希拉穆仁草原退化评价及地表风蚀颗粒表征

经过对希拉穆仁草原围封、自由放牧草地及旅游区进行实地调查,结合内蒙古自治区第5次荒漠化和沙化监测实施细则,根据植被盖度和生物量等指标对草原进行了退化诊断与评价,并在此基础上研究了不同退化程度的地表粗粒组成。结果表明:希拉穆仁草原围封草地以轻度退化为主,自由放牧区以中度退化为主,但在坡顶出现重度退化,旅游区退化程度最为严重,均为重度退化区;可以以土壤颗粒0.84mm的百分比含量作为草原退化的判别标准,当其含量在82.22%~89.04%范围内为重度退化,含量在74.01%~79.53%为中度退化,含量在56.05%~66.11%为轻度退化。该指标能够直观、实时地反映草原的退化状况,且具有简便、快速诊断的生产应用性。     

荒漠草原风蚀地表颗粒空间异质特征

[目的]研究希拉穆仁荒漠草原地区风蚀地表颗粒的空间异质特征,对研判风蚀地表退化程度,进而合理保护与利用该区草地资源提供支持。[方法]利用数字图像处理技术,获取了希拉穆仁荒漠草原坡面表层土壤颗粒组成信息,结合经典统计学和地统计方法,研究易风蚀颗粒(0.42mm)、中等颗粒(0.42~0.84mm)、不易风蚀颗粒(0.84mm)的空间分布格局。[结果]荒漠草原地表颗粒含量组成表现为:不易风蚀颗粒中等颗粒易风蚀颗粒;颗粒变异系数变化范围为11.23%~38.17%,属中等程度变异。3种颗粒最优半方差函数模型分别为指数、球状、球状模型;Kriging插值结果显示坡顶土壤颗粒组成最粗,自坡顶向下表现出变细的趋势;南坡与西南坡土壤粗化最严重,粗化程度由重到轻依次为:南(S)西南(SW)西北(NW)西(W)东南(SE)北(N)东北(NE)东(E)。[结论]研究区土壤颗粒具有强烈的空间自相关性,土壤颗粒组成空间变异性主要由结构性因素引起,人为干扰也产生了一定影响。     

内蒙古希拉穆仁草原风蚀水平观测研究

近年来,草原由于遭受不合理利用而严重退化、沙化,风蚀愈加严重。采用集沙仪和移动式风洞模拟相结合的方法,对位于阴山北麓中部的希拉穆仁草原风蚀特征进行了连续6 a的观测研究。结果表明:(1)植被是控制风蚀的决定性因素,并且植被高度对风蚀的抑制作用强于植被盖度。(2)研究区风蚀模数在围封初期很高,达到1313.7 t/(km²·a),随着植被的改善,草原风蚀逐年下降。(3)风蚀物以细沙粒为主,含量占60%以上。该地区每风蚀1000 kg土壤,同时就损失15 kg有机质,227 g速效氮,262 g速效磷和120 g速效钾,肥力损失量惊人。保护基本草原,恢复退化草地,是防治草地风蚀的最根本途径。     

基于土壤粒度参数的荒漠草原地表粗粒化过程

草原退化特征已由植被变化为主演变为土壤退化的阶段,其植被覆盖变化可在一定程度上反映退化状况与过程,探明荒漠草原不同退化阶段(覆盖度)地表风蚀状况,对合理利用与保护草地资源意义重大。以希拉穆仁荒漠草原7个覆盖度(裸地,5%,20%,40%,60%,80%和100%)下的表层土壤为研究对象,利用激光衍射技术测量表层0—1cm土壤粒度组成,分析不同覆盖度下的平均粒径、标准偏差、偏度、峰态及分形维数等粒度参数变化情况及颗粒频率分布。结果表明:(1)土壤粒度组成均以沙粒和粉粒为主,黏粒含量较低;偏度可作为有效粒度参数指标。(2)随着盖度降低,平均粒径数值越大,分选性越好,频率曲线由近于对称—正偏—极负偏转变,峰态由尖锐变平缓,分形维数先增加后降低。(3)粒径分布基本呈双峰分布,盖度越小第二波峰滞后越明显,且分布均匀程度越低,易风蚀颗粒范围为144~869μm。     

