黄河乌兰布和沙漠段巨菌草的固沙效果研究

巨菌草种植于黄河乌兰布和段低矮沙丘的迎风坡上,通过HOBO气象站和100 cm以及30 cm的集沙仪研究不同配置、不同风蚀年限巨菌草样地的风沙输移特征,结果表明:(1)巨菌草植株样地的输沙率在不同风速下为裸沙丘的0.38%~0.79%之间,留茬样地的输沙率在裸沙丘的1.8%~7.7%之间。近地表30 cm以下,植株风蚀1年样地和留茬风蚀1年、2年样地在不同风速下,输沙率随高度的变化分布符合幂函数(R~20.58)。当风速大于6.32 m/s时,植株风蚀2年样地的输沙率随高度符合二次函数变化规律(R~20.60)。(2)通过比较植株风蚀样地的风沙流结构,植株风蚀2年样地在沙丘表面4 cm高度以下的防护效果优于植株风蚀1年样地,在4~30 cm低于植株风蚀1年样地。4种不同配置的巨菌草在近地表0~30 cm高度内的平均固沙效果均保持在80%以上,固沙效果顺序为:植株风蚀1年样地植株风蚀2年样地留茬风蚀1年样地留茬风蚀2年样地。     

乌兰布和沙漠黄河段不同治理措施固沙效果研究

以乌兰布和沙漠沿黄段为研究区,研究了麦草沙障、沙柳沙障和梭梭林3种治理措施下风速廓线、粗糙度、风沙流结构及输沙率等指标的变化,以期筛选不同治理措施下防风固沙效果的优劣性,为进一步完善当地防沙护岸和防沙治沙工程提供一定理论依据。结果表明:梭梭林地和设置沙障后的近地表(0~30 cm)粗糙度较流动沙丘明显增加,风速明显降低,且沙障的风速廓线随高度均遵循对数分布规律。铺设沙障后或营造梭梭固沙林,输沙率相比流沙均有明显降低,相同风速下铺设沙柳沙障后输沙率为流沙的2.2%~38.2%,铺设麦草沙障后输沙率为流沙的13.3%~35.8%,梭梭林地输沙率为流沙的4.2%~27.6%。随风速的增加,流动沙丘风沙流结构特征值λ逐渐减小,麦草沙障风沙流结构特征值λ逐渐增大,沙柳沙障和梭梭林风沙流结构特征值λ呈现先减小后增加的规律。采取措施后下垫面均能很好地控制近地表的流沙活动。     

乌兰布和沙区不同下垫面的土壤风蚀特征

【目的】研究荒漠生态系统典型植被群落对近地层风沙活动的影响,揭示荒漠生态系统中不同下垫面条件的土壤风蚀特征。【方法】在乌兰布和沙区东北缘荒漠-绿洲过渡带内,选取油蒿半固定沙丘(盖度约20%)、白刺半固定沙丘(盖度约30%)、油蒿固定沙丘(盖度约40%)、白刺固定沙丘(盖度约40%)、流动沙丘(CK)5种典型下垫面,运用风蚀钎和风沙流采集系统,实时监测5种下垫面的风蚀动态,定量分析不同下垫面条件下的土壤风蚀量、风蚀物的垂向分布及粒度组成的差异性。【结果】乌兰布和沙区不同下垫面同期土壤风蚀深度为:流动沙丘油蒿半固定沙丘白刺半固定沙丘油蒿固定沙丘白刺固定沙丘,当风速达到4.1 m·s~(-1)时,流动沙丘即可观察到沙粒蠕动,当风速达5.1 m·s~(-1)时积沙仪可收集到风蚀物。油蒿半固定沙丘、白刺半固定沙丘、油蒿固定沙丘、白刺固定沙丘的风速分别达到6.3,6.5,6.8,7.9 m·s~(-1)时方可发生风蚀;5种下垫面0~100 cm垂直断面上,67.6%~90.0%的风蚀输沙均分布于30 cm高度范围之内,挟沙气流中输沙率随高度增加呈幂函数规律递减,随风速增大呈幂函数规律递增,各高度层风蚀物粒度组成呈单峰态分布,峰值处在250~100μm之间,0~20 cm高度层峰值与其余各层的峰值范围差异明显且偏向粒径趋大的方向;自下而上,极细沙的粒度构成比例呈递增趋势,中沙的粒度构成比例呈递减趋势。【结论】随着植被盖度的增加,土壤风蚀程度显著减轻,流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘年风蚀深度依次降低。盖度为40%的油蒿、白刺群落,其地表风蚀深度仅为流动沙丘同期风蚀深度的1.73%~1.52%,0~100 cm高度范围内的输沙率仅为流动沙丘输沙率的6.6%~5.1%。在荒漠生态系统中,植物群落主要通过覆盖地表、提高下垫面的粗糙度和拦截沙粒的运动来缓解气流对地表的侵蚀作用。因此,在防沙治沙工程实施过程中,要充分考虑和利用植被防风抗蚀的生态效应。     

