柴达木盆地是青藏高原土壤风蚀最严重的地区,风蚀导致的土壤系统的变化深刻影响着青藏高原生态安全屏障和水源涵养功能。本研究基于对柴达木盆地典型风蚀区表层土壤的理化性质分析,利用主成分分析法建立最小数据集,构建土壤质量综合指数并进行土壤质量评价。结果表明:(1)柴达木盆地土壤有机质、全氮、全磷、有效磷、容重、碳酸钙含量仅达到全国第二次土壤普查六级土壤肥力分级标准下的四级到六级水平指标评分空间分布上,有机质、全氮、有效磷、全磷、砂粒含量东高西低,速效钾、砾石含量则西高东低。(2)柴达木盆地土壤质量评价最小数据集(MDS)包括容重、有机质、全磷、速效钾、砂粒含量5个指标,基于最小数据集构建的土壤质量综合指数(MDS-SQI)具有较好的代表性和适用性。(3)盆地整体土壤质量较差,且呈现出东部土壤质量优于西部的分布规律。将研究区的土壤质量由高到低划分为Ⅰ~Ⅴ级,Ⅰ~Ⅱ级土壤样点主要分布在东部地区,且所占面积较小,中部和西部地区主要分布Ⅲ~Ⅴ级样点。(4)MDS-SQI和风蚀强度显著负相关,柴达木盆地土壤风蚀的防治是遏制土壤质量继续恶化的重要措施。

基于遥感生态指数的黄河流域生态环境质量变化及影响因素分析
陈芳淼, 黄慧萍, 杨光, 李旭
中国沙漠    2023, 43 (4): 252-262.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00017
摘要165)   HTML4)    PDF (3577KB)(119)   

黄河流域在中国社会经济发展和生态安全格局构建方面具有十分重要的地位,同时面临着生态系统退化、水土流失、湿地萎缩等一系列生态问题。掌握黄河流域生态环境质量状况及其时空变化特征,是推进黄河流域生态保护和高质量发展的基础保障。基于长时间序列的遥感生态指数(RSEI)对黄河流域近20年生态环境质量进行动态监测和时空特征分析,并从自然因素、政策措施因素和社会经济因素3个方面对流域生态环境变化的影响因素进行分析。结果表明:黄河流域生态环境质量处于中等水平,2001—2019年RSEI平均值为0.497,增长0.04,呈现整体改善、局部轻微波动的趋势。复杂的自然因素给流域生态保护工作带来困难;而相应的生态保护政策和修复措施则起到积极作用;另外社会经济因素,如人口总数量和夜间灯光总值的大幅增长对生态环境变化产生了区域性扰动。

河西走廊酒东沙地风沙沉积物理化特征及其环境意义
郭雪阳, 杨林海, 程良清, 胡光印, 胡菁菁
中国沙漠    2023, 43 (4): 17-30.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00156
摘要161)   HTML4)    PDF (6590KB)(102)   

酒东沙地位于河西走廊中段的张掖绿洲和酒泉绿洲之间,其风沙环境的变化对周边的人类活动至关重要。与其他沙区相比,该沙地的研究基础相对薄弱。对酒东沙地表层风沙沉积物的粒度、化学元素和矿物特征进行了研究,并探讨了其环境指示意义。结果表明:酒东沙地表层风沙沉积物平均粒径218~308 μm,以中沙和细沙为主,分选性良好,偏度近对称,峰度中等;沉积物粒径总体上由北向南逐渐变细;在近东西向的两条断面上,位于沙地腹地的表层风沙沉积物自西向东逐渐变细,而沙地南缘则呈现相反的规律;酒东沙地表层风沙沉积物中跃移组分含量最高,其次为短距离悬移组分、蠕移组分和长距离悬移组分。常量元素以SiO2为主,CaO和MgO含量存在顺主导风向减少的规律;微量元素除Cr、Ni和Co表现出明显的富集特征外,其余元素均出现不同程度的亏损。矿物以硬矿物石英和长石为主,其次是白云石,其他矿物含量极少;矿物成分成熟度指数Q/TF较低。酒东沙地表层风沙沉积物处于基本未受或遭受了较弱的化学风化的初期,以物理风化过程为主,推测其形成于干冷、弱化学风化和弱成壤环境下。

基于能值生态足迹的黄河流域 9省区可持续发展评价
王成军, 汤晶翔, 冯涛, 杜传甲, 张炳林
中国沙漠    2023, 43 (3): 138-151.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00170
摘要159)   HTML7)    PDF (7671KB)(107)   

了解黄河流域9省区可持续发展水平,可为黄河流域高质量发展政策的制定和实施提供引导。以黄河流域9省区为研究对象,基于改进的能值生态足迹模型计算足迹深度、生态利用效率指数、生态经济协调指数、生态足迹多样性指数等4项评价指标,在此基础上采用熵权法计算可持续发展综合指数,对黄河流域9省区2009—2020年可持续发展综合水平进行评价。结果表明:(1)2009—2020年,除青海省外,其余省区的足迹深度超过1;(2)2009—2020年,所有省区的生态利用效率指数均整体呈现下降趋势,其中宁夏回族自治区降幅最大,为57.55%;(3)2009—2020年,山西省、山东省、河南省和宁夏回族自治区4省区的生态经济协调指数均未超过1.05,均低于其余省区;(4)2009—2020年,甘肃省的生态足迹多样性指数均超过1,均高于其余省区;(5)2009—2020年,四川省和青海省均处于可持续发展水平,甘肃省和内蒙古自治区在相当可持续与轻微不可持续之间波动,其余省区处于不可持续发展水平,其中宁夏回族自治区在轻微不可持续与相当不可持续之间波动,山东省和河南省常年处于相当不可持续,山西省在相当不可持续与非常不可持续之间波动,陕西省常年处于非常不可持续。未来需因地制宜制定和实施可持续发展策略,推动黄河流域高质量发展。