塔里木盆地荒漠类型及其抗风蚀特征初探

塔里木盆地的荒漠面积达到 5 2 .1× 10 6 hm2 ,按物质组成、地表景观和形成 ,荒漠可划分为盐漠、泥漠、砾漠和沙漠 4种类型。从不同荒漠类型剖面结构特点看 ,盐漠表层有盐结皮或盐结壳 ,泥漠则板结而坚硬 ,砾漠在地表有砾幕 ,它们都有一定抗风蚀的能力。沙漠中的沙丘组成物质以细沙为主 ,无特殊抗风蚀层次。尽管塔里木盆地的一些荒漠类型有一定抗风蚀的结构特点 ,加强荒漠区域的生态保护仍是非常重要。     

塔里木河下游荒漠河岸林近地表沙尘通量及粒度特征

[目的]分析主导风向下塔里木河下游阿拉干断面天然胡杨河岸林迎风面和背风面的沙尘输沙量及粒度特征,为该区天然河岸林防风固沙提供理论依据。[方法]利用BSNE梯度集沙仪采集两个迎风面样地(Y₁,Y₂)和两个背风面样地(B₁,B₂)近地表10,30,50,100和150 cm这5个高度的沉积物,再由Microtrac S3500激光衍射粒度分析仪测定沙样粒度特征。[结果](1)4个样地沙尘水平通量皆遵循幂函数或指数函数分布,总输沙量呈现：Y₁>Y₂>B₁>B₂,各样地随着离地表高度的增加输沙量呈减少趋势。(2)背风面相较于迎风面输沙量降幅在35%～80%之间,说明塔里木河下游天然胡杨河岸林具有较显著的防风固沙效益。(3)各高度沙粒平均粒径为80～93μm,以极细沙为主,粒径频率曲线呈单峰分布,沙尘组成简单,以局地沙源为主。[结论]研究区天然胡杨河岸林背风面输沙量低于迎风面、平均粒径小于迎风面、分选性优...     

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%。     

荒漠绿洲下垫面粒度特征与供尘关系的研究

研究以野外观测为主要手段，分析了不同高度大气降尘与不同下垫面沙粒的粒度特征及二者间的关系。结果表明：近地表0．1m处收集到的沙尘物质主要来自于近地表跃移的沙粒，随着高度的增加，降尘中细沙成分越来越少，粉沙成分越来越大。不同下垫面粒度特征与扬沙起尘关系密切。其粒度特征可反映下垫面向大气提供沙尘的程度。     

荒漠草原不同土壤类型水分入渗特征

为了研究荒漠草原不同土壤类型对降水的响应过程,在宁夏盐池县皖记沟村选取分布较广的灰钙土、风沙土和基岩风化残积土为研究对象,采用双环法测定其入渗过程,分析并比较三者的入渗特征,利用模型拟合土壤入渗过程。结果表明:研究区内3种类型土壤入渗过程大致可分为3个阶段,0~5min入渗速率急剧下降阶段,5~10min入渗速率逐渐变缓并趋于稳定及30min后入渗速率达到相对稳定的状态。通过对不同土壤初始入渗速率、稳定入渗速率及60min累积入渗量对比分析,发现不同土壤类型的入渗特征存在差异,风沙土的入渗性能最好,基岩风化残积土次之,灰钙土入渗性能最差,原因是由于不同土壤结构的差异所导致。各土壤类型物理性质的差异性分析表明,土壤的机械组成和非毛管孔隙度是影响研究区土壤入渗的主要因素。利用4种土壤入渗模型拟合不同类型土壤的入渗过程,通用经验模型更适宜于描述研究区内土壤入渗速率随时间变化的情况。     