北京市永定河沙地不同土地利用类型风蚀规律研究

选取北京市永定河沙地4种不同土地利用类型(耕地、林地、荒草地、河滩地)作为试验地,对不同下垫面的起沙风速、下垫粗糙度、输沙量、风沙流结构、土壤机械组成、土壤风蚀量进行研究。结果表明:1)不同利用类型起沙风速及粗糙度大小顺序为:林地>荒草地>耕地>稀疏荒草地>河滩地;2)不同下垫面在相同风速时的输沙量明显不同,近地面0～20cm随高度增加输沙率逐渐减少,不同下垫面的风沙流结构垂直分布明显不同;3)河滩地和稀疏荒草地的机械组成主要以细沙为主;耕地、林地、荒草地主要由细沙、极细沙以及粉沙组成。4)不同利用类型在相同时间内风蚀量与风积量不同;5)建议对区域风沙治理主要从两个方面进行:提高未利用地的植被覆盖度;改变农业耕作技术措施。     

风沙流结构第一定律及其应用

一、风沙流结构第一定律(一)表达式及涵义风沙流结构第一定律的表达式为:→Q_(2-10)→40%变动→Q_(1-2)→20%略变→Q_(0-1)→40%变动式中:∑为垂直于地面0—10厘米高度层内的总沙量;Q_(2-10),Q_(1-2),Q_(0-1)为0—10厘米高度层内上、中、下三层的绝对含沙量(下文称输沙量,单位:g/分 cm~2);40%(变动);20%(略变);40%(变动)为0—10厘米高度层内上、中、下三层的相对含沙量(下文称输沙率),同时表示三层输沙率的变化规律。     

直压立式纱网沙障风洞试验研究

风蚀危害是影响流动沙丘造林成效的关键因素。在跟踪调查纱网沙障野外固沙造林良好成效的基础上,进行了纱网沙障固沙成效的风洞模拟试验。结果表明:设置带状纱网沙障后改变了地表风沙流结构,并对拦截地表风沙流具有显著的效果。在距离地表0~40cm高度范围内,沙障高度10、15和20cm时,其总输沙量分别为0.9、1.11和0.56g·cm~(-2)·min~(-1),而无沙障对照为4.47g·cm~(-2)·min~(-1)。在纱网沙障迎风侧2 H、1.5 H和1 H处的平均风蚀深度分别为0.47、0.4和0.2cm,在背风侧0.5H、1H、1.5 H、2 H和3 H处的平均积沙厚度分别为1.7、1.1、1.0、1.3和1.4cm。此外,由于沙障高度不同,沙障迎风及背风侧风速流场的变化特征不同,并在沙障背风侧近地表形成弱风区。其中,沙障高度10cm时,在设置沙障位置的上空10cm高度范围形成1个高风速涡旋;沙障高度15cm时,在沙障及沙障背风侧上空10cm高度范围形成3~4个高风速涡旋;沙障高度20cm时,在沙障位置及沙障背风侧上空10cm高度范围形成8~9个高风速涡旋,反映出纱网沙障具有随风摆动的特点,对空中气流的扰动作用强烈。     

风沙流结构三定律

经研究风沙流及其结构的性质、特征变化规律,并在中外学者研究成果的基础上我们提出了风沙流结构的第一定律;完善了风沙流结构的第二定律;建立了风沙流结构的第三定律;编制了输沙率表。     

