敦煌莫高窟及周边环境拟步甲虫害调查研究

自2018年以来,每年春夏季在莫高窟窟区及周边荒漠都会出现大规模的拟步甲科昆虫活动,对壁画保存和游客参观造成了影响。为明确拟步甲虫害情况,采用样方法、陷阱法对该区域进行全面普查,以明确拟步甲虫害类型、分布、暴发特点以及对文化遗产的危害。结果表明,在莫高窟暴发的拟步甲科昆虫主要有4种：洛氏脊漠甲Pterocoma loczyi、克氏扁漠甲Sternotrigon kraatzi、三沟胸鳖甲Colposcelis trisulcata和光滑胖漠甲Trigonoscelis sublaevigata,优势种为洛氏脊漠甲。莫高窟约1/3的调查洞窟内有拟步甲活动,对起甲和酥碱壁画威胁较大;其主要取食白刺Nitraria tangutorum,危害荒漠植被。虫害暴发与区域降雨量增加和植物食源丰富相关;亟需采取有效防控措施,以确保文物及其赋存环境安全。本研究为莫高窟虫害的监测防治和文物保护提供了科学依据。     

敦煌莫高窟崖顶灌木林带防风固沙效应

敦煌莫高窟的风沙防治必须要建立一个完整的防护体系 ,灌木林带的建立是这一综合防护体系中不可缺少的重要组成部分。通过对已建立的两条灌木林带防护效应的观测分析 ,结果表明 :灌木林带使其周围的气流场重新分布 ,改变了近地表风沙流结构 ,0 .5、2 m高处的风速梯度发生显著变化。在林带高 2 0～ 30倍的有效防护范围内风速降低 6 8.1%～ 4 0 .7% ,两条林带后2 m处的输沙率分别是林带前缘 30 m对照处的 1/ 38和 1/ 138,3a时间灌木林带内积沙厚度达 0 .7m。沙地浅层 (0～ 2 0 cm )细沙(0 .2 5～ 0 .1m m)和微沙 (0 .1～ 0 .0 5 mm)含量分别增加了 2 0 .6 %、5 .5 % ,有机质含量在植物根系分布范围内成倍增加。灌木带对区域小气候的改善效应明显。流沙地 0 .5、1和 1.5 m高处日平均气温比灌木带内分别高出 0 .5、0 .9和 0 .2℃ ,而相对湿度灌木林带内比流沙地平均高 0 .4、0 .3和 0 .1%。浅层土壤 (0～ 2 0 cm)温度昼夜变程与地表温度变化基本呈正弦态分布 ,并以垂直方向向下传递 ,但变幅较地表为小。灌木林带内 0～ 2 0 cm土壤平均温度比流沙地高 0 .7℃     

用耗散结构理论对莫高窟园林用水的分析

通过莫高窟园林用水的调查,发现平均灌溉量为8366mm,远高于敦煌农田的灌水量2250mm,并且全部通过土壤表面蒸发和植物蒸腾耗散掉了.这就出现了一个实际用水量很高的地方,它仍然表现为缺水的悖逆现象.而且也远大于以水面为基础当地的耗散量2486mm.应用 Penman的蒸散指数、Thornthwaite的蒸散指数、Holdridge生命地带指标等进行比较研究,结果仍然不能解释莫高窟存在的现象.通过对于莫高窟的温度、光照、湿度、风速、热量、土壤结构、浇灌方式等与水分耗散有关的因子进行深入的调查与分析后,发现这个现象与耗散结构理论相吻合.应用耗散结构理论解释了在莫高窟园林用水中存在的一个似非而是的问题.水的耗散结构理论对西北干旱地区的水资源利用有重要意义.应用耗散结构理论与前人对水分耗散方面的研究并不矛盾,完全可以在这一理论指导下统一起来,有望建立起统一的水分耗散应用模型.同时对与耗散结构理论相关的熵问题进行了探讨,认为这个问题与时间问题一样,是认识的主体——人的心理错觉,并没有物质上的实质.     

损坏敦煌莫高窟壁画的害虫——仿爱夜蛾的生活习性与防治研究

本文记述了仿爱夜蛾的生存环境、形态特征、生活史及习性 ,分析了其对敦煌莫高窟壁画的严重危害 ,提出了以营林、物理机械、生物、化学等为主的综合防治手段 ,并为深入研究该虫排泄物对石窟颜料、地仗成分产生的影响提出了新思路     

敦煌莫高窟中细菌多样性的研究

【目的】通过对敦煌莫高窟内细菌多样性及生理生化特征的分析,为壁画微生物病害防治提供试验依据。【方法】采用纯培养与16S rDNA等技术对莫高窟245#窟内空气样品、壁画样品进行分析,并在培养基中添加壁画颜料测试其对细菌生长的影响。【结果】分离出可培养细菌76株,分属于8个属。其中空气中有6个属,分别为Bacillus、Arthrobacter、Pseudomonas、Acinetobacter、Enterobacter、Kocuria,优势菌为Bacillus、Arthrobacter。壁画上有Bacillus、Arthrobacter、Paenibacillus、Erythrobacter 4个属,优势菌为Bacillus、Arthrobacter;并发现DHXJ05(Enterobacteriaceae)、DHXJ08(Bacillaceae)、DHXJ15(Erythrobacteraceae)、DHXJ16(Bacillaceae)和DHXJ17(Bacillaceae)能在含有铁红、铅丹、朱砂的环境中良好生长。【结论】为后期研究壁画颜料的变色机理及选择相应的细菌防治制剂提供了条件。     

