三维激光扫描技术在水土保持与荒漠化防治中的研究进展

三维激光扫描技术是近年来兴起的一种对于土壤侵蚀监测、风沙地貌、防沙措施效益评价的新手段,对于水土保持研究与荒漠化防治具有重要的促进作用。本文对前人使用三维激光扫描技术在水土保持与荒漠化防治工作中的应用进行总结,并对目前存在的问题和后续研究进行探讨,以期为三维激光扫描技术进一步发展与应用提供借鉴。     

基于文献计量的我国绿洲时空变化研究进展

文章利用1986—2019年中国知网数据库(CNKI)中绿洲时空变化领域的相关文献,通过文献计量统计与可视化方法对文献数量变化、期刊分布、关键词等信息进行分析,揭示我国绿洲时空变化研究进展。研究发现,根据文献数量变化可将该领域的研究大致分为萌芽阶段、初步发展阶段及快速发展阶段,且相关论文主要集中在《干旱区资源与环境》、《中国沙漠》、《干旱区研究》等期刊;研究热点集中在绿洲土地利用变化、景观格局变化、植被覆盖变化等方面;研究作者和机构相对较少,作者之间、机构之间整体的合作交流较少,且高校与科研院所之间的合作较少;将研究区域划分为局地尺度及流域尺度,于田绿洲、民勤绿洲、额济纳绿洲、渭干河—库车河流域绿洲、黑河流域绿洲、石羊河流域绿洲等为热点研究区域,并且绝大多数的研究时间尺度集中在10～19 a间。     

荒漠草原建群种及其枯落物的C、N、P生态化学计量特征

以希拉穆仁草原建群种羊草(Leymuschinensis)、短花针茅(Stipa breviflora Griseb)、芨芨草(Achnatherum splendens nevski)及其枯落物为研究对象,通过测定其C、N、P质量分数,并计算生态化学计量比,分析建群种养分限制格局及养分再吸收规律。结果表明:①植物叶片的C、N、P质量分数均值分别为398.74、24.41、1.55 g/kg,枯落物的为362.53、14.79、1.17 g/kg,3种植物叶片的C、N、P质量分数与其枯落物的差异显著(P<0.05)。②植物在枯落之前会将养分转移,防止养分的流失,N、P的养分再吸收效率范围分别在13.51%~77.49%、2.65%~49.51%,N的回流率大于P,进而使其具备了较强的适应干旱环境的能力。③3种植物叶片的N/P、C/N、C/P变化范围分别在11.81~21.70、15.76~16.59、195.47~273.37,枯落物的变化范围分别在7.72~17.05、17.71~64.46、215.43~487.46,3种植物叶片与枯落物的N/P、C/P差异显著(P<0.05)。④植物叶片N/P均值为16.95,枯落物N/P均值为12.31,说明植物的生长主要受P的限制。研究结果可为荒漠草原提供草地管理指导。     

沙地樟子松人工林碳储量研究

以科尔沁沙地樟子松人工林为研究对象,分别实地测定了造林10年、18年、25年和30年樟子松人工林树木生物量、枯落物生物量、草本生物量和根系生物量,并研究了各碳库碳储量动态变化特征.结果表明:樟子松各器官平均碳含量为48.12%;随着林龄的增大,除了林下草本碳库碳储量减小外,樟子松地上部分碳库、枯落物碳库、根系碳库及土壤...     

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。     

吉兰泰盐湖绿洲柽柳灌丛生长与沙堆形态特征的关系

【目的】探明吉兰泰盐湖绿洲防护林带同一建植年限柽柳灌丛形态大小与阻沙能力之间的关系,以确定制约沙堆形成的灌丛形态参数,为吉兰泰盐湖绿洲防护林带建设提供参考。【方法】在相同建植年限的柽柳防护林带设置100 m×100 m的样方,用钢卷尺测量柽柳灌丛高度、冠幅长度、冠幅宽度、沙堆高度、沙堆长度和宽度,计算灌丛个体指数（SSI）;将样方内柽柳灌丛分为大型灌丛、中型灌丛和小型灌丛,通过3类灌丛形态指标与沙堆形态指标之间的Pearson相关性分析和回归分析,研究柽柳灌丛发育过程中沙堆形态的变化特征。【结果】（1）随着柽柳灌丛的生长,其沙堆长度、宽度、高度、底面积和体积逐渐增大,从小型灌丛到大型灌丛SSI平均增加了50.42,沙堆底面积为0.12~31.64 m2,柽柳灌丛发育过程中沙堆形态均呈类椭球型。（2）Pearson相关性分析显示,灌丛高度是制约大型柽柳灌丛沙堆宽度的主要参数（R=0.931）,小型、中型灌丛沙堆形态主要受灌丛长度和宽度的制约,小型灌丛长度和宽度与沙堆长度和宽度拟合方程的相关系数(R²)≥0.63。（3）柽柳灌丛SSI与沙堆体积拟合方程的相关系数(R^{2R2相似文献}   