黑龙江省西部土壤风蚀风洞试验研究

针对黑龙江省西部地区2种主要易蚀土壤风沙土和黑钙土,对其风蚀过程中的主导因子对风沙流结构特征及风蚀量的影响特征进行风洞试验。结果表明:土壤风沙流多分布在30cm的高度范围内,风沙土与黑钙土风蚀量分别占总风沙量的99.80%和96.89%;在70cm高度范围内,风沙土风蚀量与高度的关系遵循多项式规律,黑钙土风蚀量与高度关系遵循对数函数规律关系;风沙土风蚀临界土壤含水量为2%,黑钙土风蚀临界含水量为6%,土壤含水量大于临界含水量时土壤风蚀会得到有效控制;相同风速下,2种土样的风蚀量均随含水量的增加而减小,风沙土呈负指函数关系,黑钙土呈二次函数关系。     

不同几何形状纱网沙障输沙量风洞模拟实验研究

风蚀危害是影响流动沙丘造林成效的关键因素。我们在跟踪调查纱网沙障野外固沙造林良好成效的基础上,进行了不同几何形状纱网沙障输沙量风洞模拟实验研究。结果表明:不同几何形状及其开口方向的纱网沙障改变了地表风沙流结构,拦沙效果显著;当沙障开口朝背风方向时,输沙量随着距离地面高度增加而减少,而沙障开口朝迎风方向时,拦截地表风沙流效果较好,且输沙量随着距离地面高度增加而呈抛物线形变化规律,迎风半圆型沙障最大输沙量在距离地面26~28 cm高度,迎风月牙型沙障在距离地面20~22 cm高度,而未设置沙障最大输沙量在距离地面0~2 cm;在沙障迎风侧0.5H和背风侧0.5H~2H范围内均处于积沙状态,并且距离沙障越近积沙越厚,而在沙障迎风侧1.5H~2.5H范围则以风蚀状态为主,这种风蚀积沙变化为在纱网沙障背风侧3H范围内植树固沙造林提供了理论依据。     

流动沙丘沙柳造林技术研究

根据沙丘风沙流运移规律,控制流动沙丘的风蚀、促进沙埋是提高流动沙地沙柳固沙林的关键,为此,按照沙丘高度和坡度的差异,并采取分区造林模式,适度恢复沙地植被。结合生产实际,研究了库布齐沙漠立地类型与沙柳造林效果的关系,探讨了流动沙丘部位、插条长度对沙柳造林的影响。     

风成沙、海成沙、河成沙颗粒特征的对比分析

通过对河成沙、海成沙、风成沙的颗粒进行筛选、称量、观察、对比,分析得出沙物质的粒径范围,同时也对沙粒的磨圆度做了分析.结果表明:风成沙为3.14%的粉沙,而河成沙为0.3%,海成沙(Ⅰ、Ⅱ)分别为0.07%和0.03%.并且,河成沙含有的粗沙和极粗沙最多,为73.35%;海成沙(Ⅰ、Ⅱ)分别为5.12%和0.15%;风...     

响沙,沙响与共鸣箱之奥秘

本文通过国内外学者对响沙的研究、试验和学说，提出了响沙和沙响的区别，在２０年前作者提出“共鸣箱”理论的基础上，进一步阐释了特殊地貌对响沙形成的机理。     

苏联的流沙治理

苏联治沙工作始于1880年,但直至十月革命后才取得了显著成就。主要经验:机械沙障和植灌种革措施阻止铁路沿线流沙的侵袭;林牧结合的植物治沙,固定了流沙,繁荣了畜牧业,实现沙地植被的永续利用。不同的生物气候带采取不同的措施:草原区设置防护林带,实行草田轮作制,既防风固沙,又改良沙土,发展畜牧业和种植业;在半荒漠区采用植物固沙,固沙初期设置机械沙障保护植物;荒漠区利用飞机或汽车混播乡土灌木、半灌木和草本,并与放牧、种植业相结合。文中还对苏联治沙的历史和科研作了介绍。     

直播生物沙障固沙成效研究

在呼伦贝尔沙地采用网格状生物活沙障直播技术具有明显的固沙效果。跟踪调查表明：直播3年植物盖度为55%,杨柴平均高度增加到78.3 cm,沙障网格中心平均风蚀下降到0.2 cm。并且随着沙障生长时间的延长,能够迅速形成不同类型的结皮,形成＂结皮肥岛效应＂。     

沙生灌木纤维复合生态环境材料--一种新型的绿色环保型治沙材料

针对我国目前环境形势和生态建设及荒漠化防治的特点,在现有人造板生产技术基础上,提出了利用沙生灌木纤维铺装成型,然后进行种子置入,形成了沙生灌木纤维基材--一种新型的绿色环保型治沙材料的新思路.同时分析了该纤维基材的生产工艺、经济性、可行性.     

