河西绿洲边缘积沙带的稳定性及其生态效应

甘肃河西沙区经过60多年的防沙治沙,在绿洲边缘尤其是上风向形成了一条积沙带。积沙带作为绿洲边缘造林固沙和沙障固沙过程中的副产物,其稳定性如何?又具有什么样的生态效应呢?本文分析了甘肃河西沙区绿洲边缘积沙带上21个样点风速、风向等观测资料。结果表明:1)河西沙区绿洲边缘积沙带均处于稳定状态。2)积沙带具有显著的防风作用,且防御风的作用随风速的增大而增强,当风速≥2 m·s-1时,积沙带下风向防风距离大于积沙带高度的20倍。风速越大,则沙丘下风向降低风速越明显。3)高度是表征积沙带防风功能的一个重要指标,而当风速≥8 m·s-1时,积沙带顶部风速小于上风向空旷风速。4)气流到达积沙带迎风坡时,通过沿坡面抬升和向两翼分流2种方式释放能量并降低流速。风向偏转会降低迎风坡主风方向的风速。     

河西绿洲边缘积沙带与环境因子的关系

绿洲边缘积沙带的形成是一个新的科学问题。甘肃河西地区经过半个多世纪的防沙治沙,在绿洲边缘形成了一条积沙带。为了研究积沙带的形成及其与环境因子的关系,本文对河西走廊东端至走廊中西部绿洲边缘的积沙带进行了调查。结果表明:1)河西走廊东端至中西部绿洲边缘积沙带平均高12.77m,平均带宽308.48m。2)积沙带的宽度与高度呈显著正相关;积沙带的高度与当地的年降水量和年平均风速呈显著正相关;积沙带的增高速率与当地年降水量和年平均风速呈正相关。3)降水条件是决定积沙带高度的关键因子,其次是年平均风速。4)在高大沙丘顶部设置柴草沙障,能促使积沙带(沙丘)继续增高。     

民勤绿洲边缘积沙带的稳定性动态

甘肃河西走廊经过60年的防沙治沙,在绿洲上风向边缘形成了一条流沙堆积带,即积沙带。其中,民勤绿洲上风向边缘的积沙带最高大、最连续。为了揭示积沙带的稳定性动态,在民勤绿洲上风向边缘设置11条观测样线,从2016年11月上旬至2019年4月上旬进行了7次风蚀积沙观测和沙面特征点位移观测。民勤绿洲上风向边缘积沙带按形成方式可分为人工固沙林积沙带、天然灌丛积沙带和乔灌木混交单行林积沙带。结果表明:人工固沙林积沙带风蚀最严重且前移速率最快,天然灌丛积沙带次之;风蚀程度越轻则积沙带前移速率就越慢,草本植物盖度越高沙面风蚀程度就越轻,积沙带前移速率就越慢。草本植物盖度与沙面稳定性二者相辅相成;积沙带迎风坡为风蚀面,而背风坡为积沙面,一蚀一积,维持着积沙带的前移及其动态稳定性。     

民勤绿洲边缘积沙带植物群落健康分析

甘肃河西走廊经过60多年的防沙治沙,在绿洲边缘形成了一条积沙带。其中,民勤绿洲边缘积沙带相对最典型、最完整。积沙带上的植被不仅是积沙带的形成因素,更是维持积沙带稳定的重要因素。从一定意义上说,积沙带上植被的健康状况,决定着积沙带的稳定性。为了分析积沙带上的植被状况,在民勤绿洲边缘积沙带上等间距设定了11条样线,通过60多个样方的植被调查,对民勤绿洲边缘积沙带上植物群落进行了健康序列分析。结果表明:民勤绿洲边缘积沙带上的植被普遍是不健康的,民勤绿洲边缘人工固沙林积沙带上的植被健康状况相对好于天然灌丛积沙带上的植被健康状况,乔灌混交林积沙带上的植被健康状况最差。民勤绿洲下游积沙带上的优势种植物柽柳严重枯死,健康状况最差,积沙带潜在风蚀活化的危险。农田弃耕后,沙区农田边缘防护林及其积沙带的保护是一个新的值得考虑的问题。     