基于 ChinaCover数据集的绿洲结构数据制图——以河西内陆河流域为例
李森, 颜长珍
中国沙漠    2023, 43 (3): 230-242.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00129
摘要156)   HTML6)    PDF (3624KB)(151)   

生产兼具绿洲独特性和结构特点的绿洲专题数据是目前绿洲学研究亟待解决的关键基础性问题。以河西内陆河流域为研究区,在构建绿洲生态系统的二级分类体系基础上,结合ChinaCover数据和Landsat NDVI影像,利用面向对象随机森林分类和叠加分析方法,完成1975—2020年7期河西内陆河流域绿洲土地结构数据的制图。结果表明:(1)基于ChinaCover数据集的绿洲结构数据制图方法可以快速准确地生产出绿洲专题数据;(2)绿洲生态系统一级类型总体精度为96.17%,二级类型精度为82.64%~92.99%,制图精度明显高于现有土地覆被产品;(3)2020年河西内陆河流域绿洲占研究区比例为8.97%,一级类型以人工绿洲为主,二级类型以耕地和草地为主;(4)近45年河西内陆河流域人工绿洲呈持续扩张趋势,荒漠-绿洲过渡带呈萎缩趋势,自然绿洲呈先萎缩后扩张趋势;人工绿洲的扩张主要是耕地和建设用地的增加,而过渡带和自然绿洲的萎缩主要是草地减少。

黄河流域 20002020年土地沙漠化遥感监测及驱动力分析
赵鸿雁, 颜长珍, 李森, 王亚晖
中国沙漠    2023, 43 (3): 127-137.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00152
摘要149)   HTML10)    PDF (8271KB)(215)   

黄河流域是国家生态安全的重要屏障,其沙漠化治理是夯实流域高质量发展基础的关键环节。在2000年以来中国北方沙漠化整体逆转的背景下,本研究对黄河流域2000—2020年的沙漠化过程进行了遥感监测,并采用定量方法揭示了驱动流域沙漠化过程的主要因素及其相对贡献率。结果表明:(1)黄河流域的沙漠化土地主要集聚在流域中上游,且以中度和重度沙漠化土地为主;2000—2020年流域沙漠化土地净减少7 529 km2,减少了5.6%,其中,极重度沙漠化土地持续减少了47.1%,而轻度、中度和重度沙漠化土地有所增加,且增加趋势于2010年后明显放缓;空间上,沙漠化土地进一步向流域上游缩聚。(2)沙漠化逆转区在流域内分布广泛,面积为35 542 km2,占比26.5%;沙漠化发展区分布相对零散,面积为2 823 km2,占比2.1%;沙漠化逆转与发展分别以向较其自身沙漠化程度轻一级和重一级的沙漠化土地的转移为主,且2010年后转移趋势同样明显放缓。(3)黄河流域2000—2020年的沙漠化动态区内,由气候变化和人类活动共同驱动的面积占比为89.67%,由单独的气候变化和单独人类活动驱动的面积占比分别为7.30%和3.03%。总体上人类活动的相对贡献率(54.91%)高于气候变化的相对贡献率(45.09%),但人类活动的相对贡献率随着气候变化相对贡献率的上升而有所下降。本研究可为黄河流域生态保护和高质量发展战略中关键的沙漠化治理提供决策依据,并为实现黄河流域高质量发展提供重要理论支撑。

科尔沁沙地樟子松( Pinus sylvestris var. mongolia )人工林土壤真菌群落结构和功能特征
李丹丹, 李佳文, 高广磊, 张英, 任悦, 柳叶, 赵珮杉
中国沙漠    2023, 43 (4): 241-251.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00035
摘要146)   HTML3)    PDF (4004KB)(126)   

系统解析科尔沁沙地不同林龄樟子松(Pinus sylvestris var. mongolia)人工林土壤真菌群落结构和功能特征及其与土壤理化性质的关系,为樟子松人工林可持续经营管理提供理论依据。以科尔沁沙地幼龄林(13 a)、中龄林(22 a)、近熟林(34 a)、成熟林(41 a)和过熟林(55 a)樟子松人工林为研究对象,采用野外调查和分子生物学相结合的方法,利用Illumina MiSeq高通量测序和FUNGuild平台鉴定分析樟子松人工林土壤真菌群落。结果表明:(1)从科尔沁沙地樟子松人工林土壤样品中共获得922个OTUs,隶属于14门25纲67目98科254属。子囊菌门Ascomycota和担子菌门Basidiomycota占绝对优势,优势属为美口菌属Calostoma和糙缘腺革菌属Amphinema。(2)随林龄增加,共生营养型真菌及主要功能群外生菌根真菌占比均呈先减小后增大趋势,且成熟林占比最小;腐生营养型真菌及主要功能群未定义腐生真菌占比均呈先增大后减小趋势,且成熟林占比最大;病理营养型真菌分布较为均匀。(3)随林龄增加,土壤真菌网络呈先简单后复杂趋势,近熟林最为简单,过熟林最为复杂,而成熟林次之。(4)土壤真菌群落结构主要受土壤有机质、pH、碱解氮和硝态氮的驱动,腐生营养型真菌相对丰度与土壤全磷、pH分别呈显著正、负相关性(P<0.05),腐生营养型真菌相对丰度与土壤有机质呈极显著正相关(P<0.01)。林龄和土壤理化性质对科尔沁沙地樟子松人工林土壤真菌群落构建起到关键作用。樟子松幼龄林至近熟林阶段,共生营养型真菌大量富集占据主导地位,有利于林木快速生长;成熟林和过熟林阶段,土壤真菌群落结构相似,腐生营养型真菌发挥主导作用,且真菌网络愈加复杂并趋于稳定,有利于提高林木对外部环境抵抗能力。研究结果有助于深入理解科尔沁沙地樟子松人工林土壤真菌生态功能,并为从土壤真菌视角评价和理解林木和土壤健康提供科学依据。

