机械沙障抗拉力学特性研究——以临策铁路沿线高立式和平铺式沙障为例

为揭示机械沙障抗拉力学特性,优选合适的阻沙固沙材料,利用TY8000系列伺服控制机对试验对象进行纵向拉伸试验。结果表明:当孔隙度为均一型(全疏型或全密型)时,不同材料沙障的试样宽度与抗拉力均呈幂函数正相关,与抗拉强度呈幂函数负相关,其抗拉力与伸长量变化曲线均为单峰曲线;当材料相同时,不同孔隙度沙障的试样宽度与抗拉力均呈幂函数正相关,与抗拉强度呈幂函数负相关,其抗拉力与伸长量变化曲线类型不同,即均一型沙障的抗拉力均为单峰曲线,而混合型(上疏下密型)沙障则为双峰曲线;当试样宽度大于4 cm时,上疏下密伸长量>全密型伸长量>全疏型伸长量,其大小分别为(141.23±2.56)、(103.46±3.20)mm和(63.50±1.20)mm;在测定过程中,试样宽度大的实测值小于试样宽度小的实测值,由于实际过程中局部丝网受力不均所致,出现了“颈缩”现象。建议在野外布设时多使用上疏下密型沙障,并根据当地的实际风况,首先应对沙障材料进行室内抗拉力学特性的预实验,避免由经验化引起的铺设问题,以达到防风固沙效益的最大化。     

黄土丘陵区天然侧柏种群结构特征及生存状况

[目的] 探究黄土丘陵区天然侧柏种群结构特征及生存状况,为该区森林草地高质量可持续发展提供科学依据。[方法] 基于遥感影像选择10 000 m²典型样地为研究区,利用每木检尺法调查采集数据;采用时间代替空间、匀滑技术等方法在静态生命表的基础上利用动态变化指数量化分析数量特征,结合时间尺度上的谱分析及时间序列模拟预测,对侧柏种群进行综合生存分析。[结果] ①侧柏种群的高度、冠幅和径级结构均表明幼树丰富。②侧柏种群存活曲线近Deevey-Ⅱ型,种群对外界干扰有敏感度。③种群动态表现为前期生存能力强,中期生长稳定,后期生命衰退的特点。时间序列模拟和预测分析说明侧柏种群个体呈不同程度的增加趋势且具较强生长恢复能力。[结论] 黄土丘陵区天然侧柏种群结构稳定且呈增长趋势,存活曲线接近Deevey-Ⅱ型。     

基于空间分布的草原化荒漠地区红砂种群水分利用策略研究

[目的]研究区域尺度上荒漠灌木水分适应与分布格局相呼应关系,揭示干旱半干旱地区植物种群对环境响应的过程与机理,为深入理解植物与环境协同进化规律提供依据。[方法]采用点格局分析方法和氢氧稳定同位素示踪技术,分析了红砂(Reaumuria songarica)种群的空间分布格局、水分利用策略。[结果](1)在完全空间随机零模型下,红砂种群在<3 m尺度内均匀分布,在>32 m尺度内聚集分布,种群内部生态关系由竞争向促进转变;消除生境异质性后,种群在>30 m尺度下呈现随机分布,种内生态关系呈现减弱的趋势。红砂种群空间分布格局的形成过程中生境异质性在大尺度上起到了重要作用。(2)随着多年平均降水量的减少,红砂种群的水分利用深度由0—20 cm加深到60—100 cm;红砂种群的密度与多年降水呈现极显著负相关(p<0.01),样地的植被盖度变化主要受草本盖度影响,红砂植被盖度变化不显著。[结论]随着多年平均降水量的减少,红砂种群的分布格局受环境异质性影响。通过增加植株密度,红砂可以利用更深层的土壤水分适应环境胁迫。     

