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基于RWEQ模型的毛乌素沙地2000—2022年土壤风蚀量时空变化及驱动因素分析

西南农业学报 2025年

作者：柴茵超左合君闫敏左韬苗淑悦内蒙古农业大学沙漠治理学院内蒙古自治区风沙物理与防沙治沙工程重点实验室

【目的】自然因素和人为因素直接影响着土壤风蚀量，研究不同的自然因素和人为因素对毛乌素沙地2000—2022年土壤风蚀量的影响，提高对毛乌素沙地土壤风蚀量驱动因素的理解，可为政府提供生态治理政策建议。【方法】基于修正后的风蚀方... 详细信息

【目的】自然因素和人为因素直接影响着土壤风蚀量，研究不同的自然因素和人为因素对毛乌素沙地2000—2022年土壤风蚀量的影响，提高对毛乌素沙地土壤风蚀量驱动因素的理解，可为政府提供生态治理政策建议。【方法】基于修正后的风蚀方程（RWEQ），模拟毛乌素沙地土壤实际风蚀量（SL）、土壤潜在风蚀量（SLR）、防风固沙量（G）、防风固沙服务功能保有率（F）四个参数的时空变化特征，并借助地理因子探测器识别驱动因素。【结果】2000—2022年，总土壤潜在风蚀量（SLR）、土壤实际风蚀量（SL）、防风固沙量（G）范围分别为3.07×107t～14.50×107t、2.59×107t～12.72×107t、1.44×103t～95.04×103t，单位面积的土壤潜在风蚀量（SLR）、土壤实际风蚀量（SL）、防风固沙量（G）、防风固沙服务功能保有率（F）计算范围分别在0.64～3.02 kg/m2、0.54～2.65kg/m2、0.03～1.98 kg/m2、4.52% ～ 68.17%之间。整体来看，毛乌素沙地土壤风蚀程度呈“西高东低”的分布规律，防风固沙量（G）在东部空间分布较高，西部地区空间分布较低。土壤潜在风蚀量（SLR）与土壤实际风蚀量（SL）随时间变化趋势一致，呈“下降-上升-下降-上升-下降”趋势。东部地区的防风固沙服务功能保有率（F）较高，西部地区的防风固沙服务功能保有率（F）较低。【结论】在毛乌素沙地土壤实际风蚀量（SL）的8个驱动因素中，土壤类型是最主要的驱动因素，植被覆盖度、气温为主要驱动因子，其余因子为次要驱动因子；各个因素与土壤类型之间均存在显著相关性，气温与土壤类型之间相关性最为显著。围栏封育、退耕还林等生态保护措施的实施使得沙漠生态系统得以恢复，进而提高毛乌素沙地的防风固沙能力，建议对毛乌素沙地实行分区治理策略，整体上提高沙漠化治理效率。

关键词：土壤风蚀量修正的风蚀模型(RWEQ) 时空变化驱动因素毛乌素沙地

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矿区排土场水氮耦合对巨菌草生长发育及产量的影响

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干旱区资源与环境 2025年第06期 156-165页

作者：陈士超孟燕辉郭富强张印贾治韩义朝内蒙古农业大学沙漠治理学院内蒙古自治区风沙物理与防沙治沙工程重点实验室鄂尔多斯市乌兰煤炭(集团)有限责任公司北方魏家峁煤电有限责任公司

为进一步提高排土场巨菌草水肥利用效率，降低水肥投入量，采用二因素裂区试验设计，以不灌水、不施肥为对照（CK）,研究了3个灌水量3750（W1）、4500（W2）、5250m3·hm-2（W3）和4个施肥量172.5（F1）、241.5（F2）、310.5（F3）... 详细信息