仿爱夜蛾成虫对敦煌莫高窟模拟洞窟壁画的选择趋性

为探明仿爱夜蛾Apopestes spectrum对莫高窟壁画的损害过程, 给壁画病害昆虫的有效防治提供科学依据。本文结合莫高窟洞窟的微气候环境监测, 在置于莫高窟第53窟中模拟洞窟中观察了仿爱夜蛾成虫的空间分布特点及其对不同颜料壁画的选择趋性。微气候环境监测结果表明, 在8-9月仿爱夜蛾成虫发生高峰期, 模拟洞窟内和莫高窟第53窟内的平均温度分别为17.97℃和18.02℃, 相对湿度分别为37.04%和37.13%, 两者非常接近, 说明模拟洞窟可以较好地模拟自然洞窟内的气象环境条件。空间分布观察结果表明, 仿爱夜蛾在模拟洞窟内不同方位壁画表面的分布数量差异较大, 其中在南壁上部和东壁两侧分布数量最多, 而在底部、 顶部和西壁上部分布数量最少。不同颜料壁画选择趋性测定结果表明, 仿爱夜蛾成虫对不同颜料壁画的选择偏好差异明显, 其中在靛蓝、 铁红和墨壁画色块上的数量最多, 其次为铅丹和石绿色块。Pearson相关性分析显示, 壁画颜料明度与其表面仿爱夜蛾的分布数量呈极显著负相关, 表明壁画颜料明度是影响仿爱夜蛾成虫对不同颜料趋性的重要因素之一。本研究对于其他石窟寺病害昆虫损坏壁画机理研究具有重要的借鉴意义。     

仿爱夜蛾成虫在莫高窟模拟壁画表面的运动行为及其损害机理

【目的】探明莫高窟优势病害昆虫仿爱夜蛾Apopestes spectrum (Esper)成虫在模拟壁画表面的运动行为,以揭示壁画损坏过程及其机理。【方法】本研究依据古代敦煌壁画制作工艺制作模拟壁画。利用扫描电镜观察了仿爱夜蛾成虫爬行足跗节的微观形态,定量分析了成虫翅面鳞粉量及其对壁画的污染程度,观测动物运动行为并系统记录了病害昆虫在90°模拟壁画表面的运动行为特征,分析了仿爱夜蛾成虫运动参数与模拟壁画表面粗糙度间的关系。【结果】仿爱夜蛾成虫主要依靠胸足的侧爪、中垫、掣爪片和微刺的协调作用在壁画表面黏附和爬行,在90°模拟壁画表面依然具有很强的爬行能力。仿爱夜蛾成虫通过调整步态实现在不同粗糙度表面的稳定爬行,壁画粗糙度决定了其是否需要扇动翅膀,以增大在垂直壁画表面稳定爬行的前进动力。【结论】仿爱夜蛾成虫爬行时的爪部接触冲击和拍翅行为均易造成壁画损坏,对于带有起甲、酥碱等病害的脆弱质壁画危害的风险更大。     

Molecular characterization of airborne fungi in caves of the Mogao Grottoes, Dunhuang, China

In this study, we analyzed air samples collected from several sites within the Mogao Grottoes, Dunhuang, China. The samples were collected each month from September 2008 to August 2009 from an open cave (OC), a semi-open cave (SC), a closed cave (CC), and the entrance (EN) of the Mogao Grottoes. Sampling was carried out using a six-stage Andersen FA-I sampler; then samples were cultured and fungal isolates were identified by partial sequencing of their internal transcribed spacer (ITS) region. Eleven different fungal genera were found, and the most prevalent was Cladosporium, followed by Fusarium, Penicillium, Alternaria, and Aspergillus. The fungal community composition varied among the four sites. Fungal community structure was significantly related to site (r = −0.293, p = 0.039) and to time of year (r = −0.523, p = 0.000). The concentrations and abundance of airborne fungi varied greatly throughout the year at the four sampling sites. Meteorological parameters (e.g., temperature, relative humidity) and the number of visitors also influenced both abundance and community structure of airborne fungi in the Mogao Grottoes.     

Measurement and analysis of the yearly characteristics of deep-buried phreatic evaporation in a hyper-arid area

Water scarcity is the primary cause of land deterioration, so finding new available water resources is crucial to ecological restoration. We investigated a hyper-arid Gobi location in the Dunhuang Mogao Grottoes in this work wherein the burial depth of phreatic water is over 200 m. An air-conditioner was used in a closed greenhouse to condense and measure the yearly amount of phreatic evaporation (PE) from 2010 to 2015. The results shown that the annual quantity of PE is 4.52 mm, and that the PE has sinusoidal characteristics. The average PE is 0.0183 mm d^? 1 from March to November. Accordingly, by monitoring the annual changes in soil-air temperature and humidity to a depth of 5.0 m, we analyzed the water migration mechanism in the heterothermozone (subsurface zone of variable temperature). The results show that, from March to November, the temperature and absolute humidity (AH) increase. This is due to the flow of solar heat entering the soil — the soil subsequently releases moisture and the soil is in a state of increasing AH so that evaporation occurs. From November to March, the temperature decreases. Now, the soil absorbs water vapor and AH is in a state of decline. Thus, it is temperature alternation in the heterothermozone — due to solar heat transfer — that provides the main driving power for PE. When it drives water vapor to move downwards in the heterothermozone, a small part is reversed upwards and evaporates. Solar radiation intensity dominates the annual sinusoidal PE characteristics.