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。     

沙丘部位对聚乳酸纤维沙袋沙障降解速度的影响

掌握聚乳酸纤维沙障的降解速度对于沙障防护效益的发挥具有重要意义。在毛乌素沙地的流动沙丘迎风坡设置聚乳酸沙障,采用测定力学性能、质量损失及观察表面形态等多种手段对毛乌素沙丘迎风坡底部、中部和沙丘顶部铺设5a的聚乳酸纤维沙障的降解速度进行了研究。结果表明:与原始聚乳酸纤维沙障相比,从沙丘迎风坡底、迎风坡中到坡顶,沙障的降解速度逐渐增大。障格内纬向障体(垂直于主风向)的整体降解速度较经向障体(平行于主风向)的严重。单根沙障暴露面障体的降解速度均较贴地面的大,且二者的差异随坡位的上升越来越大。表明沙丘不同部位的风沙活动、光照、土壤水分含量等环境因素分布的差异对于聚乳酸纤维沙障降解速度有着重要的影响,在设置沙障或后期维护时应当注意加强。     

基于MODIS数据的2001—2016年内蒙古积雪分布及其变化趋势

积雪融水是干旱区重要的水资源之一,积雪分布变化的监测对区域雪冰资源的合理利用及灾害防治至关重要。基于内蒙古地区2001-2016年MOD10A2积雪数据对研究区进行分带提取,分析不同海拔高度积雪年内年际变化特征,结合气温和降水气象因素,分析其分布变化原因。研究表明:积雪面积、积雪覆盖率年内分布呈单峰形,10个海拔带的积雪期为9月到次年5月,峰值出现在冬季,积雪覆盖率增减的临界高度在952~1 114 m;不同高程带的积雪面积在春季、夏季、秋季整体上呈现出"增加-减少-增加-减少"的年际变化规律,冬季整体上表现出"减少-增加-减少"的变化规律;积雪面积受降水量和气温相互的影响,其中海拔高度可能起到间接作用。内蒙古地区春季、冬季积雪覆盖率均与冬季降水量呈显著正相关,各季节积雪覆盖率基本与温度呈负相关关系。     

荒漠草原植被覆盖对土壤水分的影响

以希拉穆仁草原为研究对象,通过对不同植被覆盖下土壤水分进行测定,研究了荒漠草原植被覆盖对土壤水分的影响,结果表明:植被覆盖度与土壤水分之间具有显著的相关关系,尤其是10 cm深度范围内土壤水分随植被盖度呈二次抛物线性趋势增加(R2=0.904 9);由于根系层分布的差异使得土壤剖面不同深度上对这种影响的水分响应不尽相同,灌丛植被覆盖的土壤水分含量在剖面0～40cm范围内明显大于其他植被类型,以坡顶土壤含水量最低;荒漠草原植被覆盖状况变化不仅影响土壤水分含量大小,而且显著影响土壤水分的空间分布,退化较轻的河滩草甸植被有利于维持相对均匀的土壤水分空间分布.     

铜唑防腐剂处理对沙柳沙障防腐性能的影响

以铜唑防腐剂(CuAz)对沙柳沙障进行处理,比较CuAz防腐剂不同处理浓度对沙柳沙障抗折强度损失率和质量损失率的变化.结果表明:不同浓度处理的沙柳沙障抗折强度损失率存在显著差异,抗折强度损失率随浓度的变化规律为3.5%＜3.0%＜2.5%＜2.0%＜1.5%＜CK;不同浓度处理的沙柳沙障质量损失率存在显著差异,质量损失...     

不同盐分土壤条件下新疆杨体内矿质元素的分布

测定土壤盐分不同的灌渠(盐分较低)和排渠(盐分较高)上生长的同龄新疆杨K+、Na+、Ca2+、Mg2+含量,比较二者叶、枝、边材和根部的K+、Na+、Ca2+、Mg2+含量的分布状况,结果表明:(1)两渠道新疆杨K+和Na+在不同器官中的分布规律是不同的,尤其在根中出现了相反的分布趋势.(2)两渠道新疆杨各器官对K+和Ca2+的积累量较高,地上部器官对Na+的积累量较低,而根中Na+的积累量要远高于地上部分,尤其排渠新疆杨根中Na+的积累量表现的最明显.(3)土壤中盐分含量的高低对新疆杨根系和边材中矿质元素的积累影响较大.     

小针茅草原地下生物量的垂直分布规律

【目的】研究小针茅(Stipa klemenzii)群落地下生物量的垂直分布规律,为荒漠草原碳储量研究提供基础数据与理论依据。【方法】通过典型样地调查,测定内蒙古苏尼特右旗小针茅荒漠草原2种草地类型(小针茅+无芒隐子草和狭叶锦鸡儿-小针茅+无芒隐子草)生长季(2011年5-9月)各月的地下生物量,分析了小针茅草原2种主要草地类型0～60cm土层地下生物量5-9月各月的垂直分布规律。【结果】小针茅草原2种主要草地类型总地下生物量及各层地下生物量的季节变化均表现为"N"型,地下生物量峰值出现在7月;小针茅草原地下生物量呈明显的垂直空间分布格局,之后随土层深度的增加递减趋势明显,呈"T"型分布;0～10cm土层的地下生物量最高,所占比例最大;在30cm以下土层根系分布较少,地下生物量明显减少;0～30cm土层的地下生物量占总地下生物量的80%以上,且二者呈极显著的线性相关。【结论】在0～60cm土层,随着土层深度增加,小针茅草原地下生物量呈递减趋势,且主要集中在0～30cm土层,可以用0～30cm土层地下生物量模拟总地下生物量。     

接种根瘤菌后3个紫花苜蓿品种耐盐性综合评价

研究苜蓿中华根瘤菌共生3个耐盐性高的紫花苜蓿品种,以选育适宜在内蒙古盐渍土地区大量种植的紫花苜蓿品种。以内蒙古地区常见的3个紫花苜蓿品种(中苜1号、金皇后、阿尔冈金)为试验材料,利用不同浓度NaCl溶液(0、50、150 mmol/L)模拟盐害环境,对3个紫花苜蓿品种接种苜蓿中华根瘤菌,测定紫花苜蓿品种的地上部分鲜质量、根鲜质量、根瘤数、有效根瘤数、丙二醛(MDA)质量摩尔浓度、可溶性糖质量分数6项指标,依据隶属函数法进行耐盐性综合评价。当盐浓度达到50 mmol/L时,3个紫花苜蓿品种中金皇后与苜蓿中华根瘤菌共生耐盐效果最好,相比于不接种地上部分鲜质量增加6.14 g,MDA质量摩尔浓度低至0.91mmol/g,可溶性糖质量分数高达21.65 mg/g,在3个紫花苜蓿品种中膜脂过氧化程度最低,渗透调节能力最强。当盐浓度达到150 mmol/L时,接种苜蓿中华根瘤菌对3个紫花苜蓿品种影响微弱。耐盐性强弱依次为金皇后(接种RM)、中苜1号(接种RM)、阿尔冈金(接种RM)、中苜1号(未接种RM)、金皇后(未接种RM)、阿尔冈金(未接种RM)。不同盐浓度(0、50、150 mmol/L)对3个紫花苜蓿品种生长均有抑制作用,且抑制效果随盐浓度升高而增强。在轻度盐害(50 mmol/L)环境下,接种苜蓿中华根瘤菌有效缓解盐对紫花苜蓿的伤害,其中金皇后耐盐性最强。当重度盐害(150 mmol/L)发生时,接种苜蓿中华根瘤菌对紫花苜蓿作用效果不明显甚至不起作用。     

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。     

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。