祁连山甘肃片区土地利用变化特征及驱动力
郭瑞, 刘蔚, 李宗省, 王娅, 陈勇, 周立华
中国沙漠    2023, 43 (3): 188-198.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00123
摘要145)   HTML6)    PDF (5832KB)(126)   

基于1990—2018年4期Landsat卫星30 m分辨率土地利用数据,结合土地利用变化分析法及统计学方法,对祁连山甘肃片区近30年土地利用时空分布特征进行了分析研究,探讨了自然因素和人类活动对研究区土地利用变化的作用机制。结果表明:(1)祁连山甘肃片区土地利用类型以未利用土地和草地为主;1990—2018年研究区水域和未利用土地面积为减少趋势,其他土地利用类型面积呈动态增加趋势。(2)2000年后,参与土地转移的面积增加,以未利用土地—草地、未利用土地—林地、耕地—草地这3种转化关系为主。(3)自然因素是祁连山甘肃片区土地利用变化的主导因素,以“三北”防护林工程、“天保”工程和退耕还林还草为主的生态工程在限制了人类农牧业生产活动的同时,给祁连山甘肃片区土地利用变化带来明显的局地效应。

沙尘天气识别和预报方法研究综述
陈思宇, 杜世康, 毕鸿儒, 赵丹, 张越, 陈渔, 娄高僮, 陈俊言
中国沙漠    2024, 44 (1): 11-21.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00054
摘要145)   HTML6)    PDF (2151KB)(200)   

沙尘天气是极端天气现象,会使空气浑浊、能见度骤降,给人类社会各个方面带来恶劣影响;沙尘气溶胶还通过改变大气辐射收支及云微物理特性对天气气候产生重要影响。围绕沙尘天气的相关研究一直是灾害天气预报领域中重要的研究方向,准确识别和预报沙尘天气在生态环境保护、气候变化等方面均具重要意义。回顾了近年来关于沙尘天气识别与预报方法相关的研究成果,对重要的方法进行了详细介绍,同时分析比较了不同方法的优缺点。最后,对沙尘天气识别与预报相关的研究成果进行了总结,并展望了有价值的研究方向。

阿里荒漠区土壤有机碳分布特征及其与土壤物理性质的关系
史尧方, 薛娴, 尤全刚, 彭飞, 黄翠华
中国沙漠    2023, 43 (3): 284-294.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00015
摘要142)   HTML4)    PDF (4936KB)(149)   

为完善阿里荒漠区土壤本底数据,提高对高寒荒漠土壤碳汇水平的认识,以青藏高原阿里荒漠区0~100 cm土层为研究对象,通过对分布在全区34个样点的野外调查、样品收集与室内试验,探讨了土壤有机碳含量(soil organic carbon, SOC)与土壤有机碳密度(soil organic carbon density, SOCD)的分布特征及其与植被类型和土壤物理性质的关系。结果表明:(1)0~100 cm深度的SOC和SOCD均值分别为3.74 g?kg-1和4.91 kg?m-2,在全国范围内处于较低水平;在垂直方向上,SOC与SOCD从表层逐渐向深层递减,具有明显的表聚现象。(2)全区的SOC与SOCD表现为强变异性,而且因植被类型不同呈显著差异(P≤0.05),水平方向上呈现为由东北向西南从荒漠草原、草原化灌木荒漠、半灌木-矮半灌木荒漠再到无植被区域的递减趋势。(3)区内土壤的容重和砂粒含量随深度增加而逐渐增加,含水量、黏粒含量和粉粒含量逐渐减少,在部分植被盖度低的区域土壤含水量和黏粒含量随土层深度呈现出低—高—低趋势。土壤含水量、粉粒含量和黏粒含量与SOC呈显著正相关(P≤0.05),土壤砂粒含量与SOCD呈显著负相关(P≤0.05)。

中国东部典型沙地植被覆盖度对降水变化的响应
卜凡蕊, 刘颖, 邹学勇
中国沙漠    2023, 43 (3): 9-20.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00124
摘要141)   HTML17)    PDF (10103KB)(220)   

降水对中国东部沙地植被覆盖度产生重要影响,了解植被覆盖度对降水量变化的响应,对制定植被恢复策略具有重要意义。选择毛乌素沙地和科尔沁沙地,使用Landsat系列数据和MODIS数据得到2000—2020年归一化植被指数(NDVI)数据集,用像元二分法分别计算了年内最大和生长季平均的植被覆盖度。结合地面气象站在1999—2020年观测的逐日降水数据,分析了植被覆盖度对降水变化的响应。结果表明:(1)毛乌素沙地和科尔沁沙地的年内最大和生长季平均植被覆盖度均有增长趋势,其中毛乌素沙地的生长季平均植被覆盖度>30%的面积增加最显著,科尔沁沙地>50%的面积增加最显著。(2)这两个沙地的年降水量和四季降水量都呈增加趋势,且有降水变率大和夏季增幅最大的共同特点。(3)毛乌素沙地的年内最大和生长季平均植被覆盖度都对前一年夏季降水量变化的响应最敏感,而在科尔沁沙地则是对当年夏季降水量变化的响应最敏感。(4)不同植被类型对降水量变化发生响应的滞后时间不同。