草原矿区排土场沙障的生态保护成效

[目的] 研究不同沙障的防风效能及对其表层土壤粒度组成、土壤养分和植被生长的影响,为草原矿区排土场边坡沙障优选提供理论依据。[方法] 以研究区排土场边坡设置不同规格（0.5 m×0.5 m,1.0 m×1.0 m和1.5 m×1.5 m）的苇帘沙障和沙柳（Salix psammophila）沙障为研究对象,选取防风效能、表层土壤粒度组成、土壤养分和植被生长情况来评估排土场边坡不同沙障的生态保护成效。[结果] ①布设沙障可降低地表风速,0.5 m×0.5 m苇帘沙障在10 cm高度处防风效能最大,为84.30%。防风效能总体表现为0.5 m×0.5 m>1.0 m×1.0 m>1.5 m×1.5 m。②0.5 m×0.5 m苇帘沙障表层土壤粉粒、极细砂和细砂含量占比最多,为58.28%,并且其土壤含水量、有机质、全氮、全磷含量最高,较对照分别增加了29.72%,29.69%,22.22%和83.33%;0.5 m×0.5 m沙柳沙障全钾含量最高,较对照增加了8.80%。③布设沙障促进了草本植物定居,使沙障小区内植物种类增多并且小规格沙障的植物种类均多于大规格沙障中的植物种类。[结论] 布设沙障有利于排土场边坡生态修复,建议在草原矿区排土场恢复初期推广设置0.5 m×0.5 m苇帘沙障。     

阴山北麓地区土壤侵蚀的时空变化及驱动力

[目的] 分析2000—2020年阴山北麓地区土壤侵蚀时空变化及其影响因素,为该区土壤侵蚀治理与国土空间规划提供科学指导。[方法] 基于降水、土地利用、土壤和遥感影像等数据,采用GIS技术和RUSLE模型开展研究。[结果] ①2000—2020年阴山北麓地区土壤侵蚀强度主要以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,高等级侵蚀面积不断增加,阴山北麓地区土壤侵蚀状况十分严峻; ②阴山北麓地区土壤侵蚀严重区主要分布在阴山山脉沿线和内蒙古多伦县大部分地区; ③土地利用类型是阴山北麓地区土壤侵蚀主要影响因子,各因子解释力大小依次为：土地利用类型>植被覆盖度>降雨>坡度。土地利用类型为耕地,植被覆盖度小于0.3,坡度在15°～20°和降雨量在365～413 mm之间的地区为高风险侵蚀区域。[结论] 阴山北麓地区土壤侵蚀程度整体偏高。植被覆盖度低的耕地和草地应为阴山北麓地区土壤侵蚀治理重点区域,应采取植树造林种草,扩大林草覆盖面,改善植被覆盖率,降低地表径流速率,提高下渗能力,来控制土壤侵蚀发生。     

内蒙古典型草原黄囊苔草生长动态对气象因子的滞后响应分析

在全球变化与陆地生态系统关系的研究中,气候和植被相关关系的研究具有非常重要的意义。本文以2014年内蒙古草原生态系统定位站提供的气象数据资料为基础,运用灰色相对关联度以及含有时滞参数的灰色系统模型,分析了内蒙古典型草原区域尺度黄囊苔草(Carex korshinskyi)地上生物量对6种气象因子的响应。结果表明:黄囊苔草对6种气象因子的响应均有滞后效应。黄囊苔草地上生物量对降水量、气温、地温、蒸发量、相对湿度、日照时数的响应分别滞后10,16,16,10,15,5d。此结果将有助于更加深入理解气象因子对植物群落的影响机制,并为草地植被生产力建模与定量预测提供信息基础,以期在实践应用中发挥更高的价值。     

