干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 绿洲边缘沙丘活化过程及其机理研究

Arid

	绿洲边缘沙丘活化过程及其机理研究
	满多清; 李得禄; 唐进年; 朱国庆; 康才周; 严子柱; 魏林源; 郑庆钟; 张大彪; 梁泰; 刘光武
完成单位	甘肃省治沙研究所
登记(发布)日期	2010
中文摘要	1 任务来源项目名称：绿洲边缘沙丘活化过程及其机理研究项目编号：0710RJZH085 任务来源：甘肃省自然科学基金项目项目经费：2万元完成单位：甘肃省治沙研究所项目年限：2008.1-2010.12 2 应用领域和技术原理本项目研究成果主要应用于干旱区退化生态恢复。近些年来,有关退化生态恢复与重建的研究逐步深入,产生了大量的研究成果,而有关植被退化导致的沙丘活化方面的研究相对较少,沙丘活化人们普遍认为是由于水分平衡失调所导致,但是造成沙丘活化的多种因素没有开展过综合、系统的研究,因此该项目主要以调查引起沙丘活化的影响因素为出发点,通过影响沙丘活化影响因素的分析找出沙丘活化的主要原因。研究成果为我国干旱区固定沙丘活化预防、活化沙丘风沙危害防治、沙丘植被恢复提供基本的理论依据。 3 性能指标 3.1计划任务指标 (1)通过河西固定沙丘活化形态学调查,掌握沙丘活化的形态学发生规律; (2)明确沙丘活化的临界植被盖度和水分条件,提出沙丘固定和活化与植被和水分平衡之间的关联特征; (3)探明沙丘活化和固定的演变规律和成因机理,为固定沙丘保护和活化沙丘治理提供理论依据; (4)发表研究论文4-5篇;协助培养博士研究生1名。 3.2主要工作内容 3.2.1 沙丘形态变化研究对相关文献资料进行查询研究后,利用全球定位系统,在项目实施区附近确定绿洲、过渡带、荒漠三种不同立地环境下沙包形态调查样方,对样方内沙包高度、长度、宽度、方向,迎/背风坡长度、坡度及植被类型、覆盖度、植被存活状况,沙包活化程度等研究指标进行了调查记录。应用调查数据,对不同立地环境下沙包的形态差异,纵横断面面积、底面积与高度关系差异、沙包灌丛植被与沙包形态变化相关性等进行了分析、对比、研究。研究表明三种不同立地环境下绿洲区灌丛沙包的平均高度、底面积、纵横断面积和体积均最大,其次为荒漠区,过渡区最小;沙包的灌丛植物平均高度与沙包长、宽、高、坡长等形态参数之间均呈极显著相关关系,灌丛高度与盖度是控制沙包形成与活化的关键因子。 3.2.2 沙丘水分变化特征研究在绿洲边缘区不同区域(防护林内、外),选择了五种不同类型沙包(以白刺沙包为主),每年4、9月分两次对不同类型沙包植被、结皮情况进行了调查,在春季、夏季及秋季降雨数天后对不同类型沙包的土壤水分分层测定。对不同区域同类型、同区域不同类型沙包活化程度与水分变化进行了相关分析,对由水分变化引起的植被衰退、沙包表层土壤结构改变等情况进行了分析总结。研究表明沙包随季节变化土壤含水率表现出一定的规律性,在5月和7月份,白刺沙包土壤含水率最高值出现在20-60cm之间的土层中,9月份则出现在20cm左右的土层中,这与降水的季节分配有很大关系。不同类型沙包土壤含水量存在一定差异,当沙丘土壤水分降低,植被衰退到一定程度时,沙丘开始活化。 3.3.3沙丘风沙流结构特征研究在绿洲边缘区选择了处于不同演化阶段的四种类型沙包(固定、半固定、活化、流动),进行了近一年的野外风沙观测。观测结果表明四种类型沙包1m高度范围内输沙率与高度的拟合结果,固定、半固定、活化沙包幂函数形式优于指数函数形式;流动沙包指数函数优于幂函数形式;表现出了从固定～流动类型沙丘输沙率垂向衰减由遵循幂函数衰变向指数函数衰变的转变。 3.3.4输沙率与沙尘粒度分析通过对所取输沙通量、粒度及沙包表层土壤颗粒粒径进行分析。