巴丹吉林沙漠东缘主要灌木数量特征及空间分布
姜亚东, 吕世杰, 刘红梅, 娜仁花, 刘昕宇
中国沙漠    2023, 43 (3): 295-304.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00027
摘要140)   HTML6)    PDF (3687KB)(119)   

荒漠植被是极端大陆性干旱气候下形成的以灌木、半灌木为主的植被类型,基于对严酷环境的耐受能力和生态适应过程,形成了特有的表型可塑性和生态响应策略。以巴丹吉林沙漠东缘硬质沙地植被为研究对象,采用样地和尺度构造双因素试验设计,对比分析了主要种群适应基础和空间分布状态。结果表明:梭梭(Haloxylon ammodendron)耐贫瘠、抗风沙使得冠幅直径和高度表现较高,白刺(Nitraria tangutorum)通过捕获流沙增加自己的株丛茎,红砂(Reaumuria songarica)种子萌发和幼苗定植能力强导致出现频次较高;三者在植物群落地位和作用依次降低。白刺和梭梭种群空间分布主要以母株为中心,沿着合成风向扩散;红砂种群空间分布尽管受结构性因素影响,但是集中连片分布形式较弱;3个植物种群整体空间分布主要受结构因素影响,呈现出斑块镶嵌分布,物种界限消失。梭梭、白刺和红砂植物种群对环境的适应基础差异能够通过数量特征相关指标体现,其在植物群落中的地位和作用依次降低;单一种群空间分布能够反映母株为中心的扩散形式,复合种群空间分布反映的空间协同适应情况,呈现出斑块镶嵌分布,物种界限消失。

鄂尔多斯高原砒砂岩地区草本物种组成及多样性
韩高玲, 霍建强, 赵燕翘, 虎瑞, 张志山, 黄日辉, 薛书文
中国沙漠    2023, 43 (3): 243-251.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00025
摘要139)   HTML2)    PDF (3255KB)(106)   

为探究不同类型砒砂岩区草本物种组成、多样性及环境因子对它们的影响,在内蒙古自治区鄂尔多斯市选择不同类型砒砂岩区,调查草本植物物种组成及多样性。结果表明:不同类型砒砂岩区优势物种组成不同,盖土区为针茅(Stipa capillata)、刺蓬(Salsola tragus)、胡枝子(Lespedeza bicolor)、蒺藜(Tribulus terrestris),盖沙区为针茅、狗尾草(Setaria viridis)、艾蒿(Artemisia argyi),裸露区为刺藜(Chenopodium aristatum)。盖沙区和裸露区的相似性指数为50.0%,盖沙区和盖土区的为63.6%,盖土区和裸露区的为39.1%。不同类型砒砂岩区草本物种多样性指数差异不显著,不同地形部位的均匀度指数差异显著(P=0.027),坡上显著高于坡中和坡下。影响物种组成及多样性因素的主成分分析结果显示,载荷量较高的环境因子有相对湿度、气温、降水量以及土壤含水量,相对湿度、气温、降水量分别占第一主成分的42.4%、44.5%、33.4%,土壤含水量占第二主成分的66.8%,这些影响因素大多与水分相关。明确水分条件与物种多样性的关系有助于更好地进行砒砂岩地区生态恢复、人工植被的构建以及水土流失的治理。

20002020年甘肃省植被覆盖特征及其对气候变化和人类活动的响应
路建兵, 鞠珂, 廖伟斌
中国沙漠    2023, 43 (4): 118-127.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00162
摘要138)   HTML3)    PDF (3399KB)(165)   

甘肃省生态环境脆弱,是中国最早开展退耕还林工程的省份之一。厘清退耕还林工程时期的甘肃省植被覆盖时空变化特征及其对气候变化和人类活动的响应,对促进生态文明建设和实现可持续发展的战略具有重要意义。基于MODIS-NDVI数据,采用时间地区双向固定效应的广义相加模型定量研究植被覆盖变化对气候变化与人类活动的响应,辅以趋势分析、偏相关分析,对2000—2020年甘肃省NDVI时空变化特征进行分析。结果表明:(1)2000—2020年,甘肃省植被NDVI整体呈显著增加趋势,年平均增长速率为0.004。全省81.43%的地区植被呈显著改善趋势,1.08%地区呈显著退化,其余地区无显著变化。(2)甘肃省植被NDVI与降水的相关性大于气温;气温对植被NDVI起抑制作用,而降水对植被NDVI起非线性促进作用。(3)人类活动使植被NDVI增加的区域主要分布于陇中黄土高原和陇东黄土高原,贡献度为15.4%~48.6%;使植被NDVI下降的区域位于甘南、河西走廊及马鬃山地区。本研究结果可为评估退耕还林工程背景下甘肃省植被覆盖变化提供参考。

甘肃省实现“双碳”目标的情景模拟及对策建议
马楠, 邓晓红, 李宗省, 马镇邦, 闫淑霖, 裴惠娟
中国沙漠    2023, 43 (5): 66-73.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00042
摘要136)   HTML2)    PDF (1283KB)(212)   

