共和盆地藏锦鸡儿( Caragana tibetica )灌丛沙堆形态和沉积物粒度特征
李悦 , , 郝雪萌 , 肖锋军 , , 南维鸽 , 胡光印 , 尚毅力 , 王利杰
陕西师范大学 地理科学与旅游学院,陕西 西安 710119
Morphology and sediment grain size of Caragana tibetica nebkhas in the Gonghe Basin
Li Yue , , Hao Xuemeng , Xiao Fengjun , , Nan Weige , Hu Guangyin , Shang Yili , Wang Lijie
School of Geography and Tourism,Shaanxi Normal University,Xi'an 710119,China
通讯作者: 肖锋军(E-mail: xiaofengjun@snnu.edu.cn )
收稿日期: 2025-03-31
修回日期: 2025-04-25
基金资助:
国家自然科学基金项目 . 42071009 国家自然科学基金项目 . 42171004 第二次青藏高原综合科学考察研究项目 . 2019QZKK0403 科技部科技基础资源调查专项 . 2022FY202304 陕西省2021年自然科学基础研究计划(定向委托)项目 . 2021JCW-17
Received: 2025-03-31
Revised: 2025-04-25
作者简介 About authors
李悦(2001—),女,山东泰安人,硕士研究生,主要从事风沙地貌学研究E-mail:liyuesnnu@163.com
, E-mail:liyuesnnu@163.com
摘要
沙源是灌丛沙堆形成的物质基础。在共和盆地荒漠化草原,以新月形沙丘右翼角下风向流沙带和平行于主风向相邻无流沙荒漠草原上的藏锦鸡儿(Caragana tibetica )灌丛沙堆为研究对象,测量灌丛沙堆的形态参数并采集地表沉积物样品,分析藏锦鸡儿灌丛沙堆形态演化和沉积物粒度特征对不同沙源供给的响应。结果表明:(1)流沙带有较稳定沙源输入,藏锦鸡儿灌丛生长态势良好,形成风影沙丘且处于发育阶段;荒漠草原受限于沙源匮乏,藏锦鸡儿灌丛老化,灌丛沙堆呈半椭球体且处于稳定至活化阶段之间。藏锦鸡儿灌丛沙堆的形态参数间存在显著相关性,灌丛高度是灌丛沙堆形态的控制因子之一。沙源控制着藏锦鸡儿灌丛沙堆的规模,随沙源供给的增加,除短轴未出现显著分异外,其他形态参数显著增加(P <0.05)。(2)流沙带中,短轴长度与风影沙丘长度呈显著线性响应,揭示短轴长度对风影沙丘延伸的核心控制作用。受风程效应影响,风影沙丘长度、底面积和体积在新月形沙丘翼角流沙带下风向30~60 m处达到最大值。(3)流沙带和荒漠草原中藏锦鸡儿灌丛沙堆表层沉积物均以中沙和细沙为主,粒度频率曲线均为双峰型,沙粒的搬运方式均以跃移为主,但荒漠草原中悬移组分显著增加。沙源供给的不同,使流沙带的中沙占比增加,粉沙和极细沙含量减少,趋向窄峰态,平均粒径高于荒漠草原,且分选更好。
关键词:
灌丛沙堆
;
沙源供给
;
藏锦鸡儿
;
形态特征
;
沉积物粒度特征
Abstract
Sand source serves as the material basis for nebkha formation. In the desertified steppe of the Gonghe Basin, this study focused on Caragana tibetica nebkhas in different sand supply: a downwind quicksand belt at one flank of barchan dune, and in its adjacent desert steppe without quicksand parallel to the dominant wind direction. Morphological parameters of nebkhas were measured, and surface sediment samples were collected to analyze the evolutionary patterns of Caragana tibetica nebkhas morphology and sediment grain size characteristics in response to varying sand supply. Key findings include: (1) Stable sand input in quicksand belt promoted vigorous growth of Caragana tibetica , forming shadow dunes in the developmental stage; in desert steppe, sand scarcity led to Caragana tibetica senescence, resulting in semi-ellipsoidal nebkhas in the stage of stabilization to recession. There was a significant correlation among the morphological parameters of nebkhas and shrub height emerged as the dominant morphological driver. Morphological parameters except for the short axis significantly increased with sand supply (P <0.05), confirming sand availability as the primary control on Caragana tibetica nebkha dimensions. (2) In the quicksand belt, the significant linear relationship between the short axis length and the elongation of shadow dunes revealed the dominant control of short axis length over the extension of shadow dunes Under the influence of wind fetch effects, the length, bottom area, and volume of shadow dunes in the quicksand belt reached their maximum values at 30-60 m downwind of quicksand belt at the flank of the barchan dune. (3) The surface sediments of Caragana tibetica nebkhas in both the quicksand belt and desert steppe are dominated by medium and fine sands, with bimodal grain-size distributions, and saltation as the primary transport mode, but the desert steppe showed a significant increase in suspension components. Differences in sand supply led to distinct sedimentary characteristics: In the quicksand belt, medium sand content increased, silt and very fine sand fractions reduced, exhibiting a narrower kurtosis, a coarser mean grain size (1.88 Φ vs. 2.32 Φ) and better sorting.
Keywords:
nebkha
;
sand supply
;
Caragana tibetica
;
morphological characteristics
;
sediment grain size characteristics
本文引用格式
李悦, 郝雪萌, 肖锋军, 南维鸽, 胡光印, 尚毅力, 王利杰. 共和盆地藏锦鸡儿( Caragana tibetica )灌丛沙堆形态和沉积物粒度特征 . 中国沙漠 [J], 2026, 46(2): 11-23 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00058
Li Yue, Hao Xuemeng, Xiao Fengjun, Nan Weige, Hu Guangyin, Shang Yili, Wang Lijie. Morphology and sediment grain size of Caragana tibetica nebkhas in the Gonghe Basin . Journal of Desert Research [J], 2026, 46(2): 11-23 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00058
0 引言
灌丛沙堆是由风携带的物质遇灌丛阻挡,在沙源、风力和植被三者的共同作用下,堆积在灌丛周围而形成的一种风积地貌,常见于干旱、半干旱以及半湿润地区[1 -2 ] 。中国灌丛沙堆常见于农牧交错带、荒漠草原带、典型草原及沙漠边缘地带[3 ] 。灌丛沙堆的形成和发育过程受气候变化和人类活动影响,与植被、沙源供给、风力状况密切相关,是灌丛与所处区域环境相互作用的结果,包含了丰富的区域环境变化信息[1 ,4 ] ,灌丛沙堆的出现常被认为与土壤风蚀和土地退化有关[5 ] 。
植被通过影响风与沙的相互作用进而影响风蚀过程,使灌丛沙堆呈现不同的形态。不同类型植被形成的灌丛沙堆形态存在差异[6 ] ,同种植被处在不同发育阶段由于捕沙能力的差异,形成的灌丛沙堆形态也不同[7 -8 ] 。植被所处区域周围的风况和气流,控制着沉积物的沉积过程,从而使不同侧沉积物的量不同,进而影响灌丛沙堆形态[9 ] 。沙源是灌丛沙堆形成的物质基础,灌丛沙堆最主要的物源来自邻近地区的风成物质,不同生境下物源丰富度不同,形成灌丛沙堆的形态也不同[10 -11 ] 。目前研究中灌丛沙堆大多呈半椭球体或圆丘状[1 ] ,但是由于发育阶段、植被及环境因素的影响,部分灌丛沙堆向下风向延伸,中间宽、顺风向渐窄[12 ] ,形成平面形态呈三角形的金字塔形或三棱锥状的风影沙丘[13 ] 。
沙源的丰欠是决定灌丛沙堆形成发育与演变的重要因素,灌丛沙堆的沉积物不仅是其沉积过程的反映,也是对沉积环境的记录[14 -15 ] 。杨帆等[10 ] 对比不同沙地类型下灌丛与沙堆形态参数间的相互关系,得出柽柳形灌丛与沙堆间的互馈关系,即沙源丰富度控制灌丛沙堆的形态;魏亚娟等[11 ] 通过对不同生境下灌丛沙堆的形态参数进行统计学分析,确认沙源是灌丛沙堆发育的关键因素;Zhang等[9 ] 通过对戈壁荒漠地区灌丛沙堆沉积物含量的实地调查,发现输沙量随下风向距离的增加而减小,沙源控制了戈壁灌丛沙堆的形态。既有研究虽已初步确认沙源的基础性作用,但对沙源与灌丛沙堆形态耦合过程,以及沙源供给强度与沉积物粒度之间响应关系的研究较为欠缺。
共和盆地植被稀疏,覆盖度低,沙源物质丰富,生态环境脆弱,作为中国沙漠化土地分布的典型地区,是中国北方干旱、半干旱草地退化较为严重的区域[16 ] 。共和盆地独特的高寒草原发育了多种植被,其中优势种有芨芨草(Achnatherum splendens )、青海固沙草(Orinus kokonorica )、冷蒿(Artemisia frigid )、藏锦鸡儿(Caragana tibetica )等,藏锦鸡儿作为一种垫状灌木,具有良好的阻沙、固沙能力[17 -18 ] 。基于此,在本研究中将重点关注共和盆地荒漠草原两种沙源(新月形沙丘右翼下风向流沙带和无流沙荒漠草原)供给下藏锦鸡儿灌丛沙堆的形态特征(包括其长轴、短轴、高度、水平尺度、底面积和体积等)和表层沉积物粒度特征,以揭示灌丛沙堆发育和沉积物粒度对不同沙源供给的响应,这对该地区沙漠化的防治有重要意义。
1 研究区与研究方法
1.1 研究区概况
