陕北毛乌素沙地土壤水分时空变异规律研究

对陕北毛乌素沙地流动、固定、半固定沙丘的土壤水分进行的长期动态观测结果表明,含水量排序为流动沙丘(8.47%)＞半固定沙丘(8.40%)＞固定沙丘(8.39%).沙地含水量随土壤深度的变化存在着分布上的差异,随着深度的增加呈现先增加再减少的趋势,在0～60 cm土层,流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘土壤水分含量分别为8.08%、8.00%和8.03%,差异不显著;在60～200 cm土层,流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘土壤水分含量分别为8.65%、8.57%和8.53%,差异显著(P>0.05),其中60～140 cm层,流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘土壤水分含量分别为8.76%、8.62%和8.54%,差异极显著(P>0.01).固定沙丘、半固定沙丘大部分背风面的土壤含水量高于迎风面的含水量,但在流动沙丘上迎风面的土壤含水量却明显比背风面的高.在沙丘的不同部位含水量也存在差异,土壤含水量坡顶部＜坡中部＜坡底部,在沙丘下部的丘间土壤含水量明显高于丘顶部.另外,沙地水分还受季节变化的影响,具有明显的季节变异性.     

毛乌素沙地沙丘干沙层水分特征初步研究

干沙层对抑制蒸发保护沙漠地区的生态水具有重要作用.在毛乌素沙地进行水分实验观测表明,当地干沙层的厚度在12～20 cm,干沙层内部的平均含水量在0.42%～0.54%,且水分由地表向下边界呈指数增加,R2在0.88～0.99之间.干沙层的厚度变化与所处沙丘的位置、沙面活动程度以及有无植被覆盖等有关.降雨对近地表干沙层的消失和产生有重要影响,近地表干沙层的发育是水分下渗、蒸发和水汽凝结共同作用的结果.     

毛乌素沙地南缘沙丘水分的时空分布特征

在2003年4～10月,通过对毛乌素沙地南缘沙丘0～100 cm沙层水分含量的定点观测,结果表明:不同季节水分含量为秋季＞春季＞夏季,春、秋季节为沙丘水分的积累期,夏季为水分亏缺期;沙丘水分垂直变化小,近地表水分含量低,普遍存在一层干沙层,厚度约为10～20 cm.沙丘各部位水分由高到低依次为丘间＞背风坡＞迎风坡＞丘顶,夏季由于地表出现干沙层,故迎风坡水分高于背风坡.     

科尔沁沙地坨甸交错区土壤水分的空间变异规律

科尔沁沙地沙丘-草甸相间地区,地貌形态多样、土地利用类型众多,从而导致土壤水分空间分布的复杂性。通过对科尔沁沙地典型沙丘-草甸相间地区的调查取样与试验分析,运用统计学理论和方法,研究土壤水分的空间变异性及其空间分布规律。结果表明：水平方向上,土壤水分总体表现为草甸地大于沙丘地,过渡带介于两者之间。就草甸地而言,植物生长越好,其土壤水分越高,保水持水性能也越好;沙丘地则与之相反,植被最稀疏的流动沙丘,其土壤含水量大于半流动半固定沙丘与固定沙丘,且有良好的储水条件。垂向上,高覆盖草甸、低覆盖草甸和农田（草甸）土壤含水量在地表下0～40 cm波动最大,40～160 cm随深度增加而递增;流动沙丘、半流动沙丘和固定沙丘土壤含水量随深度增加呈微弱加大趋势。林地、撂荒地、农田（沙丘）变化程度居中。从空间分布看,研究区中东部土壤水分偏大,且向南北两侧区域递减。     