核算区域的碳排放和碳汇量,分析其影响因素并预测未来变化情况,对区域适应气候变化和实现“双碳”目标具有重要的指导意义。本研究基于LMDI模型、STIRPAT模型、FLUS-InVEST模型等定量分析甘肃省碳排放与碳汇的现状特征及模拟未来变化情景,并定性讨论甘肃省减排增汇过程中可能遇到的挑战与机遇,提出甘肃省实现“双碳”目标的路径及具体的对策建议。结果表明:(1)甘肃省碳排放呈上升趋势,二次产业是排放大户。(2)经济产出是甘肃省碳排放增长的主导因素。(3)在全面优化情景下甘肃省碳排放如期达峰,减排效果最为理想。(4)甘肃省短期内新增碳汇缺口较大,难以抵消全部的碳排放。建议甘肃省实现“双碳”目标宜分两阶段进行,减排和增汇多措并举并优化经济发展、产业结构和能源消费等。

黄河甘肃段底栖动物群落结构及水质评价
王昱, 王旭, 冯起, 刘蔚, 贺昱华, 朱家乐, 王昱鹏
中国沙漠    2023, 43 (4): 146-156.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00024
摘要134)   HTML9)    PDF (2142KB)(153)   

为探究人类活动对黄河上游水生态系统的影响程度,于2021年8月对黄河甘肃段10个采样点的底栖动物群落和水体理化性质进行了调查研究。本次采样共鉴定出底栖动物32种,其中节肢动物25种(78.13%),软体动物5种(15.63%),环节动物2种(6.25%);对整个研究区域而言,优势种为横纹划蝽(Sigara substriata)、短脚溪泥甲(Ampumixis sp.)、秀丽白虾(Palaemon modestus)、钩虾(Gammarus sp.)、耳萝卜螺(Radix Auricularia)和卵萝卜螺(Radix ovata)等6种;底栖动物现存量空间差异性显著,表现为下游段(271只·m-2、18.0105 g·m-2)>上游段(95只·m-2、4.1275 g·m-2);Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数均表现为下游段大于上游段,而Pielou均匀度指数沿程变化较小。BI指数和综合污染指数水质评价结果较为一致,黄河甘肃段上游段水质整体优于下游段水质,且Y6样点水质最佳;黄河甘肃段水质总体达到II类和III类地表水标准,河流经水库和湿地净化后,水质有显著提升。水温和高锰酸钾盐是影响黄河甘肃段底栖动物群落结构的关键环境因子。库区和湿地水环境最优,上游自然河段水质优于下游自然河段,但下游段生物多样性及丰度高于上游段。

塔里木盆地两次沙尘天气过程对比分析
曼吾拉·卡德尔, 张璐, 刘鑫华, 努尔比亚·吐尼牙孜, 古丽乃帕尔·木明, 高韶勃
中国沙漠    2023, 43 (4): 76-88.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00160
摘要134)   HTML3)    PDF (14706KB)(113)   

利用常规观测资料、再分析资料及CALIPSO星载激光雷达资料,基于HYSPLIT模式及潜在源贡献因子分析法、浓度权重轨迹分析法,对比分析了相似环流形势背景下塔里木盆地2015年6月和2022年3月两次典型沙尘天气过程,以和田为例分析两次过程中高低空系统配置、相关物理量特征、沙尘输送路径及潜在源区的差异。结果表明:两次天气过程均受高空槽影响,但2015年6月沙尘天气过程相对2022年3月沙尘天气过程高空槽位置更为偏南且具有明显的经向特征,阻塞高压系统的崩溃使得冷空气迅速爆发,大气垂直运动强烈,从而盆地内沙尘天气强度强于2022年3月沙尘天气过程。2022年3月沙尘天气过程除受槽底少许冷空气翻山造成沙尘天气外,低层偏东风急流相对2015年6月沙尘天气过程更为强盛,使得盆地东部出现沙尘暴并自西向东输送,盆地同时受东、西两路沙尘天气影响。2015年6月沙尘天气过程沙尘主要由偏西路径输送,主要源地为塔克拉玛干沙漠西部,并有部分沙尘由吉尔吉斯斯坦南部输入,2022年3月沙尘天气过程沙尘颗粒主要受偏东气流驱动,塔克拉玛干沙漠是主要起沙源地。2022年3月沙尘天气过程期间和田附近偏西风及偏东风场辐合使得沙尘颗粒汇聚,加之稳定的环流形势及相对暖湿的大气条件,沙尘不易扩散,因此低能见度持续时间相对更长。特殊的地理位置使得无论是盆地内部由西向东还是由东向西的沙尘过程都会在和田地区累积造成影响。

汾河流域水土资源耦合协调格局及驱动因素
张恩月, 苏迎庆, 张云枫, 李育桢, 李可璇, 刘庚
中国沙漠    2023, 43 (3): 169-177.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00018
摘要129)   HTML3)    PDF (5980KB)(90)   