为进一步提高排土场巨菌草水肥利用效率，降低水肥投入量，采用二因素裂区试验设计，以不灌水、不施肥为对照（CK）,研究了3个灌水量3750（W1）、4500（W2）、5250m3·hm-2（W3）和4个施肥量172.5（F1）、241.5（F2）、310.5（F3）和379.5kg·hm-2（F4）互作对排土场巨菌草生长及氮肥利用效率的调控效应。结果表明：补充灌水、施氮均能有效促进巨菌草生长发育和光合效率，进而显著提高巨菌草产量；在巨菌草株高、叶面积、净光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度、产量上，灌水与施氮表现出极显著的协同作用；且二者交互显著提高了巨菌草水分利用效率和氮素偏生产力，当施氮量在296.9～347.2kg·hm-2,灌水量在4160～4657m3·hm-2时，产量、水分利用效率及氮素偏生产力综合最优。可见，适宜的水氮耦合模式在增加排土场巨菌草生长的基础上，可以促进巨菌草对排土场土壤水分和氮素吸收利用。

关键词：巨菌草水氮耦合产量水分利用效率氮素偏生产力

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高立式尼龙网沙障周围风沙运动特性的数值模拟与试验

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农业工程学报 2020年第18期36卷 109-117页

作者：贾光普左合君王海兵闫敏姚云峰韩雪莹刘峰内蒙古农业大学沙漠治理学院/内蒙古风沙物理与防沙治沙工程重点实验室呼和浩特010018

为探究沙障影响下的风沙运动规律,明晰不同情况高立式尼龙网沙障周围的风速变化和积沙分布,补充野外试验数据不足的问题。该研究以磴口-乌斯太的穿沙公路为研究背景,基于FLUENT数值模拟的方法,对不同障排数量、沙障高度及入口风速下高... 详细信息

为探究沙障影响下的风沙运动规律,明晰不同情况高立式尼龙网沙障周围的风速变化和积沙分布,补充野外试验数据不足的问题。该研究以磴口-乌斯太的穿沙公路为研究背景,基于FLUENT数值模拟的方法,对不同障排数量、沙障高度及入口风速下高立式尼龙网沙障周围的风速和积沙分布进行数值模拟,并通过野外试验进行验证。结果表明:不同情况高立式沙障沿水平方向的流场形式均以“V”和“W”型存在,而高立式沙障背风侧垂直方向的风速廓线形式主要以“S”型为主;风速为8 m/s,相邻障排间距为3 m条件下,分析不同障排数量对风沙运动的影响发现,单排、双排和三排高立式沙障的防护范围分别为第一排沙障至其后的6、13和20 m处,随沙障排数的增加总积沙量呈现递增趋势;风速为10 m/s,双排沙障间距8 m条件下分析沙障高度对风沙运动的影响发现,60、100、120和150 cm高立式沙障的水平流场分层点分别为0.8、1.2、1.5和2.0 m;沙障高度150 cm,双排沙障间距20 m条件下分析入口风速对风沙运动的影响发现,当风速增至15 m/s以上时,150 cm的双排沙障背风侧基本上无积沙分布,高立式沙障逐渐失去了防护作用。经野外验证真实值与模拟值的最大相对误差为8.18%,最小相对误差为1.32%,验证了模拟的合理性,该研究成果较好地反映了高立式沙障周围的风沙运动情况,为后续研究提供了数据基础和依据。

关键词：风沙试验尼龙网沙障风速变化积沙分布 FLUENT数值模拟

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中国西北春季沙尘高发区及沙尘源解析

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中国环境科学 2019年第10期39卷 4065-4073页

作者：张晔王海兵左合君闫敏内蒙古农业大学沙漠治理学院内蒙古自治区风沙物理与防沙治沙工程重点实验室

以波段亮温差算法(BTD)对中国西北2014~2018年春季460期MODIS L1B数据进行沙尘信息逐日提取,统计分析沙尘频数的空间分布规律,结合地貌特征及地表沉积物细颗粒组分含量进行沙尘源解析.结果表明:(1)中国西北沙尘活动呈“两区三带”分布特... 详细信息

