库布齐沙漠北缘机械沙障对地表土壤可蚀性的影响

[目的]明确机械沙障铺设对风沙区地表可蚀性特征的影响,为防沙工程中沙障的合理应用提供理论依据.[方法]采取库布齐沙漠北缘迎风坡不同年限铺设的生物基可降解聚乳酸(PLA)沙袋沙障、沙柳沙障和芦苇沙障不同坡位的土壤样品,分析了地表0-20 cm深度土壤有机质含量、土壤粒径组成和土壤可蚀性K值.[结果]①沙障铺设后利于土壤有...     

库布齐沙漠光伏电站内芦苇沙障的防风固沙效益

[目的] 研究光伏电站内芦苇沙障对风沙流的风速、输沙量及其沙粒分布的影响,为中国北方风沙区光伏电站沙害防治提供理论依据。[方法] 通过野外观测库布齐沙漠200 MWp光伏电站铺设芦苇沙障后的风速（20,50,100,200,310 cm）和近地表0—30 cm高度输沙量,分析风速廓线、地表粗糙度、摩阻风速、平均跃移高度、防风作用、固沙效益等指标的变化规律。[结果] ①芦苇沙障风速廓线呈对数函数分布,相关系数在0.99以上,芦苇沙障相对于裸沙地表粗糙度提高了3.47~3.79倍,摩阻风速增加了1.39~1.54倍,防风作用最大值出现在20 cm高度处,为21.72%。②总输沙量芦苇沙障仅为裸沙的6.95%,总体固沙效益为93.05%,裸沙90%以上的输沙量集中于0—8 cm范围,而芦苇沙障在此高度范围内输沙量占总输沙量的51.39%,芦苇沙障的风沙流结构有向上层移动的趋势。[结论] 铺设芦苇沙障降低了近地表风速,有效拦截了风沙流,达到了防风固沙目的,是沙区光伏电站有效的防护措施。     

青海湖沙地人工治理沙丘的风速廓线变化特征

对青海湖湖东沙地麦草方格沙障结合沙棘实生苗的人工治理沙丘进行风速廓线及其风沙防护效益研究,结果表明,人工治理措施明显降低了沙丘各部位的近地层风速,增强了高层风速。与流动沙丘相比,垂向风速增加率的差异使人工治理沙丘不同部位的超越高度值出现“坡脚 > 坡中 > 丘顶”的规律。风速垂向气流的变异导致不同高度层的防风固沙效果不同,低层风沙防护效益显著高于中、高层。同时结合坡度,植被盖度等因子,分析了影响风速廓线的变化原因,从而为青海湖沙地人工治理效果进行评估与初步指导。     

不同沙埋程度下带状沙障的防风固沙效果研究

沙障在防护过程中,易发生沙障沙埋现象。为了对比分析不同沙埋程度下沙障的防风固沙效果差异,该文通过风洞模拟和野外试验相结合的方法,研究了沙袋沙障在裸露、浅埋、深埋3种状态下,防护区近地层风流场、输沙通量等风沙运动规律,并以未设置沙障的流沙区作为对照,明确了沙埋过程中沙障的防风固沙效果变化规律。结果表明,沙障在经历裸露至深埋过程中:1)对过境气流的防护距离、防护高度逐渐减小,近地层风速廓线变化趋势与对照相同,并逐渐服从对数函数;2)沙障防护区输沙分布高度显著降低(P0.01),输沙分布高度由42 cm(裸露)降低至34 cm(浅埋),最终降至28 cm(深埋),而对照的输沙分布高度为24 cm;3)近地层输沙率分布曲线逐渐服从对数函数,0～50 cm高度范围输沙量也呈现递增趋势;4)3种埋设深度野外试验说明,经过两个风季后,裸露、浅埋、深埋的沙袋沙障防护区土壤风蚀呈现降低趋势,风蚀深度分别比对照降低了18.53%、72.97%、80.40%。研究可以为沙障高度优化及应用技术提升提供理论依据。     

