近20年来科尔沁南部沙地的动态变化

根据从1985年和2000年的TM影像上提取的土地沙漠化数据,运用ARC/INFO软件和Access统计软件,分析科尔沁南部沙地两个时段的沙漠化土地构成、空间分布及其在面积、程度和空间上的变化特点。主要结论如下:科尔沁南部沙地沙漠化土地面积大,占总面积的44%～50%;在沙漠化程度构成上,中度沙化土地面积最多、比例最大;受地貌和风向等因素的控制,沙漠化土地的空间分布特点具有一定的规律,西部是片状的重度和极重度类型;东部是东西向延伸、多类型复杂交错的分布区;北部是轻度和中度类型分布区。自1985年以来,沙漠化土地面积扩大,程度减轻。稳定以极重度和中度为主,发展以弱发展和中发展型为主,逆转以弱逆转为主。沙漠化程度转变的主要类型是潜在发展为轻度和中度沙化土地,重度和极重度逆转为中度沙化土地,这与人们对各种程度沙漠化土地的重视程度、投资治理重点的确定有很大关系。今后,应对沙化程度较轻的沙漠化土地和潜在沙漠化土地给予足够重视,避免沙漠化程度的加重和新的沙漠化土地的产生。     

毛乌素沙地南缘沙丘生物土壤结皮发育特征

生物土壤结皮广泛分布于干旱和半干旱区,它的形成和发育对荒漠生态系统生态修复过程产生重要的影响。采用野外调查、测定和室内分析相结合的方法,对毛乌素沙地南缘沙丘生物土壤结皮发育特征进行研究。结果表明:不同地貌部位生物土壤结皮的厚度、各类型结皮盖度、机械组成和结皮及其下层剖面土壤容重均发生不同程度的变化。生物土壤结皮的发育对不同地貌部位具有一定的选择性,丘顶微生物结皮少量分布,迎风坡以浅灰色的藻类结皮为主,背风坡以黑褐色的藻类结皮为主,丘间地以苔藓结皮为主。不同地貌部位结皮层微生物总数存在较大差异。不同发育阶段生物土壤结皮的优势成分不同,表现出明显的阶段性特点,其形成和发育是生物过程和非生物过程的统一。     

黄土丘陵区垂直陡壁表面不同类型生物土壤结皮养分与微生物养分限制特征

生物土壤结皮的发育类型对土壤养分和微生物代谢起着重要作用。为进一步明确在生物结皮发育过程中微生物的限制性养分与影响因素,研究选择黄土丘陵区垂直陡壁表面上的裸土(CK)、浅色藻结皮(LA)、深色藻结皮(DA)、藻藓混合结皮(AM)和藓结皮(M)为研究对象,分析了不同生物土壤结皮类型下碳(C)、氮(N)、磷(P)养分状况与胞外酶活性,并通过胞外酶化学计量来量化微生物的代谢限制。结果表明:LA,DA,AM和M这4种类型生物土壤结皮C,N,P养分含量和微生物生物量C,N,P均显著高于CK(p<0.05),并且SOC,TN,TP和微生物生物量C,N,P随CK,LA,DA,AM和M的顺序逐渐增大,藓结皮微生物量C,N,P分别是CK处理的18.3,27.6,14.1倍。生物土壤结皮的发育显著提高了C,N,P循环酶的活性,冗余分析结果表明土壤养分与酶活性密切相关。此外,通过酶计量的矢量模型结果来看,生物土壤结皮的发育造成微生物相对碳限制的增大与相对磷限制的减小,并受到速效养分含量的影响。偏最小二乘路径模型结果也表明生物土壤结皮的类型会间接影响微生物的代谢限制。总的来说,生物土壤结皮类型的变化会改善土壤养分状况与微生物量等性质,养分资源的供应状况会造成微生物养分代谢的变化。     

