基于风洞试验的风沙区光伏阵列近地表形态变化规律研究

[目的] 研究库布齐沙漠中段沙区光伏阵列扰动下地表形态变化规律及其与风环境的关系,为科学制定沙区光伏电站次生风沙危害防治技术方案提供理论依据。[方法] 运用风洞试验方法,分析光伏阵列与风向之间夹角为0°,45°,90°,135°和180°时光伏阵列地表蚀积空间分布规律和地表形态剖面特征。[结果] 夹角为±90°时,迎风侧前两排电板区域地表蚀积变化表现为风蚀以中度和重度为主,堆积以轻度为主。第3—5排电板区域在前两排电板的遮蔽作用下风沙活动强度大幅降低。夹角为±45°时所有电板区域蚀积变化规律较为相似;45°时蚀积变化表现为风蚀以中度和重度为主,堆积以中度和轻度为主,小范围出现重度堆积现象;-45°时风蚀和堆积均表现为以轻度和中度为主。以8 m/s风速条件为例,不同夹角条件光伏阵列地表蚀积强度表现为：45°>90°>-45°>-90°>0°。夹角为0°时最小,蚀积变化极差仅为1.265 cm。夹角为45°时最大,蚀积变化极差可达5.429 cm。夹角绝对值相等符号相反风况条件下,夹角为正值相较负值时光伏阵列地表风沙活动更为强烈。夹角为45°时蚀积强度是夹角为-45°时的1.566倍,夹角为90°时则是夹角为-90°时的1.269倍。[结论] 沙区光伏阵列次生风沙危害的防治技术方案设计应充分考虑区域主害风向条件。     

荒漠草原植被覆盖对土壤水分的影响

以希拉穆仁草原为研究对象,通过对不同植被覆盖下土壤水分进行测定,研究了荒漠草原植被覆盖对土壤水分的影响,结果表明:植被覆盖度与土壤水分之间具有显著的相关关系,尤其是10 cm深度范围内土壤水分随植被盖度呈二次抛物线性趋势增加(R2=0.904 9);由于根系层分布的差异使得土壤剖面不同深度上对这种影响的水分响应不尽相同,灌丛植被覆盖的土壤水分含量在剖面0～40cm范围内明显大于其他植被类型,以坡顶土壤含水量最低;荒漠草原植被覆盖状况变化不仅影响土壤水分含量大小,而且显著影响土壤水分的空间分布,退化较轻的河滩草甸植被有利于维持相对均匀的土壤水分空间分布.     

不同材料覆盖的土壤蒸发效果分析

为了有效控制草地退化,保护生物资源,保持"生态-经济-社会"的良性循环和生物资源的可持续利用.通过在希拉穆仁草原典型地带进行不同材料覆盖的土壤蒸发实验,并以恢复生态学为指导思想,研究了不同材料覆盖对土壤水分的影响.试验结果表明,干草、砾石覆盖均能有效地抑制土壤蒸发,相比对照而言,整个蒸发过程中,干草覆盖比砾石更能有效抑制土壤水分蒸发.     

基于文献计量的荒漠灌丛研究现状及热点分析

以中国期刊全文数据库(CNKI)和Web of science数据库中与荒漠灌丛有关的文献为国内和国际文献基础数据源,利用Origin 2019按年份统计发文量、论文增长率和文献共被引次数,通过Bibexcel将筛选出的高频关键词生成共词矩阵,利用Ucinet和Netdraw等软件得出高频关键词共现网络化可视图。利用SPSS进行聚类分析,将高频关键词分为4大群集,分析荒漠灌丛领域研究趋势和热点问题。结果表明:(1)国际与国内荒漠灌丛研究在发文量上虽然个别年份有所回落,但整体呈上升趋势。(2)国际上对于荒漠灌丛均为小尺度研究,物种入侵、促进作用、竞争关系为国际关于荒漠灌丛领域的研究现状,而国内关于荒漠灌丛方面的研究热点则侧重于大尺度上的空间分布规律及其空间异质性。总结得出,荒漠灌丛的研究在国内外都是重点问题,国内对于荒漠灌丛的研究热点在其空间分布格局,国际上对于荒漠灌丛的研究倾向于其竞争关系分析。     

苏尼特右旗荒漠草原三种放牧方式下群落斑块特征

利用景观指数、分形模型以及稳定性指数、单变量点格局方法，对内蒙古苏尼特右旗荒漠草原不同放牧方式下群落微斑块特征、形状分形及稳定性、分布格局进行探究，以期揭示荒漠草原微斑块自身特征及其与环境的关系。结果表明：1）3种放牧方式下群落斑块特征差异明显。休牧状态下芨芨草斑块面积占景观整体面积的91.15%，蔓延度指数（CONTAG）为77.92，连接性较好，为优势斑块，分形维数为1.43，稳定性较差；自由放牧状态下银灰旋花斑块空间分布最为密集；轮牧状态下锦鸡儿数量最多，分离度指数（SPLIT）为46.99，破碎化程度较高，分形维数为1.88，形状最不规则。2）3种放牧方式下各斑块类型在样地尺度范围（120 m×120 m）内主要呈聚集分布，且自由放牧状态下各斑块类型的聚集规模均较大，表明其资源分布不均匀。     

