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
陕西师范大学 地理科学与旅游学院,陕西 西安 710119
Morphology and sedimentary characteristics of shadow dunes of dead Halogeton arachnoideus in the southern margin of Qaidam Basin, China
Xu Ruicong , , Dong Zhibao , , Nan Weige , Chen Guoxiang , Yang Funing , Kong Lingling
School of Geography and Tourism,Shaanxi Normal University,Xi'an 710119,China
通讯作者: 董治宝(E-mail: zbdong@snnu.edu.cn )
收稿日期: 2022-12-09
修回日期: 2023-01-03
基金资助:
国家自然科学基金项目 . 42171004 . 41930641 第二次青藏高原综合科学考察研究项目 . 2019QZKK0403
Received: 2022-12-09
Revised: 2023-01-03
摘要
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(R 2 =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。
关键词:
风影沙丘
;
蛛丝蓬(Halogeton arachnoideus )
;
形态特征
;
粒度特征
;
柴达木盆地
Abstract
The dead Halogeton arachnoideus can still remain upright and play a role in sand fixation, making it a hotspot in the study of wind prevention and sand fixation in arid and semi-arid regions. On the basis of field investigation and grain size experiment, this paper analyzes the morphological and sedimentary characteristics of the shadow dunes of H. arachnoideus , a dead vegetation in the southern margin of Qaidam Basin, by using relevant statistical methods. The results show that: (1) The correlation between the parameters of shadow dune is significant (P <0.01), in which the vertical and horizontal scales of dune have good correlation, and the fitting relationship between the length and width of dune (R 2 =0.6) is better than other parameters. (2) There is a significant positive correlation (0.8≥r >0.5, except dredge degree) between the parameters of dead H. arachnoideus and the shape of shadow dune. The contribution of vegetation length and width to the extension of dune length is gradually decreasing, while the contribution of vegetation height to it is increasing. (3) The canopy area, length and dredging degree of H. arachnoideus were significantly correlated with the volume of shadow dunes (P <0.01), and the fitting relationship between canopy area and volume was good (R 2 =0.8), which jointly affected the sand interception capacity of H. arachnoideus . (4) The main grain size fractions of the sediment are very fine sand and fine sand, Under the influence of plants, the wind force gradually decreases, and the grain size of sediment along the wind direction gradually becomes thicker.
Keywords:
shadow dunes
;
Halogeton arachnoideus
;
morphological character
;
grain size characteristics
;
Qaidam Basin
本文引用格式
许瑞聪, 董治宝, 南维鸽, 陈国祥, 杨馥宁, 孔玲玲. 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 . 中国沙漠 [J], 2023, 43(4): 55-63 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00002
Xu Ruicong, Dong Zhibao, Nan Weige, Chen Guoxiang, Yang Funing, Kong Lingling. Morphology and sedimentary characteristics of shadow dunes of dead Halogeton arachnoideus in the southern margin of Qaidam Basin, China . Journal of Desert Research [J], 2023, 43(4): 55-63 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00002
0 引言
植被是控制土壤风蚀的理想物体,它能够有效增加地表覆盖度与下垫面粗糙度,在阻挡气流运动以达到防风固沙效果的同时还具有生态环境效益[1 -2 ] 。对于控制土壤风蚀来说,不仅植被覆盖度很重要,单株植物的固沙效率也很重要,而植株形态是有效降低风速、减少沉积物运输的重要因素[3 -4 ] 。植株在与风沙活动季节相对应的不同物候期内,阻沙能力受冠层形态、茎枝的柔韧性、叶面积以及由此导致的地上生物量分配模式等因素影响[5 ] 。植株下的沙丘沉积物粒径组成、分布和分选特征蕴含区域风动力环境的重要信息,对于区域风沙沉积环境的判别和反演具有重要的参考意义[6 ] 。因此,系统研究干旱半干旱地区沙生植物及其所形成沙丘的形态学和沉积学特征,对于其演化过程的理解以及区域防风固沙效应判别具有重要的意义。
20世纪80年代,学者们就已在不同区域研究植被对沙丘形态的影响,包括灌丛沙丘和风影沙丘[5 ] 。Hesp[7 ] 将风影沙丘描述为在单峰风环境下、风沙流被地表植物阻挡、经过灌丛两侧绕流和顶部翻越,气流能量削减、沙粒在植物背风侧堆积形成的沙丘。朱震达等[8 ] 将灌丛沙堆分为沙条、沙嘴、沙堆和沙包4个阶段,而沙条、沙嘴阶段的灌丛沙堆被认为是典型的风影沙丘[9 ] 。风影沙丘是与障碍物有关的简单线形沙丘,障碍物形态及其空间排列方式能够影响风影沙丘的初始形态[10 -12 ] 。Yang等[13 ] 在风洞实验中确定了风影沙丘尾部发生变形和汇聚时的灌木间距阈值。Cao等[14 ] 研究了柴达木盆地东部不同植物的风影沙丘形态特征和阻沙能力,探讨了对风蚀控制的意义。何强强等[6 ] 研究发现风影沙丘沉积物主要由极粗粉沙、极细沙和细沙组成。学者们对不同环境影响下风影沙丘的形成机制、形态特征、沉积特征等做出较多研究,不仅揭示了障碍物与气流运动相互作用对沙丘形态的影响,而且反映了植物对风沙的阻碍能力,对区域防风固沙做出巨大贡献。目前,对风影沙丘的研究主要是针对活体植株或进行风洞实验,而对于死亡残株的形态特征和阻沙能力的相关研究还较少。
柴达木盆地沙尘暴活动强烈,灌丛在控制风蚀和生境稳定方面起着重要作用[14 ] 。蛛丝蓬(Halogeton arachnoideus )在柴达木盆地南缘地区广泛发育,死后仍能保持直立状态并增加地表覆盖度而继续发挥固沙效应,对于区域生境的稳定和防沙治沙工程具有重要意义。本文对该地区死亡蛛丝蓬所形成的风影沙丘进行了实地考察,详细分析了蛛丝蓬和沙丘的形态特征,并探讨了二者间的形态关系以及沉积物粒度特征。希望揭示沙生植株死亡后与沙丘之间的活动关系、估算该残株对风沙截留的贡献程度,以期对今后干旱半干旱地区沙生植株长期防风固沙能力的评估提供基础数据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