黄土高原生物土壤结皮发育过程中颗粒态和矿物结合态有机碳变化特征

土壤颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)是重要的土壤碳库,其比例的变化决定土壤有机碳的周转速率及稳定性。探讨沙地生物土壤结皮发育过程中颗粒态有机碳和矿物结合态有机碳的含量、分配比例和差异性特征,对于深刻认识初始土壤形成过程中有机碳库形成、稳定机制具有重要意义。选择神木市六道沟流域生物土壤结皮4个发育阶段(藻结皮、藻结皮+少量藓结皮、藓结皮+少量藻结皮、藓结皮)为研究对象,裸沙作为对照,研究生物结皮层及结皮层下层0—2 cm, 2—10 cm, 10—20 cm土层土壤颗粒态和矿物结合态有机碳的变化特征。结果表明：(1)在BSCs土层,POC的增加速率大于MAOC,MAOC处于饱和状态;(2)在BSCs和0—2 cm土层,以微生物源有机碳为主导的MAOC主要贡献有机碳积累,在2—10 cm和10—20 cm土层,以植物源有机碳为主导的POC主要贡献有机碳积累;(3) POC和MAOC含量随土层增加而降低,随着生物土壤结皮发育而增加;(4) POC和MAOC与SOC均有显著的正相关关系,表明结皮定殖和发育显著促进了土壤有机碳积累。这些结果表明生物土壤结皮的定殖和发育能够显著...     

土壤结皮面积与结皮分布对风蚀影响的风洞模拟研究

土壤结皮在干旱半干旱地区广泛分布,是影响风蚀的重要因素。以准噶尔盆地东部矿区周边表层土壤为对象,通过控制土壤结皮率和结皮分布,利用风洞试验结合土壤风蚀传感器,对不同土壤结皮和风速条件下土壤风蚀量、风沙流结构、土壤颗粒释放的变化特征进行研究。结果表明:(1)风蚀量随风速增加显著上升,随土壤结皮率增加显著下降。均匀分布的结皮风蚀量整体低于集中分布的结皮;(2)跃移高度随风速增加而增加,高度在0~3 cm的收集物占总收集量的80%左右。14 m/s的风速能够使土壤发生跃移,而土壤结皮率达到50%能够有效抑制土壤颗粒跃移现象;(3)颗粒碰撞的数量与能量随风速的增加而增加,随结皮率增加而减少;首次出现颗粒碰撞时的风速随结皮率的增加而增加;颗粒碰撞的数量和能量在风速持续增加的时间段内增加至最大值,在风速稳定后开始下降,120 s左右降低至稳定值,随后不再发生明显起伏,在风速下降时间段内不发生颗粒碰撞。     

干旱区土壤结皮对风蚀影响的风洞模拟研究

土壤结皮在干旱半干旱地区广泛分布,是影响风蚀的重要因素。以准葛尔盆地东部矿区周边表层土壤为对象,通过控制土壤结皮率和结皮分布,利用风洞试验结合土壤风蚀传感器,对不同土壤结皮和风速条件下土壤风蚀量、风沙流结构、土壤颗粒释放的变化特征进行了研究。结果表明：(1)风蚀量随风速增加显著上升,随土壤结皮率增加显著下降。均匀分布的结皮风蚀量整体低于集中分布的结皮;(2)风沙流高度随风速增加而增加,高度在0-3cm的收集物占总的80%左右。14m/s的风速能够使土壤发生跃移,而土壤结皮率达到50%能够有效抑制土壤颗粒跃移现象;(3)颗粒碰撞的数量与能量随风速的增加而增加,随结皮率增加而减少;首次出现颗粒碰撞时的风速随结皮率的增加而增加;颗粒碰撞的数量和能量在风速持续增加的时间段内增加至最大值,在风速稳定后开始下降,120s左右降低至稳定值,随后不再发生明显起伏,在风速下降时间段内不发生颗粒碰撞。     

