新疆艾比湖地区土地沙漠化时空演变及其成因

基于RS和GIS技术,对1990—2010年艾比湖地区沙漠化动态变化进行了监测。研究表明,艾比湖地区分布着大面积的沙漠化土地,主要分布在其东部和西岸地区。20a间沙漠化土地面积明显减少,沙漠化土地面积从1990年的4 426.49km2减少到2010年的637.33km2,减少了3 789.16km2。经历了强烈逆转—稳定发展—基本稳定3个阶段,1990—2001年沙漠化土地面积从4 426.49km2减少到3 713.2 5km2;2001—2007年沙漠化土地总面积保持基本不变,但沙漠化程度稍有加重;2007—2010年沙漠化土地总面积略微增加,沙漠化程度在持续加深。近20a来沙漠化转变尤为显著,气候变化和不合理的人类活动共同导致了研究区东部的沙漠化程度的加剧。     

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。     

毛乌素沙地近30年沙漠化土地时空动态演变格局

应用1990—2017年7期遥感影像作为数据源,通过计算沙漠化指数和沙漠化重心迁移等指标,对毛乌素沙地近30年沙漠化时空动态演变格局进行了研究。结果表明:(1) 1990—2017年沙漠化程度处于逆转趋势,沙漠化土地面积共减少1 684.09 km~2,平均62.37 km~2/a的沙漠化土地得到有效的治理。(2)阶段性平均沙漠化指数1990—2000年(快速发展)为2.45,2000—2010年(快速逆转)为2.30;2010—2017年(稳定逆转)为2.01,沙漠化程度明显减轻。(3) 1990—2017年,极重度沙漠化土地重心向西迁移3.42 km;重度沙漠化土地重心向西北方向迁移8.80 km;中度沙漠化土地重心向西北偏移5.42 km;轻度沙漠化土地重心向东南方向延伸9.90 km。沙漠化土地重心由西向东依次为极重度沙漠化、重度沙漠化、中度沙漠化、轻度沙漠化,在沙漠化治理与防治过程中,应根据不同沙漠化土地类型而采取不同的治理对策,做到因地制宜,合理有效地改善沙区环境。     

1964-2014年玛曲高原土地沙漠化驱动力定量分析

[目的]对玛曲高原土地沙漠化的驱动因子进行定量分析,为黄河上游地区沙化草地恢复及生态环境治理提供科学依据和理论基础.[方法]以多期玛曲高原遥感数据和近50 a气象及社会经济资料为数据源,采用主成分分析等方法开展研究.[结果] 1964-2014年,玛曲高原沙漠化土地的扩张是综合贡献率高达57.18％的自然因素和人为因素共同作用的结果.在不同时段,玛曲高原沙漠化土地扩张的驱动因素不同;1964-1980年,沙漠化土地的扩张以自然因素为基础,人为因素为主导,它们的贡献率分别为33.95％和47.66％;1981-1997年,玛曲高原沙漠化程度的加剧是受自然因素和人为因素共同作用,综合贡献率为42.75％;1998-2014年,玛曲高原沙漠化土地的逆转以人为因素为主导,其贡献率为44.97％.[结论]玛曲高原沙漠化土地的演化是在高寒脆弱不稳定的大自然背景下,人为因素尤其是人口数量和牲畜数量辗转变化的产物.人为因素在短期内对区域沙漠化的影响更为显著,甚至决定着沙漠化的演变方向.     

1981-2010年内蒙古沙漠化演变对区域生态系统服务价值的影响

土地沙漠化是生态系统服务价值变化的重要影响因素,文章基于NDVI等多源数据与GIS、敏感性分析方法,分析了1981—2010年内蒙古地区沙漠化演变对区域生态系统服务价值的影响。结果表明:（1）1981—2010年,内蒙古地区沙漠化面积净增加6.92万km²,但总体沙漠化程度有所改善。沙漠化逆转区域主要集中于内蒙古西南部的鄂尔多斯与阿拉善,而沙漠化发展区域主要发生在中北部的科尔沁和浑善达克。（2）生态系统服务总价值减少671.57亿元;沙漠化演变对生态系统服务价值具有中度线性相关关系,其造成生态系统服务价值损失比例为23.7%。（3）沙漠化演变对沙区生态系统服务价值变化的影响具有空间异质性,在鄂尔多斯、浑善达克等地表现为促进作用,在土默特、内蒙后山等表现为反向作用。（4）各沙区生态系统服务价值对沙漠化演变敏感度差异明显;科尔沁、河套平原等地敏感性指数高于50,而呼伦贝尔、内蒙后山等则小于1。该结果可为内蒙古自治区的科学土地规划、生态保护及可持续发展提供重要参考。     