民勤绿洲边缘积沙带植物群落健康序列分析

甘肃河西走廊经过60多年的防沙治沙,在绿洲边缘形成了一条积沙带。其中,民勤绿洲边缘积沙带相对最典型、最完整。积沙带上的植被不仅是积沙带的形成因素,更是维持积沙带稳定的重要因素。从一定意义上说,积沙带上植被的健康状况,决定着积沙带的稳定性。为了分析积沙带上的植被状况,在民勤绿洲边缘积沙带上等间距设定了11条样线,通过60多个样方的植被调查,对民勤绿洲边缘积沙带上植物群落进行了健康序列分析。结果表明:民勤绿洲边缘积沙带上的植被普遍是不健康的,但相对本文的健康序列看,民勤绿洲边缘人工固沙林积沙带上的植被健康状况相对好于天然灌丛积沙带上的植被健康状况,乔灌混交林积沙带上的植被健康状况最差。民勤绿洲下游积沙带上的优势种植物柽柳严重枯死,健康状况最差,积沙带潜在风蚀活化的危险。农田弃耕后,沙区农田边缘防护林及其积沙带的保护是一个新的值得考虑的问题。     

河西绿洲边缘积沙带形成的典型相关因子

绿洲边缘积沙带的形成因素及其生态效应是一个新的科学问题。为了研究河西绿洲边缘积沙带的形成原因,运用方差分析、相关分析以及典型相关分析等方法,对河西绿洲边缘积沙带的21个样点的观测资料进行了分析。结果表明:河西绿洲边缘积沙带的分布趋势大致为东高西低、东宽西窄,大部分地段目前处于稳定阶段;积沙带上的优势种植物以天然柽柳最多,不同优势种植物的积沙带的迎风坡植被盖度及植被纯盖度差异较显著。典型相关分析结果表明:积沙带的高度和宽度是降水量、到沙源的距离、背风坡植被盖度和年平均风速等气候环境因子共同作用的结果。积沙带的生态效应:一是自身作为一种障碍物的防护作用,二是阻截、减少流沙流沙进入农田的作用。     

沙蒿与油蒿灌丛的防风阻沙作用

沙蒿与油蒿广泛分布于我国沙漠地区,是沙地植被的重要建群种和优势种。在腾格里沙漠南缘半流动沙地,实测了两种典型固沙植物沙蒿与油蒿的防风阻沙作用,从灌丛空间构型对比分析了其防风阻沙机制。结果表明,沙蒿与油蒿灌丛均具有明显的降低风速作用,但油蒿灌丛较沙蒿灌丛具有更显著的防风作用,而且对灌丛后不同位置、近地面不同高度层风速的降低程度明显不同。在灌丛后6倍株高范围内,沙蒿灌丛对50cm高度风速降低程度显著大于20cm,而油蒿灌丛对近地面20cm高度层风速降低程度显著大于50cm。在相同风速下,油蒿灌丛后20cm高度平均风速是沙蒿灌丛的1/2,而50cm高度平均风速与沙蒿灌丛相近。同时,沙蒿灌丛阻沙作用弱,而油蒿灌丛具有明显的阻沙作用,单株积沙体积达到45.2±16.1dm3,积沙重量达到72.1±25.7kg,油蒿灌丛积沙量大小与灌丛结构间存在显著的正相关。研究表明,紧密型结构的油蒿灌丛是较松散型结构沙蒿灌丛更为理想的防风固沙植物,其灌丛分枝数多、分枝角度小、生物量大且多分布在近地面层是具有显著防风阻沙作用的根本原因,该结论可为干旱区防风固沙植被建设物种选择提供依据。     