高寒草甸生物结皮发育特征及其对土壤水文过程的影响

为了明确不同退化程度高寒草甸生物结皮发育特征及其对土壤水文过程的影响,以三江源泽库高寒草甸生物结皮为研究对象,分析了不同退化程度(原生植被、轻度退化、中度退化及重度退化)高寒草甸生物结皮的优势种、盖度、厚度、容重及其对土壤水分入渗、蒸发的影响。结果表明:(1)不同退化程度泽库高寒草甸生物结皮以苔藓结皮为主,其优势种为土生对齿藓。原生植被至轻度退化阶段,生物结皮盖度、厚度无显著变化。至中度退化阶段,生物结皮容重无显著变化,其盖度、厚度分别较轻度退化样地分别下降74.85%,35.49%(p0.05)。至重度阶段,生物结皮完全消失。(2)生物结皮对高寒草甸土壤水分入渗、蒸发过程无显著影响。覆盖和移除生物结皮处理初始入渗速率分别为0.20,0.22 mm/s,二者稳定入渗速率均为0.03 mm/s;覆盖和移除生物结皮处理平均土壤日蒸发量分别为1.79,1.78 mm/d。研究结果可为该区域其他生物结皮的相关研究提供数据基础。     

柴达木盆地土地沙漠化现状分析与治理对策研究

基于柴达木盆地1959-2004年土地沙漠化的6次动态监测结果,对该区土地沙化现状进行了分析研究.分析结果表明,盆地沙化土地面积从1959年的5.80×106hm2增加到1994年的1.03×107hm2,年增长率为2.13%;随着林业生态工程的实施,1994年以后沙化面积呈现下降趋势,从1994年的1.03×107hm2减少到2004年的9.50×106hm2,年下降率为0.67%;分析结果同时表明,严重和中度沙化面积之和占整个盆地沙化面积的比例从1959年的89.6%上升到2004年的94.1%,占整个盆地土地面积的比例从1959年的23.2%上升到2004年的38.0%,说明局部地区沙化仍在加剧和扩展.进一步探究了造成柴达木盆地土地沙漠化现状的自然因素和主要人为因素,结合监测结果以及沙产业理论,提出了柴达木盆地土地沙漠化防治的具体措施和对策.     

石羊河流域下游民勤县沙化土地时空动态分析

基于遥感和GIS技术,依托甘肃省第四次沙化监测,采用多因子数量化评价法和定性与定量相结合评价法,研究了民勤县沙化土地空间分布状况和分布特点,并结合甘肃省第三期沙化监测结果,对两个监测期5年之间沙化类型、沙化程度的动态变化进行了对比分析。结果表明,民勤县沙化土地总面积为1 220 451.5 hm2,占全县面积的76.2%,其中轻度87 669.2 hm2、中度342 312.5 hm2、重度194 515.4 hm2、极重度595 954.4 hm2;与上期监测结果相比,民勤县沙化土地面积略有减少,程度整体减轻,正处在治理与破坏相持的关键阶段,是一个极不稳定的时期和状态,需要采取多种措施进行治理和巩固治理成果。     

基于NDVI3g数据反演的青藏高原草地退化特征

利用NDVI3g数据反演青藏高原1986-2013年高寒草地植被盖度,并计算草地退化指数,以了解青藏高原高寒草地退化状况及其分布特征。结果表明,2011-2013年青藏高原草地退化指数为1.76,属轻度退化等级;退化面积达到41%,与历史平均水平（1986-2010）相比无显著变化,但中等以上退化面积有所增加。其中,轻度退化面积为22%、中度退化面积为8%、重度和极重度退化面积分别为6%和5%,而历史平均分别为28%、7%、4%和1%。从不同草地类型来看,高寒荒漠退化程度最严重,退化面积78%,退化指数为3.23,达到重度退化等级且表现出持续恶化趋势;而高寒草甸和高寒草原退化面积分别为31%和38%,退化指数分别为1.49和1.57,均属于轻度退化状态。从不同省域看,2011-2013年青藏高原新疆自治区范围内草地退化程度最为严重,退化草地面积所占比例为71%;青海省和西藏自治区草地退化比例也较大,分别达到42%和41%;甘肃、四川和云南草地退化比例较小,分别为25%、10%和12%。总体来看,青藏高原草地退化存在空间差异,与历史平均相比无显著变化,但局部有恶化趋势,尤其是高寒荒漠退化状况较为严重。     