共和盆地位于青海省(图1 A),地处青藏高原东北部,地理坐标为35°27′—36°56′N、98°46′—101°22′E,属高寒干旱、半干旱大陆性气候,年降水量250~400 mm,集中在5—9月[19 ] ;盆地内多大风且主要发生在冬、春两季,年平均风速2.8 m·s-1 ,起沙风主风向为W、WNW与NW[20 ] ,输沙势(DP )为87.1 VU,合成输沙势(RDP )为84.0 VU,属低风能环境;合成输沙方向(RDD )为101.0°,方向变率(RDP /DP )为0.96,大比率与单峰风向相联系;盆地西部地势平坦,广泛分布草地、沙丘,以沙丘链、沙垄和灌丛沙堆为主[21 ] ;土层在没有植被保护的情况下,表层土壤剥蚀后,下伏沙层活化,流沙危害周边地区。共和盆地沙化土地主要分布在中西部的塔拉滩,样地位于塔拉滩的一塔拉,其上风向大面积架设光伏电站,新月形沙丘在该处广泛分布。
图1
图1
研究区位置和藏锦鸡儿灌丛沙堆现场照片
Fig.1
Geographical location of study area and photographs of Caragana tibetica nebkhas
1.2 研究方法
在研究区内设置两个30 m×90 m的样地(图1 B),两样地相距约40 m,流沙带样地位于新月形沙丘右翼角下风向流沙带上,并沿着风向将其划分为3个30 m×30 m的样方(样方1,2,3);荒漠草原样地位于平行于主风向与流沙带相邻但无流沙的荒漠草原,两个样地后续简称为流沙带和荒漠草原。选取两个样地内较为独立的藏锦鸡儿灌丛沙堆,即流沙带样地中的51个灌丛沙堆和荒漠草原样地中79个灌丛沙堆,将数据导入ArcGIS Pro,基于正射影像和DEM数据,获取灌丛沙堆的长轴(L )、短轴(W )、灌丛高度(H p )、沙堆高度(H )、底面积(A )、体积(V )以及风影沙丘迎风坡长(La )、背风坡长(Lb )的值(后文也将背风坡的长视为风影沙丘的长度[22 ] ,图2 ),该方法被证实可以胜任灌丛沙堆三维形态的测量[23 ] 。
图2
图2
藏锦鸡儿灌丛沙堆形态测量和沉积物采样点示意图
Fig.2
Sketch of shape parameters and sampling map of Caragana tibetica nebkhas
在两个样地内选取典型的灌丛沙堆各5个,采集表层沉积物(0~5 cm)样品,由于两样地中灌丛沙堆规模的差异,流沙带中对灌丛沙堆按迎风坡底部、迎风坡中部、顶部、背风坡中部、背风坡底部进行表层沉积物采集(图2 ),荒漠草原中则采集灌丛沙堆迎风坡、顶部、背风坡3个部位的表层沉积物。此外,还顺风向采集了流沙带地表沉积物(Y0、Y1、Y2、Y3),即流沙带灌丛沙堆丘间地的沉积物(图1 B)。
利用SPSS 23.0软件对两样地藏锦鸡儿灌丛沙堆的形态参数进行正态性检验通过后,进行独立样本T检验,从而分析流沙带和荒漠草原藏锦鸡儿灌丛沙堆的形态特征差异。将样品带回陕西师范大学,首先对样品过筛去除杂质,然后使用英国马尔文公司生产的Mastersizer 3000激光粒度仪(测量范围0.01~3 500 μm)对样品进行测量。数据归一化后在GRADISTAT软件中采用Folk~Ward标准[24 ] 计算粒度参数并按照其分级标准,对粒度参数进行分析,包括平均粒径(M z )、分选系数(σ ,<0.35分选极好,0.35~0.50分选好,0.50~0.70分选较好,0.70~1.00分选中等,1.00~2.00分选较差,2.00~4.00分选差,>4.00极差)、偏度(SK ,-1.0~-0.3极负偏,-0.3~-0.1负偏,-0.1~0.1近对称,0.1~0.3正偏,0.3~1.0极正偏)和峰度(K g ,<0.67很宽,0.67~0.90宽,0.90~1.11中等,1.11~1.50窄,1.50~3.00很窄,>3.00非常窄),样品粒级单位采用Φ值表示。
2 结果与分析
2.1 形态特征
2.1.1 灌丛沙堆形态参数特征
流沙带中天然形成的藏锦鸡儿灌丛沙堆(图 1 C)顺风向大多带有风影沙尾,形态上酷似“蝌蚪”状;荒漠草原藏锦鸡儿灌丛沙堆(图1 D)多呈单体存在,形态较为规则,大致呈半椭球体。流沙带藏锦鸡儿灌丛植株直立,茎幼嫩柔软,表皮绿色或淡褐色,少量分枝生长状况良好,主要分布在“蝌蚪”的头部,“沙尾”处无灌丛覆盖;荒漠草原表面植株呈匍匐状,分枝密集,茎完全木质化,表皮粗糙呈灰褐色,部分老茎枯死,木质疏松、干枯易折,长势较差出现枯萎死亡现象,沙堆表面有结皮出现,部分裸露。根据灌丛沙堆的形态及植被的特征对所处阶段进行划分,流沙带中灌丛沙堆处于发育阶段,荒漠草原中处于稳定阶段至活化阶段之间[8 ,25 ] 。
由流沙带到荒漠草原,随着沙源供给的增加,除短轴差异不显著外(P >0.05),其他参数有显著增加(P <0.05)。由表1 可知,长轴、短轴、沙堆高度、底面积和体积的变异系数流沙带均大于荒漠草原,这印证了流沙带内灌丛沙堆处于发育的中早期阶段。两样地灌丛高度的变异系数虽然相等,但流沙带的均值较荒漠草原显著提升,这与藏锦鸡儿形态特征形成机制对应:流沙带灌丛通过沙埋、生长、固沙循环实现垂直扩展,而荒漠草原灌丛受限于沙源胁迫,无法实现。流沙带内长短轴之比的均值(1.74)明显大于荒漠草原(1.07),与流沙带内灌丛沙堆顺风向拉长、形成风影沙丘相对应。背风坡长度均值为1.56显著大于迎风坡(0.82),约为迎风坡长度的两倍,与两样地内风况和沙源供给密切相关。
2.1.2 灌丛沙堆形态参数的相关性分析
两个样地中藏锦鸡儿灌丛沙堆各形态参数之间存在一定的相关性(表2 ),灌丛高度与沙堆高度的相关性均较高,灌丛高度与长轴、短轴、沙堆高度、底面积和体积之间的相关性均为流沙带大于荒漠草原,说明灌丛高度为控制沙堆形态的关键因子。两样地长、短轴间均高度相关(0.893、0.840),说明在沙堆发育过程中长短轴协同增长。流沙带内底面积与长轴、短轴的相关系数分别为0.981、0.925,体积与长轴、短轴的相关系数分别为0.882、0.855,底面积和体积与长轴的相关性要比与短轴的显著,而荒漠草原内则相反,这与两样地内灌丛沙堆形态与沙源供给有关。
2.1.3 灌丛沙堆形态参数的回归分析
选择相关性较高的形态参数进行回归分析(图3 ),长轴与短轴、底面积与体积之间呈线性关系,水平尺度与沙堆高度、底面积与沙堆高度呈二次函数关系。两个样地长轴与短轴呈线性相关,但流沙带斜率小于荒漠草原,说明随着沙源供给的增加,沙堆长轴随短轴增加的速率在增大,这与流沙带内为风影沙丘相对应(图3 A)。随着水平尺度的增加,沙堆高度先增大后减小,流沙带和荒漠草原沙堆高度的峰值分别为0.87、0.77 m,荒漠草原中沙堆高度峰值小于流沙带,则沙堆垂向发展达到极限时,荒漠草原沙堆的形态更为平缓[26 ] (图3 B)。随着底面积的增加,沙堆高度的增加减缓,最后趋于稳定(图3 C)。流沙带和荒漠草原底面积和体积之间R2 分别为0.86、0.92,呈显著的线性关系,并且流沙带斜率大于荒漠草原,说明随沙源供给的增加,灌丛沙堆体积随底面积增加的速度也在增加,沙堆迅速发育(图3 D)。
图3
图3
灌丛沙堆形态参数间的回归关系
Fig.3
Regression relationships between morphological parameters of nebkhas
2.1.4 流沙带风影沙丘沿风向变化
顺风向对流沙带3个样方中的风影沙丘进行分析,距新月形沙丘距离的增加,风影沙丘的长度(Lb )的最大值和均值都先增大后减小,短轴长度的变化与之相对应。3个样方内,L /W 的值样方2>样方1>样方3,样方2中L /W 的均值为1.84,最大值可达到2.52,风影沙丘的特征更为明显,与风影沙丘长度均值最大相对应。风影沙丘底面积和体积均为样方2>样方1>样方3(表3 ),这与距新月形沙丘的距离有关,沙源供给程度导致其形态的差异。
由表4 可知,L /W 、Lb /La 与风影沙丘长度的相关系数分别为0.782、0.522,风影沙丘长度与短轴的相关系数为0.833,说明短轴与风影沙丘长度存在良好的相关性,在风影沙丘发育过程中起着重要作用。除此以外,L /W 和Lb /La 的相关系数为0.586,也存在较高的相关性,说明在沙堆发育过程中,水平尺度上的拉伸与沙堆的不对称发育为协同发展的。灌丛高度除了与L /W、Lb /La 相关性不显著外,与其他参数均表现出较高的相关性,尤其是与沙堆高度、底面积和体积之间的相关性更高,说明灌丛高度对风影沙丘的形态起着控制作用。
3个样方内长轴、短轴与风影沙丘长度的回归曲线均为线性函数(图4 A、B),且短轴的斜率均大于长轴,说明随短轴的增长风影沙丘长度增长的速率更快,与风影沙丘的发育密切相关。3个样方内,样方2中斜率最大,说明随长轴、短轴的增加风影沙丘增长的速率较其他两样方更快。由图4 C可知,样方1和样方2中风影沙丘长度随灌丛高度的增加而增加,当灌丛高度达到一定高度后则出现减少趋势,而样方3灌丛高度与风影沙丘长度间呈线性关系;沙堆高度、底面积、体积与风影沙丘长度的回归曲线(图4 D、E、F),在样方1中均为二次函数且二次项系数小于零,随沙堆高度、底面积和体积的增加,风影沙丘长度先增加后减少,而在样方2和样方3中均呈线性函数,以上均和样方与新月形沙丘的距离有关。
图4
图4
流沙带顺风向3个样方中风影沙丘形态参数间的回归关系
Fig.4
Regression relationships between morphological parameters of shadow dunes across three downwind sampling plots in quicksand belt
2.2 沉积特征
2.2.1 表层沉积物粒级组成
流沙带地表沉积物Y0、Y1、Y2、Y3的中沙含量(图5 A)分别为60.18%、52.68%、51.70%、41.72%,对应的细沙含量为27.07%、31.66%、34.05%、39.75%,两者之和均在80%以上。流沙带灌丛沙堆的中沙、细沙平均含量为48.40%、42.10%,荒漠草原灌丛沙堆对应含量为36.92%、35.87%,说明这几处均以中沙和细沙为主。流沙带和荒漠草原灌丛沙堆粉沙、极细沙平均含量分别为4.12%、1.84%和11.27%、12.20%,荒漠草原中粉沙和极细沙的含量较流沙带明显增加,尤其是极细沙的含量,荒漠草原显著高于流沙带,说明荒漠草原中所含细颗粒明显比流沙带多。
图5
图5
流沙带地表及两样地灌丛沙堆不同部位沉积物颗粒组成
Fig.5
Particle composition of sediments from quicksand belt surface and various parts of nebkhas at two sampling sites
对灌丛沙堆不同部位沉积物的粒级组成进行分析发现,流沙带迎风坡以中沙(47.24%)和细沙(42.37%)为主导,粉沙(4.46%)和粗沙(3.95%)次之;顶部仍以中沙(47.14%)和细沙(42.30%)为主导,极细沙增加;背风坡中沙(50.19%)含量最高,细沙(41.74%)次之(图5 B、C、D)。荒漠草原迎风坡同样也以细沙(32.88%)和中沙(38.56%)为主,但粉沙(12.71%)和极细沙(11.42%)含量显著增加;顶部极细沙(18.14%)含量增加,含量居于细沙(43.55%)和中沙(26.51%)之后;背风坡以中沙(45.69%)和细沙(31.18%)为主导,粗沙(5.82%)含量较沙堆顶部增加5%。两样地灌丛沙堆粉沙和极细沙的含量为顶部>迎风坡>背风坡,细沙和中沙的含量则相反,这与韩敏等[27 ] 研究中发育与稳定阶段藏锦鸡儿灌丛沙堆粒度特征吻合。
2.2.2 粒度参数
由图6 A可知,流沙带地表沉积物Y0、Y1、Y2、Y3的平均粒径分别为1.60、1.69、1.76、2.06 Φ,分选系数为0.53、0.65、0.76、0.99,分选中等—分选较好,偏度为0.08~0.36,为近对称至正偏分布,峰度0.98~1.63为中等至窄峰态,表明沉积物组成较为集中。流沙带灌丛沙堆表层沉积物的平均粒径在1.68~2.16 Φ变化,平均值为1.88 Φ;荒漠草原中灌丛沙堆表层沉积物的平均粒径为1.66~3.46 Φ,平均值为2.32 Φ,表明荒漠草原灌丛沙堆沉积物比流沙带细(图6 A、B)。分选系数代表颗粒大小的均匀程度,流沙带灌丛沙堆分选系数为0.48~0.86,属于分选中等—分选较好,荒漠草原灌丛沙堆分选系数为0.44~1.5,分选性属于分选较差—分选较好。流沙带灌丛沙堆偏度值为0.06~0.27(0.16),以正偏为主,荒漠草原灌丛沙堆为-0.08~0.39(0.1),以正偏为主。流沙带灌丛沙堆峰度数值为0.97~1.53(1.17),以中等和窄峰态为主,荒漠草原灌丛沙堆峰度数值为0.83~1.17(0.96),以中等峰态为主,说明流沙带中灌丛沙堆沉积物的粒度分布较荒漠草原更为集中。
图6
图6
流沙带地表及两样地灌丛沙堆不同部位沉积物粒度参数
Fig.6
Sediment grain-size characteristics of quicksand belt surface and various parts of nebkhas in two sampling sites
2.2.3 粒配曲线