腾格里沙漠南缘沙漠化逆转过程中的土壤化学性质变化特征

在腾格里沙漠南缘,应用空间代替时间的方法,选择了流动沙丘、封育5 a、封育15 a和封育25 a样地的恢复演替序列,代表沙漠化逆转的不同阶段,研究了干旱区沙漠化逆转过程中的土壤化学性质变化特征。结果表明,腾格里沙漠南缘沙漠化逆转过程中,0-300 cm土壤pH、电导率、速效磷、速效钾、全氮、有机质呈现不同程度的波动变化,但均值持续增大;各阶段表层土壤pH逐步减小,而电导率和代表土壤肥力状况的速效钾、速效磷、全氮、有机质在封育恢复过程中均持续增大,且各阶段表层土壤化学性质总体差异显著。研究认为,腾格里沙漠南缘的沙漠化逆转过程,是土壤化学性质逐步向良性化方向发展的过程,是土壤的形成与改良过程。     

塔里木河下游生态输水对植被恢复和沙漠化逆转的影响

针对近50 a来人类不合理的资源开发,导致塔里木河下游地区沙漠化程度加剧等一系列生态环境问题,结合实地考察和野外调查资料以及遥感影像数据,运用植被覆盖度、沙漠化动态度模型分析法,对塔里木河下游生态输水前后植被和沙漠化状况进行了分析。研究结果表明,生态输水后,植被覆盖度增大,植物种数明显增加;胡杨冠幅增大;裸地、沙地面积减少;非沙漠化和轻度沙漠化土地面积不断扩大,而重度沙漠化面积有减小趋势。生态输水对塔里木河下游植被恢复和沙漠化逆转起到了明显的作用。     

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...     

海南省东方市60年来降雨量及降雨侵蚀力变化趋势

[目的]分析海南省东方市降雨量、侵蚀性降雨量及降雨侵蚀力在不同时间尺度上的趋势变化及其相关性,为该区生态环境建设、水土流失治理及土壤侵蚀机理研究提供科学支持。[方法]根据该地区1956-2015年60a的逐日降雨量数据资料,采用变异系数、趋势系数和气候趋势率分析不同时间尺度的降雨、侵蚀性降雨和降雨侵蚀力的变化趋势。[结果](1)东方市1956—2015年60a来年均降雨量、年均侵蚀性降雨量、年均降雨侵蚀力分别为982.9±36.9mm,816.1±37.6mm和9 441.7±554.2 MJ·mm/(hm~2·h·a),变异系数分别为29.1%,35.7%,45.5%。(2)60a来降雨量、侵蚀性降雨量及降雨侵蚀力年际变化均呈一定的增加趋势,趋势系数分别为0.129,0.156,0.198。季、月尺度上变化差异较大,但总体变化格局相似,均呈单峰型分布。(3)降雨量、侵蚀性降雨量及降雨侵蚀力两两之间有极强的线性相关性,且乘幂方程较线性回归方程能更好的反映两两之间的关系。[结论]60a来降雨量、侵蚀性降雨量、降雨侵蚀力均呈现较明显的年际增加趋势,且两两之间呈幂函数关系。     

毛乌素沙地降水和气温变化特征及其与植被因子的关系

为了研究毛乌素沙地土地利用/覆被变化(LUCC)对气候变化的影响,采用观测资料减去再分析法(OMR)和土地利用转移矩阵等方法,分析毛乌素沙地沙漠化逆转期前后(1980—1999年和2000—2016年)两个时期LUCC对气候变化的影响,讨论该时期LUCC引起区域气候效应的驱动机制。结果表明:(1)沙漠化逆转后期与前期相比,气温和降水变化特征存在差异。沙地和非沙地气候变化无明显差异,下垫面物质组成对气候变化影响不显著;(2)降水量变化主要受到地面蒸散发的影响。气温变化是LUCC引起蒸散发、反射率、净辐射量等变化的综合效应,LUCC对气温的影响更明显;(3)相比平均气温,最高气温和最低气温对于LUCC的响应更敏感。因此,植被恢复显著改变了毛乌素沙地降水和温度的变化特征,而且这种变化与下垫面物质组成无关。     