开展区域水土资源耦合协调研究,旨在促进区域社会经济发展与水土资源的可持续利用。选取汾河流域为研究区,基于2006、2013、2018年多源遥感监测数据、社会经济统计数据及再分析产品数据,构建了水土资源耦合协调评价指标体系,并采用耦合协调度模型、空间自相关模型及地理探测器对研究区2006—2018年水土资源耦合协调度进行测度,并识别其主导影响因子。结果表明:(1)2006、2013、2018年流域水土资源耦合协调度以低度协调与中度协调为主,整体为[0.10,0.50]。空间上,高值区主要位于流域中上游区域,低值区集中于中下游区域,且具有明显的时间异质性。多年演变趋势为向上开口的抛物线。(2)研究期流域水土资源耦合协调Moran's I值分别为0.274、0.266、0.195,总体经历高—高—低的下降过程,全局相关性水平下降,空间集聚效应降低,区域差异减小。局部自相关主要显示为高-高(H-H)和低-低(L-L)两类。(3)影响汾河流域水土资源耦合协调度空间分异的主导因子依次为年降水量、生活用水量占比、产水模数、人均建设用地面积等,其中,年降水量与产水模数影响因子间的交互作用最强。未来应该加强流域水土资源的合理配置,优化土地利用结构,协调统筹流域上中下游、大中小城镇之间的水土资源分配及用量,积极促进区域跨流域调水及土地资源的修复整治。

20012020年新疆风沙环境致灾潜力特征
赵亚洲, 李生宇, 王世杰, 范敬龙, 吴燕
中国沙漠    2023, 43 (3): 274-283.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00133
摘要123)   HTML4)    PDF (5083KB)(122)   

新疆地形和气候复杂,沙源丰富,风力强劲,风沙活动频繁,风沙灾害是工程建设和经济发展的重要威胁。风沙环境致灾潜力评价可指导沙区工程建设和防沙方案制定,是灾害应急管理的一项重要基础工作。本文选用土壤有机碳含量、土壤水含量、土壤沙含量、土地利用类型、植被指数、降水量、潜在蒸散发量和合成输沙势8个指标,分析2001—2020年新疆风沙环境致灾潜力的时间变化与空间分异。结果表明:(1)新疆风沙环境致灾潜力具有明显的季节变化特征,夏季、秋季、春季、冬季的致灾潜力值大于3的面积逐渐增加。2月和11月的致灾潜力值较低。(2)风沙环境致灾潜力呈东高西低、山区低平原高的空间分布特征,高值区位于塔里木盆地、准噶尔盆地、吐鲁番盆地等沙物质丰富且风动力较强的区域,低值区主要分布在山区、绿洲及河流沿岸等植被覆盖度高的区域。(3)2001—2020年,新疆风沙环境致灾潜力年均值呈先上升后下降的变化过程。整体的变化趋势较为稳定,稳定不变、轻微改善和轻微加剧的像元数占比分别为84.4%、14.72%和0.87%。

中国北方干旱半干旱区沙漠化治理对植被格局的影响
刘俊壕, 周海盛, 郭群
中国沙漠    2023, 43 (5): 204-213.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.000112
摘要121)   HTML5)    PDF (3814KB)(228)   

中国北方干旱半干旱区是全球变绿的重要贡献者,生态工程的实施是该区植被恢复的重要原因,作为中国北方重要的生态工程,沙漠化治理对植被年际变异的贡献有待研究。基于1982—2021年长时序植被指数(NDVI)、气象和沙漠化分布等数据,分析了北方干旱半干旱区不同自然单元NDVI时空动态变化及其影响因素在沙漠化区与邻近地带植被对照区的差异。结果显示:(1)1975—2020年研究区域沙漠化总面积先增加后降低,2000年沙漠化面积最大,表明2000年后沙漠化治理成效显著。(2)1982—2021年研究区内44.5%的面积NDVI显著增加,5.8%的面积显著减少,即研究区内植被恢复为主,主要分布在河套平原、科尔沁沙地、库布齐沙漠、毛乌素沙地、新疆南部和准噶尔盆地及天山。沙漠化区显著增加面积比例(45.7%)略高于邻近地带植被对照区(41.7%)。(3)1982—2021年沙漠化区年变绿速率(0.0055)显著大于邻近地带植被对照区(0.0036),该结果在2000年前后存在差异,2000年前沙漠化区年变绿速率(0.0043)显著小于邻近地带植被对照区(0.0056)。2000年后与整体结论一致,沙漠化区年变绿速率(0.0073)显著大于邻近地带植被对照区(0.0067)。(4)降水和空气比湿等水分因素是沙漠化区及邻近地带植被对照区NDVI变化的主导因素,个别自然单元风速影响因素更大,且NDVI与风速相关性较高。沙漠化区NDVI与水分的相关性较邻近地带植被区低,风速则相反。研究结果将为沙漠化治理成效的评估和未来沙漠化治理措施的改进提供科学依据。

20002020年宁夏河东沙区沙漠化演变
王耀宗, 岳新斌, 谢家丽, 刘志鹏, 马媛, 王亚晖, 宫燕
中国沙漠    2023, 43 (4): 31-40.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00166
摘要117)   HTML6)    PDF (3587KB)(161)   

宁夏河东沙区是中国北方农牧交错区具有过渡性地域特征的沙区,认识当地土地沙漠化发展的规律,有助于协调区域人地关系和指导生态建设工程实施。利用Landsat数据提取宁夏河东沙区2000、2005、2010、2015、2020年5期沙漠化土地信息,结合重心迁移模型分析其时空变化特征,并采用多元回归残差分析方法将气候变化和人类活动对区域沙漠化演变的影响进行剥离和重新组合。结果表明:2000—2020年,宁夏河东沙区沙漠化总体面积减少,沙漠化程度减轻,沙漠化呈逆转的趋势,区域北部沙漠化程度比南部严重;各类沙漠化土地的重心整体北移,南部沙漠化逆转程度比北部显著;区域沙漠化逆转主要受气候变化和人类活动综合影响。