毛乌素沙地东南缘不同类型沙丘土壤水分分布特征

通过对横山县境内毛乌素沙地东南缘的实地考察,根据植被类型和植被覆盖度,将沙丘分为裸露流动沙丘、灌木覆盖沙丘、乔木覆盖沙丘,分别在各类沙丘不同地貌部位实施4 m深度钻孔取样,并进行含水量测试和粒度分析,研究沙地土壤含水量变化。结果表明:对于垂直方向0～4m深度的沙地、灌木和乔木覆盖沙丘平均含水量变化为:丘间洼地>迎风坡>背风坡,而裸露流动沙丘平均含水量变化为:丘间洼地>背风坡>迎风坡;不同类型沙丘在各地貌部位不同层段含水量变化差异明显,变化趋势不统一。沙丘的地貌部位相同,地表的植被类型和覆盖度差异是影响沙地土壤含水量的重要因素,测试结果显示,迎风坡含水量为:灌木覆盖沙丘>乔木覆盖沙丘>裸露流动沙丘;背风坡含水量为:灌木覆盖沙丘>裸露流动沙丘>乔木覆盖沙丘;丘间洼地含水量为:灌木覆盖沙丘>乔木覆盖沙丘>裸露流动沙丘。灌木覆盖沙丘土壤含水量变异系数最大,水分含量在不同层位波动较大,裸露流动沙丘和乔木覆盖沙丘含水量波动差异较小。沙丘上生长的灌木和乔木明显地改变了沙丘含水量的变化特征,灌木比乔木对沙丘含水量及其垂向变化的影响更显著。灌木对地表大气中的粉尘有较强的拦截能力,灌木沙丘平均的粉砂和黏土含量高,灌木的覆盖有利于沙地的土壤化进程和保持沙地水分,在沙地绿化过程中,应充分考虑灌木植物的作用。     

固沙植被土壤水分动态及其对降雨的响应

水分是影响固沙植被生长发育的最重要的限制因素,同时也是沙漠环境中最容易受到影响的生态因子。因此,定位观测研究流动沙地建立固沙植被后土壤水分变化具有重要的现实意义。文中采用Watchdog土壤水分自动监测系统,定位定时记录了7月1日-10月31日期间杨柴固沙林、固定沙丘天然草地和流动沙丘土壤体积含水量数值。结果表明:相同降水量条件下,不同固沙植被土壤重力水湿润深度存在明显差异。5.33mm降雨时流动沙丘水分湿润深度小于20cm,13.97mm降雨时水分湿润深度达40cm,30.3mm降雨时水分湿润深度达80cm,40.3mm降雨时水分湿润深度达120cm。而30.3mm及以下降雨时杨柴固沙林和天然草地植被土壤水的湿润深度小于40cm;40.3mm降雨时杨柴固沙林地水分湿润深度达80cm,天然草地植被水分湿润深度达120cm。植物生长季流动沙地土壤水分状况最好。流动沙丘20cm、40cm、80cm和120cm土层含水量平均值分别为2.15%、2.42%、1.96%和2.94%;而杨柴固沙林和天然草地植被下土壤水分状况明显不良,特别是80cm土层以下土壤水分状况明显恶化。杨柴固沙林生长期20cm、40cm、80cm和120cm土层含水量平均值分别为1.89%、1.67%、0.81%和1.08%;天然草地植被生长期20cm、40cm、80cm和120cm土层含水量平均值分别为2.34%、1.96%、1.02%和1.43%。     

近稳定光源照射下干沙层的形成特征及剖面水汽运移阻力研究

干沙层是干旱半干旱地区土-气界面的重要且普遍的现象,影响着土壤蒸发及地表植被的生长。文中以毛乌素沙地风积沙为研究对象,通过室内物理试验测定近稳定光源照射下土壤剖面不同深度的温度、含水率、相对湿度、基质势等物理量,观测不同水位埋深干沙层的极限厚度。通过对观测数据的分析表明,包气带剖面上各物理量的变化曲线均在干沙层底边界突变,且在干沙层底部存在厚约5cm的过渡带,使得主要水分运移方式由液态水运移向汽态水运移过渡。通过探讨土壤表面水汽运移的空气动力阻力ra、干沙层中水汽运移阻力rd二者与干沙层厚度Zd的关系可知,随着干沙层厚度的增加,ra与rd增减趋势相反。Zd≤20mm时,土壤蒸发主要受限于土壤表面的空气动力阻力ra;Zd>20mm时,蒸发主要受控于干沙层中的水汽运移阻力rd;Zd>100mm时,ra对蒸发的影响很小,可忽略。     