以波段亮温差算法(BTD)对中国西北2014~2018年春季460期MODIS L1B数据进行沙尘信息逐日提取,统计分析沙尘频数的空间分布规律,结合地貌特征及地表沉积物细颗粒组分含量进行沙尘源解析.结果表明:(1)中国西北沙尘活动呈“两区三带”分布特征,沙尘频发区主要分布于塔里木盆地和蒙古高原南部沙漠戈壁区;区内存在塔克拉玛干沙漠东南缘荒漠绿洲高频带(270~287次)、库姆塔格沙漠北缘高频带(240~250次)及巴丹吉林沙漠东北边缘荒漠绿洲高频带(240~250次).(2)中重度沙尘高频区主要分布于塔克拉玛干西北部沙漠绿洲.沙尘源主要为富含粉尘的边缘沙漠与冲积洪积扇缘戈壁交错带,内含丰富的干河床、干涸湖泊和绿洲退化地,该区域细物质组分含量高,易释放粉尘微粒并通过局地循环过程向周边地表扩散沉积,为区域高频、高浓度沙尘发生提供丰富的物质基础.

关键词：波段亮温差(BTD) 沙尘频数沙尘源中国西北

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黄河乌兰布和沙漠段两岸地表沉积物多重分形特征及其指示意义

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干旱区研究 2019年第6期36卷 1559-1567页

作者：常宏左合君王海兵闫敏内蒙古农业大学沙漠治理学院内蒙古自治区风沙物理与防沙治沙工程重点实验室

为了揭示黄河乌兰布和沙漠段两岸风沙沉积环境差异性与东岸沙物质来源,运用多重分形理论分析了两岸不同下垫面地表沉积物粒度多重分形特征。结果表明:除草地外,两岸沉积物众数粒径范围西岸为189.13~212.20μm,东岸为133.89~168.56μm,... 详细信息

为了揭示黄河乌兰布和沙漠段两岸风沙沉积环境差异性与东岸沙物质来源,运用多重分形理论分析了两岸不同下垫面地表沉积物粒度多重分形特征。结果表明:除草地外,两岸沉积物众数粒径范围西岸为189.13~212.20μm,东岸为133.89~168.56μm,东岸地表颗粒整体较细,风能环境较弱。多重分形参数(D0、D1、D2、Δα、Δf)均表现为东岸>西岸,东岸沉积物粒径分布范围大、局部叠加程度强,进一步表明东岸沉积物颗粒属性差异大、颗粒来源范围广、沉积过程复杂、沉积环境多样。多重分形各参数与2~50μm、100~250μm粒径颗粒含量存在显著相关,据风沙颗粒运移规律,结合两岸地形地貌,初步揭示上风向乌兰布和沙漠为黄河东岸2~50μm悬移颗粒的主要源区之一。

关键词：沉积物粒度多重分形参数沉积环境乌兰布和沙漠段黄河

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尼龙网方格沙障防风效应复变规律

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干旱区研究 2019年第6期36卷 1584-1591页

作者：魏翔鸿左合君闫敏贾光普内蒙古农业大学沙漠治理学院内蒙古自治区风沙物理与防沙治沙工程重点实验室

方格沙障的布设参数直接影响防风效应的复变作用,定量表达其复变规律,对于沙障配置模式的确定具有重要意义。在乌兰布和沙漠机械整平的风沙观测场,铺设9种不同高度、规格的尼龙网方格沙障,观测其在不同风速背景下的风速流场特征,揭示方... 详细信息

方格沙障的布设参数直接影响防风效应的复变作用,定量表达其复变规律,对于沙障配置模式的确定具有重要意义。在乌兰布和沙漠机械整平的风沙观测场,铺设9种不同高度、规格的尼龙网方格沙障,观测其在不同风速背景下的风速流场特征,揭示方格沙障防风效应的复变规律。结果表明:尼龙网方格沙障防风效应复合变化受不同指示风速下,沙障高度与规格共同的影响。沙障内部0.1 m高度的风速随防护宽度的增加呈对数函数递减,指示风速增大1 m·s^-1,风速衰减率增加0.07倍;沙障高度增大0.1 m,风速衰减率增加0.20倍;方格边长增大1 m,风速衰减率减小0.07倍。观测的9种规格方格沙障,30 cm高度1 m×1 m规格沙障复变作用最强,15 cm高度2 m×2 m规格沙障复变作用最弱。该结果可为确定沙障合理防护宽度、节约沙障铺设成本、优化沙障布设技术提供基础数据和理论支撑。