粒度频率分布曲线的主峰值越高表明粒度分布越集中。流沙带地表沉积物Y0、Y1、Y2、Y3和流沙带中灌丛沙堆表层沉积物的粒度频率分布曲线均呈双峰态(图7 A),都有一个明显的主峰和一个弱峰,且峰值所对应的粒径范围也大致相同,两个峰值相差较大。流沙带灌丛沙堆主峰峰值所对应的粒径为1.88 Φ,次峰均为4.45 Φ;荒漠草原(图7 C)中灌丛沙堆粒度频率分布曲线大部分为双峰态,在1.7~2.06 Φ达到峰值,次峰4.08 Φ,双峰曲线中两峰之间的差值明显小于流沙带,说明荒漠草原灌丛沙堆粒径分布的集中程度比流沙带差。
图7
图7
流沙带地表及两样地灌丛沙堆不同部位沉积物频率分布曲线
Fig.7
Frequency distribution curves of quicksand belt surface and various parts of nebkhas in two sampling sites
概率累积曲线可以反映沙粒的搬运方式,流沙带地表沉积物Y0、Y1、Y2、Y3、流沙带以及荒漠草原灌丛沙堆的沉积物粒度概率累积曲线均为三段式,分别对应蠕移、跃移、悬移3种运动方式(图7 B、D)。其中,流沙带地表沉积物Y0、Y1、Y2、Y3蠕移、跃移、悬移颗粒的含量分别为10.18%、87.39%、2.43%,10.54%、85.75%、3.71%,7.73%、87.51%、4.76%,3.75%、86.54%、9.71%。距新月形沙丘越远,悬移组分的量越大,说明沉积物组成逐渐变细。流沙带灌丛沙堆蠕移、跃移、悬移颗粒的平均含量分别为3.51%、92.34%、4.15%,荒漠草原中对应组分的平均含量分别为3.71%、84.99%、11.30%。流沙带和荒漠草原灌丛沙堆沙粒的运动均以跃移为主,占比为65.58%~94.34%,悬移组分含量荒漠草原灌丛沙堆中比流沙带高7.15%,与荒漠草原灌丛沙堆沉积物组成较细相对应。
在灌丛沙堆不同部位沙粒的搬运方式也存在差别。流沙带灌丛沙堆迎风坡、顶部和背风坡所对应的蠕移、跃移、悬移的占比为3.95%、91.55%、4.50%,3.27%、92.13%、4.60%和3.19%、93.23%、3.57%;荒漠草原对应部位蠕移、跃移、悬移的占比为4.37%、82.86%、12.77%,0.93%、88.21%、10.86%和5.82%、83.91%、10.26%。悬移含量流沙带和荒漠草原均为迎风坡>背风坡,蠕移量流沙带迎风坡>背风坡,荒漠草原则相反,这与两样地沙源供给不同有关。
3 讨论
3.1 灌丛沙堆的形态特征对沙源供给的响应
灌丛沙堆的形态与植被的类型、发育阶段,风况和沙源供给的强度密切相关[27 -31 ] 。两样地内灌丛的形态结构、生长状况不同[13 ] ,拦截风沙的能力不同,从而使灌丛沙堆处于不同的发育阶段,进而使样地内灌丛沙堆的形态产生差异[7 -8 ] 。具体而言,乔木状植物因直立主干与高位分枝的形态特征,形成较高冠层孔隙率,导致冠下风速增强,显著削弱了近地表沉积物捕获能力[9 ,32 ] 。与之形成对比的是藏锦鸡儿这类垫状灌木,其特有的半球形冠层结构与贴地密集分枝模式,可有效降低近地面风速,形成优化的沉积环境[15 ] ,从而成为灌丛沙堆发育的优势植物种。值得注意的是,适度沙埋(<30 cm)可通过诱导茎枝不定根分化,触发藏锦鸡儿的形态响应[33 ] ,即水平扩展的根系网络,增强固沙能力,垂直生长的枝条则形成正反馈机制:植株高度的增加提升其拦截风沙流的空间范围,进而促使沙堆高度、底面积及体积的增长。这种机制在不同沙源供给条件下表现出显著差异:流沙带灌丛因分枝稀疏形成高孔隙率冠层,允许部分风沙流穿透植被并在背风侧发生沉积,从而形成典型风影沙丘;而荒漠草原灌丛密集的冠层结构,则阻滞了风沙流,仅能形成封闭式沙堆。该对比证实了沙源供给通过影响藏锦鸡儿灌丛结构,进而改变沉积物的空间分配,最终在沙堆形态发育过程中发挥重要作用。
适宜的风速是灌丛沙堆形成的必要条件,而沙源在灌丛沙堆形态演化过程中也起重要作用[9 ] ,在单风向和有限沙源供应下更易形成风影沙丘且使其保持稳定[30 ,34 ] 。共和盆地起沙风主要为西北风,方向变率为0.96,风向较为单一,且DP =87.1,属于低风能环境,该风况条件理论上为风影沙丘发育提供了适宜的动力基础。然而对比研究发现,尽管荒漠草原与流沙带样地具有相似风况特征,但前者灌丛沙堆仅发育为半椭球体而未形成风影沙丘,这种形态分异主要源于沙源供给的差异性:荒漠草原灌丛沙堆表层发育的物理结皮,导致背风侧缺乏必要的沙源补给;而流沙带内活跃的新月形沙丘则为风影沙丘形成提供了有限但较稳定的沙源输入。这一对比案例证实,在满足基本风况条件的前提下,沙源供给强度成为控制风影沙丘发育的关键阈值因子。风影沙丘形态受障碍物的宽度及孔隙率等因素的控制,流沙带3个样方的实测数据表明,灌丛沙堆短轴长度与风影沙丘长度存在显著正相关关系(样方1:短轴1.31 m对应风影沙丘1.42 m;样方2:1.39 m对应1.75 m;样方3:1.28 m对应1.21 m)。回归分析显示短轴参数的回归斜率显著大于长轴,进一步验证了风影沙丘长度主要受沙堆短轴(即横向宽度)控制的特征,这与Zhao等[34 ] 提出的障碍物横向尺度主导风影沙丘发育的结论吻合。值得注意的是,样方2中风影沙丘平均长度达到最大值1.75 m,这可能是风程效应作用的结果。根据流体力学原理,气流携带沙粒的能力存在饱和阈值,当达到饱和风程长度时输沙量趋于稳定,已有研究表明自然环境中饱和风程长度通常介于数十至数百米[35 ] ,本研究发现样方2位于新月形沙丘翼角流沙带下风向30~60 m处,可能正处于该临界状态。
沙源供给是灌丛沙堆形成和衰退的决定因素[3 ,10 ] 。流沙带灌丛接受上风向新月形沙丘输送的物质,灌丛沙堆处于发育阶段;而荒漠草原受限于沙源匮乏,虽然高植被覆盖度使沙堆暂时处于形态稳定期,但表层土壤水分的梯度耗竭会逐步削弱沙堆抗蚀性,最终触发活化—解体过程[25 ] ,故荒漠草原灌丛沙堆处于稳定阶段至活化阶段之间。流沙带内灌丛沙堆L /W 最大可达2.52,风影轮廓清晰,与张萍等[26 ] 报道的荒漠草原白刺灌丛沙堆近椭球体形成对比。这种形态分异源于沙源供给的差异,流沙带位于新月形沙丘右翼角下风向,稀疏分布的植被允许优势西北风驱动沙粒沿主风向迁移,导致沙堆沿顺风向延伸发育。流沙带灌丛沙堆长轴1.00~5.53 m,短轴0.63~2.20 m,比以往研究的藏锦鸡儿灌丛沙堆尺寸大[18 ,27 ] ,这种现象可归因于双重驱动机制:新月形沙丘右翼提供的沙源输入,风程效应引发的沙源空间梯度,二者共同导致沙粒沉降的非均匀分布,进而塑造出不同尺度的沙堆形态。流沙带灌丛沙堆底面积和体积间呈显著的线性关系,斜率大于荒漠草原,说明随着沙源供给的增加,体积随底面积增加的速度加快,灌丛沙堆快速发育。
3.2 灌丛沙堆表层沉积物对沙源供给的响应
灌丛沙堆物质的来源分为远源和近源,其中来自邻近地区的近源物质占比更大,直接影响灌丛沙堆表面沉积物的组成[4 ,6 ,9 ,36 ] 。共和盆地草地退化,风沙活动所携带的物质为灌丛沙堆提供了远距离的沙源供应。流沙带和荒漠草原灌丛沙堆表层沉积物均以中沙和细沙为主,这是由于中沙以上颗粒物较难移动,细沙以下颗粒物容易被风带走,而中沙和细沙最易被灌丛拦截而沉积下来。流沙带灌丛沙堆受新月形沙丘影响,近源物质供应相对丰富且颗粒较粗,而荒漠草原其近源物质主要来自丘间地的风蚀物,悬移组分占比可达11.30%,粒径较细。沙源供给的差异使得荒漠草原灌丛沙堆粉沙和极细沙的含量增加,沉积物比流沙带细,这与韩敏等[27 ] 对不同发育阶段藏锦鸡儿灌丛沙堆表面沉积物的研究结果相似。
由于新月形沙丘表层沉积物的输送主要是从两翼角进行的[37 ] ,对流沙带地表沉积物Y0与流沙带灌丛沙堆表层沉积物进行分析发现,Y0与流沙带灌丛沙堆均以中沙含量最大,细沙次之,基本不含黏粒;Y0平均粒径、分选系数分别为1.60 Φ、0.53,流沙带对应参数的均值分别为1.88 Φ、0.64,平均粒径相近,分选性均较好;Y0和流沙带灌丛沙堆表层沉积物的搬运均以跃移为主,从而印证流沙带灌丛沙堆沉积物来自新月形沙丘右翼角的沙流输入。流沙带地表沉积物从Y0到Y3,粗沙和中沙含量逐渐降低,细沙、极细沙、粉沙含量逐渐增加,这是因为粗颗粒以蠕移和跃移为主,搬运距离较短,另一方面灌丛沙堆的阻挡作用,使得粗颗粒沉积,从而使下风向细颗粒物质占比有所上升。流沙带中灌丛沙堆蠕移组分迎风坡>背风坡,而荒漠草原则相反。这是由于新月形沙丘位于流沙带上风向且颗粒较粗,故流沙带迎风坡蠕移量高于背风坡;而荒漠草原中地表粗颗粒多,随灌丛沙堆的发育粗颗粒上移,在外力作用下向背风坡移动,故背风坡蠕移量多。
风沙沉积物的粒度特征受植被、风动力、沙源及地形的影响[38 -40 ] 。两个样地内植被均以藏锦鸡儿为主,且样地相距不远,风动力和地形条件相差不大,沙源供给为粒度差异的主要影响因素。新月形沙丘为流沙带内的灌丛沙堆提供了较为稳定的沙源输入,粗颗粒占比高,分选性好;荒漠草原由于沙源匮乏,受风蚀作用影响,风蚀产生的细颗粒与残存的粗粒物质混合,使荒漠草原沉积物分选较差,故不同粒级含量差异较大。灌丛沙堆不同部位粒级变化趋势一致,中沙和粗沙含量迎风坡小于背风坡,在沙堆顶部达到最小值,但沙堆顶部粗沙和中沙所占比例仍有27%~50%,这是由于两样地沙堆平均高度在0.40~0.52 m,高度不大,粗颗粒可以通过蠕移和跃移到达沙堆表面,这与魏亚娟等[41 ] 对盐爪爪灌丛沙堆沉积物的研究一致。
4 结论
在新月形沙丘较稳定的沙源输入下,流沙带藏锦鸡儿灌丛生长态势良好,沙物质在灌丛阻滞作用下持续堆积,形成风影沙丘且呈扩张趋势;荒漠草原受限于沙源供给不足,灌丛老化,表层出现结皮,藏锦鸡儿灌丛沙堆呈半椭球体,形态维持稳定或发生局部蚀退。灌丛沙堆的各形态参数间存在显著相关性,灌丛高度为控制藏锦鸡儿灌丛沙堆形态的关键因子。沙源控制着藏锦鸡儿灌丛沙堆的规模,随沙源供给的增加,除短轴未表现出显著分异外,长轴、长轴/短轴、水平尺度、灌丛高度、沙堆高度、底面积和体积,流沙带显著大于荒漠草原(P <0.05)。
流沙带中短轴长度与风影沙丘长度的相关性显著,风影沙丘长度随短轴变化呈线性增长。受风程效应影响,流沙带中风影沙丘长度、底面积和体积均在新月形沙丘翼角流沙带下风向30~60 m处达到最大值。
两样地内藏锦鸡儿灌丛沙堆沉积物组成均以中沙和细沙为主,粒径分布曲线均为双峰型。流沙带藏锦鸡儿灌丛沙堆沉积物主要来自上风向新月形沙丘的输送颗粒较粗,荒漠草原近源物质主要来自丘间地的风蚀物质,粉沙和极细沙的含量明显增加。
流沙带和荒漠草原中沙粒的搬运方式均以跃移为主,但荒漠草原悬移组分占比明显上升。流沙带平均粒径大于荒漠草原且分选更好,更偏向窄峰态。
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... 灌丛沙堆是由风携带的物质遇灌丛阻挡,在沙源、风力和植被三者的共同作用下,堆积在灌丛周围而形成的一种风积地貌,常见于干旱、半干旱以及半湿润地区[1 -2 ] .中国灌丛沙堆常见于农牧交错带、荒漠草原带、典型草原及沙漠边缘地带[3 ] .灌丛沙堆的形成和发育过程受气候变化和人类活动影响,与植被、沙源供给、风力状况密切相关,是灌丛与所处区域环境相互作用的结果,包含了丰富的区域环境变化信息[1 ,4 ] ,灌丛沙堆的出现常被认为与土壤风蚀和土地退化有关[5 ] . ...
... [1 ,4 ],灌丛沙堆的出现常被认为与土壤风蚀和土地退化有关[5 ] . ...
... 植被通过影响风与沙的相互作用进而影响风蚀过程,使灌丛沙堆呈现不同的形态.不同类型植被形成的灌丛沙堆形态存在差异[6 ] ,同种植被处在不同发育阶段由于捕沙能力的差异,形成的灌丛沙堆形态也不同[7 -8 ] .植被所处区域周围的风况和气流,控制着沉积物的沉积过程,从而使不同侧沉积物的量不同,进而影响灌丛沙堆形态[9 ] .沙源是灌丛沙堆形成的物质基础,灌丛沙堆最主要的物源来自邻近地区的风成物质,不同生境下物源丰富度不同,形成灌丛沙堆的形态也不同[10 -11 ] .目前研究中灌丛沙堆大多呈半椭球体或圆丘状[1 ] ,但是由于发育阶段、植被及环境因素的影响,部分灌丛沙堆向下风向延伸,中间宽、顺风向渐窄[12 ] ,形成平面形态呈三角形的金字塔形或三棱锥状的风影沙丘[13 ] . ...
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2022
... 植被通过影响风与沙的相互作用进而影响风蚀过程,使灌丛沙堆呈现不同的形态.不同类型植被形成的灌丛沙堆形态存在差异[6 ] ,同种植被处在不同发育阶段由于捕沙能力的差异,形成的灌丛沙堆形态也不同[7 -8 ] .植被所处区域周围的风况和气流,控制着沉积物的沉积过程,从而使不同侧沉积物的量不同,进而影响灌丛沙堆形态[9 ] .沙源是灌丛沙堆形成的物质基础,灌丛沙堆最主要的物源来自邻近地区的风成物质,不同生境下物源丰富度不同,形成灌丛沙堆的形态也不同[10 -11 ] .目前研究中灌丛沙堆大多呈半椭球体或圆丘状[1 ] ,但是由于发育阶段、植被及环境因素的影响,部分灌丛沙堆向下风向延伸,中间宽、顺风向渐窄[12 ] ,形成平面形态呈三角形的金字塔形或三棱锥状的风影沙丘[13 ] . ...