沙障铺设方式对水冲法植柳造林效果的影响

沙柳是干旱、半干旱地区重要的防风固沙和工业用材树种。以库布齐沙漠采用水冲法植柳造林地低立式沙障、草方格沙障以及混合沙障为对象,研究了3种沙障铺设方式对沙柳保存率及生长指标的影响。试验结果表明,3种沙障均可显著促进沙柳生长(p<0.05),促进作用的顺序依次为:混合沙障 >草方格沙障 >低立式沙障。     

戈壁风沙流结构和风速廓线特征研究

通过对戈壁地表风沙流特性的风洞模拟实验,旨在探讨戈壁地表性质是如何影响气流的紊动性,并对风沙流的结构和风沙活动层内的风速廓线产生影响,从而对野外风沙工程的设计提供理论依据。实验发现:在戈壁地表风沙活动层主要集中在距地表20cm范围内;由于沙颗粒与戈壁地表的砾石发生碰撞,浓度分布不再简单的服从对数关系递减,其极值出现的高度随风速的增加而上移,呈现"象鼻效应";不同风速下风沙活动层内同一高度含沙颗粒浓度之间存在很好的相关性。     

库布齐沙漠东缘防沙治沙生态效益评价

[目的]研究库布齐沙漠东缘防沙治沙生态效益,为沙漠化治理效益评价提供科学参考。[方法]通过建立了库布齐沙漠东缘防沙治沙生态效益评价指标体系,采取层次分析法和模糊综合评价法进行生态效益评价。[结果]在生态效益评价指标的权重中,排在前3位的分别是植被盖度、地上生物量、草层高度评价指标,植被因子在沙漠化治理中较其他因子更为重要,植被恢复状况对库布齐沙漠化治理的影响显著;基于模糊综合评价结果可知,研究区防沙治沙生态效益值为53,属于一般状况。当地农户普遍认为防沙治沙明显改善了当地生态环境,大多数农户对沙漠化治理工作认同度较高。[结论]随着生态政策和治理措施的推进,治理效益将呈现良好态势;农户生态环保意识较差,还需加强农户生态环保意识,并提高农民文化水平。     

不同规格可降解沙障铺设5年后土壤粒度及有机质特征

为了探究可降解沙障铺设5 a后土壤粒度及有机质含量特征,采集库布齐沙漠东南缘铺设5 a后不同规格(0.5 m×0.5 m,1 m×1 m和2 m×2 m)、不同坡位(坡底、坡中、坡顶)的PLA沙障内近地表层(0—3 cm)土壤样品,通过激光粒度仪测试并分析了土壤粒度、有机质含量的变化情况及二者的相关性。结果表明:(1)PLA沙障内主要以细砂和粗砂为主,随着铺设规格的增加细砂含量逐渐增加,2 m×2 m(80.66%)>1 m×1 m(75.8%)>0.5 m×0.5 m(45.15%),每种规格坡顶处细砂含量最高分别为23.39%,31.73%,41.17%,坡中粗砂含量最高分别为44.91%,36.42%,42.88%。(2)障格内分选性均变差,峰态偏离正态分布,沉积物颗粒频率分布曲线部分波段变窄,表层颗粒逐渐细粒化。(3)土壤有机质含量表现出1 m×1 m>0.5 m×0.5 m>CK>2 m×2 m的规律; 3种规格有机质含量均表现为坡底>坡中>坡顶; 且极细砂与有机质含量呈现显著正相关,与中砂呈现显著负相关。上述结果说明,对于本研究区内,铺设5 a后1m×1m规格PLA沙障防护效益更优,且1 m×1 m规格和坡底处有利于有机质的积累,极细砂和中砂是有机质积累的关键粒级。     

库布齐沙漠典型防护林土壤养分特征

以库布齐沙漠典型防护林为研究对象,通过测定不同防护林的土壤理化性状,评估该防护林系统的土壤改良效益,为库布齐沙漠防护林的管理与养护提供理论依据.结果 表明:(1)库布齐沙漠防护林营建15年后,在植被改良的作用下,原有的流沙质量发生了明显改变.与流沙环境相比,研究区土壤的碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、有...     