采煤塌陷对固定沙丘土壤水分动态的影响研究

通过对毛乌素沙地东南边缘沙地采煤塌陷对固定沙丘的水分时空动态分布规律影响的研究表明,沙土含水量的时空变化与降雨季节和降雨量有密切关系。沙丘0-80cm土层为土壤水分受降雨影响的活跃层,其中0-40cm土层变化最为明显。沙丘的迎风坡和坡顶含水量低于沙区的其他部位,但受沙丘高度以及植被和土壤质地的影响这种差异并不明显。在沙区采煤引起的地表塌陷对土壤水分的时空变化影响较小。     

塔中地区不同类型沙丘浅层地温观测

2009年8月3～10日,通过对塔中地区流动沙丘和人工固定沙丘的地温测量,获得了不同深度的地温数据:①夏季无论人工固定沙丘,还是流动沙丘表面地温的日较差都很大,日较差随着深度的增加逐渐变小,特别在沙丘20 cm深度处,地温的日较差较小;②人工固定沙丘在相同深度的温度要比流动沙丘低;③在夏季地温和气温差值较大,出现了一年...     

隔沙层对盐碱地土壤水盐运动的影响

在80~100 cm范围土层设置沙层,对土壤电导率和含水量进行为期6个月的观察,分析隔沙层对土壤水盐运动的影响。结果表明:80~100 cm层沙层在大降雨量时能够提高土壤含水量;降雨量小,蒸发强烈的5~7月份,隔沙处理能够使土壤积盐程度较对照减少50%~70%;隔沙层延缓沙层以上土壤水分的下渗,从而提高降雨对土壤盐分的淋洗作用。当降雨量接近蒸发量的时候,隔沙处理土壤就能明显脱盐,而在此雨量下,对照只能保证土壤不发生积盐或少量积盐。雨季结束之后,隔沙处理土壤脱盐率较对照提高10%~35%,并能够使土壤脱盐过程持续到10月份,对植物生长十分有利。     

浑善达克沙地流沙与四种主要植物群落土壤水分时空变化的研究

本文采用定位取样与烘干法,测定了浑善达克沙地流动沙地与平沙地四种主要植物群落土壤含水量的时空变化。结果表明:流动沙地与平沙地各植物群落土壤含水量在空间上由剖面上部而下可划分为水分活跃层、水分次活跃层和水分相对稳定层三层,水分活跃层的变化与其根系分布层密切相关,深根系的植物其水分活跃层分布较深。各样地土壤水分时间动态变化明显,整个生长季土壤水分干湿变化呈“S”形,土壤含水量按其季节变化可分为三个时期,4~5月降水贮存期,6月~9月中旬水分消耗期、9月下旬~10月水分缓慢恢复期。土壤水分的时空变化受立地条件、植被等诸多因子的影响,各样地因土壤机械组成和地表覆盖不同而引起水分在时间与空间上的分异。     

土壤温度和水分对不同类型沙丘土壤呼吸的影响

通过实验室土壤培养试验,测定了不同土壤温度(8,18,28,38℃)和含水量对科尔沁退化沙质草地不同生境(流动沙丘,半固定沙丘和固定沙丘)土壤呼吸的影响。结果表明,在8~38℃范围内,土壤呼吸速率与温度呈正相关。在含水量为田间持水量(WFC)的5%~65%范围内,3种类型的土壤呼吸速率随含水量的增加而升高,当超过该范围时,流动沙丘的土壤呼吸速率仍呈上升趋势,而38℃培养条件下的半固定沙丘和18~38℃下的固定沙丘的土壤呼吸速率呈下降趋势。土壤温度和水分对土壤呼吸作用存在明显的交互效应,不同类型沙化土壤呼吸作用强弱存在显著差异。温度系数Q10值随含水量的变化为:流动沙丘1.90~2.15,半固定沙丘1.80~2.13,固定沙丘1.82~2.16。     