土壤生物结皮在干旱半干旱地区退化生态系统恢复中的作用(英文)

 土壤生物结皮是由细菌、真菌、藻类、地衣和苔藓等形成的一种混合体,作为干旱半干旱地区生态系统的组成部分,它对生态系统镶嵌格局和生态过程有不可忽视的影响;同时,土壤生物结皮通过影响局部水分条件,可以起到稳定土壤表层、减少土壤侵蚀、增加土壤氮养分的作用:因此,土壤生物结皮能够为土壤表层提供一种天然保护的作用,对干旱半干旱地区退化生态系统的恢复具有非常重要的作用。     

生物结皮对荒漠地区土壤及植物的影响研究述评

 生物结皮是目前防沙治沙的一种重要措施。通过对国内外生物结皮研究的回顾,简要总结了生物结皮对荒漠地区土壤理化性质及植物的影响。生物结皮对其下层土壤的影响主要表现在土壤的机械组成、土壤盐分、土壤养分等方面。生物结皮具有明显的养分、盐分和细粒物质的聚集作用,对表层土壤发育有积极的意义。生物结皮及下部土壤细粒的增加,提高了土壤的吸湿性和持水性,但对降雨入渗的影响尚无定论。在生物结皮的发育过程中,其与维管植物萌发和定居间的关系也存在几种不同的观点。对生物结皮的研究是目前防沙治沙研究的一个重要领域,其对荒漠地区的土壤及植被某些方面的影响目前并未形成一致的结论,其形成机制、生物组成、演替规律、对后续植物定居的影响等,均是需要进一步深入研究的科学问题。     

沙漠化逆转过程中毛乌素沙地土壤风蚀可蚀性影响因子的变化特征

[目的]揭示毛乌素沙地沙漠化逆转过程对土壤风蚀可蚀性的影响,为该区风蚀防治和生态重建提供科学参考。[方法]选取1986—2021年共8期遥感影像,以ENVI 5.3和ArcGIS 10.7为平台对毛乌素沙地不同时期土地沙漠化进行反演,同时构建研究区2021年沙漠化差值指数(DDI),并按照自然断裂法将毛乌素沙地土地分为非、轻度、中度、重度和极重度5种沙漠化类型代表沙漠化逆转的不同阶段。根据反演结果,应用空间代替时间的方法,对不同沙漠化类型土壤进行样品采集,并对土壤机械组成、土壤有机质含量、土壤结皮、植被因子等土壤风蚀可蚀性影响因子进行测试分析。[结果]毛乌素沙地1986—2021年沙漠化整体呈逆转趋势,沙漠化土地面积由1986年的47 877.81 km²缩减至2021年的45 914.06 km²,以56.11 km²/a的速率逆转。该区土地沙漠化可分为3个时期：1986—2001年为沙漠化发展期,土壤黏粒、粉粒百分含量、有机质含量呈降低趋势,土壤砂粒百分含量、结皮因子和植被因子值呈增加趋势;2001—2011年为沙漠...     