... 灌丛沙堆物质的来源分为远源和近源,其中来自邻近地区的近源物质占比更大,直接影响灌丛沙堆表面沉积物的组成[4 ,6 ,9 ,36 ] .共和盆地草地退化,风沙活动所携带的物质为灌丛沙堆提供了远距离的沙源供应.流沙带和荒漠草原灌丛沙堆表层沉积物均以中沙和细沙为主,这是由于中沙以上颗粒物较难移动,细沙以下颗粒物容易被风带走,而中沙和细沙最易被灌丛拦截而沉积下来.流沙带灌丛沙堆受新月形沙丘影响,近源物质供应相对丰富且颗粒较粗,而荒漠草原其近源物质主要来自丘间地的风蚀物,悬移组分占比可达11.30%,粒径较细.沙源供给的差异使得荒漠草原灌丛沙堆粉沙和极细沙的含量增加,沉积物比流沙带细,这与韩敏等[27 ] 对不同发育阶段藏锦鸡儿灌丛沙堆表面沉积物的研究结果相似. ...
巴丹吉林沙漠南缘近流沙区白刺灌丛沙堆形态特征与空间分布
2
2021
... 植被通过影响风与沙的相互作用进而影响风蚀过程,使灌丛沙堆呈现不同的形态.不同类型植被形成的灌丛沙堆形态存在差异[6 ] ,同种植被处在不同发育阶段由于捕沙能力的差异,形成的灌丛沙堆形态也不同[7 -8 ] .植被所处区域周围的风况和气流,控制着沉积物的沉积过程,从而使不同侧沉积物的量不同,进而影响灌丛沙堆形态[9 ] .沙源是灌丛沙堆形成的物质基础,灌丛沙堆最主要的物源来自邻近地区的风成物质,不同生境下物源丰富度不同,形成灌丛沙堆的形态也不同[10 -11 ] .目前研究中灌丛沙堆大多呈半椭球体或圆丘状[1 ] ,但是由于发育阶段、植被及环境因素的影响,部分灌丛沙堆向下风向延伸,中间宽、顺风向渐窄[12 ] ,形成平面形态呈三角形的金字塔形或三棱锥状的风影沙丘[13 ] . ...
... 灌丛沙堆的形态与植被的类型、发育阶段,风况和沙源供给的强度密切相关[27 -31 ] .两样地内灌丛的形态结构、生长状况不同[13 ] ,拦截风沙的能力不同,从而使灌丛沙堆处于不同的发育阶段,进而使样地内灌丛沙堆的形态产生差异[7 -8 ] .具体而言,乔木状植物因直立主干与高位分枝的形态特征,形成较高冠层孔隙率,导致冠下风速增强,显著削弱了近地表沉积物捕获能力[9 ,32 ] .与之形成对比的是藏锦鸡儿这类垫状灌木,其特有的半球形冠层结构与贴地密集分枝模式,可有效降低近地面风速,形成优化的沉积环境[15 ] ,从而成为灌丛沙堆发育的优势植物种.值得注意的是,适度沙埋(<30 cm)可通过诱导茎枝不定根分化,触发藏锦鸡儿的形态响应[33 ] ,即水平扩展的根系网络,增强固沙能力,垂直生长的枝条则形成正反馈机制:植株高度的增加提升其拦截风沙流的空间范围,进而促使沙堆高度、底面积及体积的增长.这种机制在不同沙源供给条件下表现出显著差异:流沙带灌丛因分枝稀疏形成高孔隙率冠层,允许部分风沙流穿透植被并在背风侧发生沉积,从而形成典型风影沙丘;而荒漠草原灌丛密集的冠层结构,则阻滞了风沙流,仅能形成封闭式沙堆.该对比证实了沙源供给通过影响藏锦鸡儿灌丛结构,进而改变沉积物的空间分配,最终在沙堆形态发育过程中发挥重要作用. ...
甘肃民勤不同演化阶段白刺灌丛沙堆分布格局及特征
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2007
... 植被通过影响风与沙的相互作用进而影响风蚀过程,使灌丛沙堆呈现不同的形态.不同类型植被形成的灌丛沙堆形态存在差异[6 ] ,同种植被处在不同发育阶段由于捕沙能力的差异,形成的灌丛沙堆形态也不同[7 -8 ] .植被所处区域周围的风况和气流,控制着沉积物的沉积过程,从而使不同侧沉积物的量不同,进而影响灌丛沙堆形态[9 ] .沙源是灌丛沙堆形成的物质基础,灌丛沙堆最主要的物源来自邻近地区的风成物质,不同生境下物源丰富度不同,形成灌丛沙堆的形态也不同[10 -11 ] .目前研究中灌丛沙堆大多呈半椭球体或圆丘状[1 ] ,但是由于发育阶段、植被及环境因素的影响,部分灌丛沙堆向下风向延伸,中间宽、顺风向渐窄[12 ] ,形成平面形态呈三角形的金字塔形或三棱锥状的风影沙丘[13 ] . ...
... 流沙带中天然形成的藏锦鸡儿灌丛沙堆(图 1 C)顺风向大多带有风影沙尾,形态上酷似“蝌蚪”状;荒漠草原藏锦鸡儿灌丛沙堆(图1 D)多呈单体存在,形态较为规则,大致呈半椭球体.流沙带藏锦鸡儿灌丛植株直立,茎幼嫩柔软,表皮绿色或淡褐色,少量分枝生长状况良好,主要分布在“蝌蚪”的头部,“沙尾”处无灌丛覆盖;荒漠草原表面植株呈匍匐状,分枝密集,茎完全木质化,表皮粗糙呈灰褐色,部分老茎枯死,木质疏松、干枯易折,长势较差出现枯萎死亡现象,沙堆表面有结皮出现,部分裸露.根据灌丛沙堆的形态及植被的特征对所处阶段进行划分,流沙带中灌丛沙堆处于发育阶段,荒漠草原中处于稳定阶段至活化阶段之间[8 ,25 ] . ...
... 灌丛沙堆的形态与植被的类型、发育阶段,风况和沙源供给的强度密切相关[27 -31 ] .两样地内灌丛的形态结构、生长状况不同[13 ] ,拦截风沙的能力不同,从而使灌丛沙堆处于不同的发育阶段,进而使样地内灌丛沙堆的形态产生差异[7 -8 ] .具体而言,乔木状植物因直立主干与高位分枝的形态特征,形成较高冠层孔隙率,导致冠下风速增强,显著削弱了近地表沉积物捕获能力[9 ,32 ] .与之形成对比的是藏锦鸡儿这类垫状灌木,其特有的半球形冠层结构与贴地密集分枝模式,可有效降低近地面风速,形成优化的沉积环境[15 ] ,从而成为灌丛沙堆发育的优势植物种.值得注意的是,适度沙埋(<30 cm)可通过诱导茎枝不定根分化,触发藏锦鸡儿的形态响应[33 ] ,即水平扩展的根系网络,增强固沙能力,垂直生长的枝条则形成正反馈机制:植株高度的增加提升其拦截风沙流的空间范围,进而促使沙堆高度、底面积及体积的增长.这种机制在不同沙源供给条件下表现出显著差异:流沙带灌丛因分枝稀疏形成高孔隙率冠层,允许部分风沙流穿透植被并在背风侧发生沉积,从而形成典型风影沙丘;而荒漠草原灌丛密集的冠层结构,则阻滞了风沙流,仅能形成封闭式沙堆.该对比证实了沙源供给通过影响藏锦鸡儿灌丛结构,进而改变沉积物的空间分配,最终在沙堆形态发育过程中发挥重要作用. ...
Nebkha dune morphology in the gobi deserts of northern China and potential implications for dust emission
5
2020
... 植被通过影响风与沙的相互作用进而影响风蚀过程,使灌丛沙堆呈现不同的形态.不同类型植被形成的灌丛沙堆形态存在差异[6 ] ,同种植被处在不同发育阶段由于捕沙能力的差异,形成的灌丛沙堆形态也不同[7 -8 ] .植被所处区域周围的风况和气流,控制着沉积物的沉积过程,从而使不同侧沉积物的量不同,进而影响灌丛沙堆形态[9 ] .沙源是灌丛沙堆形成的物质基础,灌丛沙堆最主要的物源来自邻近地区的风成物质,不同生境下物源丰富度不同,形成灌丛沙堆的形态也不同[10 -11 ] .目前研究中灌丛沙堆大多呈半椭球体或圆丘状[1 ] ,但是由于发育阶段、植被及环境因素的影响,部分灌丛沙堆向下风向延伸,中间宽、顺风向渐窄[12 ] ,形成平面形态呈三角形的金字塔形或三棱锥状的风影沙丘[13 ] . ...
... 沙源的丰欠是决定灌丛沙堆形成发育与演变的重要因素,灌丛沙堆的沉积物不仅是其沉积过程的反映,也是对沉积环境的记录[14 -15 ] .杨帆等[10 ] 对比不同沙地类型下灌丛与沙堆形态参数间的相互关系,得出柽柳形灌丛与沙堆间的互馈关系,即沙源丰富度控制灌丛沙堆的形态;魏亚娟等[11 ] 通过对不同生境下灌丛沙堆的形态参数进行统计学分析,确认沙源是灌丛沙堆发育的关键因素;Zhang等[9 ] 通过对戈壁荒漠地区灌丛沙堆沉积物含量的实地调查,发现输沙量随下风向距离的增加而减小,沙源控制了戈壁灌丛沙堆的形态.既有研究虽已初步确认沙源的基础性作用,但对沙源与灌丛沙堆形态耦合过程,以及沙源供给强度与沉积物粒度之间响应关系的研究较为欠缺. ...
... 灌丛沙堆的形态与植被的类型、发育阶段,风况和沙源供给的强度密切相关[27 -31 ] .两样地内灌丛的形态结构、生长状况不同[13 ] ,拦截风沙的能力不同,从而使灌丛沙堆处于不同的发育阶段,进而使样地内灌丛沙堆的形态产生差异[7 -8 ] .具体而言,乔木状植物因直立主干与高位分枝的形态特征,形成较高冠层孔隙率,导致冠下风速增强,显著削弱了近地表沉积物捕获能力[9 ,32 ] .与之形成对比的是藏锦鸡儿这类垫状灌木,其特有的半球形冠层结构与贴地密集分枝模式,可有效降低近地面风速,形成优化的沉积环境[15 ] ,从而成为灌丛沙堆发育的优势植物种.值得注意的是,适度沙埋(<30 cm)可通过诱导茎枝不定根分化,触发藏锦鸡儿的形态响应[33 ] ,即水平扩展的根系网络,增强固沙能力,垂直生长的枝条则形成正反馈机制:植株高度的增加提升其拦截风沙流的空间范围,进而促使沙堆高度、底面积及体积的增长.这种机制在不同沙源供给条件下表现出显著差异:流沙带灌丛因分枝稀疏形成高孔隙率冠层,允许部分风沙流穿透植被并在背风侧发生沉积,从而形成典型风影沙丘;而荒漠草原灌丛密集的冠层结构,则阻滞了风沙流,仅能形成封闭式沙堆.该对比证实了沙源供给通过影响藏锦鸡儿灌丛结构,进而改变沉积物的空间分配,最终在沙堆形态发育过程中发挥重要作用. ...
... 适宜的风速是灌丛沙堆形成的必要条件,而沙源在灌丛沙堆形态演化过程中也起重要作用[9 ] ,在单风向和有限沙源供应下更易形成风影沙丘且使其保持稳定[30 ,34 ] .共和盆地起沙风主要为西北风,方向变率为0.96,风向较为单一,且DP =87.1,属于低风能环境,该风况条件理论上为风影沙丘发育提供了适宜的动力基础.然而对比研究发现,尽管荒漠草原与流沙带样地具有相似风况特征,但前者灌丛沙堆仅发育为半椭球体而未形成风影沙丘,这种形态分异主要源于沙源供给的差异性:荒漠草原灌丛沙堆表层发育的物理结皮,导致背风侧缺乏必要的沙源补给;而流沙带内活跃的新月形沙丘则为风影沙丘形成提供了有限但较稳定的沙源输入.这一对比案例证实,在满足基本风况条件的前提下,沙源供给强度成为控制风影沙丘发育的关键阈值因子.风影沙丘形态受障碍物的宽度及孔隙率等因素的控制,流沙带3个样方的实测数据表明,灌丛沙堆短轴长度与风影沙丘长度存在显著正相关关系(样方1:短轴1.31 m对应风影沙丘1.42 m;样方2:1.39 m对应1.75 m;样方3:1.28 m对应1.21 m).回归分析显示短轴参数的回归斜率显著大于长轴,进一步验证了风影沙丘长度主要受沙堆短轴(即横向宽度)控制的特征,这与Zhao等[34 ] 提出的障碍物横向尺度主导风影沙丘发育的结论吻合.值得注意的是,样方2中风影沙丘平均长度达到最大值1.75 m,这可能是风程效应作用的结果.根据流体力学原理,气流携带沙粒的能力存在饱和阈值,当达到饱和风程长度时输沙量趋于稳定,已有研究表明自然环境中饱和风程长度通常介于数十至数百米[35 ] ,本研究发现样方2位于新月形沙丘翼角流沙带下风向30~60 m处,可能正处于该临界状态. ...
... 灌丛沙堆物质的来源分为远源和近源,其中来自邻近地区的近源物质占比更大,直接影响灌丛沙堆表面沉积物的组成[4 ,6 ,9 ,36 ] .共和盆地草地退化,风沙活动所携带的物质为灌丛沙堆提供了远距离的沙源供应.流沙带和荒漠草原灌丛沙堆表层沉积物均以中沙和细沙为主,这是由于中沙以上颗粒物较难移动,细沙以下颗粒物容易被风带走,而中沙和细沙最易被灌丛拦截而沉积下来.流沙带灌丛沙堆受新月形沙丘影响,近源物质供应相对丰富且颗粒较粗,而荒漠草原其近源物质主要来自丘间地的风蚀物,悬移组分占比可达11.30%,粒径较细.沙源供给的差异使得荒漠草原灌丛沙堆粉沙和极细沙的含量增加,沉积物比流沙带细,这与韩敏等[27 ] 对不同发育阶段藏锦鸡儿灌丛沙堆表面沉积物的研究结果相似. ...