科尔沁沙地沙丘-草甸区土壤水、地下水对降雨的响应

依据野外观测数据,研究了科尔沁沙地沙丘、草甸两种地貌类型区土壤含水率以及地下水位对降雨的响应规律。结果表明:(1)沙丘表层0-20cm的土壤含水率在降雨开始后20min就基本能够达到最大值,此后开始减小,水分不断向下运移,最大可引起次表层(20-60cm)土壤水分发生一定变化,但不会引起剖面更深层位土壤含水率的变化;2009年丰水期沙丘地下水位变动趋势为总体抬升,但受到降雨及其他因素影响产生一定波动,但影响幅度较小;(2)就草甸地而言,即使是很小的降雨量也会引起草甸地较深层位土壤含水率的变化,雨后草甸地土壤剖面受降雨影响最大的层位是20-40cm,而同时段40-80cm处的土壤含水率波动较小。草甸地地下水位波动大于沙丘,较小的降水也会引起草甸地地下水位的迅速上升,上升持续时间短,而后立即转入下降,属陡涨陡落型。研究成果对沙地的生态保护具有一定的指导作用。     

Spatio-temporal variation of soil moisture in a fixed dune at the southern edge of the Gurbantunggut Desert in Xinjiang,China

Soil moisture is critical for vegetation growth in deserts. However, detailed dataregarding the soil moisture distribution in space and time in the Gurbantunggut Desert have not yet been reported. In this study, we conducted a series ofinsitu observation experiments in a fixed sand dune at the southern edge of the GurbantunggutDesert from February 2014 to October 2016, to explore the spatio-temporal variation of soil moisture content, investigate the impact of Haloxylonammodendron (C. A. Mey.) Bungeon soil moisture content in its root zone, and examine the factors influencing the soil moisture spatial pattern. One-way analysis of variance,least significant difference testsand correlation analysis were used to analyze the data. The results revealed that the soil moisture content exhibited annual periodicity and the temporal variation of soil moisture content throughout a year could be divided into three periods, namely, a moisture-gaining period, a moisture-losing period and a moisture-stable period.According to the temporal and spatial variability, the 0-400 cm soil profile could be divided into two layers: an active layer with moderate variability and a stable layer with weak variability.The temporal variability was larger than the spatial variability in the active layer,and the mean profile soil moisture content at different slope positions displayed the trend of decreasing with increasing relative heightand mainly followed the order of interdunearea>westand east slopes>slope top.The mean profile soil moisture content in the root zone of dead H. ammodendronindividuals was significantly higher than that in the root zones of adult and young individuals, while the soil moisture content in the root zone of adult individuals was slightly higher than that in the root zone of young individuals with no significant difference.The spatial pattern of soil moisture was attributable to the combined effects of snowfall, vegetation and soil texture, whereas the effects of rainfall and evaporation were not significant. The findings may offer a foundation for the management of sandy soil moisture and vegetation restoration in arid areas.     