科尔沁沙地 19612021年主要气象要素的变化特征
牛亚毅, 刘蔚, 董佳蕊, 连杰, 王旭洋, 李玉强
中国沙漠    2023, 43 (4): 263-273.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00043
摘要116)   HTML4)    PDF (11308KB)(147)   

为了分析全球气候变化背景下科尔沁沙地主要气象要素的变化特征,基于逐月站点气象数据,采用趋势分析、Mann-Kendall突变分析和小波分析等研究方法,分析了1961—2021年奈曼旗主要气象要素(气温、降水量和蒸发量)的多尺度时间变化特征。结果表明:在全球气候变化下奈曼旗各主要气象要素变化显著,其中气温以0.21 ℃/10a速率极显著升高,降水以-9.2 mm/10a速率极显著减小,蒸发量以32.50 mm/10a速率不显著增加;从季节变化来看,春季和秋季气温、降水和蒸发量均表现为增加趋势,夏季和冬季温度和蒸发量增加,降水量减少。各气象要素出现突变点的时间不同,其中气温为1971年左右,降水为1978年和1987年,蒸发量为2002、2009、2013年。各气象要素在研究时段内均表现出明显的周期变化,其中气温为3~7、14~23、34~43 a,降水量为3~6、8~11、13~23、43 a,蒸发量为5~7、11~16、27、35 a。

黑河中游荒漠绿洲过渡带典型灌丛植物防风固沙效应
胡广录, 陈海志, 麻进, 陶虎, 周成乾, 刘鹏
中国沙漠    2023, 43 (5): 31-40.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00030
摘要114)   HTML15)    PDF (3708KB)(162)   

为探究黑河中游荒漠绿洲过渡带典型灌丛植物防风固沙效应,通过野外调查观测,定量分析了固沙植物梭梭(Haloxylonam modendron)、泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)、沙拐枣(Calligonum mongolicum)对风沙流流量及风沙流结构的影响规律,并应用空气动力学原理分析了影响机制。结果表明:固沙植物防风效果表现为梭梭>沙拐枣>泡泡刺,且在迎风面和背风面差异显著,梭梭与其他灌丛植物相比防风效果更加显著,风速降幅可达到62.9%,有效防护距离最大;梭梭、泡泡刺、沙拐枣的阻沙效率分别为60.7%、51.0%、46.3%,且各灌丛植物在相同风速下输沙率随高度呈阶梯式递减;灌丛植物输沙率与风速符合指数函数或多项式函数关系,风速超过7.0 m·s-1时输沙率增加速度最为剧烈。梭梭的阻风效果优于泡泡刺和沙拐枣,但其近地表防风蚀效果一般,泡泡刺因为低矮密集的植株结构表现出较好的防风蚀性,但有效防护距离最小,且在高度较大时防风效果较差。

石羊河流域土壤水分和电导率的空间分布特征
卫雨西, 陈丽娟, 席海洋, 张成琦, 甘开元, 雍天, 张金霞
中国沙漠    2023, 43 (3): 264-273.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00038
摘要112)   HTML205)    PDF (5168KB)(127)   

土壤水盐空间分异特征是土壤盐碱化防治与改良的重要依据,也是盐碱地资源开发利用的重要基础。在流域尺度上,综合石羊河流域林地、草地、耕地、盐碱地、荒漠等不同土地利用类型土壤水盐分异特征的研究较少,难以支撑新时期变化环境下盐碱地的改良与利用需求。运用地统计学与传统统计学方法,对石羊河流域土壤水分和电导率的空间分异特征进行了研究,并分析了不同土地利用类型对土壤水盐分布的影响。结果表明:石羊河流域土壤含水量呈现西南高、东部和西部低的趋势,在剖面上由表层的8.75%向深层的10.19%逐渐递增。土壤电导率呈现东南和西南部低、东北和西北部高的趋势,中、重度盐碱化土和盐土的面积占流域总面积的56.55%。不同土地利用类型中,林地土壤平均含水量最高(21.08%),其次为耕地(15.60%)、盐碱地(12.40%)、草地(6.98%)和荒漠(1.60%)。盐碱地土壤平均电导率最高(8.55 dS·m-1),其次为草地(1.28 dS·m-1)、荒漠(0.51 dS·m-1)、耕地(0.48 dS·m-1)和林地(0.18 dS·m-1)。土地利用类型对土壤水盐的垂直分布有显著影响,且土壤水分含量与海拔、植被生物量、盖度、密度显著正相关,与容重呈显著负相关。林地和草地的土壤水分含量与电导率相关性不显著,而耕地、盐碱地和荒漠的土壤水分含量和电导率显著正相关,表明从石羊河流域上游到下游,土壤盐分对土壤水分的依赖程度不断增强。

干旱沙区土壤结皮发育对草本植物土壤种子库的影响
陶海璇, 郭春秀, 马俊梅, 王忠文, 赵赫然, 宋达成, 何芳兰
中国沙漠    2023, 43 (4): 89-97.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00001
摘要111)   HTML0)    PDF (1193KB)(95)   