关键词：尼龙网沙障风速流场防风效应复变规律乌兰布和沙漠

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巨菌草留茬沙障防风固沙效益及其适宜模式研究

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干旱区研究 2018年第5期35卷 1234-1241页

作者：王强左合君李钢铁郭婧宇魏翔宏刘宇胜闫敏内蒙古农业大学沙漠治理学院/内蒙古风沙物理与防沙治沙工程重点实验室

基于对乌兰布和沙漠刘拐沙头黄河沿岸相近株距（10-15 cm）、不同行距（1 m,2 m）、不同留茬高度（10cm,30 cm）巨菌草的防风阻沙试验的观测数据分析。结果表明：（1）巨菌草留茬沙障的防风固沙效益与沙障的高度和行距有直接关系,高度一... 详细信息

基于对乌兰布和沙漠刘拐沙头黄河沿岸相近株距（10-15 cm）、不同行距（1 m,2 m）、不同留茬高度（10cm,30 cm）巨菌草的防风阻沙试验的观测数据分析。结果表明：（1）巨菌草留茬沙障的防风固沙效益与沙障的高度和行距有直接关系,高度一定,行数越多,带距越小,防护效果越好,但所需材料增加。（2）巨菌草留茬沙障内输沙量主要集中在地表15 cm以下,近地表0-5 cm处沙障对风沙流的阻碍能力较强。沙障行距为1 m、2 m时,高10 cm的沙障分别经9带、12带后风速降至起沙风速以下;高30 cm的沙障对风的阻碍能力增强,分别经7带、9带后地表无流沙运动。（3）沙障的设置应在保证高效的前提下降低成本。行距2 m、高30 cm的巨菌草留茬沙障,气流经过9个条带（18 m宽）后,风速可降至起沙风速以下,此设置模式宜在干旱地区推广。

关键词：巨菌草留茬沙障风速风沙流结构防风效能输沙量乌兰布和沙漠

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不同高度双行尼龙阻沙网的合理间距研究

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干旱区资源与环境 2020年第1期34卷 132-139页

作者：贾光普左合君闫敏魏翔鸿韩雪莹内蒙古农业大学沙漠治理学院/内蒙古风沙物理与防沙治沙工程重点实验室呼和浩特010011

双排、多排高立式沙障其高效的防风阻沙作用在线路工程风沙防治中被广泛关注,阻沙网布设间距是沙障布设中首要解决的问题。基于阻沙网风速流场和输沙量测定结果,对乌兰布和沙漠穿沙公路间距12m高度为60cm、80cm、100cm和120cm阻沙网布... 详细信息

双排、多排高立式沙障其高效的防风阻沙作用在线路工程风沙防治中被广泛关注,阻沙网布设间距是沙障布设中首要解决的问题。基于阻沙网风速流场和输沙量测定结果,对乌兰布和沙漠穿沙公路间距12m高度为60cm、80cm、100cm和120cm阻沙网布设的合理性进行了研究。结果表明:(1)从风速流场分析,双排流场形式主要以"双峰型"为主,第二排阻沙网后的风速加速率极小值均小于第一排阻沙网后的风速加速率,即双排之间存在叠加效应。(2)从集沙仪0~50cm的输沙量分析,近地表风速与输沙量之间符合幂函数关系为Q=0.00004V5.9337,且4种高度的中间过渡区集沙仪输沙量均在4~8m范围内出现先下降后上升的趋势。(3)在低风速(<12m·s-1)平坦的流沙环境下,双排阻沙网的合理布设间距分别为4m、5.5m、6.5m和8m。建议铺设带数可依据实际风况与线性沙害程度调整为:60cm及以下3~4带,80-100cm高2~3带,120cm高1~2带。

关键词：风速流场输沙量有效防护距离双排阻沙网

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锡林浩特草原大针茅返青特征及其与气象因子的关系

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生态环境学报 2019年第7期28卷 1307-1312页