新型生物可降解PLA沙障与传统草方格沙障防风效益

为了解新型材料生物可降解聚乳酸纤维(PLA)沙障防风效益,通过测定PLA沙障样地内不同高度风速,分别研究1 m×1 m、2 m×2 m、3 m×3 m规格PLA沙障防风效能、地表粗糙度与风速廓线特征,同时以相同坡位同种规格的传统半隐蔽式麦草沙障样地和流动沙丘为对照,对比研究了PLA沙障与传统麦草沙障的防风效益。结果表明,新型生物可降解PLA沙障防风效能显著大于麦草沙障,2种类型沙障最大差值可达10.3%,2种材料沙障不同规格防护效果为1 m×1 m规格较其他2种规格更好;2种材料沙障增加地表粗糙度表现为PLA沙障麦草沙障流动沙丘,且均随规格增大呈逐渐下降趋势,在相同地形条件下,PLA沙障地表粗糙度均值为麦草沙障的1.4倍;2种材料沙障在迎风坡坡底、坡中、坡顶及背风坡4种地形下地表粗糙度差异不明显,其地表粗糙度均值为0.7 cm;1 m×1 m规格的PLA方格沙障和麦草沙障内的风速廓线曲线呈现“S”型曲线特征,而在2 m×2 m和3 m×3 m规格的2种材料沙障内,风速廓线与对照裸沙丘相似,其风速廓线均呈指数函数分布。随着沙障规格的增大,降低风速作用减弱,其风速廓线逐渐由“S”型趋向于指数函数曲线。      

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。     

1989—2019年库布齐沙漠植被覆盖度的时空变化

[目的]探究库布齐沙漠近1989—2019年植被覆盖度的时空动态变化规律,为库布齐沙漠植被恢复及生态建设提供理论参考和基础数据。[方法]以1989—2019年每5 a为1期(共7期)的Landsat影像为数据源,结合归一化植被指数(NDVI)像元二分法模型,利用ENVI 5.3和ArcGIS 10.2分析库布齐沙漠1989—2019年植被覆盖度(FVC)时空动态变化特征。[结果](1)在时间变化上,近30 a间库布齐沙漠植被覆盖度整体呈增长趋势,平均植被覆盖度由0.104增长到0.243。在空间分布上,库布齐沙漠植被覆盖度呈现由西向东、向北增加的特征。(2)库布齐沙漠植被覆盖在1999—2004年和2009—2014年均呈现退化趋势,平均植被覆盖度分别减少0.053和0.054,退化面积分别为3 870.22和6 093.59 km~2,退化程度均以植被覆盖度减少10%～30%为主。[结论] 1989—2019年库布齐沙漠植被覆盖度总体有所改善,未来该区生态修复重点关注低植被覆盖区域。     

采煤塌陷裂缝对降雨后坡面土壤水分的影响

为探究采煤塌陷裂缝对坡面储蓄降水的影响,本文对降雨后不同坡向上裂缝两侧的不同土层水分动态变化特征进行了研究。结果表明:降雨主要补充坡面地表0~20 cm土层土壤水分,且在雨后0~20 cm土层土壤水分散失也较为严重;雨后阴坡土壤含水率最高,0~10cm、10~20cm和20~40 cm土层土壤水分差异显著(p0.05)。降雨结束8 d后,裂缝附近的土壤水分变化幅度较大,尤以坡面裂缝上部边缘处最为明显,裂缝处与远离裂缝的土壤水分之间差异显著(p0.05);阳坡土壤水分损失最高,阳坡裂缝周边土壤水分平均损失量高达3.31%。可见,裂缝的出现会在一定程度上打破坡面储蓄降水的格局,加剧坡面局部土壤水分散失,这一点在植被恢复与建设过程中不容忽视。