为了探讨干旱沙区土壤结皮发育对草本植物土壤种子库的影响,以巴丹吉林沙漠南缘已发育土壤结皮的区域为场所,通过野外调查与土培萌发的方法,对土壤结皮不同发育阶段的地表特征及草本植物土壤种子库特性进行了研究。结果表明:(1)结皮前期向藓类结皮的演替导致地表微形态、结皮层厚度均出现明显的变化,并在不同发育阶段间呈现出一定的差异性(P<0.05)。(2)随着土壤结皮不断演替,种子库中沙生物种逐渐退出、旱生物种陆续出现,优势种演变为画眉草(Eragrostis pilosa)、雾冰藜(Bassia dasyphylla)→画眉草、雾冰藜、盐生草(Halogeton glomeratu)→画眉草、盐生草→画眉草。(3)在土壤结皮整个演替过程中,种子库密度、物种多样性指数均出现了先增大后减小的变化趋势(峰值在藻类-地衣结皮阶段),地衣-藓类结皮阶段(或更高)各指标值均显著小于结皮前期(P<0.05);同时,种子库水平分布逐渐均匀化、垂直分布趋于结皮层,种子库与地上植被物种相似性明显降低。因此认为,土壤结皮发育不仅通过增强地表稳定性、改变地表微形态影响种子库的空间分布,还通过改变土壤生境条件影响地上植被对种子库的贡献能力。

塔克拉玛干沙漠腹地夏季稳定边界层高度计算与分析
杨郭程, 毛东雷, 王敏仲, 张建涛, 潘红林
中国沙漠    2023, 43 (4): 64-75.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00008
摘要109)   HTML3)    PDF (9089KB)(80)   

利用塔克拉玛干沙漠塔中站2021年7月6—17日加密探空观测数据,分别采用Coen法、Rib法、Liu-Liang法、反转强度法等4种方法进行了稳定边界层高度计算,比较了不同方法计算结果之间的差异,并结合塔中站80 m观测塔梯度探测系统资料,分析了近地面气象因子和稳定边界层高度之间的关系。结果表明:(1)试验期间塔克拉玛干沙漠腹地稳定边界层高度在1 000 m以内,采用4种方法计算的平均高度依次为141、269、227、173 m,平均为202.38 m。稳定边界层在日落后开始发展,并在日出前后发展到最厚,采用4种方法计算的稳定边界层高度平均值从22:15的49、257、164、121 m分别上升至07:15的220、290、242、188 m,边界层高度上升趋势明显。(2)采用4种方法计算的稳定边界层高度总体变化趋势一致,但存在个别极端值,极端值出现多与特殊天气现象有关。其中采用Rib法计算的稳定边界层高度分布范围(10~890 m)大于采用其余3种方法计算的高度范围,可能因为Rib法既考虑了热力因素又考虑了动力因素,综合性较好。采用其余3种方法计算的高度略低,原因可能是每个时刻边界层发展并不均匀,夜间4个时刻平均后拉低了总体平均值,观测期间不同个例地面辐射冷却强度和湍流运动强度也会有影响。(3)不同天气条件下采用4种方法计算的稳定边界层高度也不尽相同。在晴朗夜晚条件下,采用4种方法计算的稳定边界层高度平均偏差最小,高度变化趋势相近;在沙尘天气中,采用4种方法计算的稳定边界层高度平均偏差居中,高度差异主要体现在日出或日落前后;雨天情况下,受边界层内各气象要素变化影响,采用4种方法计算的高度整体差异较大,平均偏差也最大。(4)在晴天天气下,采用Coen法确定的稳定边界层高度呈现出明显的升高过程,能够较为完整地描述稳定边界层在夜间的发展变化过程,几乎没有出现突然升高或降低的异常高度值,适用于热力作用显著的晴天;而在特殊天气条件下建议选择Rib法,该方法既考虑了热力作用又考虑到了动力作用的影响,是一个同时涵盖了风、温、湿的综合性参数,计算的边界层高度不确定性最小,更容易减小误差。(5)沙漠腹地稳定边界层高度受到动力和热力因素的共同影响,与湍流动能、风速、地面温度、土壤热通量的相关性较显著,相关系数最大依次为0.9、0.88、0.63、0.5。

沙漠生物土壤结皮演替对微生物群落结构和土壤酶活力的影响
张胜男, 高海燕, 闫德仁, 黄海广
中国沙漠    2023, 43 (3): 178-187.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00121
摘要109)   HTML482)    PDF (3947KB)(107)   

为了解沙漠生物土壤结皮(BSCs)演替过程中微生物群落结构及土壤酶活力变化特征,以库布齐沙漠不同演替阶段BSCs(对照样地、藻结皮、藻藓混生结皮和藓结皮)为研究对象,通过高通量测序分析BSCs中细菌、固氮菌和真菌群落组成、多样性以及土壤酶活力变化,探讨不同演替阶段BSCs对土壤微生物群落结构和土壤酶活力的影响。结果表明:随BSCs演替等级提高,优势细菌由蓝细菌门(对照样地:36.1%;藻结皮:46.9%;藻藓混生结皮:30.7%)转变为变形菌门(藓结皮:36.2%);优势固氮菌由伪枝藻属(藻结皮:80.2%)转变为斯科曼氏球菌属(藓结皮:60.6%);真菌担子菌门丰度(藻结皮:1.0%;藻藓混生结皮:5.0%;藓结皮:13.5%)随BSCs正向演替逐渐提高。藓结皮中细菌、固氮菌和真菌特有OTU数量较对照样地、藻结皮和藻藓混生结皮分别提高1.8~8.3、1.9~33.0倍和1.8~33.0倍;沙漠BSCs正向演替阶段微生物多样性提高顺序为固氮菌>细菌>真菌;土壤微生物多样性增加显著提高了土壤参与碳、氮循环的纤维素酶、蔗糖酶和脲酶活力(P<0.05)。随着沙漠BSCs演替等级提高,土壤微生物群落结构和酶活力逐步得到改善。