柴达木盆地是中国面积最大的高寒干旱内陆盆地[15 ] ,研究区样地位于该盆地南缘(36°42′26″—36°42′35″N、93°42′30″—93°42′41″E)。该地区属干旱、半干旱地区,高原大陆性气候,年平均气温4.3 ℃,平均年降水量80.5mm,平均年日照时间高达3 129.4 h,太阳辐射强,蒸发量大[16 ] 。主要的地貌为戈壁滩、沙漠、盐化草原、盐滩、雅丹等 [17 ] 。植被稀疏,种类单纯,采样期间的优势植株主要为白刺(Nitraria tangutorum )、蛛丝蓬和芦苇(Phragmites australis )。蛛丝蓬多为单株,耐盐耐高温能力强,其聚盐特性能够达到拔盐抽碱的治理目的,是盐碱地治理的重要生物措施之一[18 ] ,其背风侧多形成风影沙丘(图1 )。
图1
图1
研究区概况图(A)、蛛丝蓬(Halogeton arachnoideus , B)和风影沙丘(C)
Fig.1
Overview of the study area (A), Halogeton arachnoideus (B) and shadow dune (C)
1.2 研究方法
2022年8月在柴达木盆地南缘地区开展了实地调查。顺着盛行风向选择独立、形态完整的蛛丝蓬风影沙丘为目标样品,共计20个。利用卷尺测量(在精度上可能存在1~2 mm的误差)蛛丝蓬及其风影沙丘的各形态参数,包括植株冠幅的长L 、宽W 、高H 以及沙丘的长L s 、宽W s 、高H s 和沙丘最宽处到沙丘最前端的距离L a 、沙丘最宽处到沙丘尾部的距离L b (图2 )。植株冠幅面积A 、风影沙丘体积V 和底面积S 以及沙丘水平尺度的计算参考蔡东旭等[9 ] 和Cao等[14 ] 的方法,该方法在台特玛湖干涸湖盆区和柴达木盆地东部地区得到了很好的应用与验证。植株的冠幅面积A 用椭圆的面积来近似估算求得;沙丘底面积S 用半个椭圆加三角形的面积来近似估算求得;沙丘的体积V 用1/4椭球体体积和三棱锥体积之和来近似估算求得;沙丘水平尺度能够表达沙丘水平方向的延展性,为沙丘长度与宽度和的一半。
图2
图2
风影沙丘示意图
Fig.2
Schematic diagram of shadow dune
A = π × 1 / 2 L × 1 / 2 W (1)
S = 1 / 2 π × L a × 1 / 2 W s + 1 / 2 L b × W s (2)
V = 1 / 4 × 3 / 4 L a × 1 / 2 W s × H s + 1 / 3 × 1 / 2 × W s × L b × H s (3)
沙丘水平尺度=1/2(L s +W s )(4)
此外,对每个风影沙丘进行拍照,并沿着盛行风向采集蛛丝蓬风影沙丘沉积物,共计20个样品。由于沙丘太小,并未进行不同部位的采集,而是直接选取沙丘脊部最高点挖取。将样品带回陕西师范大学实验室,使用美国Backman公司研发的LS13320型激光粒度仪进行测算,测算范围为0.04~2 000 μm,每组样品测量3次。采用Udden-Wentworth粒级划分方法[19 ] 和Folk等[20 ] 的粒度参数公式及对应的等级划分标准计算沙物质参数指标。利用Photoshop2021测量计算植株疏通度。所有参数采用Excel2019、SPSS、Origin软件进行处理、分析、绘图。
2 结果
2.1 蛛丝蓬与风影沙丘形态参数特征
风影沙丘形态受区域风动力状况、障碍物规模和沙源影响,依据其形态参数特征可以很好地反演沙丘的发育过程。不同于尺度较大的灌丛沙丘,植物风影沙丘因其具有中间宽、“尾”部窄的较小体型特征,在形态上酷似“蝌蚪”状[9 ] 。蛛丝蓬风影沙丘的长度25~110 cm,长度和宽度的比值1.5∶1~4∶1,长度和高度的比值5∶1~16∶1,沙丘底面积1.65~37.94 dm2 ,体积0.16~12.13 dm3 ;仅保留干枯茎秆的死亡蛛丝蓬疏通度很高,最高达到66.34%,最小也有32.24%,平均值达到冠层迎风面面积的一半;植株形态类似椭球体,冠幅宽度12~50 cm,长度6~25 cm,高度3.5~27 cm,宽度是长度的2倍,是高度的1.5倍(表1 )。
2.2 蛛丝蓬风影沙丘形态参数的相关性
2.2.1 风影沙丘形态参数相关分析
风影沙丘长度、宽度和高度3个参数之间都表现为显著相关(图3 ),其中沙丘高度与沙丘水平尺度上的长度和宽度的相关系数分别为0.66(P <0.01)和0.51(P <0.05),这表明风影沙丘水平方向和垂向之间具有很好的相关性。而沙丘长度与沙丘宽度、高度的相关系数均大于0.6(P <0.01),说明沙丘长度与沙丘宽度和高度具显著的相关性。
图3
图3
蛛丝蓬(Halogeton arachnoideus )风影沙丘各形态参数相关性热图
Fig.3
Correlation heatmap of morphological parameters of vegetation shadow dune
2.2.2 风影沙丘形态参数回归分析
对风影沙丘的高度和水平尺度进行回归分析,可以看出水平尺度随着高度的增高逐渐增大,且增大速率逐渐变小(图4 A)。对拟合公式进行求导可知当沙丘高度为15.67 cm时水平尺度最大,随后逐渐减小,说明在沙丘高度较低时,沙丘水平尺度随着沙丘高度增加而增加,沙丘高度越高,增加速度就越慢,甚至会有减少的趋势。
图4
图4
风影沙丘形态参数之间的回归分析
Fig.4
Regression analysis on the morphological parameters of shadow dunes
从风影沙丘的长度与宽度、高度的拟合关系(图4 B)可以看出,两者之间均呈正相关关系,但沙丘宽度与沙丘长度的拟合效果更好(R 2 =0.6),说明在沙丘形成演变过程中,沙丘宽度与沙丘长度的同步性好于沙丘高度。
2.3 风影沙丘与植物形态参数的相关性
2.3.1 风影沙丘与植物形态参数相关分析
在蛛丝蓬和沙丘的形态关系中,除了植株疏通度与各参数之间为负相关(-0. 26≤r ≤-0.57,P <0.05)外,其余各参数之间均呈显著正相关(0.8≥r >0.5,P <0.01,图3 )。尤以冠幅面积与沙丘体积和底面积相关性极显著(P <0.01);疏通度和沙丘长度、宽度、高度和底面积的相关性显著(P <0.05),与沙丘体积相关性极显著(P <0.01)。植株疏通度与长度、宽度、高度无明显相关性,说明死亡蛛丝蓬的疏通度不受其长度、宽度和高度影响,而是该植株本身的生长特性。
2.3.2 风影沙丘与植物形态参数的回归分析
蛛丝蓬与风影沙丘的形态参数具有显著的相关性(P <0.01),对其进行进一步回归分析可揭示植株和沙丘活动相互作用的趋势。当植株长度和宽度分别为21.37 cm和47 cm时,沙丘长度值达到最大,随后均有变小的趋势,说明植株达到一定长度和宽度后对沙丘长度延伸的贡献度减弱,甚至会阻碍沙丘延伸。而植株高度对沙丘长度的贡献度逐渐增长,且效率加快。沙丘宽度与植株长度的拟合关系(R 2 =0.64)比植株宽度和高度好,沙丘高度与植株宽度的拟合关系(R 2 =0.5)比植株长度和高度好,植株的长、宽、高与沙丘长度的拟合关系(R 2 =0.44,R 2 =0.46,R 2 =0.44)相当(图5 )。
图5
图5
植株与沙丘形态参数回归分析
Fig.5
Regression analysis on the morphological parameters of vegetation and shadow dunes
风影沙丘的体积和底面积可以反映植株的截沙能力[5 ] 。植株疏通度与沙丘底面积和体积拟合函数(图5 D)的回归系数不高(R 2 =0.24,R 2 =0.33),说明疏通度与植株的截沙能力相关,但并不是决定性因素。植株的冠幅面积和沙丘底面积与体积的二次拟合关系较好(R 2 =0.8,图5 E),表明死亡蛛丝蓬的冠幅面积对植株截沙能力具有一定影响。分别对冠幅面积和沙丘体积、底面积的函数求导,结果表明冠幅面积为7.2 dm²时沙丘底面积最大,冠幅面积为10.5 dm²时沙丘体积最大。植株长度与沙丘底面积和体积的拟合关系较好(R 2 =0.68,R 2 =0.65,图5 F),说明植株长度也一定程度上影响植株的截沙能力。
2.4 风影沙丘沉积物粒度特征
2.4.1 沉积物粒度粒级级配特征
蛛丝蓬风影沙丘的沉积物主要是由细沙和极细沙组成(图6 A),细沙含量38.2%~49.39%,平均含量43.4%;极细沙含量35.85%~52.21%,平均含量为45.83%;含有少量的中沙和粉沙;微量黏土,最高不超过1.67%;极少粗沙,不含极粗沙和砾石。
图6
图6
风影沙丘沉积物粒级级配(A)、自然分布频率曲线(B)和概率累积曲线(C)
Fig.6
Grain size distribution (A),natural frequency curves (B) and cumulativeprobability plots (C) of shadow dunes deposition
沉积物的自然频率曲线可以直观地反映沙丘沉积物不同粒径的相对含量[21 -22 ] 。在20个风影沙丘的自然频率曲线中(图6 B)没有单峰,有9个表现为双峰,其余均表现为三峰。峰值粒径最大为0.15 mm,含量为8.74%;峰值粒径最小为0.12 mm,共有14个样品的峰值均在0.12 mm,平均含量为9.06%。