表明输沙率随沙包固定程度减弱而增强,沙包表层土壤颗粒粒径随着沙丘活化程度的增加表现出迅速增大的趋势。在风蚀强度方面,流动沙丘区和活化沙丘区的输沙率远大于生物结皮固定沙丘区和半固定沙丘区。前者的沙尘来自就地和周围起沙,而后者因地表固定,其沙尘主要来自周边流动沙丘区和活化沙丘区输移的风蚀沙尘。相似风况条件下,流动沙丘区的输沙率为活化沙丘区的1.5～38倍,而半固定沙丘区的输沙率是生物结皮固定沙丘区的1.8～6倍。4种悬移粒在各个高度的百分率按顺序为：生物结皮沙丘区﹥半固定沙丘区﹥活化沙丘区﹥流动沙丘区,遵循地表沙尘物中悬移粒含量的百分率顺序。 4 与国内外同类技术的比较从国内外研究状况看,关于固定沙丘沙结皮的微观研究报道较多,主要研究了固定沙丘沙结皮的形成,沙结皮的微生物和化学成分等,也有关于利用光释光测年技术对不同历史时期沙丘活化的年代分析,但对不同立地环境下沙丘活化的形态学,不同地带固定和活化沙丘水分平衡,沙丘活化不同演化阶段输沙通量垂向分布规律变化,固定沙丘的生活史等研究方面却鲜见报道。通过对河西沙区固定沙丘活化的形态学,植被种类、盖度与沙丘活化的关系,不同地带固定和活化沙丘水分平衡,固定沙丘的生活史以及沙丘活化的风沙动力学等的研究,了解了沙丘活化特征和规律,掌握其沙丘活化过程、机理及生态功能,为进一步生态修复提供理论依据。 5 成果的创造性和先进性 ① 在荒漠、过渡区及绿洲区沙堆的纵横断面面积均是绿洲＞荒漠＞过渡区,灌丛沙堆的底面积与高度间、高与体积间均为幂函数关系,灌丛高度与盖度是控制沙堆形成与活化的关键因子,当沙堆土壤水分降低,植被衰退到一定程度时,沙堆开始活化。 ② 流动沙丘区和活化沙丘区的输沙率也要比生物结皮固定沙丘区和半固定沙丘区大。相似风况下,流动沙丘区的输沙率为活化沙丘区的1.5～38倍,半固定沙丘区的输沙率是生物结皮固定沙丘区的1.8～6倍。 ③ 经粒度分析表明：悬移粒在各个高度的百分率按顺序为：生物结皮沙丘区﹥半固定沙丘区﹥活化沙丘区﹥流动沙丘区。悬移粒百分率随高度增加而增加,而跃移粒百分率变化则为相反的趋势。 ④ 绿洲边缘四种类型沙丘1m高度范围内输沙率与高度的拟合结果,固定、半固定、活化类型幂函数形式优于指数函数形式;流动类型指数函数优于幂函数形式;表现出了从固定～流动类型沙丘输沙率随高度衰减由遵循幂函数衰减向指数函数衰减的转变。 6 作用意义 ① 对荒漠、绿洲及二者过度区内不同立地环境下灌丛沙堆的形态与分布的空间异质性及其成因作了初步探讨,为干旱半干旱区域天然植被的保护和恢复、荒漠化防治以及沙堆的形成机理等研究来说都具有重要的理论价值和现实意义。 ② 通过研究,初步探明水分条件失衡导致沙丘土壤颗粒粘结效应降低、植被衰退死亡,植被衰退死亡后对沙丘的防风固沙效应减弱,沙丘的抗风蚀能力下降,进而沙丘活化。研究成果为沙丘植被恢复、活化沙丘合理治理提供有力的科学参考依据。 ③ 通过对绿洲边缘区处于不同演化阶段的沙丘(白刺沙包为主)及一流动沙丘风沙流结构观测研究,表明不同类型沙丘所受风蚀危害主要集中在近地表30cm以内,沙丘演化末期(活化)风沙流活动无论在强度、输移物颗粒粒径、输沙通量垂向衰变方式都有向流动类型沙丘发展的趋向。研究成果为不同类型沙丘沙障设置模式,活化沙丘风沙危害防治提供理论依据。
中文关键词	沙丘活化 ; 风沙
成果类型	应用技术
语种	中文
国家	中国
中图法分类号	X171.1
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001408511
来源机构	甘肃省治沙研究所
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/242710
推荐引用方式 GB/T 7714	满多清,李得禄,唐进年,等. 绿洲边缘沙丘活化过程及其机理研究[Z]. 应用技术,2010.