干旱荒漠区斑块状植被空间格局及其防沙效应研究进展

斑块状植被相对稳定的空间格局是其适应环境的结果,也是干旱区植被存在的主要形式.干旱荒漠区植被对土壤风蚀的防护功能不仅与盖度、高度有关,而且与植被空间格局有关.以往的研究多侧重于植被盖度和高度对防护功能的影响,而对植被格局影响防沙效应的研究相对薄弱.干旱区斑块状格局的植被能否防沙、防沙效应如何一直是防沙治沙工程研究中的焦点问题.综述了干旱区斑块状植被空间格局特征、形成演化及防风固沙效应等方面的研究进展,提出未来应借助3S技术手段和模型模拟方法,加强对斑块状植被空间格局与风蚀风积过程的互馈关系、斑块动态的驱动因素和斑块状植被格局防沙功能的尺度效应研究.     

不同治沙措施对荒漠绿洲过渡带植物群落与土壤因子的影响

沙漠化是河西走廊荒漠绿洲过渡带土地退化的主要原因,科学合理的治沙措施能够有效控制风沙侵害,有助于植被-土壤系统的重建与恢复。多年来,治沙措施的研究主要集中在不同时间梯度下某种给定措施对植物群落及土壤的影响方面,对于同一时间段内不同类型措施产生的生态惠益尚缺乏足够认识。鉴于此,以流动沙地丘间地为对照,选取围栏封育+麦草沙障(Ge+Ws)、麦草沙障+人工梭梭(Ws+H)和尼龙沙障+人工梭梭(Nn+H)3种不同的治沙措施区为研究对象,通过群落学调查与土壤因子测定,研究了不同治沙措施影响下植物群落数量特征和土壤因子的变化规律与相互关系,并对各措施的生态效益进行了评价。结果表明：(1)植被方面,3种治沙措施影响下草本层和灌木层群落数量特征均呈增加趋势,其中Ge+Ws草本层恢复效果较佳,Ws+H和Nn+H灌木层恢复程度更明显;土壤方面,伴随植物群落的恢复,3种治沙措施均能大幅改善土壤全碳、全氮、有机质等主要养分,但同时对土壤水分带来负面效应,Ge+Ws、Ws+H及Nn+H的表层土壤含水量依次减少了37.99%、 31.37%和35.94%。(2)结构方程模型显示,治沙措施通过直接影响灌木和草本群落...     

沙漠植物分层侧影与积沙成丘的关系

选用民勤沙区常见的几种固沙植物,在民勤西沙窝沙漠边缘设置了108个植物和沙堆样方,通过对不同植物的分层侧影宽度、分层侧影面积和侧影中心等指标的测定和对比分析,得出如下结果:1)可积沙成丘植物的侧影为三角形或柱形,即由地面向上侧影宽度变小,侧影中心在近地面30 cm高度内,具备这一条件的植物为丛生灌木。而不能积沙成丘的植物侧影为菱形,侧影中心距地面高度在30 cm以上。2)风沙流以及沙尘暴中的沙粒主要集中在近地表0—30 cm高度内流动,这便是植物侧影越低,越易积沙成丘的重要原因之一。3)沙埋后茎秆能产生不定根的植物可形成高于植株几倍至数十倍高度的沙堆/沙丘,而不具备这一属性的植物,有些虽然能形成沙堆,但沙堆受植物高度限制,即沙堆高度不会超过植株高度。4)侧影面积大小是反映植物防风固沙功能的一个十分重要的指标,能积沙成丘是植物阻固流沙的物质体现,形成的沙堆越高大则表明植物阻固流沙的功能越强,但不能积沙成丘的植物如梭梭、沙拐枣、沙蒿等也是具有一定防风阻沙效果的。     

河西走廊荒漠地区的人口和生态问题

甘肃省自然条件差,粮食自给程度低。在这一背景下,有着灌溉之利,粮食产量较高且稳定的河西走廊荒漠绿洲,便首当其冲地承受着生产更多商品粮的压力。由此必须扩大垦殖,增加用水以及由于人口增长而扩大樵采等对植被的破坏,加剧了沙漠化的发展和绿洲的衰退。本文拟对河西走廊荒漠地区的人口与生态环境问题及解决途径,做一概略讨论。     