概率累积曲线能够揭示沉积物的搬运方式和粒度分布之间的关系,籍此可以推断沉积物形成的沉积环境[23 ] 。蛛丝蓬风影沙丘概率累积曲线表现为三段式或四段式(图6 C),蠕移组的截点位置为0.49~0.72 mm,分选相对较好;跃移组的截点位置为0.07~0.41 mm,较粗的跃移组分选性差于较细的跃移组;悬移组的截点位置为0.001~0.04 mm,分选相对较差。
2.4.2 沉积物粒度参数
粒度参数能够反映风成沉积物的基本粒度分布模式,进而反推源区物质组成、沙漠形成历史及沙丘形成演化过程[24 ] 。柴达木盆地中南部蛛丝蓬风影沙丘沉积物的粒径0.12~0.15 mm,平均值为0.13 mm,总体上为细沙到极细沙;分选系数0.54~0.72,平均值为0.63,分选性表现为较好到中等,其中18个样的分选性都表现出较好。偏度-0.06~0.13,平均值为0.06,表现为近对称分布到正偏,其中17个样表现为近对称;峰度1.02~1.18,平均值为1.09,峰度表现为中等到很窄,其中11个样峰度值表现为中等。沿盛行风方向,随着采样距离的增大,平均粒径逐渐变粗、分选相对变差、偏度值略微减小。
蛛丝蓬风影沙丘沉积物的平均粒径与偏度呈极显著相关(R 2 =0.65,P <0.01,图7 );平均粒径与分选系数和峰度相关性不好;分选系数与偏度极显著负相关(R 2 =0.47,P <0.01),即分选系数越趋于中等,偏度越接近于近对称分布;分选系数与峰度呈极显著正相关(R 2 =0.86,P <0.01),即分选性越差,越接近于窄峰;偏度和峰度呈显著负相关(R 2 =0.29,P <0.05)。
图7
图7
风影沙丘沉积物粒度参数及其相关分析
Fig.7
Sediment grain size parameters and their correlation analysis in shadow dune
3 讨论
3.1 死亡植株阻沙能力影响因素
单株植物截沙能力可以通过植株周围的积沙体积来衡量,其受植株地上形态、粗糙元密集度等多种因素影响[5 ] 。本文研究发现死亡蛛丝蓬与风影沙丘的形态参数关系和活株风影沙丘有许多相似之处,例如植株的长度、宽度、高度和冠幅面积与风影沙丘的体积和底面积相关性极显著,均呈正相关;植株的宽度和高度与沙丘长度表现为正相关;风影沙丘的水平尺度与垂向相关性良好。这些结果与前人对活体植株形成沙丘的形态参数研究结果[25 -29 ] 基本一致。这说明死亡蛛丝蓬与其他活株一样能够作用风影沙丘形态演变,而且具备防风阻沙的能力。
植株的冠型、迎风面疏通度、枝条柔韧性、叶面积等会对气流产生影响,进而影响植株的防风作用[30 ] 。已有研究证明,半球体冠层的植物比锥体冠层及梭形冠层的植物能截留更多的沙物质[31 -32 ] ;刚性植株比柔性植株降低风速的效果更显著[3 ] ;叶片能够帮助滞留沙物质,是研究植株阻沙能力的重要参数[5 ] 。植株在其生长期生物量不断增加,风影沙丘的形成是一个不断积累的过程,而死亡的残株与活株相比已进入无叶期,一些老枝在大风或其挟带的其他物质的摧残下可能发生折断,残株的疏通度大幅度增加,地表生物量也逐渐减少,此时的风影沙丘处于风蚀期。但旱区沙生植株茎秆多粗壮,生长期过后仍以直立状态存在,被沙埋一部分后更加固了其稳定性,一些木质化程度高的刚性植株随气流摆动小,仍能阻碍风沙流,沉降沙粒。蛛丝蓬与柽柳、沙柳属这样的柔性植株不同,虽然死亡后叶片掉落,枝干的韧性降低,通风系数增大,但其属于刚性植物,由基部分枝,且冠型为椭球体,进入无叶期后也能依靠错综交叉的枝干去拦截风沙,具备较好的固沙能力。通常,在干旱半干旱地区这些死亡的残株与活株一起增加地表覆盖度,共同起到防风固沙的作用。
3.2 风影沙丘粒度效应变化
风沙沉积物的粒径分布受植被、沙源、地形和风速的影响,植被的存在往往会增大地表粗糙度,改变近地表风场,降低风速,沉积沙粒[11 ] 。植被形成的沙堆是沉积物在风力作用下短距离搬运与分选的结果[27 ] 。本文的研究结果显示平均粒径只与植株长度和沙丘高度有不显著相关性,与其余形态参数均无相关性(图3 ),该结果与何强强等[6 ] 的研究结果不一致,可能是由于植株死亡疏通度过大,且不同植株的冠型差异所引起。粉沙、黏土一旦起沙便会随气流做长时间、大尺度的搬运[24 ] ,因此只有少量粉沙、黏土被一些较粗沙粒、植物缝隙阻碍沉积,其余粒级的沙粒基本都会受到植物的影响而发生堆积。顺着风向,随采样距离的增大,平均粒径逐渐变大、分选相对变差、偏度值略微减小。这可能是由于地表植物的阻挡,下风向风速逐渐减小,只能带走表层较细沙粒,极细沙、粉沙和黏土百分含量相对减少,而细沙、中沙和粗沙受植物影响不易发生搬运或搬运距离较短,百分含量相对增大。沉积物的搬运方式也表现为以跃移组为主且分选较好,蠕移组、悬移组含量少且分选差,进一步证明了上述结论。
在干旱、半干旱风沙地区,一些耐盐旱植物的茎秆不仅粗硬,而且根系发达,其死亡后生物量将以枯枝的形式继续存留2~3个生长季,因此枯枝的保存率也是衡量植物阻沙能力的一个重要指标[5 ] 。本文以柴达木盆地南缘地区为例,仅探讨了死亡蛛丝蓬对风影沙丘形态的影响,未来应对不同地区、不同死亡植株的截沙能力做进一步的研究,力求对风沙地区的生境恢复制定更科学的方案。
4 结论
柴达木盆地南缘风影沙丘形成演化过程中,形态参数之间均具有显著的相关性(P <0.01),其中沙丘垂向与水平尺度拟合关系较好。蛛丝蓬的形态特征影响沙丘形态,植株的冠幅面积、长度和疏通度共同作用了死亡蛛丝蓬对沙子的截留能力。此外,与活株相比死亡残株的冠型、柔韧性、疏通度等是影响其阻沙能力的重要因素。
风影沙丘沉积物粒级主要为细沙和极细沙,平均粒径为0.13 mm,分选较好至中等,偏度为近对称到正偏,峰度为中度到窄峰。风力在植株的影响下逐渐减小,顺风向沉积物粒径逐渐变粗。
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亚玛雷克沙漠猫头刺和小叶锦鸡儿灌丛结构与风影沙丘间的关系
1
2016
... 植被是控制土壤风蚀的理想物体,它能够有效增加地表覆盖度与下垫面粗糙度,在阻挡气流运动以达到防风固沙效果的同时还具有生态环境效益[1 -2 ] .对于控制土壤风蚀来说,不仅植被覆盖度很重要,单株植物的固沙效率也很重要,而植株形态是有效降低风速、减少沉积物运输的重要因素[3 -4 ] .植株在与风沙活动季节相对应的不同物候期内,阻沙能力受冠层形态、茎枝的柔韧性、叶面积以及由此导致的地上生物量分配模式等因素影响[5 ] .植株下的沙丘沉积物粒径组成、分布和分选特征蕴含区域风动力环境的重要信息,对于区域风沙沉积环境的判别和反演具有重要的参考意义[6 ] .因此,系统研究干旱半干旱地区沙生植物及其所形成沙丘的形态学和沉积学特征,对于其演化过程的理解以及区域防风固沙效应判别具有重要的意义. ...
对三北防护林体系工程的思考与展望
1
2004
... 植被是控制土壤风蚀的理想物体,它能够有效增加地表覆盖度与下垫面粗糙度,在阻挡气流运动以达到防风固沙效果的同时还具有生态环境效益[1 -2 ] .对于控制土壤风蚀来说,不仅植被覆盖度很重要,单株植物的固沙效率也很重要,而植株形态是有效降低风速、减少沉积物运输的重要因素[3 -4 ] .植株在与风沙活动季节相对应的不同物候期内,阻沙能力受冠层形态、茎枝的柔韧性、叶面积以及由此导致的地上生物量分配模式等因素影响[5 ] .植株下的沙丘沉积物粒径组成、分布和分选特征蕴含区域风动力环境的重要信息,对于区域风沙沉积环境的判别和反演具有重要的参考意义[6 ] .因此,系统研究干旱半干旱地区沙生植物及其所形成沙丘的形态学和沉积学特征,对于其演化过程的理解以及区域防风固沙效应判别具有重要的意义. ...
植株形态对单植株前后风速变化影响的风洞实验
2
2020
... 植被是控制土壤风蚀的理想物体,它能够有效增加地表覆盖度与下垫面粗糙度,在阻挡气流运动以达到防风固沙效果的同时还具有生态环境效益[1 -2 ] .对于控制土壤风蚀来说,不仅植被覆盖度很重要,单株植物的固沙效率也很重要,而植株形态是有效降低风速、减少沉积物运输的重要因素[3 -4 ] .植株在与风沙活动季节相对应的不同物候期内,阻沙能力受冠层形态、茎枝的柔韧性、叶面积以及由此导致的地上生物量分配模式等因素影响[5 ] .植株下的沙丘沉积物粒径组成、分布和分选特征蕴含区域风动力环境的重要信息,对于区域风沙沉积环境的判别和反演具有重要的参考意义[6 ] .因此,系统研究干旱半干旱地区沙生植物及其所形成沙丘的形态学和沉积学特征,对于其演化过程的理解以及区域防风固沙效应判别具有重要的意义. ...
... 植株的冠型、迎风面疏通度、枝条柔韧性、叶面积等会对气流产生影响,进而影响植株的防风作用[30 ] .已有研究证明,半球体冠层的植物比锥体冠层及梭形冠层的植物能截留更多的沙物质[31 -32 ] ;刚性植株比柔性植株降低风速的效果更显著[3 ] ;叶片能够帮助滞留沙物质,是研究植株阻沙能力的重要参数[5 ] .植株在其生长期生物量不断增加,风影沙丘的形成是一个不断积累的过程,而死亡的残株与活株相比已进入无叶期,一些老枝在大风或其挟带的其他物质的摧残下可能发生折断,残株的疏通度大幅度增加,地表生物量也逐渐减少,此时的风影沙丘处于风蚀期.但旱区沙生植株茎秆多粗壮,生长期过后仍以直立状态存在,被沙埋一部分后更加固了其稳定性,一些木质化程度高的刚性植株随气流摆动小,仍能阻碍风沙流,沉降沙粒.蛛丝蓬与柽柳、沙柳属这样的柔性植株不同,虽然死亡后叶片掉落,枝干的韧性降低,通风系数增大,但其属于刚性植物,由基部分枝,且冠型为椭球体,进入无叶期后也能依靠错综交叉的枝干去拦截风沙,具备较好的固沙能力.通常,在干旱半干旱地区这些死亡的残株与活株一起增加地表覆盖度,共同起到防风固沙的作用. ...