新型低压水冲植柳技术下沙障铺设方式对沙柳造林效果的影响

为了提高流沙地的造林成活率,该文创新性在已经铺设好沙柳沙障流沙地的障格内采用一种新型低压水冲植柳技术进行沙柳造林。为研究沙柳沙障铺设方式对水冲植柳造林效果的影响,对库布齐沙漠流动沙丘和两种沙障（平铺式格状和低立式带状沙柳沙障）内水冲植柳的成活率、总枝数、株高、新枝枝长、新枝枝条直径和冠幅进行了比较分析。结果表明:3种造林立地条件下,水冲植柳的4项生长指标（株高、新枝枝长、新枝枝条直径和冠幅）差异显著,显著水平均小于0.01;疏透度较大的低立式沙障内水冲植柳长势最好,其次为流动沙丘,疏透度较小的平铺式沙障内水冲植柳长势最差。因此,在库布齐风沙区造林时最好设置带状沙障来提高造林成效。     

库布齐沙漠含水率对风沙运动影响的风洞模拟

采用室内分析和风洞模拟试验的方法,研究了不同风速下库布齐沙漠沙丘沙含水率对粗糙度、风速廓线和风沙流结构变化的影响。根据风洞实际动力情况,确定试验进口风速为6,8,10,12,14,16m/s;除干沙外,人工配制了含水率为0.25%,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,2.5%6组不同湿度的沙样,分别开展了风洞模拟试验。结果表明,地表粗糙度随着风速的增加而增大,但随湿度的增加整体呈减小趋势;试验所包含的湿度范围内,其风速廓线均随高度呈对数分布,随风速的增大,风速廓线的对数规律越好,风速梯度逐渐减小;湿度越大输沙率随风速增加的绝对量变小,但相对量有所增加;随着湿度的增加输沙率呈整体下降趋势;不同湿度输沙率都出现随高度增加而减少的趋势,当湿度达到2.5%时,不管任何高度风蚀过程几乎停止;干沙输沙量80%集中于近地表5cm内,但随着湿度增加,5cm以上输沙率所占比重呈增加趋势,当湿度介于0.25%~1.5%时,地表5~8cm之间输沙量占总输沙率的30%以上。说明在地表含水率较高的库布齐沙漠,采用格状沙障等增加地表粗糙度的机械防沙措施能收到比西部沙漠和戈壁地区更为理想的效果,而且采用固沙措施的高度也应高于干沙地区。     

放牧干扰下荒漠草原植物功能群数量特征与输沙量的关系

[目的]分析放牧干扰下草地群落及功能群数量特征变化与草地土壤风蚀间的关系,阐明草地不同功能群对草地侵蚀过程的影响,为荒漠草原合理放牧利用及保护提供理论依据。[方法]以内蒙古短花针茅荒漠草原为研究对象,采取完全随机试验设计设置对照、中度和重度3个不同的放牧处理,对不同处理下的草地输沙量和功能群特征进行研究。[结果](1)随放牧强度增加,各功能群内物种高度、盖度和地上生物量基本呈下降态势。适当放牧能显著提高Simpson优势度指数和Shannon-Wiener多样性指数。(2)各放牧处理间的草地输沙量差异显著,不同输沙高度处的草地输沙量变化规律均为HG>MG>CK,同一放牧处理下,随输沙高度上升输沙率显著降低。(3)各功能群高度、盖度与输沙量均存在指数负相关关系,其中多年生禾草和多年生杂类草的高度变化对输沙量的影响更显著。各功能群的地上生物量与输沙量存在负相关指数关系,其中多年生禾草的生物量与输沙量的拟合程度最高。[结论]过度放牧会显著影响功能群特征并降低草地的防风固沙能力,建议放牧强度控制在中度及以下。     