基于NDVI-Albedo特征空间的沙漠化动态变化研究——以准格尔盆地南缘为例

土地沙漠化是干旱区主要生态环境问题之一,也是干旱区农业发展的重要制约因子。以新疆农八师石河子垦区150团为研究区域,基于TM遥感影像,计算了归一化植被指数(NDVI)、地表反照率(Albedo)等指标,通过建立NDVI—Albedo特征空间,对研究区沙漠化的等级进行划分。将研究区的沙化土地分为极重度、重度、中度、轻度沙漠化土地,并通过地面调查验证,对其精度进行了评价。对2000,2005和2010年3期数据进行分类处理,并对这3期的沙漠化信息进行了分析。结果表明,利用该方法的分析精度满足研究要求;研究区通过10a的发展变化,其沙漠化状况得到了有效改善。     

Effects of desertification on soil organic C and N content in sandy farmland and grassland of Inner Mongolia

Desertification is one of the most serious types of land degradation. A field experiment was conducted during 2002 and 2003 in Horqin Sand Land, China to investigate changes in soil C and N contents in relation to land desertification. Four primary results were derived from this work. First, land desertification characterized by wind erosion resulted in a significant decrease in soil fine particles (clay + silt) with a corresponding increase in sand content. In comparison to non-desertified land, soil fine particle content decreased by up to 89.2%, and sand content increased by up to 47.2%, in the severely desertified land. Second, the organic C and total N in soil were mainly associated with the soil fine particles, and decreased significantly with desertification development. Organic C decreased by 29.2% and total N by 31.5% in the severely desertified land compared to the non-desertified land. Third, the decrease in organic C and N content was greater in desertified grassland than in desertified farmland. Fourth, the changes in organic C and total N content had a significant positive correlation with the soil fine particle content (P < 0.01) and a significant negative correlation with coarse sand content (P < 0.01), indicating that land desertification by wind erosion is mediated through a loss of soil fine particles, with a resultant decrease in soil organic C and total N.     

Rationale and methods for compiling an atlas of desertification in Italy

This study presents the main results and the methodology used in the creation of the atlas of the risk of desertification in Italy. A desertified area was defined as an unproductive area for agricultural or forestry use, due to soil degradation processes. An area at risk of desertification was a tract of the earth's surface which is vulnerable or sensitive to the processes of desertification. In a vulnerable land, environmental characteristics are close to that of a desertified area, but some factors (e.g. vegetation cover or irrigation), successfully mitigate the desertification process. On the other hand, sensitive land is a surface where the process leading to desertification is active, although the land is not yet unproductive. The DPSIR (Driving force‐Pressure‐State‐Impact‐Response) framework has been adopted as a reference. Using the national soil information system and socio‐economic layers, an atlas of indicators of desertification risks was created, which was organized into different soil degradation systems. 51.8 per cent of Italy was considered to be at potential risk of desertification. Some 21.3 per cent of Italy (41.1 per cent of the area at potential risk) featured land degradation phenomena. Specifically, 4.3 per cent of Italy is already unproductive; 4.7 per cent is sensitive and 12.3 per cent is vulnerable. In the territory at potential risk of desertification, unproductive lands, plus areas vulnerable or sensitive to soil erosion, are at least the 19 per cent. Areas affected by aridity also sum up to 19 per cent. Salt‐affected soils in Italy are estimated to cover >1 million ha. Irrigation can mitigate soil aridity and salinization, nevertheless, only about 15 per cent of the sensitive and vulnerable lands of southern Italy are actually equipped with irrigation networks. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

21世纪初科尔沁沙地沙漠化对区域气候变化的响应

利用2000—2013年生长季MODIS-NDVI时间序列遥感数据和降水、气温、蒸发和风速等气象数据,研究21世纪初科尔沁沙地沙漠化动态变化及其对区域气候变化的响应关系。结果表明:21世纪初,科尔沁沙地沙漠化经历了逆转-发展-逆转的过程,轻度和中度沙漠化土地面积呈显著下降趋势,重度和极重度沙漠化土地面积呈下降趋势但不显著。未沙漠化土地主要分布在研究区西北部,轻度和中度沙漠化土地广泛分布在研究区南部、东部和北部,重度和极重度沙漠化土地主要分布在西南部。2000—2013年,科尔沁沙地降水量呈上升趋势,气温、蒸发量和起沙风日数呈下降趋势,斜率分别为8.34 mm/a、-0.04℃/a、-23.56 mm/a和-1.7 d/a,其中蒸发量和起沙风日数下降趋势较为显著;近14 a来,科尔沁沙地沙漠化主要受水热条件的影响,尤其是在2000—2005年、2009—2013年2个时期,降水增多、蒸发减少,区域气候较湿润,研究区沙漠化2次逆转;此外,沙漠化受气候影响具有地域差异性,受气候影响较大的地区主要集中在研究区东部和东南部地区。研究可为科尔沁沙地沙漠形成机理分析及沙漠化防治工作提供理论依据。     