Vegetation morphologic and aerodynamic characteristics reduce aeolian erosion
1
2017
... 植被是控制土壤风蚀的理想物体,它能够有效增加地表覆盖度与下垫面粗糙度,在阻挡气流运动以达到防风固沙效果的同时还具有生态环境效益[1 -2 ] .对于控制土壤风蚀来说,不仅植被覆盖度很重要,单株植物的固沙效率也很重要,而植株形态是有效降低风速、减少沉积物运输的重要因素[3 -4 ] .植株在与风沙活动季节相对应的不同物候期内,阻沙能力受冠层形态、茎枝的柔韧性、叶面积以及由此导致的地上生物量分配模式等因素影响[5 ] .植株下的沙丘沉积物粒径组成、分布和分选特征蕴含区域风动力环境的重要信息,对于区域风沙沉积环境的判别和反演具有重要的参考意义[6 ] .因此,系统研究干旱半干旱地区沙生植物及其所形成沙丘的形态学和沉积学特征,对于其演化过程的理解以及区域防风固沙效应判别具有重要的意义. ...
植物阻沙能力研究进展
6
2011
... 植被是控制土壤风蚀的理想物体,它能够有效增加地表覆盖度与下垫面粗糙度,在阻挡气流运动以达到防风固沙效果的同时还具有生态环境效益[1 -2 ] .对于控制土壤风蚀来说,不仅植被覆盖度很重要,单株植物的固沙效率也很重要,而植株形态是有效降低风速、减少沉积物运输的重要因素[3 -4 ] .植株在与风沙活动季节相对应的不同物候期内,阻沙能力受冠层形态、茎枝的柔韧性、叶面积以及由此导致的地上生物量分配模式等因素影响[5 ] .植株下的沙丘沉积物粒径组成、分布和分选特征蕴含区域风动力环境的重要信息,对于区域风沙沉积环境的判别和反演具有重要的参考意义[6 ] .因此,系统研究干旱半干旱地区沙生植物及其所形成沙丘的形态学和沉积学特征,对于其演化过程的理解以及区域防风固沙效应判别具有重要的意义. ...
... 20世纪80年代,学者们就已在不同区域研究植被对沙丘形态的影响,包括灌丛沙丘和风影沙丘[5 ] .Hesp[7 ] 将风影沙丘描述为在单峰风环境下、风沙流被地表植物阻挡、经过灌丛两侧绕流和顶部翻越,气流能量削减、沙粒在植物背风侧堆积形成的沙丘.朱震达等[8 ] 将灌丛沙堆分为沙条、沙嘴、沙堆和沙包4个阶段,而沙条、沙嘴阶段的灌丛沙堆被认为是典型的风影沙丘[9 ] .风影沙丘是与障碍物有关的简单线形沙丘,障碍物形态及其空间排列方式能够影响风影沙丘的初始形态[10 -12 ] .Yang等[13 ] 在风洞实验中确定了风影沙丘尾部发生变形和汇聚时的灌木间距阈值.Cao等[14 ] 研究了柴达木盆地东部不同植物的风影沙丘形态特征和阻沙能力,探讨了对风蚀控制的意义.何强强等[6 ] 研究发现风影沙丘沉积物主要由极粗粉沙、极细沙和细沙组成.学者们对不同环境影响下风影沙丘的形成机制、形态特征、沉积特征等做出较多研究,不仅揭示了障碍物与气流运动相互作用对沙丘形态的影响,而且反映了植物对风沙的阻碍能力,对区域防风固沙做出巨大贡献.目前,对风影沙丘的研究主要是针对活体植株或进行风洞实验,而对于死亡残株的形态特征和阻沙能力的相关研究还较少. ...
... 风影沙丘的体积和底面积可以反映植株的截沙能力[5 ] .植株疏通度与沙丘底面积和体积拟合函数(图5 D)的回归系数不高(R 2 =0.24,R 2 =0.33),说明疏通度与植株的截沙能力相关,但并不是决定性因素.植株的冠幅面积和沙丘底面积与体积的二次拟合关系较好(R 2 =0.8,图5 E),表明死亡蛛丝蓬的冠幅面积对植株截沙能力具有一定影响.分别对冠幅面积和沙丘体积、底面积的函数求导,结果表明冠幅面积为7.2 dm²时沙丘底面积最大,冠幅面积为10.5 dm²时沙丘体积最大.植株长度与沙丘底面积和体积的拟合关系较好(R 2 =0.68,R 2 =0.65,图5 F),说明植株长度也一定程度上影响植株的截沙能力. ...
... 单株植物截沙能力可以通过植株周围的积沙体积来衡量,其受植株地上形态、粗糙元密集度等多种因素影响[5 ] .本文研究发现死亡蛛丝蓬与风影沙丘的形态参数关系和活株风影沙丘有许多相似之处,例如植株的长度、宽度、高度和冠幅面积与风影沙丘的体积和底面积相关性极显著,均呈正相关;植株的宽度和高度与沙丘长度表现为正相关;风影沙丘的水平尺度与垂向相关性良好.这些结果与前人对活体植株形成沙丘的形态参数研究结果[25 -29 ] 基本一致.这说明死亡蛛丝蓬与其他活株一样能够作用风影沙丘形态演变,而且具备防风阻沙的能力. ...
... 植株的冠型、迎风面疏通度、枝条柔韧性、叶面积等会对气流产生影响,进而影响植株的防风作用[30 ] .已有研究证明,半球体冠层的植物比锥体冠层及梭形冠层的植物能截留更多的沙物质[31 -32 ] ;刚性植株比柔性植株降低风速的效果更显著[3 ] ;叶片能够帮助滞留沙物质,是研究植株阻沙能力的重要参数[5 ] .植株在其生长期生物量不断增加,风影沙丘的形成是一个不断积累的过程,而死亡的残株与活株相比已进入无叶期,一些老枝在大风或其挟带的其他物质的摧残下可能发生折断,残株的疏通度大幅度增加,地表生物量也逐渐减少,此时的风影沙丘处于风蚀期.但旱区沙生植株茎秆多粗壮,生长期过后仍以直立状态存在,被沙埋一部分后更加固了其稳定性,一些木质化程度高的刚性植株随气流摆动小,仍能阻碍风沙流,沉降沙粒.蛛丝蓬与柽柳、沙柳属这样的柔性植株不同,虽然死亡后叶片掉落,枝干的韧性降低,通风系数增大,但其属于刚性植物,由基部分枝,且冠型为椭球体,进入无叶期后也能依靠错综交叉的枝干去拦截风沙,具备较好的固沙能力.通常,在干旱半干旱地区这些死亡的残株与活株一起增加地表覆盖度,共同起到防风固沙的作用. ...
... 在干旱、半干旱风沙地区,一些耐盐旱植物的茎秆不仅粗硬,而且根系发达,其死亡后生物量将以枯枝的形式继续存留2~3个生长季,因此枯枝的保存率也是衡量植物阻沙能力的一个重要指标[5 ] .本文以柴达木盆地南缘地区为例,仅探讨了死亡蛛丝蓬对风影沙丘形态的影响,未来应对不同地区、不同死亡植株的截沙能力做进一步的研究,力求对风沙地区的生境恢复制定更科学的方案. ...
新疆策勒绿洲-沙漠过渡带不同植被下的沙丘形态特征及沉积物粒度分析
3
2022
... 植被是控制土壤风蚀的理想物体,它能够有效增加地表覆盖度与下垫面粗糙度,在阻挡气流运动以达到防风固沙效果的同时还具有生态环境效益[1 -2 ] .对于控制土壤风蚀来说,不仅植被覆盖度很重要,单株植物的固沙效率也很重要,而植株形态是有效降低风速、减少沉积物运输的重要因素[3 -4 ] .植株在与风沙活动季节相对应的不同物候期内,阻沙能力受冠层形态、茎枝的柔韧性、叶面积以及由此导致的地上生物量分配模式等因素影响[5 ] .植株下的沙丘沉积物粒径组成、分布和分选特征蕴含区域风动力环境的重要信息,对于区域风沙沉积环境的判别和反演具有重要的参考意义[6 ] .因此,系统研究干旱半干旱地区沙生植物及其所形成沙丘的形态学和沉积学特征,对于其演化过程的理解以及区域防风固沙效应判别具有重要的意义. ...