作者：闫敏左合君张晔常宏内蒙古农业大学沙漠治理学院/内蒙古风沙物理与防沙治沙工程重点实验室

植被物候被认为是环境条件、季节和年际间变化最直接、最敏感的综合指示器,也是农牧民确定播种、收割、放牧的重要依据,研究植被物候变化与气象因子的关系已成为热点科学问题。为探明典型草原区牧草返青特征及其与气象因子的关系,以典... 详细信息

植被物候被认为是环境条件、季节和年际间变化最直接、最敏感的综合指示器,也是农牧民确定播种、收割、放牧的重要依据,研究植被物候变化与气象因子的关系已成为热点科学问题。为探明典型草原区牧草返青特征及其与气象因子的关系,以典型草原区优势植物种大针茅(Stipa grandis)为研究对象,通过对锡林浩特草原2014-2017年大针茅返青情况的调查,分析了返青期芽、叶的生长特征;并结合气象资料,对大针茅返青与气象因子进行相关性分析,结果表明,(1)锡林浩特草原大针茅返青期主要集中于3月下旬至4月下旬,且返青期芽、叶生长始期缓慢、盛期较快、末期平缓。(2)1971-2017年锡林浩特草原气温呈上升趋势,降水波动较大,呈递减趋势,较历史时期相比平均提前4.2 d·(10 a)^-1。(3)大针茅返青过程中,气温与降水为主导因子,4月与春季气温、春季降水与大针茅返青显著相关,其中气温为决定性因子,降水为影响性因子。最低气温与平均气温决定了返青的开始,最高气温与春季降水的多少决定了返青的快慢。该文确定的锡林浩特草原大针茅返青时间及其生长特征可为典型草原区物候期的预测提供基础数据资料;得到的影响大针茅返青的关键气象因子对典型草原区农牧业生产具有重要意义与参考价值。

关键词：返青气象因子大针茅典型草原区

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机械沙障抗拉力学特性研究——以临策铁路沿线高立式和平铺式沙障为例

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干旱区研究 2021年第1期38卷 283-292页

作者：贾光普左合君闫敏韩雪莹姚云峰内蒙古农业大学沙漠治理学院内蒙古呼和浩特010018 内蒙古风沙物理与防沙治沙工程重点实验室内蒙古呼和浩特010018

为揭示机械沙障抗拉力学特性,优选合适的阻沙固沙材料,利用TY8000系列伺服控制机对试验对象进行纵向拉伸试验。结果表明:当孔隙度为均一型(全疏型或全密型)时,不同材料沙障的试样宽度与抗拉力均呈幂函数正相关,与抗拉强度呈幂函数负相关... 详细信息

为揭示机械沙障抗拉力学特性,优选合适的阻沙固沙材料,利用TY8000系列伺服控制机对试验对象进行纵向拉伸试验。结果表明:当孔隙度为均一型(全疏型或全密型)时,不同材料沙障的试样宽度与抗拉力均呈幂函数正相关,与抗拉强度呈幂函数负相关,其抗拉力与伸长量变化曲线均为单峰曲线;当材料相同时,不同孔隙度沙障的试样宽度与抗拉力均呈幂函数正相关,与抗拉强度呈幂函数负相关,其抗拉力与伸长量变化曲线类型不同,即均一型沙障的抗拉力均为单峰曲线,而混合型(上疏下密型)沙障则为双峰曲线;当试样宽度大于4 cm时,上疏下密伸长量>全密型伸长量>全疏型伸长量,其大小分别为(141.23±2.56)、(103.46±3.20)mm和(63.50±1.20)mm;在测定过程中,试样宽度大的实测值小于试样宽度小的实测值,由于实际过程中局部丝网受力不均所致,出现了“颈缩”现象。建议在野外布设时多使用上疏下密型沙障,并根据当地的实际风况,首先应对沙障材料进行室内抗拉力学特性的预实验,避免由经验化引起的铺设问题,以达到防风固沙效益的最大化。

关键词：临策铁路抗拉力抗拉强度孔隙度颈缩现象

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