民勤绿洲-荒漠过渡区水量平衡规律研究

以甘肃省民勤县刘家地村外缘的绿洲 -荒漠过渡地带为定位研究区域 ,利用长期调查和水文学研究方法从生态系统的角度对绿洲 -荒漠过渡区的水量平衡特别是土壤水分和蒸散量的时空格局与动态特征进行了研究。结果显示 :1沿绿洲至流动沙丘这一过渡带 ,随着与绿洲距离的逐渐拉大 ,土壤含水量减小 ,0～ 80 cm土层的月平均土壤含水量的大小顺序为红柳沙包(5 .6 1% ) >白刺沙包 (5 .4 7% ) >流动沙丘 (5 .2 2 % ) ;土壤水分垂直变化规律是由表层到深层依次递增。 2在蒸散日进程中 ,红柳沙包和白刺沙包的蒸散率峰值到来时间比流动沙丘早 1～ 2 h,且日最大蒸散速率大小顺序为红柳沙包 (0 .2 4 mm / h) >白刺沙包 (0 .2 0 m m/ h) >流动沙丘 (0 .18mm/ h) ;影响绿洲荒漠 -过渡区蒸散的主要气象因子为日照百分率、气温、空气饱和差以及风速等 ,它们与日蒸散量的斜率关联度分别为 0 .717、0 .6 4 3、0 .6 4 9和 0 .70 5。3生态系统总的水量平衡特点是 ,水分输入主要靠降水和土壤水分的水平运动补给 ,而土壤和植被蒸发散是系统的主要输出项。     

基于NDVI绿洲-荒漠过渡带宽度识别——以河西走廊中部荒漠绿洲为例

绿洲-荒漠过渡带是荒漠与绿洲之间的生态缓冲区,在维持绿洲能量流动、物质循环和景观稳定方面具有重要作用。过渡带宽度和属性直接影响到了其在整个绿洲系统中的功能发挥。以河西走廊中部张掖绿洲的Landsat(OLI)NDVI(归一化植被指数,Normalized Difference Vegetation Index)数据为基础,结合野外调查将过渡带类型划分为绿洲与石质裸山、砾质荒漠、沙质荒漠和人工固沙区4类。采用缓冲分析、分段线性趋势分析和尺度分别为30 m、90 m、210 m、330 m焦点分析等方法研究了不同类型过渡带宽度和尺度依赖特征。结果表明,在不同尺度上绿洲外缘NDVI变化存在二种线性回归趋势,趋势线交点至绿洲边界距离可确定为过渡带宽度。不同尺度分析表明,绿洲-石质裸山过渡带宽度为165—220 m,在其内NDVI线性变化趋势显著(P0.05)。绿洲-砾质荒漠过渡带宽度保持在330 m,在其内NDVI变化趋势极显著(P0.001)。绿洲-沙质荒漠过渡带宽度变化在230—290 m,NDVI变化趋势也为极显著(P0.001)。绿洲-人工固沙区过渡带宽度变化在570—580 m,与其它类型不同地是在过渡带内存在二种变化趋势,在210—240 m范围内变化趋势极显著(P0.001),超出此范围线性回归趋势不显著(P0.05)。     