卓越农林人才培养背景下“风沙物理学”课程实践教学改革——以内蒙古农业大学为例

"风沙物理学"是水土保持与荒漠化防治专业必修的核心课程,其课程实践教学目标是要让学生掌握风沙运动规律的基础理论知识,同时在探索风沙物理现象过程中培养学生进行独立思考和自我发展的能力。针对"风沙物理学"课程实践教学中存在的教学内容固化、教学方法单一、忽视对学生的实践能力的培养、课程教学评价缺少科学性等问题,探讨了课程实践教学改革的措施:一是增设综合性实验,开阔学生的专业视野;二是丰富教学方法,激发学生的学习热情;三是创新实验形式,提升学生的实践能力;四是采取科学的评价方式,对学生进行综合评价。通过"风沙物理学"课程实践教学的改革,学生的出勤率和课堂活跃度明显提高,学生对课程实验由最初的不感兴趣到主动提问、主动思考,表现出极大的科研兴趣,同时也提升了学生的实践能力。     

封育措施下荒漠草原针茅植物-土壤C、N、P化学计量特征

以内蒙古希拉穆仁典型荒漠草原封育措施(完全封育、季节封育)下优势植物短花针茅及克氏针茅为研究对象,通过测定其叶片、枯落物和土壤C、N、P 含量及化学计量特征,分析封育措施下两种针茅养分变化特征及养分限制因素。结果表明:1)两种针茅叶片及枯落物C、N、P含量均表现为完全封育>季节封育,土壤N含量为完全封育(2.54 g·kg^-1)<季节封育(2.75 g·kg^-1);2)两种针茅植物叶片C/N、C/ P表现为季节封育>完全封育(P<0.05),说明完全封育降低了两种植物的固碳能力,土壤C/N与C/P均表现为完全封育(6.03、39.80)>季节封育(4.92、36.58)且差异显著(P<0.05);3)不同封育措施两种针茅叶片N/P>16,说明封育下两种针茅植物在研究区内主要受P的限制。研究结果进一步为荒漠草原可持续恢复管理提供科学指导。     

基于数字图像的风蚀地表颗粒粒度特征及空间异质性

基于数字图像处理技术获取了吉兰泰盐湖北部风蚀粗粒化地表不同粒级风蚀颗粒的百分含量,并采用经典统计学和地统计学分析方法对各粒级颗粒的空间异质性进行了分析.结果表明:1)高度可蚀(＜0.42mm)、半可蚀(0.42～0.84mm)和不可蚀(＞0.84mm)颗粒百分含量的均值分别为17.20％、20.73％和47.38％,说明研究区地表物质组成以不可蚀颗粒为主.2)高度可蚀、半可蚀和不可蚀颗粒含量的变异系数分别为53.31％、32.75％和41.58％,3者的半方差函数最优拟合理论模型均为指数模型,变异系数和半方差函数模型说明地表物质组成中,颗粒越小,其空间分布的变异性越大.3)3类风蚀颗粒的空间分布格局均呈斑块状,说明颗粒空间分布格局是由结构因素和随机因素共同作用的结果.其中,成土母质、风蚀及植被分布状况是造成不同粒级颗粒分布出现差异的主要驱动力,此外,人为过程在一定程度上也影响了颗粒的再分布.     

基于红外热成像技术的沙冬青衰退等级划分

由于生境严酷及人类活动影响,古老孑遗物种沙冬青群落出现不同程度的衰退,生存现状岌岌可危。基于此,本研究利用红外热成像技术通过野外现地获取热红外影像,运用ENVI软件提取植被冠层表面温度,并根据"三温模型"计算植被蒸腾扩散系数hat,探明不同衰退等级下沙冬青植被蒸腾扩散系数与其光合参数(净光合速率Pn、蒸腾速率Tr及气孔导度Gs)之间的相关关系。结果表明:(1)依据hat日均值,将沙冬青植株衰退等级划分为:未衰退(hat<0. 50),轻中度衰退(hat在0. 50～0. 65),重度衰退(hat> 0. 65)。(2) Pn、Tr及Gs随hat的升高呈递减趋势。此外,各衰退等级沙冬青光合参数与hat的日变化规律相反。(3)hat与Pn、Tr及Gs能同步反映出植物的生长状态。hat与光合参数的最优回归模型为:Y=a-blnx。因此,热红外成像技术是划分沙冬青衰退程度的一种简单易行的无损伤诊断方法。