Monitoring desertification processes in Mongolian Plateau using MODIS tasseled cap transformation and TGSI time series

Most remote sensing studies assess the desertification using vegetation monitoring method. But it has the insufficient precision of vegetation monitoring for the limited vegetation cover of the desertification region. Therefore, it offers an alternative approach for the desertification research to assess sand dune and sandy land change using remote sensing in the desertification region. In this study, the indices derived from the well-known tasseled cap transformation(TCT), tasseled cap angle(TCA),disturbance index(DI), process indicator(PI), and topsoil grain size index(TGSI) were integrated to monitor and assess the desertification at the thirteen study sites including sand dunes and sandy lands distributed in the Mongolian Plateau(MP) from 2000 to 2015. A decision tree was used to classify the desertification on a regional scale. The average overall accuracy of 2000, 2005, 2010 and 2015 desertification classification was higher than 90%. Results from this study indicated that integration of the advantages of TCA, DI and TGSI could better assess the desertification. During the last 16 years, Badain Jaran Desert, Tengger Desert, and Ulan Buh Desert showed a relative stabilization. Otindag Sandy Land and the deserts of Khar Nuur, Ereen Nuur, Tsagan Nuur, Khongoryn Els, Hobq, and Mu Us showed a slow increasing of desertification, whereas Bayan Gobi, Horqin and Hulun Buir sandy lands showed a slow decreasing of desertification. Compared with the other 11 sites, the fine sand dunes occupied the majority of the Tengger Desert, and the coarse sandy land occupied the majority of the Horqin Sandy Land. Our findings on a three or four years' periodical fluctuated changes in the desertification may possibly reflect changing precipitation and soil moisture in the MP. Further work to link the TCA, DI,TGSI, and PI values with the desertification characteristics is recommended to set the thresholds and improve the assessment accuracy with field investigation.     

最近10年来新疆风沙地貌研究进展

最新研究表明,塔克拉玛干沙漠风沙活动与气温变化呈现"风热同步"现象,虽然其风况类型多样,但整个沙漠处于低风能环境。不同沙丘部位上风沙流输沙量的对数与高度之间表现为线性关系。当气流与沙丘走向斜交时,两侧相同部位输沙率的差异不大,这是线形沙丘保持其动力形态平衡的主要原因之一。古尔班通古特沙漠也处于复合型低能风环境之中,冬季积雪和冻土对沙漠地表形成有利的保护,有效植被覆盖和生物结皮是沙面整体处于稳定状态的重要因素,风沙活动仅存在于沙垄顶部和两坡上部。沙漠中生物结皮发育、种类丰富,其类型和分布具有明显的景观异质性特征。天山北坡和昆仑山北坡的黄土研究揭示,新疆两大沙漠从中更新世以来出现明显的干旱化,沙漠逐步扩大至今天规模。此外,塔里木沙漠公路和古尔班通古特沙漠输水明渠沿线的风沙危害具有明显的时空分异特点。因此,根据工程设施所处地形与地貌部位,可定性判断风沙危害类型与强度,进而确定防治方案和措施。今后新疆风沙地貌学研究应注重研究领域的拓展、研究方法的突破和实验手段的创新3个方面。     

乌兰布和沙漠流动沙地土壤水分动态、土壤水势特征的研究

通过对乌兰布和沙漠流动沙地土壤水分动态的研究表明:沙土含水量的时空变化与降雨季节和降雨量有密切关系。100mm左右的降雨量对沙地和丘间地的影响深度主要在60cm左右,因此0-60cm土层为土壤水分受降雨影响的活跃层;通过对土壤含水量与土壤水势的关系研究表明:在相同土壤含水量下沙土水分对植物的有效性远大于粘土;通过降雨量对沙地贮水量影响的研究表明:只有38%左右的降雨量增加了土壤贮水量,其余62%被蒸散。     

青海湖东沙地不同植被恢复措施下土壤水分变化特征

土壤水分是沙地植被格局和过程改变的主要驱动力,也是干旱半干旱区植物生长最大的限制因子.沙漠地区的土壤水分表现出明显的空间异质性.以高寒半干旱沙地青海湖东沙地为研究区,以栽植人工固沙植物(小叶杨、樟子松、沙棘和乌柳)的沙丘和自然固定沙丘(沙蒿为优势种)作为研究样地,探讨不同固沙植物影响下的沙丘不同地貌部位土壤水分变化特征...