河西走廊天然固沙植被区地表甲虫多样性及其对沙漠化的指示作用

干旱、半干旱区沙漠化强烈影响动植物分布及多样性,地表甲虫是荒漠中主要的动物类群,它们对沙漠化引起的植被和土壤环境变化响应十分敏感。鉴于此,以河西走廊中部张掖绿洲外围的天然固沙植被区作为研究区,依据沙漠化发育程度选择流动沙丘（ASD）、丘间低地（IL）、半固定（SFSD）和固定沙丘（FSD）4种生境,调查了地表甲虫群落组成及影响甲虫分布的植被和土壤环境。研究发现,4种生境地表甲虫群落组成明显不同并存在季节变异,5月ASD与IL、SFSD和FSD生境地表甲虫群落的相异性大于8月。5月和8月SFSD生境地表甲虫活动密度均显著高于其他生境,8月FSD生境地表甲虫多样性指数显著高于其他生境。不同大小甲虫对沙漠化的响应模式不同,大中型甲虫对沙漠化的响应较小型甲虫敏感,这在5月表现尤为明显。地表甲虫与环境因子的RDA分析结果表明,12个植被和土壤环境因子解释了49.8%的地表甲虫群落变异,其中植被环境解释了甲虫群落变异的16.3%,土壤环境解释了甲虫群落变异的4.2%,植被和土壤环境相互作用解释了甲虫群落变异的29.3%。pRDA分析结果表明,草本物种丰富度、灌木盖度、土壤有机碳含量和粗砂含量是影响地表甲虫分布的主要环境因子,它们解释了43.7%的地表甲虫群落变异。Pearson相关分析表明,草本物种丰富度与地表甲虫活动密度呈显著正相关,而与地表甲虫均匀度呈显著负相关;灌木盖度与地表甲虫多样性呈显著正相关;地表甲虫物种丰富度与灌木盖度和草本物种丰富度均呈显著正相关。此外,研究还发现戈壁琵甲、克氏扁漠甲、中华砚甲和甘肃齿足象可以用于指示FSD生境,东鳖甲属昆虫可以用于指数SFSD生境,谢氏宽漠王可以用于指示IL及ASD生境。     

绿洲-荒漠交错带环境特征初步研究

以甘肃省石羊河下游的民勤绿洲为例,对其绿洲外围与荒漠交错地带的植被和植被关系密切的灌丛沙包特征进行了系统研究,结果表明,由于生态交错带边缘效应的存在,植被盖度的变化呈现绿洲附近与交错带外围靠近流沙的地方较低,而位于流沙和绿洲之间的部分相应较高,植被盖度较高的部位主要集中于自流动沙丘至绿洲外600m处,而非紧靠近绿洲、这与地下水自沙漠向绿洲方向运移有关,在绿洲外缘300～600m的范围内植被盖度出现下降,原因可能与绿洲荒漠交错带界外区的形成有关,说明研究区绿洲0～600m范围即是该区域绿洲界外区的存在区域,灌丛沙包上的裸沙率以绿洲界外区为最大,大量沙包裸露,可致沙子的活动性增强,因此该地带是对绿洲土地造成沙质荒漠化的最大流沙来源。     

基于NDVI的塔里木盆地北缘绿洲-荒漠过渡带时空演变分析

基于2001、2007、2013和2017年的ETM/OLI遥感影像,使用复合植被指数构建的植被覆盖度模型与目视解译相结合提取塔里木盆地北缘绿洲-荒漠过渡带,并对其时空演变过程进行分析,为推动干旱区绿洲经济的可持续发展,土地荒漠化防治以及区域生态环境改善提供依据。结果表明:(1)2001—2017年间研究区绿洲面积呈扩增趋势,荒漠面积呈下降趋势;过渡带面积先减少后趋于稳定,年均扩增速率为-0.264%。(2)近16年来绿洲面积沿其边缘向外有不同程度的扩增,过渡带扩张面积主要由荒漠变化而来,缩小面积主要变化为绿洲,未变化面积趋于稳定,年均变化面积为-0.058×10^4 hm^2;(3)研究时段内受人为因素影响,绿洲面积迅速扩张,过渡带内侧的荒漠植被被开垦为耕地;位于区域东部和南部的地带,由于受地形和水文等自然因素的影响,过渡带面积扩增,荒漠面积缩减。近16年来塔里木盆地北缘加快了绿洲化进程,较为有效的控制了荒漠化;但过渡带空间变动较大,绿洲扩张过快且普遍存在环境恶化现象,该区域的生态环境还需进一步改善。