不同沙源供给条件下柽柳灌丛与沙堆形态的互馈关系:以策勒绿洲沙漠过渡带为例
3
2012
... 植被通过影响风与沙的相互作用进而影响风蚀过程,使灌丛沙堆呈现不同的形态.不同类型植被形成的灌丛沙堆形态存在差异[6 ] ,同种植被处在不同发育阶段由于捕沙能力的差异,形成的灌丛沙堆形态也不同[7 -8 ] .植被所处区域周围的风况和气流,控制着沉积物的沉积过程,从而使不同侧沉积物的量不同,进而影响灌丛沙堆形态[9 ] .沙源是灌丛沙堆形成的物质基础,灌丛沙堆最主要的物源来自邻近地区的风成物质,不同生境下物源丰富度不同,形成灌丛沙堆的形态也不同[10 -11 ] .目前研究中灌丛沙堆大多呈半椭球体或圆丘状[1 ] ,但是由于发育阶段、植被及环境因素的影响,部分灌丛沙堆向下风向延伸,中间宽、顺风向渐窄[12 ] ,形成平面形态呈三角形的金字塔形或三棱锥状的风影沙丘[13 ] . ...
... 沙源的丰欠是决定灌丛沙堆形成发育与演变的重要因素,灌丛沙堆的沉积物不仅是其沉积过程的反映,也是对沉积环境的记录[14 -15 ] .杨帆等[10 ] 对比不同沙地类型下灌丛与沙堆形态参数间的相互关系,得出柽柳形灌丛与沙堆间的互馈关系,即沙源丰富度控制灌丛沙堆的形态;魏亚娟等[11 ] 通过对不同生境下灌丛沙堆的形态参数进行统计学分析,确认沙源是灌丛沙堆发育的关键因素;Zhang等[9 ] 通过对戈壁荒漠地区灌丛沙堆沉积物含量的实地调查,发现输沙量随下风向距离的增加而减小,沙源控制了戈壁灌丛沙堆的形态.既有研究虽已初步确认沙源的基础性作用,但对沙源与灌丛沙堆形态耦合过程,以及沙源供给强度与沉积物粒度之间响应关系的研究较为欠缺. ...
... 沙源供给是灌丛沙堆形成和衰退的决定因素[3 ,10 ] .流沙带灌丛接受上风向新月形沙丘输送的物质,灌丛沙堆处于发育阶段;而荒漠草原受限于沙源匮乏,虽然高植被覆盖度使沙堆暂时处于形态稳定期,但表层土壤水分的梯度耗竭会逐步削弱沙堆抗蚀性,最终触发活化—解体过程[25 ] ,故荒漠草原灌丛沙堆处于稳定阶段至活化阶段之间.流沙带内灌丛沙堆L /W 最大可达2.52,风影轮廓清晰,与张萍等[26 ] 报道的荒漠草原白刺灌丛沙堆近椭球体形成对比.这种形态分异源于沙源供给的差异,流沙带位于新月形沙丘右翼角下风向,稀疏分布的植被允许优势西北风驱动沙粒沿主风向迁移,导致沙堆沿顺风向延伸发育.流沙带灌丛沙堆长轴1.00~5.53 m,短轴0.63~2.20 m,比以往研究的藏锦鸡儿灌丛沙堆尺寸大[18 ,27 ] ,这种现象可归因于双重驱动机制:新月形沙丘右翼提供的沙源输入,风程效应引发的沙源空间梯度,二者共同导致沙粒沉降的非均匀分布,进而塑造出不同尺度的沙堆形态.流沙带灌丛沙堆底面积和体积间呈显著的线性关系,斜率大于荒漠草原,说明随着沙源供给的增加,体积随底面积增加的速度加快,灌丛沙堆快速发育. ...
不同生境白刺(Nitraria tangutorum )灌丛沙堆形态特征
2
2019
... 植被通过影响风与沙的相互作用进而影响风蚀过程,使灌丛沙堆呈现不同的形态.不同类型植被形成的灌丛沙堆形态存在差异[6 ] ,同种植被处在不同发育阶段由于捕沙能力的差异,形成的灌丛沙堆形态也不同[7 -8 ] .植被所处区域周围的风况和气流,控制着沉积物的沉积过程,从而使不同侧沉积物的量不同,进而影响灌丛沙堆形态[9 ] .沙源是灌丛沙堆形成的物质基础,灌丛沙堆最主要的物源来自邻近地区的风成物质,不同生境下物源丰富度不同,形成灌丛沙堆的形态也不同[10 -11 ] .目前研究中灌丛沙堆大多呈半椭球体或圆丘状[1 ] ,但是由于发育阶段、植被及环境因素的影响,部分灌丛沙堆向下风向延伸,中间宽、顺风向渐窄[12 ] ,形成平面形态呈三角形的金字塔形或三棱锥状的风影沙丘[13 ] . ...
... 沙源的丰欠是决定灌丛沙堆形成发育与演变的重要因素,灌丛沙堆的沉积物不仅是其沉积过程的反映,也是对沉积环境的记录[14 -15 ] .杨帆等[10 ] 对比不同沙地类型下灌丛与沙堆形态参数间的相互关系,得出柽柳形灌丛与沙堆间的互馈关系,即沙源丰富度控制灌丛沙堆的形态;魏亚娟等[11 ] 通过对不同生境下灌丛沙堆的形态参数进行统计学分析,确认沙源是灌丛沙堆发育的关键因素;Zhang等[9 ] 通过对戈壁荒漠地区灌丛沙堆沉积物含量的实地调查,发现输沙量随下风向距离的增加而减小,沙源控制了戈壁灌丛沙堆的形态.既有研究虽已初步确认沙源的基础性作用,但对沙源与灌丛沙堆形态耦合过程,以及沙源供给强度与沉积物粒度之间响应关系的研究较为欠缺. ...
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
1
2023
... 植被通过影响风与沙的相互作用进而影响风蚀过程,使灌丛沙堆呈现不同的形态.不同类型植被形成的灌丛沙堆形态存在差异[6 ] ,同种植被处在不同发育阶段由于捕沙能力的差异,形成的灌丛沙堆形态也不同[7 -8 ] .植被所处区域周围的风况和气流,控制着沉积物的沉积过程,从而使不同侧沉积物的量不同,进而影响灌丛沙堆形态[9 ] .沙源是灌丛沙堆形成的物质基础,灌丛沙堆最主要的物源来自邻近地区的风成物质,不同生境下物源丰富度不同,形成灌丛沙堆的形态也不同[10 -11 ] .目前研究中灌丛沙堆大多呈半椭球体或圆丘状[1 ] ,但是由于发育阶段、植被及环境因素的影响,部分灌丛沙堆向下风向延伸,中间宽、顺风向渐窄[12 ] ,形成平面形态呈三角形的金字塔形或三棱锥状的风影沙丘[13 ] . ...
Nebkha development and sediment supply
2
2021
... 植被通过影响风与沙的相互作用进而影响风蚀过程,使灌丛沙堆呈现不同的形态.不同类型植被形成的灌丛沙堆形态存在差异[6 ] ,同种植被处在不同发育阶段由于捕沙能力的差异,形成的灌丛沙堆形态也不同[7 -8 ] .植被所处区域周围的风况和气流,控制着沉积物的沉积过程,从而使不同侧沉积物的量不同,进而影响灌丛沙堆形态[9 ] .沙源是灌丛沙堆形成的物质基础,灌丛沙堆最主要的物源来自邻近地区的风成物质,不同生境下物源丰富度不同,形成灌丛沙堆的形态也不同[10 -11 ] .目前研究中灌丛沙堆大多呈半椭球体或圆丘状[1 ] ,但是由于发育阶段、植被及环境因素的影响,部分灌丛沙堆向下风向延伸,中间宽、顺风向渐窄[12 ] ,形成平面形态呈三角形的金字塔形或三棱锥状的风影沙丘[13 ] . ...
... 灌丛沙堆的形态与植被的类型、发育阶段,风况和沙源供给的强度密切相关[27 -31 ] .两样地内灌丛的形态结构、生长状况不同[13 ] ,拦截风沙的能力不同,从而使灌丛沙堆处于不同的发育阶段,进而使样地内灌丛沙堆的形态产生差异[7 -8 ] .具体而言,乔木状植物因直立主干与高位分枝的形态特征,形成较高冠层孔隙率,导致冠下风速增强,显著削弱了近地表沉积物捕获能力[9 ,32 ] .与之形成对比的是藏锦鸡儿这类垫状灌木,其特有的半球形冠层结构与贴地密集分枝模式,可有效降低近地面风速,形成优化的沉积环境[15 ] ,从而成为灌丛沙堆发育的优势植物种.值得注意的是,适度沙埋(<30 cm)可通过诱导茎枝不定根分化,触发藏锦鸡儿的形态响应[33 ] ,即水平扩展的根系网络,增强固沙能力,垂直生长的枝条则形成正反馈机制:植株高度的增加提升其拦截风沙流的空间范围,进而促使沙堆高度、底面积及体积的增长.这种机制在不同沙源供给条件下表现出显著差异:流沙带灌丛因分枝稀疏形成高孔隙率冠层,允许部分风沙流穿透植被并在背风侧发生沉积,从而形成典型风影沙丘;而荒漠草原灌丛密集的冠层结构,则阻滞了风沙流,仅能形成封闭式沙堆.该对比证实了沙源供给通过影响藏锦鸡儿灌丛结构,进而改变沉积物的空间分配,最终在沙堆形态发育过程中发挥重要作用. ...
小叶锦鸡儿(Caragana microphylla )灌丛沙堆形态对沙源供给形式和丰富度的响应
1
2015
... 沙源的丰欠是决定灌丛沙堆形成发育与演变的重要因素,灌丛沙堆的沉积物不仅是其沉积过程的反映,也是对沉积环境的记录[14 -15 ] .杨帆等[10 ] 对比不同沙地类型下灌丛与沙堆形态参数间的相互关系,得出柽柳形灌丛与沙堆间的互馈关系,即沙源丰富度控制灌丛沙堆的形态;魏亚娟等[11 ] 通过对不同生境下灌丛沙堆的形态参数进行统计学分析,确认沙源是灌丛沙堆发育的关键因素;Zhang等[9 ] 通过对戈壁荒漠地区灌丛沙堆沉积物含量的实地调查,发现输沙量随下风向距离的增加而减小,沙源控制了戈壁灌丛沙堆的形态.既有研究虽已初步确认沙源的基础性作用,但对沙源与灌丛沙堆形态耦合过程,以及沙源供给强度与沉积物粒度之间响应关系的研究较为欠缺. ...
荒漠草原带沙源及灌丛对灌丛沙堆形态的影响
2
2015
... 沙源的丰欠是决定灌丛沙堆形成发育与演变的重要因素,灌丛沙堆的沉积物不仅是其沉积过程的反映,也是对沉积环境的记录[14 -15 ] .杨帆等[10 ] 对比不同沙地类型下灌丛与沙堆形态参数间的相互关系,得出柽柳形灌丛与沙堆间的互馈关系,即沙源丰富度控制灌丛沙堆的形态;魏亚娟等[11 ] 通过对不同生境下灌丛沙堆的形态参数进行统计学分析,确认沙源是灌丛沙堆发育的关键因素;Zhang等[9 ] 通过对戈壁荒漠地区灌丛沙堆沉积物含量的实地调查,发现输沙量随下风向距离的增加而减小,沙源控制了戈壁灌丛沙堆的形态.既有研究虽已初步确认沙源的基础性作用,但对沙源与灌丛沙堆形态耦合过程,以及沙源供给强度与沉积物粒度之间响应关系的研究较为欠缺. ...
... 灌丛沙堆的形态与植被的类型、发育阶段,风况和沙源供给的强度密切相关[27 -31 ] .两样地内灌丛的形态结构、生长状况不同[13 ] ,拦截风沙的能力不同,从而使灌丛沙堆处于不同的发育阶段,进而使样地内灌丛沙堆的形态产生差异[7 -8 ] .具体而言,乔木状植物因直立主干与高位分枝的形态特征,形成较高冠层孔隙率,导致冠下风速增强,显著削弱了近地表沉积物捕获能力[9 ,32 ] .与之形成对比的是藏锦鸡儿这类垫状灌木,其特有的半球形冠层结构与贴地密集分枝模式,可有效降低近地面风速,形成优化的沉积环境[15 ] ,从而成为灌丛沙堆发育的优势植物种.值得注意的是,适度沙埋(<30 cm)可通过诱导茎枝不定根分化,触发藏锦鸡儿的形态响应[33 ] ,即水平扩展的根系网络,增强固沙能力,垂直生长的枝条则形成正反馈机制:植株高度的增加提升其拦截风沙流的空间范围,进而促使沙堆高度、底面积及体积的增长.这种机制在不同沙源供给条件下表现出显著差异:流沙带灌丛因分枝稀疏形成高孔隙率冠层,允许部分风沙流穿透植被并在背风侧发生沉积,从而形成典型风影沙丘;而荒漠草原灌丛密集的冠层结构,则阻滞了风沙流,仅能形成封闭式沙堆.该对比证实了沙源供给通过影响藏锦鸡儿灌丛结构,进而改变沉积物的空间分配,最终在沙堆形态发育过程中发挥重要作用. ...