希拉穆仁草原不同放牧强度对植被群落特征和土壤团聚体的影响

[目的] 为探究草原不同放牧强度下植被群落的改变,解析群落特征变化对土壤团聚体的影响。[方法] 以希拉穆仁荒漠草原控制放牧试验区为研究对象,采用野外调查、室内分析相结合的方法,分析轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG)和禁牧(CK)下植被群落特征和土壤团聚体特征及二者的关系,揭示植物群落变化对土壤团聚体的影响。[结果] (1)植物群落物种数随放牧强度的增加而增加,LG的群落Shannon-Wiener多样性指数(H'')和Simpson优势度指数(D)显著低于其他放牧强度(p＜0.05)。地上生物量随放牧强度的增加而降低,HG的地上生物量显著低于其他放牧强度(p＜0.05)。不同放牧强度下地下生物量差异显著,且不同土层的地下生物量均以LG最高。(2)平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)的变化趋势与大团聚体含量一致,在0—5, 5—10 cm土层表现为随放牧强度的增加先增加后降低再增加(LG最高、MG最低)。(3)群落Shannon-Wiener多样性指数(H'')、Pielous均匀度指数(J'')、地上生物量、容重是影响大团聚体含量、MWD和GMD的显著性因子(p＜0.05)。[结论] 放牧强度对土壤团聚体稳定性具有负反馈调节作用,主要通过影响植被群落多样性指数(H''和J'')、地上生物量、土壤容重的变化而引起土壤团聚体稳定性的变化。该结果为希拉穆仁草原放牧强度选择及生态恢复工作提供理论支撑和科学依据。     

库布齐沙漠南缘光伏电站内表层沉积物粒度特征

以库布齐沙漠南缘光伏电站表土为研究对象,利用激光衍射技术分析研究了地表0~5 cm层沉积物粒度特征,探讨光伏电站对风蚀颗粒粒度的影响。结果表明:光伏电站内沉积物以细砂、中砂为主。光伏电板的阻滞作用使得板下极细砂、细砂含量升高,中砂含量降低。与裸沙丘相比板下与板间分选性变好,板下颗粒细化,板间颗粒粗化,峰态偏离正态,向负偏发展,颗粒频率分布曲线变宽,累积频率曲线依次变陡。光伏电站内迎风方向(东南向西北方向)电板区域沉积物含量波动显著,频率较高,平均粒径较背风方向小,迎主害风方向颗粒出现粗化趋势。背风方向(西南向东北方向)沉积物含量波动频率明显下降,平均粒径较迎风方向大,背风方向颗粒出现细化趋势。北向南方向电板区域沉积物粒径逐渐增大,颗粒出现细化趋势,由光伏电站外缘延至光伏电站内部极细砂、细砂颗粒堆积程度逐渐增大。光伏电站迎风方向沉积物粗粒化现象尤为严重,需要在光伏电站周围、主要在迎风方向建设防护措施,来降低电站内颗粒粗粒化现象以及板间堆积现象的发生程度。     

半干旱草原潜在土壤风力侵蚀空间格局研究

中国绝大多数的干旱半干旱地区遭受着严重的风力侵蚀。风蚀可导致土壤流失、肥力下降,最终导致土地荒漠化。半干旱草原区的荒漠化问题日益突出,由此带来的沙尘暴等灾害天气增多,给人们的生产生活带来诸多不便。从影响土壤风力侵蚀的风速、干燥度、植被盖度、地形起伏度、土壤可蚀性以及放牧压力6个方面出发,借助GIS技术,通过主成分分析研究半干旱草原区达茂旗土壤风力侵蚀的空间分布格局。结果表明:达茂旗潜在土壤风力侵蚀指数由南向北呈高—低—高趋势。达茂旗北部地区土壤风蚀主要受风速、干燥度和植被指数影响;中部地区风力侵蚀主要受地形起伏度的影响,地形起伏对风的消减作用增强,使得风力降低,加之该地区土壤可蚀性和干燥度相对较低,风力侵蚀指数低;南部土壤风力侵蚀主要受放牧压力影响,春季正是牧草返青季节,植被盖度低,且牲畜密度相对较大,放牧对草场的压力大,土壤风力侵蚀严重。风力侵蚀各影响因子的时空异质性是导致半干旱草原风力侵蚀空间异质性的主要原因。干旱草原风力侵蚀空间异质性的主要影响因素是风速、干燥度和植被指数,其次受地形和土壤可蚀性的影响,而放牧压力是半干旱草原区土壤风力侵蚀的主要人为因素之一。     