共和盆地近50年来草地荒漠化驱动因素定量研究

共和盆地是黄河上游土地沙漠化严重地区,土地沙漠化已经成为共和盆地生态环境恶化的主要问题。选取青海共和盆地从1953-2008年共56 a的农牧业人口数量、牲畜数量、耕地面积、粮食总产量、年平均气温、年降水量、年大风日数、年蒸发量8个社会经济和自然因素数据进行分析,运用因子分析法研究了盆地草地荒漠化的驱动因素。结果表明:共和盆地1953-2008年这个时间段人类活动对草地荒漠化的贡献率为53.75%;自然因素对草地荒漠化的贡献率为38.25%,超过1/3;人为因子和自然因素的综合影响,其贡献率仅为7.99%。说明人类活动对共和盆地生态环境的影响大于自然因素,是影响共和盆地草地荒漠化的主体因素。     

近15年来共和盆地土地沙质荒漠化动态变化及原因分析

在野外调查和前人研究的基础上,建立了青海共和盆地沙漠化土地遥感分类分级的指标系统,并在地理信息系统支持下,对该区1990年和2005年的TM影像进行了目视解译,分析了该区近15 a来土地沙漠化时空变化规律和原因。结果表明:①研究区沙质荒漠化依然严重,共有各类沙化土地7 419.62 km²,占研究区总面积的62.84%,以轻度和中度为主;②较为严重的沙质荒漠化主要发生在中部和南部气温较高的地区;③沙质荒漠化总体趋势为整体面积缩小,恶化和逆转并存,程度略有加强;④气候变化导致的蒸发量增加对研究区土地沙质荒漠化有一定的促进作用,而20世纪90年代后期以来耕地面积和农牧业人口急剧减少是研究区土地沙质荒漠化面积略有减少的主要原因;⑤研究区沙质荒漠化趋势虽然得到一定程度的控制,但沙质荒漠化形势仍然相当严峻,控制人口密度,调整土地利用结构,控制超载过牧,加强土地管理和生态环境建设势在必行。     

中国南方石漠化地区禽畜粪便分布与能源化模式

摸清中国南方石漠化地区的畜禽粪便资源能源化底数,构建禽畜粪便资源的能源化利用模式,对于提高喀斯特森林生态系统服务功能、能源生产与消费革命等具有极强的现实意义。该研究以中国南方喀斯特石漠化问题严重的贵州省为研究区,以贵州省9个市/州的统计年鉴为数据来源,运用数理统计方法对贵州省4类畜禽粪便资源量、人均禽畜占有量等进行潜力估算,明确了贵州省畜禽资源地域性特征,揭示了贵州省畜禽粪便资源量在喀斯特县和非喀斯特县差异性,以及与石漠化等级之间的关联性,提出禽畜粪便资源能源化利用的生物天然气模式,测算了该模式的环境、社会和经济可行性。结果表明,2017年贵州省4类畜禽粪便理论资源量5 287.40万t,可收集资源量为3 635.86万t,牛粪和猪粪占绝对优势;空间上呈现东南向西北增长趋势,县域差异显著;肥料化资源量为1 815万t,可能源化资源量为1 820.86万t;以禽畜粪便为原料的沼气工程模式在高原山地潜在-轻度石漠化地区具有良好的经济性和可行性,巩固了石漠化治理成效且增加了农户健康和福祉。     

Influences of continuous grazing and livestock exclusion on soil properties in a degraded sandy grassland, Inner Mongolia, northern China

Overgrazing is one of the main causes of desertification in the semiarid Horqin sandy grassland of northern China. Excluding grazing livestock is considered as an alternative to restore vegetation in degraded sandy grassland in this region. However, few data are available concerning the impacts of continuous grazing and livestock exclusion on soil properties. In this paper, characteristics of vegetation and soil properties under continuous grazing and exclusion of livestock for 5 and 10 years were examined in representative degraded sandy grassland. Continuous grazing resulted in a considerable decrease in ground cover, which accelerates soil erosion by wind, leading to a further coarseness in surface soil, loss of soil organic C and N, and a decrease in soil biological properties. The grassland under continuous grazing is in the stage of very strong degradation. Excluding livestock grazing enhances vegetation recovery, litter accumulation, and development of annual and perennial grasses. Soil organic C and total N concentrations, soil biological properties including some enzyme activities and basal soil respiration improved following 10-year exclusion of livestock, suggesting that degradation of the grassland is being reversed. The results suggest that excluding grazing livestock on the desertified sandy grassland in the erosion-prone Horqin region has a great potential to restore soil fertility, sequester soil organic carbon and improve biological activity. Soil restoration is a slow process although the vegetation can recover rapidly after removal of livestock. A viable option for sandy grassland management should be to adopt proper exclosure in a rotation grazing system in the initial stage of grassland degradation.     