旷野风速对林网内风速分布及防风效能的影响

为了揭示旷野风速对农田林网内风速分布及防风效能的影响,通过空间多点实地观测,利用传统统计分析、Surfer软件、地统计学等方法对3种风速(5.4,7.2和10.3m/s)条件下的林网内风速分布及防风效能进行了分析。结果表明,3种旷野风速下主林带的背风面均形成一个较大范围的降风区;3种旷野风速下林网平均降低风速效能为26.1,23.3和25.7%,平均有效防护面积比为50.8%,41.7%和47.7%,林网的总体防护效能在风速为5.4m/s时为最大,风速为7.2m/s时为最小;3种不同旷野风速下林网风速空间变异函数均可以较好地拟合为球状模型,3种旷野风速下网格内风速块金值与基台值的比值较小,均小于25%,林网内风速均具有强烈的空间自相关性。旷野风速对林网内风速分布及防风效能的影响比较复杂,并不是单一的随着风速的增大而增大或减小,受林带结构及疏透度的影响较大。     

基于3S技术的库布齐沙漠抛物线形沙丘形态变化研究

以库布齐沙漠南缘典型抛物线形沙丘为研究对象,利用差分GPS实测数据,通过GIS空间插值生成DEM,提取地形因子和形态参数.利用多期高分辨率遥感影像,获取环境本底,同时结合气象数据,对抛物线沙丘形态变化进行分析.结果表明,沙丘平面形态呈U型,丘臂指向W;纵剖面上迎风坡较缓,背风坡较陡,横剖面不对称;沙丘平均移动速度为11.69 m/a;沙脊线所夹中轴线走向为WNW-ESE,与盛行风或合成输沙方向一致;油蒿灌丛分布在两翼及其间平坦地,植被盖度年均减少0.95％;在长期合成风的作用下,沙丘向前移动,两丘臂间的油蒿灌丛发生阶段性的自然恢复.     

基于风洞模拟的荒漠草原不同放牧强度抗蚀特征比较

以内蒙古高原荒漠草原亚带短花针茅草原为研究对象,在长期随机区组放牧试验地(对照样地CK、轻度放牧LG、中度放牧MG、重度放牧HG的放牧强度分别为0,0.93,1.82,2.71只羊/hm~2)取原状土样,并进行室内风洞吹蚀试验,研究荒漠草原放牧强度与风蚀速率的定量关系及估测不同放牧强度荒漠草原风蚀总量。结果表明:不同放牧强度处理区的群落结构特征差异显著(p0.05),但土壤结皮和0—5cm深度土壤粒径组成仅粘粒含量差异显著,其他粒径组成无显著差异(p0.05);不同放牧强度处理区风速风蚀速率方程有较好的指数拟合,HG和MG区的方程拟合系数R~2大于LG和CK区,且表征风速敏感性的参数B随着放牧强度的增加,从CK的0.15增加到HG区的0.21,表明在放牧条件下,风蚀速率对风速增加更加敏感;风蚀率与风速和放牧强度具有极显著的正相关关系(r=0.601和r=0.563,p0.01),与盖度和高度具有极显著的负相关关系(r=-0.544和r=-0.535,p0.05);基于试验区2年的小气象站数据和土壤风蚀方程,短花针茅草原年均风蚀量在110~680t/(km~2·a)之间,随着放牧强度的增大,单位面积年均风蚀量逐渐增加,CK处理区年均风蚀量为115.24t/(km~2·a),大约为HG区风蚀量648.95t/(km~2·a)的17%,MG区和LG区分别是重度放牧区的60%和23%。     

和田—若羌铁路戈壁盐碱区高立式“Z”字形沙障配置的风洞试验

[目的] 探究多排“Z”字形沙障的合理配置模式,为和田—若羌铁路沿线戈壁盐碱区的风沙防护提供科学参考。[方法] 在风洞中模拟当地的风沙环境,对孔隙率为40%的多排“Z”字形高立式沙障的防沙效果进行试验。 [结果] 多排沙障的迎风面与风向的夹角为钝角时,沙障后积沙出现分离现象;沙障的迎风面与风向的夹角为锐角时,沙障后积沙出现聚集现象。防沙效率随着风速增加都有所下降,当风速为12 m/s(7级风)时,设置两道高立式沙障和三道高立式沙障的防沙效率分别为74.0%和100%,当风速增加至15 m/s(9级风)时,设置两道高立式沙障和三道高立式沙障的防沙效率分别为72.7%,88.9%。[结论] 鉴于该研究区风沙条件,建议采用三道沙障,沙障的迎风面与风向尽量呈钝角布置。