乌兰布和沙漠绿洲农田不同土地利用方式地表风蚀特征研究

土壤风蚀是干旱地区绿洲农田开发的一个突出生态问题,如何针对不同的立地单元采取保护性措施是人们长久以来关注的重点。本文选择乌兰布和沙漠绿洲农田流沙地、沙质耕地、黏质耕地、撂荒耕地及留茬地5种典型土地利用方式,对其风速特征、地表蚀积量进行野外原位测定,并分析了不同下垫面的地表粗糙度和沉积土壤粒径特征。结果表明:研究区土壤颗粒组成以细砂含量占主导地位,粉粒、中砂与粗砂含量相对较低。与对照相比,各土地利用方式均能有效增加地表粗糙度,表现为:留茬地(0.32 cm)撂荒耕地(0.29 cm)沙质耕地(0.25 cm)黏质耕地(0.19cm)流沙地(0.02 cm)。土壤风蚀深度整体表现为流沙地沙质耕地撂荒耕地黏质耕地留茬地,5种利用方式下,留茬地风蚀程度最轻,风蚀深度仅为0.04 cm/d,分别较流沙地、沙质耕地、黏质耕地及撂荒耕地降低了99.03%、96.83%、94.29%与90.24%。因而,留茬地具有较好的防风蚀效益,是一种值得推广的土壤风蚀防治措施。     

放牧对荒漠草原土壤微生物的影响及其季节动态研究

研究了内蒙古荒漠草原不同放牧强度下土壤中微生物数量和养分含量的变化及其季节动态变化。结果表明,草原土壤中各类群微生物数量关系是细菌>自生固氮菌>放线菌>真菌,垂直分布为0~10 cm>10~20 cm土层;土壤微生物和养分含量随季节变化有着明显的变化,但各类群变化规律并不完全相同;与围栏相比,土壤中微生物总数量、细菌、真菌、放线菌和养分含量在轻牧区增加,重牧区降低。自生固氮菌数量在放牧区均增加。     

放牧强度对荒漠草原植被、土壤及其侵蚀特征的影响

[目的] 研究不同放牧强度对荒漠草原植被特征、土壤物理性能及其土壤侵蚀的影响,为荒漠草原水土流失治理和退化及生态系统修复提供科学依据。[方法] 以内蒙古希拉穆仁荒漠草原为研究区,采用原位监测和模拟试验相结合的方法,对重度、中度、轻度和无放牧4种不同放牧强度样地的植被群落、土壤物理性质、土壤侵蚀过程开展了研究。[结果] ①随着放牧强度的增加,群落平均盖度、高度和地上生物量呈降低趋势,物种丰富度指数、多样性指数及均匀度指数整体呈上升趋势。②土壤砂粒含量随放牧强度的增加呈上升趋势,表层土壤(0—10 cm)容重及入渗性能更易受放牧影响。③相同降雨强度下,随放牧强度的增加,土壤的侵蚀产沙量随之增加。土壤初渗速率、Simpson优势度指数和土壤砂粒含量是影响不同放牧强度下土壤侵蚀特征的关键因素。[结论] 放牧显著影响荒漠草原植被群落特征及土壤水文物理性能,因此,建议该区放牧强度控制在中度(2羊单位/hm²)及以下,对于受重度放牧破坏的草原区,围栏封育的同时还可适当进行人工补播或利用微生物改良土壤来提升土壤抗蚀性。     

风水复合侵蚀下锡林河流域不同管理方式 草地表土粒度特征

结合锡林河流域风水侵蚀情况,对锡林河流域围封天然草地、放牧草地、封育种植草地表层(0~5 cm)土壤粒度特征及其与风蚀、水蚀关系进行研究,结果表明:封育种植草地较放牧和天然草地在降低土壤风蚀和水蚀方面均起到了较明显的作用;锡林河流域草地表层土壤粒度组成以砂粒为主,其所占比例为75%~82%,放牧草地较天然草地及封育种植草地土壤粒度粗化明显,封育种植草地中蒙古冰草+草木樨草地土壤颗粒分选性较差,其余草地土壤颗粒分选性均为中等;研究区内粒径在160μm左右土壤颗粒为易受侵蚀土壤颗粒;研究区土壤粒度组成特征与风蚀、水蚀均有明显相关性,尤其与近地面20 cm风速和径流产流总量联系最为密切。