戈壁荒漠多尺度耦合的景观格局及其形成机制

Gobi is one of the important types of desert in northwestern China. Because of atrocious natural conditions, few researches have been done in gobi area. The study area is a gobi desert located in the northern piedmont of the Altun Mountains, consists of a series of proluvial fans. With landscape ecological theories and methodologies, this project will analyze spatial heterogeneity of climatic, topographic and hydrological factors, distributions of the vegetation, soil and gravel, and landscape patterns of gobi at three spatial scales, i.e. the whole gobi, a individual proluvial fan and a gully-bank combination. The interrelationship of the environmental factors such as climate, topography and hydrology, and the landscape elements, i.e. vegetation, soil and gravel, will be explored, the mechanism of landscape fragmentation resulted from hydrological process will be studied, and the multi-scale coupling landscape structural model of the proluvial-alluvial gravel gobi in arid area will be establshed. This project aims to explore the interaction mechanism of landscape pattern and process, and to lay a foundation for the research on structure, formation and evolution of a gobi desert.

戈壁是中国西北干旱区的一类重要荒漠景观。由于戈壁区自然条件恶劣，过去开展的研究很少，研究基础非常薄弱。本项目选取阿尔金山东段北麓山前由一系列洪积扇组成的洪积－冲积砾石戈壁为研究对象，采用景观生态学理论与方法，将地面样带调查与多尺度空间分析相结合，在三个空间尺度上，即整个山前戈壁、单个洪积扇、洪积扇内的冲沟－沟岸片段，系统分析气候、地形、水文等环境因子的空间异质性，以及戈壁植被、土壤及地表砾石层的分布规律，采用景观格局分析方法分析不同尺度景观格局特征。在此基础上，分析不同空间尺度气候、地形、水文等环境因子与植被、土壤以及地表砾石层等景观要素之间的相互关系，揭示洪水作用下的水文过程对戈壁景观破碎化的作用机制，建立干旱区洪积－冲积砾石戈壁多尺度耦合的景观格局的结构模式。本项目将探索戈壁景观格局与过程相互作用机制，并为深入认识戈壁结构、形成和演化过程提供数据支撑和科学依据。

戈壁是中国西北干旱区的一类重要荒漠景观。由于戈壁区自然条件恶劣，过去开展的研究很少，研究基础非常薄弱。研究区位于阿尔金山东段北麓山前由一系列洪积扇组成的洪积－冲积戈壁，属于无人区，2000年以前在该地区开展的基础调查和研究非常少，基础数据严重匮乏。采用景观生态学理论与方法，将地面样带调查与多尺度空间分析相结合，分析不同尺度景观格局特征及气候、地形、水文等环境因子与植被、土壤、地表砾石层等景观要素之间的相互关系，揭示洪水作用下的水文过程对戈壁景观作用机制，建立干旱区洪积－冲积砾石戈壁景观格局的结构模式。开展了多次野外考察，在研究区布设了自动雨量计、量水堰和红外相机，通过野外定位观测、调查和分析获取了大量第一手的数据资料，共6个数据集，包括植被、土壤、降水、地表沉积物等。这些数据具有填补空白的科学意义。阿尔金山北麓戈壁降水量自西向东逐渐增多。降水产生径流后，约85%为入渗、蒸发损失，约15%为出流径流。库姆塔格沙漠地区自然植被以暖温带灌木和半灌木荒漠为主，群落结构简单，主要由合头黎、红砂、霸王、裸果木和膜果麻黄等典型荒漠植物组成优势群落。阿尔金山北麓戈壁表面砾石覆盖度总体上随着高程降低而降低，从东到西有降低趋势。阿尔金山北麓从东到西砾石含量和粒径也存在差异，东部和中部区域的砾石含量较西部的高，且砾石粒径也相对较大。阿尔金山北麓戈壁区东部降水量较大，季节性洪水的规模较大，是造成砾石覆盖度、砾石含量及粒径空间差异的主要原因。库姆塔格沙漠地区具有典型的干旱荒漠景观特征，即干燥的石质山地、干旱的沙漠、戈壁和盐化荒漠是景观的主体，人工和天然绿洲散布于河流沿岸和湿地内。库姆塔格沙漠地区的气候和地貌特点，影响着水和盐的分布格局，也决定了该地区植被的分布格局。作为典型的干旱荒漠景观，库姆塔格沙漠地区具有三种景观要素组合模式，山地－洪积扇－湖盆模式、湖盆－戈壁荒漠模式、人工绿洲发育模式。