... 20世纪80年代,学者们就已在不同区域研究植被对沙丘形态的影响,包括灌丛沙丘和风影沙丘[5 ] .Hesp[7 ] 将风影沙丘描述为在单峰风环境下、风沙流被地表植物阻挡、经过灌丛两侧绕流和顶部翻越,气流能量削减、沙粒在植物背风侧堆积形成的沙丘.朱震达等[8 ] 将灌丛沙堆分为沙条、沙嘴、沙堆和沙包4个阶段,而沙条、沙嘴阶段的灌丛沙堆被认为是典型的风影沙丘[9 ] .风影沙丘是与障碍物有关的简单线形沙丘,障碍物形态及其空间排列方式能够影响风影沙丘的初始形态[10 -12 ] .Yang等[13 ] 在风洞实验中确定了风影沙丘尾部发生变形和汇聚时的灌木间距阈值.Cao等[14 ] 研究了柴达木盆地东部不同植物的风影沙丘形态特征和阻沙能力,探讨了对风蚀控制的意义.何强强等[6 ] 研究发现风影沙丘沉积物主要由极粗粉沙、极细沙和细沙组成.学者们对不同环境影响下风影沙丘的形成机制、形态特征、沉积特征等做出较多研究,不仅揭示了障碍物与气流运动相互作用对沙丘形态的影响,而且反映了植物对风沙的阻碍能力,对区域防风固沙做出巨大贡献.目前,对风影沙丘的研究主要是针对活体植株或进行风洞实验,而对于死亡残株的形态特征和阻沙能力的相关研究还较少. ...
... 风沙沉积物的粒径分布受植被、沙源、地形和风速的影响,植被的存在往往会增大地表粗糙度,改变近地表风场,降低风速,沉积沙粒[11 ] .植被形成的沙堆是沉积物在风力作用下短距离搬运与分选的结果[27 ] .本文的研究结果显示平均粒径只与植株长度和沙丘高度有不显著相关性,与其余形态参数均无相关性(图3 ),该结果与何强强等[6 ] 的研究结果不一致,可能是由于植株死亡疏通度过大,且不同植株的冠型差异所引起.粉沙、黏土一旦起沙便会随气流做长时间、大尺度的搬运[24 ] ,因此只有少量粉沙、黏土被一些较粗沙粒、植物缝隙阻碍沉积,其余粒级的沙粒基本都会受到植物的影响而发生堆积.顺着风向,随采样距离的增大,平均粒径逐渐变大、分选相对变差、偏度值略微减小.这可能是由于地表植物的阻挡,下风向风速逐渐减小,只能带走表层较细沙粒,极细沙、粉沙和黏土百分含量相对减少,而细沙、中沙和粗沙受植物影响不易发生搬运或搬运距离较短,百分含量相对增大.沉积物的搬运方式也表现为以跃移组为主且分选较好,蠕移组、悬移组含量少且分选差,进一步证明了上述结论. ...
The formation of shadow dunes
1
1981
... 20世纪80年代,学者们就已在不同区域研究植被对沙丘形态的影响,包括灌丛沙丘和风影沙丘[5 ] .Hesp[7 ] 将风影沙丘描述为在单峰风环境下、风沙流被地表植物阻挡、经过灌丛两侧绕流和顶部翻越,气流能量削减、沙粒在植物背风侧堆积形成的沙丘.朱震达等[8 ] 将灌丛沙堆分为沙条、沙嘴、沙堆和沙包4个阶段,而沙条、沙嘴阶段的灌丛沙堆被认为是典型的风影沙丘[9 ] .风影沙丘是与障碍物有关的简单线形沙丘,障碍物形态及其空间排列方式能够影响风影沙丘的初始形态[10 -12 ] .Yang等[13 ] 在风洞实验中确定了风影沙丘尾部发生变形和汇聚时的灌木间距阈值.Cao等[14 ] 研究了柴达木盆地东部不同植物的风影沙丘形态特征和阻沙能力,探讨了对风蚀控制的意义.何强强等[6 ] 研究发现风影沙丘沉积物主要由极粗粉沙、极细沙和细沙组成.学者们对不同环境影响下风影沙丘的形成机制、形态特征、沉积特征等做出较多研究,不仅揭示了障碍物与气流运动相互作用对沙丘形态的影响,而且反映了植物对风沙的阻碍能力,对区域防风固沙做出巨大贡献.目前,对风影沙丘的研究主要是针对活体植株或进行风洞实验,而对于死亡残株的形态特征和阻沙能力的相关研究还较少. ...
1
1994
... 20世纪80年代,学者们就已在不同区域研究植被对沙丘形态的影响,包括灌丛沙丘和风影沙丘[5 ] .Hesp[7 ] 将风影沙丘描述为在单峰风环境下、风沙流被地表植物阻挡、经过灌丛两侧绕流和顶部翻越,气流能量削减、沙粒在植物背风侧堆积形成的沙丘.朱震达等[8 ] 将灌丛沙堆分为沙条、沙嘴、沙堆和沙包4个阶段,而沙条、沙嘴阶段的灌丛沙堆被认为是典型的风影沙丘[9 ] .风影沙丘是与障碍物有关的简单线形沙丘,障碍物形态及其空间排列方式能够影响风影沙丘的初始形态[10 -12 ] .Yang等[13 ] 在风洞实验中确定了风影沙丘尾部发生变形和汇聚时的灌木间距阈值.Cao等[14 ] 研究了柴达木盆地东部不同植物的风影沙丘形态特征和阻沙能力,探讨了对风蚀控制的意义.何强强等[6 ] 研究发现风影沙丘沉积物主要由极粗粉沙、极细沙和细沙组成.学者们对不同环境影响下风影沙丘的形成机制、形态特征、沉积特征等做出较多研究,不仅揭示了障碍物与气流运动相互作用对沙丘形态的影响,而且反映了植物对风沙的阻碍能力,对区域防风固沙做出巨大贡献.目前,对风影沙丘的研究主要是针对活体植株或进行风洞实验,而对于死亡残株的形态特征和阻沙能力的相关研究还较少. ...
台特玛湖干涸湖盆区植物风影沙丘的形态特征
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2017
... 20世纪80年代,学者们就已在不同区域研究植被对沙丘形态的影响,包括灌丛沙丘和风影沙丘[5 ] .Hesp[7 ] 将风影沙丘描述为在单峰风环境下、风沙流被地表植物阻挡、经过灌丛两侧绕流和顶部翻越,气流能量削减、沙粒在植物背风侧堆积形成的沙丘.朱震达等[8 ] 将灌丛沙堆分为沙条、沙嘴、沙堆和沙包4个阶段,而沙条、沙嘴阶段的灌丛沙堆被认为是典型的风影沙丘[9 ] .风影沙丘是与障碍物有关的简单线形沙丘,障碍物形态及其空间排列方式能够影响风影沙丘的初始形态[10 -12 ] .Yang等[13 ] 在风洞实验中确定了风影沙丘尾部发生变形和汇聚时的灌木间距阈值.Cao等[14 ] 研究了柴达木盆地东部不同植物的风影沙丘形态特征和阻沙能力,探讨了对风蚀控制的意义.何强强等[6 ] 研究发现风影沙丘沉积物主要由极粗粉沙、极细沙和细沙组成.学者们对不同环境影响下风影沙丘的形成机制、形态特征、沉积特征等做出较多研究,不仅揭示了障碍物与气流运动相互作用对沙丘形态的影响,而且反映了植物对风沙的阻碍能力,对区域防风固沙做出巨大贡献.目前,对风影沙丘的研究主要是针对活体植株或进行风洞实验,而对于死亡残株的形态特征和阻沙能力的相关研究还较少. ...
... 2022年8月在柴达木盆地南缘地区开展了实地调查.顺着盛行风向选择独立、形态完整的蛛丝蓬风影沙丘为目标样品,共计20个.利用卷尺测量(在精度上可能存在1~2 mm的误差)蛛丝蓬及其风影沙丘的各形态参数,包括植株冠幅的长L 、宽W 、高H 以及沙丘的长L s 、宽W s 、高H s 和沙丘最宽处到沙丘最前端的距离L a 、沙丘最宽处到沙丘尾部的距离L b (图2 ).植株冠幅面积A 、风影沙丘体积V 和底面积S 以及沙丘水平尺度的计算参考蔡东旭等[9 ] 和Cao等[14 ] 的方法,该方法在台特玛湖干涸湖盆区和柴达木盆地东部地区得到了很好的应用与验证.植株的冠幅面积A 用椭圆的面积来近似估算求得;沙丘底面积S 用半个椭圆加三角形的面积来近似估算求得;沙丘的体积V 用1/4椭球体体积和三棱锥体积之和来近似估算求得;沙丘水平尺度能够表达沙丘水平方向的延展性,为沙丘长度与宽度和的一半. ...
... 风影沙丘形态受区域风动力状况、障碍物规模和沙源影响,依据其形态参数特征可以很好地反演沙丘的发育过程.不同于尺度较大的灌丛沙丘,植物风影沙丘因其具有中间宽、“尾”部窄的较小体型特征,在形态上酷似“蝌蚪”状[9 ] .蛛丝蓬风影沙丘的长度25~110 cm,长度和宽度的比值1.5∶1~4∶1,长度和高度的比值5∶1~16∶1,沙丘底面积1.65~37.94 dm2 ,体积0.16~12.13 dm3 ;仅保留干枯茎秆的死亡蛛丝蓬疏通度很高,最高达到66.34%,最小也有32.24%,平均值达到冠层迎风面面积的一半;植株形态类似椭球体,冠幅宽度12~50 cm,长度6~25 cm,高度3.5~27 cm,宽度是长度的2倍,是高度的1.5倍(表1 ). ...