浅析日本鸟取沙丘的研究与利用

日本鸟取沙丘是日本的三大沙丘之首,多年来作为珍贵的研究对象被人们开发和利用。日本鸟取县建立了鸟取干燥地研究中心,以沙丘为研究对象,研究并解决日本、中国以及其他国家的干旱沙漠化问题,研究成果丰富。薤白种植的推广实现了经济效益和环境效益相辅相成的共通发展。鸟取沙丘同时也是重要的旅游资源,作为日本稀有的天然沙丘受到保护,供人们观赏体验。     

库布齐沙漠不同沙障内沙物质粒级特征分析

文章通过对库布齐沙漠裸沙丘及5种沙障内沙物质进行测定,对裸沙丘和沙障内的沙物质粒径进行对比,分析沙物质粒径变化规律。结果表明:低立式沙柳格状沙障和平铺式玉米秆格状沙障下沙物质细物质含量最多,防护效果最好。     

混物填充沙袋沙障对流动沙丘植被恢复的影响

通过对传统沙袋沙障外包装及内部填充材料改进,形成一种新型的混物填充沙袋沙障,能够提高流动沙丘植被建植及快速恢复能力。为了解该新型沙袋沙障对流动沙丘植被恢复的影响,以普通沙袋沙障及未做任何处理的流动沙丘为对照,对混物填充沙袋沙障顶部、距离沙障不同位置及防护区内植物生长情况进行了对比研究。结果表明:混物沙袋沙障顶部植物种类数量高于普通沙袋沙障,且植物高度、数量、覆盖度及生物量分别是普通沙袋沙障的1.77倍、6.06倍、6.67倍和2.27倍;混物沙袋沙障迎风侧和背风侧均有人工播种植物及天然植物生长,且随着与混物沙袋沙障距离的增大,植物长势变差。混物沙袋沙障和普通沙袋沙障均能够显著提高流动沙丘的植物种类及植物长势(p0.001),但是混物沙袋沙障提高程度较大,植物高度、密度、盖度及生物分别是普通沙袋沙障的1.39倍、2.09倍、1.57倍和1.50倍。     

模块沙障对流动沙丘土壤水分动态的影响

在流动沙丘设置具有"肥岛"功能的"一字型"模块沙障,并采用HOBO土壤水分记录仪定位定时测定土壤水分,研究不同外包装材料及不同内部填加物对流动沙丘土壤降水入渗及其水分动态变化的影响。结果表明:模块沙障影响降水向沙障覆盖下深层土壤入渗,模块沙障下40 cm土层含水量变化范围为5.23%~6.03%,对照处理为7.86%;黄麻袋外包装、内填20%玉米芯处理土壤含水量为7.61%,而其他处理为5.23%~5.99%;9.2 mm降雨后黄麻模块沙障内部水分含量由7.2%增加到8.96%,而纤维袋模块沙障覆盖下20 cm土层水分则由2.99%急剧增加到9.97%,以后均逐渐下降。     

肠式沙障固沙作用及其结构稳定性研究

通过对肠式沙障沙埋程度、积沙宽度、位移程度及沙障控制区域植被盖度等指标进行调查,分别研究了不同规格、不同类型的肠式沙障稳定性及其所在沙丘植被恢复程度。研究结果表明:品字沙障位移距离最大,移动平均距离达到了58.72 cm,方格沙障移动距离最小,仅为36.11 cm。4 m品字形沙障的移动距离最大,达到了70.67 cm,2 m带状沙障的次之,移动距离为52.33 cm,说明规格越大,移动程度也越大。方格沙障铺设沙丘的植被盖度较大,其中4 m×4 m方格沙障铺设沙丘植被盖度达到最大。