青海省共和盆地20年来沙漠化土地变化
1
2016
... 共和盆地植被稀疏,覆盖度低,沙源物质丰富,生态环境脆弱,作为中国沙漠化土地分布的典型地区,是中国北方干旱、半干旱草地退化较为严重的区域[16 ] .共和盆地独特的高寒草原发育了多种植被,其中优势种有芨芨草(Achnatherum splendens )、青海固沙草(Orinus kokonorica )、冷蒿(Artemisia frigid )、藏锦鸡儿(Caragana tibetica )等,藏锦鸡儿作为一种垫状灌木,具有良好的阻沙、固沙能力[17 -18 ] .基于此,在本研究中将重点关注共和盆地荒漠草原两种沙源(新月形沙丘右翼下风向流沙带和无流沙荒漠草原)供给下藏锦鸡儿灌丛沙堆的形态特征(包括其长轴、短轴、高度、水平尺度、底面积和体积等)和表层沉积物粒度特征,以揭示灌丛沙堆发育和沉积物粒度对不同沙源供给的响应,这对该地区沙漠化的防治有重要意义. ...
Effects of grazing on the soil properties and C and N storage in relation to biomass allocation in an alpine meadow
1
2011
... 共和盆地植被稀疏,覆盖度低,沙源物质丰富,生态环境脆弱,作为中国沙漠化土地分布的典型地区,是中国北方干旱、半干旱草地退化较为严重的区域[16 ] .共和盆地独特的高寒草原发育了多种植被,其中优势种有芨芨草(Achnatherum splendens )、青海固沙草(Orinus kokonorica )、冷蒿(Artemisia frigid )、藏锦鸡儿(Caragana tibetica )等,藏锦鸡儿作为一种垫状灌木,具有良好的阻沙、固沙能力[17 -18 ] .基于此,在本研究中将重点关注共和盆地荒漠草原两种沙源(新月形沙丘右翼下风向流沙带和无流沙荒漠草原)供给下藏锦鸡儿灌丛沙堆的形态特征(包括其长轴、短轴、高度、水平尺度、底面积和体积等)和表层沉积物粒度特征,以揭示灌丛沙堆发育和沉积物粒度对不同沙源供给的响应,这对该地区沙漠化的防治有重要意义. ...
毛乌素沙地藏锦鸡儿灌丛沙堆形态特征
2
2019
... 共和盆地植被稀疏,覆盖度低,沙源物质丰富,生态环境脆弱,作为中国沙漠化土地分布的典型地区,是中国北方干旱、半干旱草地退化较为严重的区域[16 ] .共和盆地独特的高寒草原发育了多种植被,其中优势种有芨芨草(Achnatherum splendens )、青海固沙草(Orinus kokonorica )、冷蒿(Artemisia frigid )、藏锦鸡儿(Caragana tibetica )等,藏锦鸡儿作为一种垫状灌木,具有良好的阻沙、固沙能力[17 -18 ] .基于此,在本研究中将重点关注共和盆地荒漠草原两种沙源(新月形沙丘右翼下风向流沙带和无流沙荒漠草原)供给下藏锦鸡儿灌丛沙堆的形态特征(包括其长轴、短轴、高度、水平尺度、底面积和体积等)和表层沉积物粒度特征,以揭示灌丛沙堆发育和沉积物粒度对不同沙源供给的响应,这对该地区沙漠化的防治有重要意义. ...
... 沙源供给是灌丛沙堆形成和衰退的决定因素[3 ,10 ] .流沙带灌丛接受上风向新月形沙丘输送的物质,灌丛沙堆处于发育阶段;而荒漠草原受限于沙源匮乏,虽然高植被覆盖度使沙堆暂时处于形态稳定期,但表层土壤水分的梯度耗竭会逐步削弱沙堆抗蚀性,最终触发活化—解体过程[25 ] ,故荒漠草原灌丛沙堆处于稳定阶段至活化阶段之间.流沙带内灌丛沙堆L /W 最大可达2.52,风影轮廓清晰,与张萍等[26 ] 报道的荒漠草原白刺灌丛沙堆近椭球体形成对比.这种形态分异源于沙源供给的差异,流沙带位于新月形沙丘右翼角下风向,稀疏分布的植被允许优势西北风驱动沙粒沿主风向迁移,导致沙堆沿顺风向延伸发育.流沙带灌丛沙堆长轴1.00~5.53 m,短轴0.63~2.20 m,比以往研究的藏锦鸡儿灌丛沙堆尺寸大[18 ,27 ] ,这种现象可归因于双重驱动机制:新月形沙丘右翼提供的沙源输入,风程效应引发的沙源空间梯度,二者共同导致沙粒沉降的非均匀分布,进而塑造出不同尺度的沙堆形态.流沙带灌丛沙堆底面积和体积间呈显著的线性关系,斜率大于荒漠草原,说明随着沙源供给的增加,体积随底面积增加的速度加快,灌丛沙堆快速发育. ...
近50年气候变化对塔拉滩草地荒漠化的影响
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2008
... 共和盆地位于青海省(图1 A),地处青藏高原东北部,地理坐标为35°27′—36°56′N、98°46′—101°22′E,属高寒干旱、半干旱大陆性气候,年降水量250~400 mm,集中在5—9月[19 ] ;盆地内多大风且主要发生在冬、春两季,年平均风速2.8 m·s-1 ,起沙风主风向为W、WNW与NW[20 ] ,输沙势(DP )为87.1 VU,合成输沙势(RDP )为84.0 VU,属低风能环境;合成输沙方向(RDD )为101.0°,方向变率(RDP /DP )为0.96,大比率与单峰风向相联系;盆地西部地势平坦,广泛分布草地、沙丘,以沙丘链、沙垄和灌丛沙堆为主[21 ] ;土层在没有植被保护的情况下,表层土壤剥蚀后,下伏沙层活化,流沙危害周边地区.共和盆地沙化土地主要分布在中西部的塔拉滩,样地位于塔拉滩的一塔拉,其上风向大面积架设光伏电站,新月形沙丘在该处广泛分布. ...
青海共和盆地不同发育阶段风蚀坑表面气流场与形态反馈研究
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2021
... 共和盆地位于青海省(图1 A),地处青藏高原东北部,地理坐标为35°27′—36°56′N、98°46′—101°22′E,属高寒干旱、半干旱大陆性气候,年降水量250~400 mm,集中在5—9月[19 ] ;盆地内多大风且主要发生在冬、春两季,年平均风速2.8 m·s-1 ,起沙风主风向为W、WNW与NW[20 ] ,输沙势(DP )为87.1 VU,合成输沙势(RDP )为84.0 VU,属低风能环境;合成输沙方向(RDD )为101.0°,方向变率(RDP /DP )为0.96,大比率与单峰风向相联系;盆地西部地势平坦,广泛分布草地、沙丘,以沙丘链、沙垄和灌丛沙堆为主[21 ] ;土层在没有植被保护的情况下,表层土壤剥蚀后,下伏沙层活化,流沙危害周边地区.共和盆地沙化土地主要分布在中西部的塔拉滩,样地位于塔拉滩的一塔拉,其上风向大面积架设光伏电站,新月形沙丘在该处广泛分布. ...
青海共和盆地风况及风沙地貌
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2018
... 共和盆地位于青海省(图1 A),地处青藏高原东北部,地理坐标为35°27′—36°56′N、98°46′—101°22′E,属高寒干旱、半干旱大陆性气候,年降水量250~400 mm,集中在5—9月[19 ] ;盆地内多大风且主要发生在冬、春两季,年平均风速2.8 m·s-1 ,起沙风主风向为W、WNW与NW[20 ] ,输沙势(DP )为87.1 VU,合成输沙势(RDP )为84.0 VU,属低风能环境;合成输沙方向(RDD )为101.0°,方向变率(RDP /DP )为0.96,大比率与单峰风向相联系;盆地西部地势平坦,广泛分布草地、沙丘,以沙丘链、沙垄和灌丛沙堆为主[21 ] ;土层在没有植被保护的情况下,表层土壤剥蚀后,下伏沙层活化,流沙危害周边地区.共和盆地沙化土地主要分布在中西部的塔拉滩,样地位于塔拉滩的一塔拉,其上风向大面积架设光伏电站,新月形沙丘在该处广泛分布. ...
Nebkha alignments and their implications for shadow dune elongation under unimodal wind regime
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2020
... 在研究区内设置两个30 m×90 m的样地(图1 B),两样地相距约40 m,流沙带样地位于新月形沙丘右翼角下风向流沙带上,并沿着风向将其划分为3个30 m×30 m的样方(样方1,2,3);荒漠草原样地位于平行于主风向与流沙带相邻但无流沙的荒漠草原,两个样地后续简称为流沙带和荒漠草原.选取两个样地内较为独立的藏锦鸡儿灌丛沙堆,即流沙带样地中的51个灌丛沙堆和荒漠草原样地中79个灌丛沙堆,将数据导入ArcGIS Pro,基于正射影像和DEM数据,获取灌丛沙堆的长轴(L )、短轴(W )、灌丛高度(H p )、沙堆高度(H )、底面积(A )、体积(V )以及风影沙丘迎风坡长(La )、背风坡长(Lb )的值(后文也将背风坡的长视为风影沙丘的长度[22 ] ,图2 ),该方法被证实可以胜任灌丛沙堆三维形态的测量[23 ] . ...
基于无人机激光雷达的青海共和盆地藏锦鸡儿(Caragana tibetica )灌丛沙堆形态测算
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... 在研究区内设置两个30 m×90 m的样地(图1 B),两样地相距约40 m,流沙带样地位于新月形沙丘右翼角下风向流沙带上,并沿着风向将其划分为3个30 m×30 m的样方(样方1,2,3);荒漠草原样地位于平行于主风向与流沙带相邻但无流沙的荒漠草原,两个样地后续简称为流沙带和荒漠草原.选取两个样地内较为独立的藏锦鸡儿灌丛沙堆,即流沙带样地中的51个灌丛沙堆和荒漠草原样地中79个灌丛沙堆,将数据导入ArcGIS Pro,基于正射影像和DEM数据,获取灌丛沙堆的长轴(L )、短轴(W )、灌丛高度(H p )、沙堆高度(H )、底面积(A )、体积(V )以及风影沙丘迎风坡长(La )、背风坡长(Lb )的值(后文也将背风坡的长视为风影沙丘的长度[22 ] ,图2 ),该方法被证实可以胜任灌丛沙堆三维形态的测量[23 ] . ...
Brazos River Bar:a study in the significance of grain size parameters
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1957
... 利用SPSS 23.0软件对两样地藏锦鸡儿灌丛沙堆的形态参数进行正态性检验通过后,进行独立样本T检验,从而分析流沙带和荒漠草原藏锦鸡儿灌丛沙堆的形态特征差异.将样品带回陕西师范大学,首先对样品过筛去除杂质,然后使用英国马尔文公司生产的Mastersizer 3000激光粒度仪(测量范围0.01~3 500 μm)对样品进行测量.数据归一化后在GRADISTAT软件中采用Folk~Ward标准[24 ] 计算粒度参数并按照其分级标准,对粒度参数进行分析,包括平均粒径(M z )、分选系数(σ ,<0.35分选极好,0.35~0.50分选好,0.50~0.70分选较好,0.70~1.00分选中等,1.00~2.00分选较差,2.00~4.00分选差,>4.00极差)、偏度(SK ,-1.0~-0.3极负偏,-0.3~-0.1负偏,-0.1~0.1近对称,0.1~0.3正偏,0.3~1.0极正偏)和峰度(K g ,<0.67很宽,0.67~0.90宽,0.90~1.11中等,1.11~1.50窄,1.50~3.00很窄,>3.00非常窄),样品粒级单位采用Φ值表示. ...
南昌厚田沙地蔓荆(Vitex trifolia )灌丛沙堆的沉积物与空间格局特征
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2022
... 流沙带中天然形成的藏锦鸡儿灌丛沙堆(图 1 C)顺风向大多带有风影沙尾,形态上酷似“蝌蚪”状;荒漠草原藏锦鸡儿灌丛沙堆(图1 D)多呈单体存在,形态较为规则,大致呈半椭球体.流沙带藏锦鸡儿灌丛植株直立,茎幼嫩柔软,表皮绿色或淡褐色,少量分枝生长状况良好,主要分布在“蝌蚪”的头部,“沙尾”处无灌丛覆盖;荒漠草原表面植株呈匍匐状,分枝密集,茎完全木质化,表皮粗糙呈灰褐色,部分老茎枯死,木质疏松、干枯易折,长势较差出现枯萎死亡现象,沙堆表面有结皮出现,部分裸露.根据灌丛沙堆的形态及植被的特征对所处阶段进行划分,流沙带中灌丛沙堆处于发育阶段,荒漠草原中处于稳定阶段至活化阶段之间[8 ,25 ] . ...