Fractal features of soil particle size distribution and the implication for indicating desertification

Some of the effects of land desertification on soil properties are manifested by the coarsening of the soil particlesize distribution (PSD) and the losses in organic C and nutrients. The changes and characteristics of PSD and selected chemical properties in soils at the 0-15 cm plough layer from different degrees of desertified croplands are analyzed in the semiarid Horqin Sandy Land, northern China. The fractal dimension of the PSD is emanated to characterize the patterns of PSD. The relationships between the fractal dimension of the PSD and selected soil properties are discussed. The results show that: (1) in the transformation from potential desertified cropland to extremely desertified cropland, the sand content at the 0-15 cm soil increased from 69% to 93%, organic C and total N contents decreased by 65% and 69%, respectively; (2) the fractal dimension of PSD ranged from 2.179 to 2.611, the more the contents of sand, the lower the fractal dimension and the higher the desertified degree of farmland. In the desertification process within the studied area, the mean fractal dimension decreased from 2.555 for the potential desertified soils to 2.298 for extremely desertified soils; (3) there existed considerable linear relationships between fractal dimension and soil properties. It was shown that fractal dimensions of PSD are useful parameters able to monitor soil degradation and to estimate the degree of soil desertification.     

青海省共和县土地沙化与土地覆盖变化遥感监测研究

以Landsat-TM、ETM＋遥感数据为信息源，对青海省共和县1987年至2002年的土地沙化和土地覆盖变化进行了监测．研究结果表明．应用TM、ETM＋等中分辨率遥感影像，对以县为单位的区域性土地沙化和土地覆盖变化进行监测是适宜的．监测精度可达90％以上；监测期内．研究区的沙化土地面积不断增加，沙化程度也迅速加深，说明沙化土地治理的效果不明显；由于草地围封面积的扩大，一、二类草地的面积显著增加，草场质量显著改善，但由于未封育草地的过牧仍很普遍，三类草地沙化仍很严重；国营农场的撤离和国家退耕还草工程的实施是农田和居民地面积减少的主要原因。     

Soil nematode communities are ecologically more mature beneath late- than early-successional stage biological soil crusts

Biological soil crusts are key mediators of carbon and nitrogen inputs for arid land soils and often represent a dominant portion of the soil surface cover in arid lands. Free-living soil nematode communities reflect their environment and have been used as biological indicators of soil condition. In this study, we test the hypothesis that nematode communities are successionally more mature beneath well-developed, late-successional stage crusts than immature, early-successional stage crusts. We identified and enumerated nematodes by genus from beneath early- and late-stage crusts from both the Colorado Plateau, Utah (cool, winter rain desert) and Chihuahuan Desert, New Mexico (hot, summer rain desert) at 0–10 and 10–30 cm depths. As hypothesized, nematode abundance, richness, diversity, and successional maturity were greater beneath well-developed crusts than immature crusts. The mechanism of this aboveground–belowground link between biological soil crusts and nematode community composition is likely the increased food, habitat, nutrient inputs, moisture retention, and/or environmental stability provided by late-successional crusts. Canonical correspondence analysis of nematode genera demonstrated that nematode community composition differed greatly between geographic locations that contrast in temperature, precipitation, and soil texture. We found unique assemblages of genera among combinations of location and crust type that reveal a gap in scientific knowledge regarding empirically derived characterization of dominant nematode genera in deserts soils and their functional role in a crust-associated food web.