Morphodynamics of shadow dunes
1
2021
... 20世纪80年代,学者们就已在不同区域研究植被对沙丘形态的影响,包括灌丛沙丘和风影沙丘[5 ] .Hesp[7 ] 将风影沙丘描述为在单峰风环境下、风沙流被地表植物阻挡、经过灌丛两侧绕流和顶部翻越,气流能量削减、沙粒在植物背风侧堆积形成的沙丘.朱震达等[8 ] 将灌丛沙堆分为沙条、沙嘴、沙堆和沙包4个阶段,而沙条、沙嘴阶段的灌丛沙堆被认为是典型的风影沙丘[9 ] .风影沙丘是与障碍物有关的简单线形沙丘,障碍物形态及其空间排列方式能够影响风影沙丘的初始形态[10 -12 ] .Yang等[13 ] 在风洞实验中确定了风影沙丘尾部发生变形和汇聚时的灌木间距阈值.Cao等[14 ] 研究了柴达木盆地东部不同植物的风影沙丘形态特征和阻沙能力,探讨了对风蚀控制的意义.何强强等[6 ] 研究发现风影沙丘沉积物主要由极粗粉沙、极细沙和细沙组成.学者们对不同环境影响下风影沙丘的形成机制、形态特征、沉积特征等做出较多研究,不仅揭示了障碍物与气流运动相互作用对沙丘形态的影响,而且反映了植物对风沙的阻碍能力,对区域防风固沙做出巨大贡献.目前,对风影沙丘的研究主要是针对活体植株或进行风洞实验,而对于死亡残株的形态特征和阻沙能力的相关研究还较少. ...
Effects of wind velocity and nebkha geometry on shadow dune formation
1
2019
... 风沙沉积物的粒径分布受植被、沙源、地形和风速的影响,植被的存在往往会增大地表粗糙度,改变近地表风场,降低风速,沉积沙粒[11 ] .植被形成的沙堆是沉积物在风力作用下短距离搬运与分选的结果[27 ] .本文的研究结果显示平均粒径只与植株长度和沙丘高度有不显著相关性,与其余形态参数均无相关性(图3 ),该结果与何强强等[6 ] 的研究结果不一致,可能是由于植株死亡疏通度过大,且不同植株的冠型差异所引起.粉沙、黏土一旦起沙便会随气流做长时间、大尺度的搬运[24 ] ,因此只有少量粉沙、黏土被一些较粗沙粒、植物缝隙阻碍沉积,其余粒级的沙粒基本都会受到植物的影响而发生堆积.顺着风向,随采样距离的增大,平均粒径逐渐变大、分选相对变差、偏度值略微减小.这可能是由于地表植物的阻挡,下风向风速逐渐减小,只能带走表层较细沙粒,极细沙、粉沙和黏土百分含量相对减少,而细沙、中沙和粗沙受植物影响不易发生搬运或搬运距离较短,百分含量相对增大.沉积物的搬运方式也表现为以跃移组为主且分选较好,蠕移组、悬移组含量少且分选差,进一步证明了上述结论. ...
Nebkha alignments and their implications for shadow dune elongation under unimodal wind regime
1
2020
... 20世纪80年代,学者们就已在不同区域研究植被对沙丘形态的影响,包括灌丛沙丘和风影沙丘[5 ] .Hesp[7 ] 将风影沙丘描述为在单峰风环境下、风沙流被地表植物阻挡、经过灌丛两侧绕流和顶部翻越,气流能量削减、沙粒在植物背风侧堆积形成的沙丘.朱震达等[8 ] 将灌丛沙堆分为沙条、沙嘴、沙堆和沙包4个阶段,而沙条、沙嘴阶段的灌丛沙堆被认为是典型的风影沙丘[9 ] .风影沙丘是与障碍物有关的简单线形沙丘,障碍物形态及其空间排列方式能够影响风影沙丘的初始形态[10 -12 ] .Yang等[13 ] 在风洞实验中确定了风影沙丘尾部发生变形和汇聚时的灌木间距阈值.Cao等[14 ] 研究了柴达木盆地东部不同植物的风影沙丘形态特征和阻沙能力,探讨了对风蚀控制的意义.何强强等[6 ] 研究发现风影沙丘沉积物主要由极粗粉沙、极细沙和细沙组成.学者们对不同环境影响下风影沙丘的形成机制、形态特征、沉积特征等做出较多研究,不仅揭示了障碍物与气流运动相互作用对沙丘形态的影响,而且反映了植物对风沙的阻碍能力,对区域防风固沙做出巨大贡献.目前,对风影沙丘的研究主要是针对活体植株或进行风洞实验,而对于死亡残株的形态特征和阻沙能力的相关研究还较少. ...
Converging effects of shrubs on shadow dune formation and sand trapping
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2019
... 20世纪80年代,学者们就已在不同区域研究植被对沙丘形态的影响,包括灌丛沙丘和风影沙丘[5 ] .Hesp[7 ] 将风影沙丘描述为在单峰风环境下、风沙流被地表植物阻挡、经过灌丛两侧绕流和顶部翻越,气流能量削减、沙粒在植物背风侧堆积形成的沙丘.朱震达等[8 ] 将灌丛沙堆分为沙条、沙嘴、沙堆和沙包4个阶段,而沙条、沙嘴阶段的灌丛沙堆被认为是典型的风影沙丘[9 ] .风影沙丘是与障碍物有关的简单线形沙丘,障碍物形态及其空间排列方式能够影响风影沙丘的初始形态[10 -12 ] .Yang等[13 ] 在风洞实验中确定了风影沙丘尾部发生变形和汇聚时的灌木间距阈值.Cao等[14 ] 研究了柴达木盆地东部不同植物的风影沙丘形态特征和阻沙能力,探讨了对风蚀控制的意义.何强强等[6 ] 研究发现风影沙丘沉积物主要由极粗粉沙、极细沙和细沙组成.学者们对不同环境影响下风影沙丘的形成机制、形态特征、沉积特征等做出较多研究,不仅揭示了障碍物与气流运动相互作用对沙丘形态的影响,而且反映了植物对风沙的阻碍能力,对区域防风固沙做出巨大贡献.目前,对风影沙丘的研究主要是针对活体植株或进行风洞实验,而对于死亡残株的形态特征和阻沙能力的相关研究还较少. ...
Morphometric characteristics and sand intercepting capacity of dominant perennial plants in the Eastern Qaidam Basin: implication for aeolian erosion control
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2022
... 20世纪80年代,学者们就已在不同区域研究植被对沙丘形态的影响,包括灌丛沙丘和风影沙丘[5 ] .Hesp[7 ] 将风影沙丘描述为在单峰风环境下、风沙流被地表植物阻挡、经过灌丛两侧绕流和顶部翻越,气流能量削减、沙粒在植物背风侧堆积形成的沙丘.朱震达等[8 ] 将灌丛沙堆分为沙条、沙嘴、沙堆和沙包4个阶段,而沙条、沙嘴阶段的灌丛沙堆被认为是典型的风影沙丘[9 ] .风影沙丘是与障碍物有关的简单线形沙丘,障碍物形态及其空间排列方式能够影响风影沙丘的初始形态[10 -12 ] .Yang等[13 ] 在风洞实验中确定了风影沙丘尾部发生变形和汇聚时的灌木间距阈值.Cao等[14 ] 研究了柴达木盆地东部不同植物的风影沙丘形态特征和阻沙能力,探讨了对风蚀控制的意义.何强强等[6 ] 研究发现风影沙丘沉积物主要由极粗粉沙、极细沙和细沙组成.学者们对不同环境影响下风影沙丘的形成机制、形态特征、沉积特征等做出较多研究,不仅揭示了障碍物与气流运动相互作用对沙丘形态的影响,而且反映了植物对风沙的阻碍能力,对区域防风固沙做出巨大贡献.目前,对风影沙丘的研究主要是针对活体植株或进行风洞实验,而对于死亡残株的形态特征和阻沙能力的相关研究还较少. ...
... 柴达木盆地沙尘暴活动强烈,灌丛在控制风蚀和生境稳定方面起着重要作用[14 ] .蛛丝蓬(Halogeton arachnoideus )在柴达木盆地南缘地区广泛发育,死后仍能保持直立状态并增加地表覆盖度而继续发挥固沙效应,对于区域生境的稳定和防沙治沙工程具有重要意义.本文对该地区死亡蛛丝蓬所形成的风影沙丘进行了实地考察,详细分析了蛛丝蓬和沙丘的形态特征,并探讨了二者间的形态关系以及沉积物粒度特征.希望揭示沙生植株死亡后与沙丘之间的活动关系、估算该残株对风沙截留的贡献程度,以期对今后干旱半干旱地区沙生植株长期防风固沙能力的评估提供基础数据. ...