... 沙源供给是灌丛沙堆形成和衰退的决定因素[3 ,10 ] .流沙带灌丛接受上风向新月形沙丘输送的物质,灌丛沙堆处于发育阶段;而荒漠草原受限于沙源匮乏,虽然高植被覆盖度使沙堆暂时处于形态稳定期,但表层土壤水分的梯度耗竭会逐步削弱沙堆抗蚀性,最终触发活化—解体过程[25 ] ,故荒漠草原灌丛沙堆处于稳定阶段至活化阶段之间.流沙带内灌丛沙堆L /W 最大可达2.52,风影轮廓清晰,与张萍等[26 ] 报道的荒漠草原白刺灌丛沙堆近椭球体形成对比.这种形态分异源于沙源供给的差异,流沙带位于新月形沙丘右翼角下风向,稀疏分布的植被允许优势西北风驱动沙粒沿主风向迁移,导致沙堆沿顺风向延伸发育.流沙带灌丛沙堆长轴1.00~5.53 m,短轴0.63~2.20 m,比以往研究的藏锦鸡儿灌丛沙堆尺寸大[18 ,27 ] ,这种现象可归因于双重驱动机制:新月形沙丘右翼提供的沙源输入,风程效应引发的沙源空间梯度,二者共同导致沙粒沉降的非均匀分布,进而塑造出不同尺度的沙堆形态.流沙带灌丛沙堆底面积和体积间呈显著的线性关系,斜率大于荒漠草原,说明随着沙源供给的增加,体积随底面积增加的速度加快,灌丛沙堆快速发育. ...
白刺灌丛沙堆形态与沉积特征
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2008
... 选择相关性较高的形态参数进行回归分析(图3 ),长轴与短轴、底面积与体积之间呈线性关系,水平尺度与沙堆高度、底面积与沙堆高度呈二次函数关系.两个样地长轴与短轴呈线性相关,但流沙带斜率小于荒漠草原,说明随着沙源供给的增加,沙堆长轴随短轴增加的速率在增大,这与流沙带内为风影沙丘相对应(图3 A).随着水平尺度的增加,沙堆高度先增大后减小,流沙带和荒漠草原沙堆高度的峰值分别为0.87、0.77 m,荒漠草原中沙堆高度峰值小于流沙带,则沙堆垂向发展达到极限时,荒漠草原沙堆的形态更为平缓[26 ] (图3 B).随着底面积的增加,沙堆高度的增加减缓,最后趋于稳定(图3 C).流沙带和荒漠草原底面积和体积之间R2 分别为0.86、0.92,呈显著的线性关系,并且流沙带斜率大于荒漠草原,说明随沙源供给的增加,灌丛沙堆体积随底面积增加的速度也在增加,沙堆迅速发育(图3 D). ...
... 沙源供给是灌丛沙堆形成和衰退的决定因素[3 ,10 ] .流沙带灌丛接受上风向新月形沙丘输送的物质,灌丛沙堆处于发育阶段;而荒漠草原受限于沙源匮乏,虽然高植被覆盖度使沙堆暂时处于形态稳定期,但表层土壤水分的梯度耗竭会逐步削弱沙堆抗蚀性,最终触发活化—解体过程[25 ] ,故荒漠草原灌丛沙堆处于稳定阶段至活化阶段之间.流沙带内灌丛沙堆L /W 最大可达2.52,风影轮廓清晰,与张萍等[26 ] 报道的荒漠草原白刺灌丛沙堆近椭球体形成对比.这种形态分异源于沙源供给的差异,流沙带位于新月形沙丘右翼角下风向,稀疏分布的植被允许优势西北风驱动沙粒沿主风向迁移,导致沙堆沿顺风向延伸发育.流沙带灌丛沙堆长轴1.00~5.53 m,短轴0.63~2.20 m,比以往研究的藏锦鸡儿灌丛沙堆尺寸大[18 ,27 ] ,这种现象可归因于双重驱动机制:新月形沙丘右翼提供的沙源输入,风程效应引发的沙源空间梯度,二者共同导致沙粒沉降的非均匀分布,进而塑造出不同尺度的沙堆形态.流沙带灌丛沙堆底面积和体积间呈显著的线性关系,斜率大于荒漠草原,说明随着沙源供给的增加,体积随底面积增加的速度加快,灌丛沙堆快速发育. ...
藏锦鸡儿(Caragana tibetica )灌丛沙堆的形态与沉积物特征
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2024
... 对灌丛沙堆不同部位沉积物的粒级组成进行分析发现,流沙带迎风坡以中沙(47.24%)和细沙(42.37%)为主导,粉沙(4.46%)和粗沙(3.95%)次之;顶部仍以中沙(47.14%)和细沙(42.30%)为主导,极细沙增加;背风坡中沙(50.19%)含量最高,细沙(41.74%)次之(图5 B、C、D).荒漠草原迎风坡同样也以细沙(32.88%)和中沙(38.56%)为主,但粉沙(12.71%)和极细沙(11.42%)含量显著增加;顶部极细沙(18.14%)含量增加,含量居于细沙(43.55%)和中沙(26.51%)之后;背风坡以中沙(45.69%)和细沙(31.18%)为主导,粗沙(5.82%)含量较沙堆顶部增加5%.两样地灌丛沙堆粉沙和极细沙的含量为顶部>迎风坡>背风坡,细沙和中沙的含量则相反,这与韩敏等[27 ] 研究中发育与稳定阶段藏锦鸡儿灌丛沙堆粒度特征吻合. ...
... 灌丛沙堆的形态与植被的类型、发育阶段,风况和沙源供给的强度密切相关[27 -31 ] .两样地内灌丛的形态结构、生长状况不同[13 ] ,拦截风沙的能力不同,从而使灌丛沙堆处于不同的发育阶段,进而使样地内灌丛沙堆的形态产生差异[7 -8 ] .具体而言,乔木状植物因直立主干与高位分枝的形态特征,形成较高冠层孔隙率,导致冠下风速增强,显著削弱了近地表沉积物捕获能力[9 ,32 ] .与之形成对比的是藏锦鸡儿这类垫状灌木,其特有的半球形冠层结构与贴地密集分枝模式,可有效降低近地面风速,形成优化的沉积环境[15 ] ,从而成为灌丛沙堆发育的优势植物种.值得注意的是,适度沙埋(<30 cm)可通过诱导茎枝不定根分化,触发藏锦鸡儿的形态响应[33 ] ,即水平扩展的根系网络,增强固沙能力,垂直生长的枝条则形成正反馈机制:植株高度的增加提升其拦截风沙流的空间范围,进而促使沙堆高度、底面积及体积的增长.这种机制在不同沙源供给条件下表现出显著差异:流沙带灌丛因分枝稀疏形成高孔隙率冠层,允许部分风沙流穿透植被并在背风侧发生沉积,从而形成典型风影沙丘;而荒漠草原灌丛密集的冠层结构,则阻滞了风沙流,仅能形成封闭式沙堆.该对比证实了沙源供给通过影响藏锦鸡儿灌丛结构,进而改变沉积物的空间分配,最终在沙堆形态发育过程中发挥重要作用. ...
... 沙源供给是灌丛沙堆形成和衰退的决定因素[3 ,10 ] .流沙带灌丛接受上风向新月形沙丘输送的物质,灌丛沙堆处于发育阶段;而荒漠草原受限于沙源匮乏,虽然高植被覆盖度使沙堆暂时处于形态稳定期,但表层土壤水分的梯度耗竭会逐步削弱沙堆抗蚀性,最终触发活化—解体过程[25 ] ,故荒漠草原灌丛沙堆处于稳定阶段至活化阶段之间.流沙带内灌丛沙堆L /W 最大可达2.52,风影轮廓清晰,与张萍等[26 ] 报道的荒漠草原白刺灌丛沙堆近椭球体形成对比.这种形态分异源于沙源供给的差异,流沙带位于新月形沙丘右翼角下风向,稀疏分布的植被允许优势西北风驱动沙粒沿主风向迁移,导致沙堆沿顺风向延伸发育.流沙带灌丛沙堆长轴1.00~5.53 m,短轴0.63~2.20 m,比以往研究的藏锦鸡儿灌丛沙堆尺寸大[18 ,27 ] ,这种现象可归因于双重驱动机制:新月形沙丘右翼提供的沙源输入,风程效应引发的沙源空间梯度,二者共同导致沙粒沉降的非均匀分布,进而塑造出不同尺度的沙堆形态.流沙带灌丛沙堆底面积和体积间呈显著的线性关系,斜率大于荒漠草原,说明随着沙源供给的增加,体积随底面积增加的速度加快,灌丛沙堆快速发育. ...
... 灌丛沙堆物质的来源分为远源和近源,其中来自邻近地区的近源物质占比更大,直接影响灌丛沙堆表面沉积物的组成[4 ,6 ,9 ,36 ] .共和盆地草地退化,风沙活动所携带的物质为灌丛沙堆提供了远距离的沙源供应.流沙带和荒漠草原灌丛沙堆表层沉积物均以中沙和细沙为主,这是由于中沙以上颗粒物较难移动,细沙以下颗粒物容易被风带走,而中沙和细沙最易被灌丛拦截而沉积下来.流沙带灌丛沙堆受新月形沙丘影响,近源物质供应相对丰富且颗粒较粗,而荒漠草原其近源物质主要来自丘间地的风蚀物,悬移组分占比可达11.30%,粒径较细.沙源供给的差异使得荒漠草原灌丛沙堆粉沙和极细沙的含量增加,沉积物比流沙带细,这与韩敏等[27 ] 对不同发育阶段藏锦鸡儿灌丛沙堆表面沉积物的研究结果相似. ...
Nebkhas:an essay in aeolian biogeomorphology
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2022
新疆策勒砾质戈壁沙拐枣(Calligonum )灌丛沙堆形态特征
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2015
灌丛沙堆的研究进展与意义
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2006
... 适宜的风速是灌丛沙堆形成的必要条件,而沙源在灌丛沙堆形态演化过程中也起重要作用[9 ] ,在单风向和有限沙源供应下更易形成风影沙丘且使其保持稳定[30 ,34 ] .共和盆地起沙风主要为西北风,方向变率为0.96,风向较为单一,且DP =87.1,属于低风能环境,该风况条件理论上为风影沙丘发育提供了适宜的动力基础.然而对比研究发现,尽管荒漠草原与流沙带样地具有相似风况特征,但前者灌丛沙堆仅发育为半椭球体而未形成风影沙丘,这种形态分异主要源于沙源供给的差异性:荒漠草原灌丛沙堆表层发育的物理结皮,导致背风侧缺乏必要的沙源补给;而流沙带内活跃的新月形沙丘则为风影沙丘形成提供了有限但较稳定的沙源输入.这一对比案例证实,在满足基本风况条件的前提下,沙源供给强度成为控制风影沙丘发育的关键阈值因子.风影沙丘形态受障碍物的宽度及孔隙率等因素的控制,流沙带3个样方的实测数据表明,灌丛沙堆短轴长度与风影沙丘长度存在显著正相关关系(样方1:短轴1.31 m对应风影沙丘1.42 m;样方2:1.39 m对应1.75 m;样方3:1.28 m对应1.21 m).回归分析显示短轴参数的回归斜率显著大于长轴,进一步验证了风影沙丘长度主要受沙堆短轴(即横向宽度)控制的特征,这与Zhao等[34 ] 提出的障碍物横向尺度主导风影沙丘发育的结论吻合.值得注意的是,样方2中风影沙丘平均长度达到最大值1.75 m,这可能是风程效应作用的结果.根据流体力学原理,气流携带沙粒的能力存在饱和阈值,当达到饱和风程长度时输沙量趋于稳定,已有研究表明自然环境中饱和风程长度通常介于数十至数百米[35 ] ,本研究发现样方2位于新月形沙丘翼角流沙带下风向30~60 m处,可能正处于该临界状态. ...
灌丛沙丘形成演化及环境指示意义研究的主要进展
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2012
... 灌丛沙堆的形态与植被的类型、发育阶段,风况和沙源供给的强度密切相关[27 -31 ] .两样地内灌丛的形态结构、生长状况不同[13 ] ,拦截风沙的能力不同,从而使灌丛沙堆处于不同的发育阶段,进而使样地内灌丛沙堆的形态产生差异[7 -8 ] .具体而言,乔木状植物因直立主干与高位分枝的形态特征,形成较高冠层孔隙率,导致冠下风速增强,显著削弱了近地表沉积物捕获能力[9 ,32 ] .与之形成对比的是藏锦鸡儿这类垫状灌木,其特有的半球形冠层结构与贴地密集分枝模式,可有效降低近地面风速,形成优化的沉积环境[15 ] ,从而成为灌丛沙堆发育的优势植物种.值得注意的是,适度沙埋(<30 cm)可通过诱导茎枝不定根分化,触发藏锦鸡儿的形态响应[33 ] ,即水平扩展的根系网络,增强固沙能力,垂直生长的枝条则形成正反馈机制:植株高度的增加提升其拦截风沙流的空间范围,进而促使沙堆高度、底面积及体积的增长.这种机制在不同沙源供给条件下表现出显著差异:流沙带灌丛因分枝稀疏形成高孔隙率冠层,允许部分风沙流穿透植被并在背风侧发生沉积,从而形成典型风影沙丘;而荒漠草原灌丛密集的冠层结构,则阻滞了风沙流,仅能形成封闭式沙堆.该对比证实了沙源供给通过影响藏锦鸡儿灌丛结构,进而改变沉积物的空间分配,最终在沙堆形态发育过程中发挥重要作用. ...