基于TVDI的神东矿区地表水分时空演变特征研究

【目的】分析神东矿区地表水分时空演变特征及其自然影响因素,为矿区土地复垦提供参考。【方法】基于温度植被干旱指数（TVDI）模型,采用遥感反演方法对神东矿区2018-2020年植被生长季（4-10月）的地表水分进行反演,利用趋势分析法及偏差分析法对神东矿区地表水分的时空演变特征进行分析,并采用相关性分析法分析该地区时空演变的影响因素。【结果】①TVDI模型平均反演精度为83%,适合反演神东矿区0～10 cm土层深度的地表水分,且TVDI与地表水分成反比关系。②偏差分析发现,在时间尺度上神东矿区2018-2020年TVDI值呈现不规则变化,TVDI低值出现在每年7-8月,此时TVDI偏离值小于0,TVDI呈下降趋势。③趋势分析发现,在空间尺度上神东矿区2018-2020年TVDI呈下降趋势的区域集中在研究区矿井群附近,整个研究区内TVDI线性变化趋势上升面积小于下降面积。④TVDI与各影响因子关系的紧密程度依次表现为降水量＞平均相对湿度＞平均气温＞日照时数＞平均气压,TVDI与降水量、月均气温、月均相对湿度均呈极显著负相关,相关系数依次为-0.816,-0.636和-0.779。【结论】TVDI遥感反演模型对于矿区尺度的地表水分反演具有较高精度,可以实现基于TVDI遥感反演的地表水分时空演变特征及相关影响因素的研究,对矿山土地复垦具有参考价值。     

戈壁地表土壤颗粒的空间变异特征研究

研究戈壁地表土壤颗粒粒度特征及空间变异可为戈壁地区风蚀监测、评价及制定科学的防沙治沙对策提供参考。以吉兰泰盐湖西北部的堆积型细砾质戈壁为研究对象,基于数字图像技术计算了地表不同粒级颗粒的质量分数,并分析了颗粒空间变异特征。结果表明,图像处理技术提取戈壁地表土壤颗粒的效果较好,3个粒级颗粒质量分数总和为93.12%,粒径0.84 mm、0.84～0.42 mm和0.42 mm颗粒质量分数分别为69.81%、14.99%和8.32%,变异系数分别为14.12%、40.02%和55.06%,变异函数模型分别为高斯模型、高斯模型和指数模型,空间异质性尺度分别为632、691和1 875 m。3个粒级颗粒均呈斑块状分布,且C/(C_0+C)介于72.79%～79.37%,说明结构因素和随机因素共同影响戈壁地表颗粒的空间分布格局,但结构性因素(戈壁形成过程、地势、风蚀及植被分布格局等)是造成颗粒分布格局差异的主要驱动力。     

土地利用方式和地形对半干旱区土壤有机碳含量的影响

以内蒙古赤峰市敖汉旗为研究对象,以实地调查数据为基础,结合土地利用方式与地形的变化,对敖汉旗0～100 cm深度土壤有机碳含量的空间分布特征进行了研究,旨在对地区碳储量的估算和科学利用土地资源起到积极的借鉴作用。结果表明,敖汉旗土壤有机碳含量在0～100 cm深度的土壤剖面内的变化范围为0.23～20.71 g/kg,主要集中在40 cm以上土层,且随着土层深度的增加土壤有机碳平均含量逐渐降低;各土地利用方式下土壤有机碳含量均表现为:林地农地草地。土壤有机碳含量主要富集在高海拔区的平缓地段;受土壤侵蚀的影响,当坡度10°后,不同土地利用类型的有机碳含量均显著降低。     

毛乌素沙地近30年沙漠化土地时空动态演变格局

应用1990—2017年7期遥感影像作为数据源,通过计算沙漠化指数和沙漠化重心迁移等指标,对毛乌素沙地近30年沙漠化时空动态演变格局进行了研究。结果表明:(1) 1990—2017年沙漠化程度处于逆转趋势,沙漠化土地面积共减少1 684.09 km~2,平均62.37 km~2/a的沙漠化土地得到有效的治理。(2)阶段性平均沙漠化指数1990—2000年(快速发展)为2.45,2000—2010年(快速逆转)为2.30;2010—2017年(稳定逆转)为2.01,沙漠化程度明显减轻。(3) 1990—2017年,极重度沙漠化土地重心向西迁移3.42 km;重度沙漠化土地重心向西北方向迁移8.80 km;中度沙漠化土地重心向西北偏移5.42 km;轻度沙漠化土地重心向东南方向延伸9.90 km。沙漠化土地重心由西向东依次为极重度沙漠化、重度沙漠化、中度沙漠化、轻度沙漠化,在沙漠化治理与防治过程中,应根据不同沙漠化土地类型而采取不同的治理对策,做到因地制宜,合理有效地改善沙区环境。