... 2022年8月在柴达木盆地南缘地区开展了实地调查.顺着盛行风向选择独立、形态完整的蛛丝蓬风影沙丘为目标样品,共计20个.利用卷尺测量(在精度上可能存在1~2 mm的误差)蛛丝蓬及其风影沙丘的各形态参数,包括植株冠幅的长L 、宽W 、高H 以及沙丘的长L s 、宽W s 、高H s 和沙丘最宽处到沙丘最前端的距离L a 、沙丘最宽处到沙丘尾部的距离L b (图2 ).植株冠幅面积A 、风影沙丘体积V 和底面积S 以及沙丘水平尺度的计算参考蔡东旭等[9 ] 和Cao等[14 ] 的方法,该方法在台特玛湖干涸湖盆区和柴达木盆地东部地区得到了很好的应用与验证.植株的冠幅面积A 用椭圆的面积来近似估算求得;沙丘底面积S 用半个椭圆加三角形的面积来近似估算求得;沙丘的体积V 用1/4椭球体体积和三棱锥体积之和来近似估算求得;沙丘水平尺度能够表达沙丘水平方向的延展性,为沙丘长度与宽度和的一半. ...
柴达木盆地夏季极端降水特征及其形成机理
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2021
... 柴达木盆地是中国面积最大的高寒干旱内陆盆地[15 ] ,研究区样地位于该盆地南缘(36°42′26″—36°42′35″N、93°42′30″—93°42′41″E).该地区属干旱、半干旱地区,高原大陆性气候,年平均气温4.3 ℃,平均年降水量80.5mm,平均年日照时间高达3 129.4 h,太阳辐射强,蒸发量大[16 ] .主要的地貌为戈壁滩、沙漠、盐化草原、盐滩、雅丹等 [17 ] .植被稀疏,种类单纯,采样期间的优势植株主要为白刺(Nitraria tangutorum )、蛛丝蓬和芦苇(Phragmites australis ).蛛丝蓬多为单株,耐盐耐高温能力强,其聚盐特性能够达到拔盐抽碱的治理目的,是盐碱地治理的重要生物措施之一[18 ] ,其背风侧多形成风影沙丘(图1 ). ...
柴达木盆地南缘农业气候资源变化特征分析
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2019
... 柴达木盆地是中国面积最大的高寒干旱内陆盆地[15 ] ,研究区样地位于该盆地南缘(36°42′26″—36°42′35″N、93°42′30″—93°42′41″E).该地区属干旱、半干旱地区,高原大陆性气候,年平均气温4.3 ℃,平均年降水量80.5mm,平均年日照时间高达3 129.4 h,太阳辐射强,蒸发量大[16 ] .主要的地貌为戈壁滩、沙漠、盐化草原、盐滩、雅丹等 [17 ] .植被稀疏,种类单纯,采样期间的优势植株主要为白刺(Nitraria tangutorum )、蛛丝蓬和芦苇(Phragmites australis ).蛛丝蓬多为单株,耐盐耐高温能力强,其聚盐特性能够达到拔盐抽碱的治理目的,是盐碱地治理的重要生物措施之一[18 ] ,其背风侧多形成风影沙丘(图1 ). ...
柴达木盆地大气降尘可溶盐物源探讨及其资源与环境影响
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2021
... 柴达木盆地是中国面积最大的高寒干旱内陆盆地[15 ] ,研究区样地位于该盆地南缘(36°42′26″—36°42′35″N、93°42′30″—93°42′41″E).该地区属干旱、半干旱地区,高原大陆性气候,年平均气温4.3 ℃,平均年降水量80.5mm,平均年日照时间高达3 129.4 h,太阳辐射强,蒸发量大[16 ] .主要的地貌为戈壁滩、沙漠、盐化草原、盐滩、雅丹等 [17 ] .植被稀疏,种类单纯,采样期间的优势植株主要为白刺(Nitraria tangutorum )、蛛丝蓬和芦苇(Phragmites australis ).蛛丝蓬多为单株,耐盐耐高温能力强,其聚盐特性能够达到拔盐抽碱的治理目的,是盐碱地治理的重要生物措施之一[18 ] ,其背风侧多形成风影沙丘(图1 ). ...
白茎盐生草幼苗对干旱胁迫的响应研究
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2021
... 柴达木盆地是中国面积最大的高寒干旱内陆盆地[15 ] ,研究区样地位于该盆地南缘(36°42′26″—36°42′35″N、93°42′30″—93°42′41″E).该地区属干旱、半干旱地区,高原大陆性气候,年平均气温4.3 ℃,平均年降水量80.5mm,平均年日照时间高达3 129.4 h,太阳辐射强,蒸发量大[16 ] .主要的地貌为戈壁滩、沙漠、盐化草原、盐滩、雅丹等 [17 ] .植被稀疏,种类单纯,采样期间的优势植株主要为白刺(Nitraria tangutorum )、蛛丝蓬和芦苇(Phragmites australis ).蛛丝蓬多为单株,耐盐耐高温能力强,其聚盐特性能够达到拔盐抽碱的治理目的,是盐碱地治理的重要生物措施之一[18 ] ,其背风侧多形成风影沙丘(图1 ). ...
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1978
... 此外,对每个风影沙丘进行拍照,并沿着盛行风向采集蛛丝蓬风影沙丘沉积物,共计20个样品.由于沙丘太小,并未进行不同部位的采集,而是直接选取沙丘脊部最高点挖取.将样品带回陕西师范大学实验室,使用美国Backman公司研发的LS13320型激光粒度仪进行测算,测算范围为0.04~2 000 μm,每组样品测量3次.采用Udden-Wentworth粒级划分方法[19 ] 和Folk等[20 ] 的粒度参数公式及对应的等级划分标准计算沙物质参数指标.利用Photoshop2021测量计算植株疏通度.所有参数采用Excel2019、SPSS、Origin软件进行处理、分析、绘图. ...
Brazos River bar,a study in the significance of grain size parameters
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1957
... 此外,对每个风影沙丘进行拍照,并沿着盛行风向采集蛛丝蓬风影沙丘沉积物,共计20个样品.由于沙丘太小,并未进行不同部位的采集,而是直接选取沙丘脊部最高点挖取.将样品带回陕西师范大学实验室,使用美国Backman公司研发的LS13320型激光粒度仪进行测算,测算范围为0.04~2 000 μm,每组样品测量3次.采用Udden-Wentworth粒级划分方法[19 ] 和Folk等[20 ] 的粒度参数公式及对应的等级划分标准计算沙物质参数指标.利用Photoshop2021测量计算植株疏通度.所有参数采用Excel2019、SPSS、Origin软件进行处理、分析、绘图. ...
拉萨河谷爬坡沙丘沉积物特征
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2022
... 沉积物的自然频率曲线可以直观地反映沙丘沉积物不同粒径的相对含量[21 -22 ] .在20个风影沙丘的自然频率曲线中(图6 B)没有单峰,有9个表现为双峰,其余均表现为三峰.峰值粒径最大为0.15 mm,含量为8.74%;峰值粒径最小为0.12 mm,共有14个样品的峰值均在0.12 mm,平均含量为9.06%. ...
Grain size distribution and depositional process
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1969
... 沉积物的自然频率曲线可以直观地反映沙丘沉积物不同粒径的相对含量[21 -22 ] .在20个风影沙丘的自然频率曲线中(图6 B)没有单峰,有9个表现为双峰,其余均表现为三峰.峰值粒径最大为0.15 mm,含量为8.74%;峰值粒径最小为0.12 mm,共有14个样品的峰值均在0.12 mm,平均含量为9.06%. ...
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2011
... 概率累积曲线能够揭示沉积物的搬运方式和粒度分布之间的关系,籍此可以推断沉积物形成的沉积环境[23 ] .蛛丝蓬风影沙丘概率累积曲线表现为三段式或四段式(图6 C),蠕移组的截点位置为0.49~0.72 mm,分选相对较好;跃移组的截点位置为0.07~0.41 mm,较粗的跃移组分选性差于较细的跃移组;悬移组的截点位置为0.001~0.04 mm,分选相对较差. ...
塔克拉玛干沙漠84°E沿线沙物质的粒度特征
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1993
... 粒度参数能够反映风成沉积物的基本粒度分布模式,进而反推源区物质组成、沙漠形成历史及沙丘形成演化过程[24 ] .柴达木盆地中南部蛛丝蓬风影沙丘沉积物的粒径0.12~0.15 mm,平均值为0.13 mm,总体上为细沙到极细沙;分选系数0.54~0.72,平均值为0.63,分选性表现为较好到中等,其中18个样的分选性都表现出较好.偏度-0.06~0.13,平均值为0.06,表现为近对称分布到正偏,其中17个样表现为近对称;峰度1.02~1.18,平均值为1.09,峰度表现为中等到很窄,其中11个样峰度值表现为中等.沿盛行风方向,随着采样距离的增大,平均粒径逐渐变粗、分选相对变差、偏度值略微减小. ...