Factors controlling the formation of coppice dunes (nebkhas) in the Negev Desert
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2016
... 灌丛沙堆的形态与植被的类型、发育阶段,风况和沙源供给的强度密切相关[27 -31 ] .两样地内灌丛的形态结构、生长状况不同[13 ] ,拦截风沙的能力不同,从而使灌丛沙堆处于不同的发育阶段,进而使样地内灌丛沙堆的形态产生差异[7 -8 ] .具体而言,乔木状植物因直立主干与高位分枝的形态特征,形成较高冠层孔隙率,导致冠下风速增强,显著削弱了近地表沉积物捕获能力[9 ,32 ] .与之形成对比的是藏锦鸡儿这类垫状灌木,其特有的半球形冠层结构与贴地密集分枝模式,可有效降低近地面风速,形成优化的沉积环境[15 ] ,从而成为灌丛沙堆发育的优势植物种.值得注意的是,适度沙埋(<30 cm)可通过诱导茎枝不定根分化,触发藏锦鸡儿的形态响应[33 ] ,即水平扩展的根系网络,增强固沙能力,垂直生长的枝条则形成正反馈机制:植株高度的增加提升其拦截风沙流的空间范围,进而促使沙堆高度、底面积及体积的增长.这种机制在不同沙源供给条件下表现出显著差异:流沙带灌丛因分枝稀疏形成高孔隙率冠层,允许部分风沙流穿透植被并在背风侧发生沉积,从而形成典型风影沙丘;而荒漠草原灌丛密集的冠层结构,则阻滞了风沙流,仅能形成封闭式沙堆.该对比证实了沙源供给通过影响藏锦鸡儿灌丛结构,进而改变沉积物的空间分配,最终在沙堆形态发育过程中发挥重要作用. ...
轻度沙埋对典型荒漠植物的影响
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2022
... 灌丛沙堆的形态与植被的类型、发育阶段,风况和沙源供给的强度密切相关[27 -31 ] .两样地内灌丛的形态结构、生长状况不同[13 ] ,拦截风沙的能力不同,从而使灌丛沙堆处于不同的发育阶段,进而使样地内灌丛沙堆的形态产生差异[7 -8 ] .具体而言,乔木状植物因直立主干与高位分枝的形态特征,形成较高冠层孔隙率,导致冠下风速增强,显著削弱了近地表沉积物捕获能力[9 ,32 ] .与之形成对比的是藏锦鸡儿这类垫状灌木,其特有的半球形冠层结构与贴地密集分枝模式,可有效降低近地面风速,形成优化的沉积环境[15 ] ,从而成为灌丛沙堆发育的优势植物种.值得注意的是,适度沙埋(<30 cm)可通过诱导茎枝不定根分化,触发藏锦鸡儿的形态响应[33 ] ,即水平扩展的根系网络,增强固沙能力,垂直生长的枝条则形成正反馈机制:植株高度的增加提升其拦截风沙流的空间范围,进而促使沙堆高度、底面积及体积的增长.这种机制在不同沙源供给条件下表现出显著差异:流沙带灌丛因分枝稀疏形成高孔隙率冠层,允许部分风沙流穿透植被并在背风侧发生沉积,从而形成典型风影沙丘;而荒漠草原灌丛密集的冠层结构,则阻滞了风沙流,仅能形成封闭式沙堆.该对比证实了沙源供给通过影响藏锦鸡儿灌丛结构,进而改变沉积物的空间分配,最终在沙堆形态发育过程中发挥重要作用. ...
Morphodynamics of shadow dunes
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2021
... 适宜的风速是灌丛沙堆形成的必要条件,而沙源在灌丛沙堆形态演化过程中也起重要作用[9 ] ,在单风向和有限沙源供应下更易形成风影沙丘且使其保持稳定[30 ,34 ] .共和盆地起沙风主要为西北风,方向变率为0.96,风向较为单一,且DP =87.1,属于低风能环境,该风况条件理论上为风影沙丘发育提供了适宜的动力基础.然而对比研究发现,尽管荒漠草原与流沙带样地具有相似风况特征,但前者灌丛沙堆仅发育为半椭球体而未形成风影沙丘,这种形态分异主要源于沙源供给的差异性:荒漠草原灌丛沙堆表层发育的物理结皮,导致背风侧缺乏必要的沙源补给;而流沙带内活跃的新月形沙丘则为风影沙丘形成提供了有限但较稳定的沙源输入.这一对比案例证实,在满足基本风况条件的前提下,沙源供给强度成为控制风影沙丘发育的关键阈值因子.风影沙丘形态受障碍物的宽度及孔隙率等因素的控制,流沙带3个样方的实测数据表明,灌丛沙堆短轴长度与风影沙丘长度存在显著正相关关系(样方1:短轴1.31 m对应风影沙丘1.42 m;样方2:1.39 m对应1.75 m;样方3:1.28 m对应1.21 m).回归分析显示短轴参数的回归斜率显著大于长轴,进一步验证了风影沙丘长度主要受沙堆短轴(即横向宽度)控制的特征,这与Zhao等[34 ] 提出的障碍物横向尺度主导风影沙丘发育的结论吻合.值得注意的是,样方2中风影沙丘平均长度达到最大值1.75 m,这可能是风程效应作用的结果.根据流体力学原理,气流携带沙粒的能力存在饱和阈值,当达到饱和风程长度时输沙量趋于稳定,已有研究表明自然环境中饱和风程长度通常介于数十至数百米[35 ] ,本研究发现样方2位于新月形沙丘翼角流沙带下风向30~60 m处,可能正处于该临界状态. ...
... [34 ]提出的障碍物横向尺度主导风影沙丘发育的结论吻合.值得注意的是,样方2中风影沙丘平均长度达到最大值1.75 m,这可能是风程效应作用的结果.根据流体力学原理,气流携带沙粒的能力存在饱和阈值,当达到饱和风程长度时输沙量趋于稳定,已有研究表明自然环境中饱和风程长度通常介于数十至数百米[35 ] ,本研究发现样方2位于新月形沙丘翼角流沙带下风向30~60 m处,可能正处于该临界状态. ...
Field investigation of the fetch effect and essential conditions for saturated sand flow
1
2022
... 适宜的风速是灌丛沙堆形成的必要条件,而沙源在灌丛沙堆形态演化过程中也起重要作用[9 ] ,在单风向和有限沙源供应下更易形成风影沙丘且使其保持稳定[30 ,34 ] .共和盆地起沙风主要为西北风,方向变率为0.96,风向较为单一,且DP =87.1,属于低风能环境,该风况条件理论上为风影沙丘发育提供了适宜的动力基础.然而对比研究发现,尽管荒漠草原与流沙带样地具有相似风况特征,但前者灌丛沙堆仅发育为半椭球体而未形成风影沙丘,这种形态分异主要源于沙源供给的差异性:荒漠草原灌丛沙堆表层发育的物理结皮,导致背风侧缺乏必要的沙源补给;而流沙带内活跃的新月形沙丘则为风影沙丘形成提供了有限但较稳定的沙源输入.这一对比案例证实,在满足基本风况条件的前提下,沙源供给强度成为控制风影沙丘发育的关键阈值因子.风影沙丘形态受障碍物的宽度及孔隙率等因素的控制,流沙带3个样方的实测数据表明,灌丛沙堆短轴长度与风影沙丘长度存在显著正相关关系(样方1:短轴1.31 m对应风影沙丘1.42 m;样方2:1.39 m对应1.75 m;样方3:1.28 m对应1.21 m).回归分析显示短轴参数的回归斜率显著大于长轴,进一步验证了风影沙丘长度主要受沙堆短轴(即横向宽度)控制的特征,这与Zhao等[34 ] 提出的障碍物横向尺度主导风影沙丘发育的结论吻合.值得注意的是,样方2中风影沙丘平均长度达到最大值1.75 m,这可能是风程效应作用的结果.根据流体力学原理,气流携带沙粒的能力存在饱和阈值,当达到饱和风程长度时输沙量趋于稳定,已有研究表明自然环境中饱和风程长度通常介于数十至数百米[35 ] ,本研究发现样方2位于新月形沙丘翼角流沙带下风向30~60 m处,可能正处于该临界状态. ...
Shrub growth improves morphological features of nebkhas:a case study of Nitraria tangutorum in the Tengger Desert
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2024
... 灌丛沙堆物质的来源分为远源和近源,其中来自邻近地区的近源物质占比更大,直接影响灌丛沙堆表面沉积物的组成[4 ,6 ,9 ,36 ] .共和盆地草地退化,风沙活动所携带的物质为灌丛沙堆提供了远距离的沙源供应.流沙带和荒漠草原灌丛沙堆表层沉积物均以中沙和细沙为主,这是由于中沙以上颗粒物较难移动,细沙以下颗粒物容易被风带走,而中沙和细沙最易被灌丛拦截而沉积下来.流沙带灌丛沙堆受新月形沙丘影响,近源物质供应相对丰富且颗粒较粗,而荒漠草原其近源物质主要来自丘间地的风蚀物,悬移组分占比可达11.30%,粒径较细.沙源供给的差异使得荒漠草原灌丛沙堆粉沙和极细沙的含量增加,沉积物比流沙带细,这与韩敏等[27 ] 对不同发育阶段藏锦鸡儿灌丛沙堆表面沉积物的研究结果相似. ...
On the crescentic shape of barchan dunes
1
2004
... 由于新月形沙丘表层沉积物的输送主要是从两翼角进行的[37 ] ,对流沙带地表沉积物Y0与流沙带灌丛沙堆表层沉积物进行分析发现,Y0与流沙带灌丛沙堆均以中沙含量最大,细沙次之,基本不含黏粒;Y0平均粒径、分选系数分别为1.60 Φ、0.53,流沙带对应参数的均值分别为1.88 Φ、0.64,平均粒径相近,分选性均较好;Y0和流沙带灌丛沙堆表层沉积物的搬运均以跃移为主,从而印证流沙带灌丛沙堆沉积物来自新月形沙丘右翼角的沙流输入.流沙带地表沉积物从Y0到Y3,粗沙和中沙含量逐渐降低,细沙、极细沙、粉沙含量逐渐增加,这是因为粗颗粒以蠕移和跃移为主,搬运距离较短,另一方面灌丛沙堆的阻挡作用,使得粗颗粒沉积,从而使下风向细颗粒物质占比有所上升.流沙带中灌丛沙堆蠕移组分迎风坡>背风坡,而荒漠草原则相反.这是由于新月形沙丘位于流沙带上风向且颗粒较粗,故流沙带迎风坡蠕移量高于背风坡;而荒漠草原中地表粗颗粒多,随灌丛沙堆的发育粗颗粒上移,在外力作用下向背风坡移动,故背风坡蠕移量多. ...
风沙活动对陆地生态系统影响研究进展
1
2015
... 风沙沉积物的粒度特征受植被、风动力、沙源及地形的影响[38 -40 ] .两个样地内植被均以藏锦鸡儿为主,且样地相距不远,风动力和地形条件相差不大,沙源供给为粒度差异的主要影响因素.新月形沙丘为流沙带内的灌丛沙堆提供了较为稳定的沙源输入,粗颗粒占比高,分选性好;荒漠草原由于沙源匮乏,受风蚀作用影响,风蚀产生的细颗粒与残存的粗粒物质混合,使荒漠草原沉积物分选较差,故不同粒级含量差异较大.灌丛沙堆不同部位粒级变化趋势一致,中沙和粗沙含量迎风坡小于背风坡,在沙堆顶部达到最小值,但沙堆顶部粗沙和中沙所占比例仍有27%~50%,这是由于两样地沙堆平均高度在0.40~0.52 m,高度不大,粗颗粒可以通过蠕移和跃移到达沙堆表面,这与魏亚娟等[41 ] 对盐爪爪灌丛沙堆沉积物的研究一致. ...
和田河下游灌丛沙堆表层沉积物粒度和分形特征
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2024
旱区荒漠灌丛沙堆研究进展及展望
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2016
... 风沙沉积物的粒度特征受植被、风动力、沙源及地形的影响[38 -40 ] .两个样地内植被均以藏锦鸡儿为主,且样地相距不远,风动力和地形条件相差不大,沙源供给为粒度差异的主要影响因素.新月形沙丘为流沙带内的灌丛沙堆提供了较为稳定的沙源输入,粗颗粒占比高,分选性好;荒漠草原由于沙源匮乏,受风蚀作用影响,风蚀产生的细颗粒与残存的粗粒物质混合,使荒漠草原沉积物分选较差,故不同粒级含量差异较大.灌丛沙堆不同部位粒级变化趋势一致,中沙和粗沙含量迎风坡小于背风坡,在沙堆顶部达到最小值,但沙堆顶部粗沙和中沙所占比例仍有27%~50%,这是由于两样地沙堆平均高度在0.40~0.52 m,高度不大,粗颗粒可以通过蠕移和跃移到达沙堆表面,这与魏亚娟等[41 ] 对盐爪爪灌丛沙堆沉积物的研究一致. ...
吉兰泰盐湖中心盐爪爪灌丛沙堆形态及其沉积特征
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2020
... 风沙沉积物的粒度特征受植被、风动力、沙源及地形的影响[38 -40 ] .两个样地内植被均以藏锦鸡儿为主,且样地相距不远,风动力和地形条件相差不大,沙源供给为粒度差异的主要影响因素.新月形沙丘为流沙带内的灌丛沙堆提供了较为稳定的沙源输入,粗颗粒占比高,分选性好;荒漠草原由于沙源匮乏,受风蚀作用影响,风蚀产生的细颗粒与残存的粗粒物质混合,使荒漠草原沉积物分选较差,故不同粒级含量差异较大.灌丛沙堆不同部位粒级变化趋势一致,中沙和粗沙含量迎风坡小于背风坡,在沙堆顶部达到最小值,但沙堆顶部粗沙和中沙所占比例仍有27%~50%,这是由于两样地沙堆平均高度在0.40~0.52 m,高度不大,粗颗粒可以通过蠕移和跃移到达沙堆表面,这与魏亚娟等[41 ] 对盐爪爪灌丛沙堆沉积物的研究一致. ...