沙漠绿洲过渡带柽柳灌丛沙堆蚀积过程及机理研究－以塔克拉玛干沙漠南缘为例

Oasis-desert ecotone at southern rim of Taklimakan Desert is precious transitional belt of oasis in extremely arid area in China. Presently, the nebkhas in there are faced with serious degradation, leading to strong wind-blown sand activities and threating the oasis fearfully. In this study, a series experiment about erosion and accumulation process of Tamarix Nebkhas and their influence factors will be carried out in Cele oasis-desert ecotone. 4 to 5 representative spots will be selected, corresponding to different degree of land degradition. Sand transport rate, windflow profile and erosion and sand accumulation intensity on the nebkhas surface and interdune will be measured by conventional technique. Other influence factors, such as plant component and distribution, composition of sand materials, soil nutrient and moisture, etc. will be measured as well. Relationships between vegetation cover, soil properties and wind-blown sand activities, and their influence on the process of aeolian erosion and deposition of Tamarix Nebkhas will be determined. The objective of this study is to investigate the mechanism of aeolian erosion and deposition of Nebkhas as affected by ecosystem degradation in an effort to improving Nebkhas management practices in the oasis-desert ecotone.

本项目以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲-沙漠过渡带为研究区，选取土地退化进程中具代表性的典型样地，在分析柽柳灌丛沙堆分布规律和形态特征的基础上，利用传统技术对沙堆及丘间地表进行蚀积变化过程监测；定点定时调查植被结构特征参数，测定沙堆表面及丘间地土壤粒度、水分和养分含量等，结合区域风能分析以及地表梯度风和输沙量的系统观测和实验，研究灌丛沙堆-丘间地系统蚀积变化过程与主要影响因子的关系及相互作用，确定灌丛沙堆发挥其正常防护功能的地表覆盖结构阈值。本项研究从沙漠化进程中风力、沙源、植被及土壤条件等的相互作用方面揭示灌丛沙堆蚀积过程及机理，为极端干旱区灌丛沙堆的科学保育提供依据。

柽柳灌丛沙堆作为一种生物地貌类型，广泛分布于塔克拉玛干沙漠南缘过渡带，它们与丘间地植被共同构成的流沙防治系统，是维护绿洲安全的重要生态屏障。然而，它又是一种不稳定的生物地貌类型，只有处于一个植被覆盖适度的大环境中，才能够有效地抵御风蚀破坏。.研究发现灌丛沙堆可使受其影响的大部分区域风速降低30%以上，同时也使沙堆两侧和迎风坡风速提高10%以上，加剧了局部风蚀的可能性。丘间地植被通过改变流场结构而影响灌丛沙堆变化发展。随背景植被盖度增大，沙堆前减速区和沙堆后尾流恢复区范围扩大，而两侧急流区范围缩小，与地表积沙面积增大和风蚀面积缩小相对应。随着背景植被盖度从约30%→15%→10%→<5%变化，柽柳沙堆影响区风蚀面积比从5.8%扩展至64%以上，沙堆从普遍发生积沙→丘间地微弱风蚀而沙堆表面积沙→丘间地较强风蚀、灌丛沙堆和风影区较强积沙→灌丛沙堆及丘间地均发生强烈风蚀转变，沙堆体从缓慢增长→蚀积平衡→系统风蚀→沙堆消亡的方向发展，沙堆迎风坡和两侧急流区是风蚀发生的重点部位。灌丛沙堆对流场结构影响范围为沙堆前8H到沙堆后13H区段，旁侧影响宽度不超过沙堆宽度的3/4。灌丛沙堆影响范围地表加速率、蚀积强度和风蚀率均随背景植被盖度增大呈指数规律递减，特别在植被盖度≥16%时，三者变化趋于缓慢。植被覆盖约30%样地，土壤粒度组成普遍细化，以沉积过程为主；在植被覆盖为10~20%样地，沙堆细粒堆积而丘间地物质粗化，与丘间地风蚀而沙堆表面积沙密切相关；在植被覆盖<5%地表物质组成普遍粗化，是地表强烈风蚀的必然结果。维持不低于16%的背景植被覆盖，是过渡带灌丛沙堆科学保育的前提。.本研究将灌丛沙堆与丘间地作为整体，阐明灌丛沙堆蚀积过程及动力学机制，提出灌丛沙堆发挥正常防风阻沙作用的临界植被覆盖度，为灌丛沙堆科学保育以及重建自然植被的生态效益目标提供重要理论参考。