... 风沙沉积物的粒径分布受植被、沙源、地形和风速的影响,植被的存在往往会增大地表粗糙度,改变近地表风场,降低风速,沉积沙粒[11 ] .植被形成的沙堆是沉积物在风力作用下短距离搬运与分选的结果[27 ] .本文的研究结果显示平均粒径只与植株长度和沙丘高度有不显著相关性,与其余形态参数均无相关性(图3 ),该结果与何强强等[6 ] 的研究结果不一致,可能是由于植株死亡疏通度过大,且不同植株的冠型差异所引起.粉沙、黏土一旦起沙便会随气流做长时间、大尺度的搬运[24 ] ,因此只有少量粉沙、黏土被一些较粗沙粒、植物缝隙阻碍沉积,其余粒级的沙粒基本都会受到植物的影响而发生堆积.顺着风向,随采样距离的增大,平均粒径逐渐变大、分选相对变差、偏度值略微减小.这可能是由于地表植物的阻挡,下风向风速逐渐减小,只能带走表层较细沙粒,极细沙、粉沙和黏土百分含量相对减少,而细沙、中沙和粗沙受植物影响不易发生搬运或搬运距离较短,百分含量相对增大.沉积物的搬运方式也表现为以跃移组为主且分选较好,蠕移组、悬移组含量少且分选差,进一步证明了上述结论. ...
Nebkha flow dynamics and shadow dune formation
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2017
... 单株植物截沙能力可以通过植株周围的积沙体积来衡量,其受植株地上形态、粗糙元密集度等多种因素影响[5 ] .本文研究发现死亡蛛丝蓬与风影沙丘的形态参数关系和活株风影沙丘有许多相似之处,例如植株的长度、宽度、高度和冠幅面积与风影沙丘的体积和底面积相关性极显著,均呈正相关;植株的宽度和高度与沙丘长度表现为正相关;风影沙丘的水平尺度与垂向相关性良好.这些结果与前人对活体植株形成沙丘的形态参数研究结果[25 -29 ] 基本一致.这说明死亡蛛丝蓬与其他活株一样能够作用风影沙丘形态演变,而且具备防风阻沙的能力. ...
The role of dominant perennial native plant species in controlling the mobile sand encroachment and fallen dust problem in Kuwait
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2016
白刺灌丛沙堆形态与沉积特征
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2008
... 风沙沉积物的粒径分布受植被、沙源、地形和风速的影响,植被的存在往往会增大地表粗糙度,改变近地表风场,降低风速,沉积沙粒[11 ] .植被形成的沙堆是沉积物在风力作用下短距离搬运与分选的结果[27 ] .本文的研究结果显示平均粒径只与植株长度和沙丘高度有不显著相关性,与其余形态参数均无相关性(图3 ),该结果与何强强等[6 ] 的研究结果不一致,可能是由于植株死亡疏通度过大,且不同植株的冠型差异所引起.粉沙、黏土一旦起沙便会随气流做长时间、大尺度的搬运[24 ] ,因此只有少量粉沙、黏土被一些较粗沙粒、植物缝隙阻碍沉积,其余粒级的沙粒基本都会受到植物的影响而发生堆积.顺着风向,随采样距离的增大,平均粒径逐渐变大、分选相对变差、偏度值略微减小.这可能是由于地表植物的阻挡,下风向风速逐渐减小,只能带走表层较细沙粒,极细沙、粉沙和黏土百分含量相对减少,而细沙、中沙和粗沙受植物影响不易发生搬运或搬运距离较短,百分含量相对增大.沉积物的搬运方式也表现为以跃移组为主且分选较好,蠕移组、悬移组含量少且分选差,进一步证明了上述结论. ...
Morphology,dynamics,ecology and fauna of Arctotheca populifolia and Gazania rigens nabkha dunes
0
2000
Nebkha dunes as indicators of wind erosion and land degradation in the Sahel zone of Burkina Faso
1
1995
... 单株植物截沙能力可以通过植株周围的积沙体积来衡量,其受植株地上形态、粗糙元密集度等多种因素影响[5 ] .本文研究发现死亡蛛丝蓬与风影沙丘的形态参数关系和活株风影沙丘有许多相似之处,例如植株的长度、宽度、高度和冠幅面积与风影沙丘的体积和底面积相关性极显著,均呈正相关;植株的宽度和高度与沙丘长度表现为正相关;风影沙丘的水平尺度与垂向相关性良好.这些结果与前人对活体植株形成沙丘的形态参数研究结果[25 -29 ] 基本一致.这说明死亡蛛丝蓬与其他活株一样能够作用风影沙丘形态演变,而且具备防风阻沙的能力. ...
乌兰布和沙漠周边典型植物群落防风阻沙效果
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2022
... 植株的冠型、迎风面疏通度、枝条柔韧性、叶面积等会对气流产生影响,进而影响植株的防风作用[30 ] .已有研究证明,半球体冠层的植物比锥体冠层及梭形冠层的植物能截留更多的沙物质[31 -32 ] ;刚性植株比柔性植株降低风速的效果更显著[3 ] ;叶片能够帮助滞留沙物质,是研究植株阻沙能力的重要参数[5 ] .植株在其生长期生物量不断增加,风影沙丘的形成是一个不断积累的过程,而死亡的残株与活株相比已进入无叶期,一些老枝在大风或其挟带的其他物质的摧残下可能发生折断,残株的疏通度大幅度增加,地表生物量也逐渐减少,此时的风影沙丘处于风蚀期.但旱区沙生植株茎秆多粗壮,生长期过后仍以直立状态存在,被沙埋一部分后更加固了其稳定性,一些木质化程度高的刚性植株随气流摆动小,仍能阻碍风沙流,沉降沙粒.蛛丝蓬与柽柳、沙柳属这样的柔性植株不同,虽然死亡后叶片掉落,枝干的韧性降低,通风系数增大,但其属于刚性植物,由基部分枝,且冠型为椭球体,进入无叶期后也能依靠错综交叉的枝干去拦截风沙,具备较好的固沙能力.通常,在干旱半干旱地区这些死亡的残株与活株一起增加地表覆盖度,共同起到防风固沙的作用. ...
荒漠绿洲过渡带泡泡刺灌丛沙堆形态特征及其空间异质性
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2007
... 植株的冠型、迎风面疏通度、枝条柔韧性、叶面积等会对气流产生影响,进而影响植株的防风作用[30 ] .已有研究证明,半球体冠层的植物比锥体冠层及梭形冠层的植物能截留更多的沙物质[31 -32 ] ;刚性植株比柔性植株降低风速的效果更显著[3 ] ;叶片能够帮助滞留沙物质,是研究植株阻沙能力的重要参数[5 ] .植株在其生长期生物量不断增加,风影沙丘的形成是一个不断积累的过程,而死亡的残株与活株相比已进入无叶期,一些老枝在大风或其挟带的其他物质的摧残下可能发生折断,残株的疏通度大幅度增加,地表生物量也逐渐减少,此时的风影沙丘处于风蚀期.但旱区沙生植株茎秆多粗壮,生长期过后仍以直立状态存在,被沙埋一部分后更加固了其稳定性,一些木质化程度高的刚性植株随气流摆动小,仍能阻碍风沙流,沉降沙粒.蛛丝蓬与柽柳、沙柳属这样的柔性植株不同,虽然死亡后叶片掉落,枝干的韧性降低,通风系数增大,但其属于刚性植物,由基部分枝,且冠型为椭球体,进入无叶期后也能依靠错综交叉的枝干去拦截风沙,具备较好的固沙能力.通常,在干旱半干旱地区这些死亡的残株与活株一起增加地表覆盖度,共同起到防风固沙的作用. ...
Microenvironmental and vegetational heterogeneity induced by phytogenic nebkhas in an arid coastal ecosystem
1
2002
... 植株的冠型、迎风面疏通度、枝条柔韧性、叶面积等会对气流产生影响,进而影响植株的防风作用[30 ] .已有研究证明,半球体冠层的植物比锥体冠层及梭形冠层的植物能截留更多的沙物质[31 -32 ] ;刚性植株比柔性植株降低风速的效果更显著[3 ] ;叶片能够帮助滞留沙物质,是研究植株阻沙能力的重要参数[5 ] .植株在其生长期生物量不断增加,风影沙丘的形成是一个不断积累的过程,而死亡的残株与活株相比已进入无叶期,一些老枝在大风或其挟带的其他物质的摧残下可能发生折断,残株的疏通度大幅度增加,地表生物量也逐渐减少,此时的风影沙丘处于风蚀期.但旱区沙生植株茎秆多粗壮,生长期过后仍以直立状态存在,被沙埋一部分后更加固了其稳定性,一些木质化程度高的刚性植株随气流摆动小,仍能阻碍风沙流,沉降沙粒.蛛丝蓬与柽柳、沙柳属这样的柔性植株不同,虽然死亡后叶片掉落,枝干的韧性降低,通风系数增大,但其属于刚性植物,由基部分枝,且冠型为椭球体,进入无叶期后也能依靠错综交叉的枝干去拦截风沙,具备较好的固沙能力.通常,在干旱半干旱地区这些死亡的残株与活株一起增加地表覆盖度,共同起到防风固沙的作用. ...