Evolution of the southern Mu US desert in north China over the past 50 years: an analysis using proxies of human activity and climate parameters

Many previous studies have attributed the degradation in the Mu Us Desert in China to many centuries of human activity. The present study includes analysis of proxies of human activity such as arable land area, population and livestock number, and variations of precipitation, evaporation, temperature, sand‐driving wind and dust events, covering the period since 1950. It is demonstrated that desertification and vegetation rehabilitation during this period were principally related to the climatic variation, especially correlated to sand‐driving winds. It also suggests that the desert evolution in the past 2000 years was controlled by climate change rather than human activity. Although human activity was significant in the desert evolution processes over the past 50 years, the impacts seems to be overestimated in previous studies. Desertification and desert evolution in the Mu Us Desert are mainly in response to climatic trends and fluctuations. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

石羊河下游民勤绿洲荒漠化影响因素趋势预测

 从荒漠化治理的实践出发,用Hurst指数对内陆河下游民勤绿洲荒漠化影响因素进行预测分析,对体现民勤绿洲荒漠化主要影响因子的农村人口、耕地面积、农村用电量、机井眼数和沙尘暴时间5个指标进行预测。结果表明:未来10年内,农村人口Hurst指数为0.381,与1989—2003年的上升趋势相反,具有下降趋势;年耕地面积Hurst指数为0.578 3,与1989—2003年时的上升趋势一致,但持续性不强;农村用电量Hurst指数为0.3324,与1989—2003年的上升趋势相反,具有下降趋势;年机井眼数Hurst指数为0.2618,与1989—2003年的上升趋势具有较强的长期相关性,但为相反趋势;年沙尘暴时间Hurst指数为0.4043,呈与1953—1998年的下降趋势相反的弱持续相关性。通过预测认为:应该加强对耕地面积的宏观调控,抑制土地利用所引起荒漠化的发展,控制开荒,提高现有耕地的利用效率;同时要继续宏观调控农村人口、农村用电量、机井数量变化向良性方向发展。     

近20年来海南岛西部沙漠化土地动态分析

在GIS技术支持下,利用1986年、1996年和2003年的3期TM数据,定量分析了海南岛西部的不同等级沙漠化土地动态变化过程及其面积与空间上的转换特点.结果表明:17a来各类沙漠化土地面积显著减少,极重度、重度、中度、轻度沙漠化土地的面积分别减少了58.34%,30.35%,25.88%,64.48%;各类沙漠化土地之间及其与其它土地类型相互之间的转化十分频繁,极重与重度沙漠化土地中分别有53.58%和41.34%的面积没有发生变化,而中度与轻度沙漠化土地分别仅有21.21%和12.02%面积没有发生变化;近17a来,研究区沙漠化土地动态变化主要是受人为活动干扰作用的结果.     

川西北阿坝地区沙化土地动态变化及驱动力分析

以川西北阿坝地区多年沙化土地调查为基础,对该地区1994年、1999年、2004年和2009年4个时期的沙化土地状况及动态变化进行分析,结果显示该地区土地沙化过程明显,沙化土地面积持续扩展,植被退化严重。从不同时间段看,1994-2004年的10a间沙化土地扩展迅速,自2004年以来由于治沙工程的实施和其他生态保护措施,沙化土地扩展势态有所缓解,扩展速度有所下降,年扩展速率从10a前的6%下降到目前的0.6%。气象数据和人文统计数据分析表明,沙化土地持续发展与近30a来气温上升、降水减少、人口增长和牲畜数量快速增加关系密切。     

Rainfall and the decline of a rare antelope, the tsessebe (Damaliscus lunatus lunatus), in Kruger National Park, South Africa

The number of tsessebes in Kruger National Park, South Africa, increased during 1977-1985, but declined after 1986. We used tsessebe number and age structure to determine year-to-year variation in adult survival. Adult survival rate was positively correlated with dry-season rainfall (a measure of grass productivity during the dry season) and with the cumulative rainfall surplus. Juvenile survival rate (as indexed by the juvenile:female ratio) was also correlated with the cumulative rainfall surplus. Tsessebe feed in broad, grass-covered drainage lines within Colophospermum mopane shrubland on basaltic soils. Here drainage is slow and the cumulative rainfall surplus or deficit, relative to the mean annual rainfall, is an index of dry-season soil moisture, which, in turn, determines dry-season grass productivity and hence the food supply for tsessebe. Adult survival rate was density-dependent, indicating that there was intraspecific competition for food. When the relationships between survival rates and rainfall were used in a model of tsessebe population dynamics to predict juvenile and adult survival rates from the recorded annual and dry-season rainfalls, the modelled population changes were similar to those observed. We conclude that changes in tsessebe numbers probably resulted from rainfall-induced changes in food availability during the dry season, which caused adult survival to decline after 1986. The principal management implication is that the tsessebe decline can be reversed only by several successive years of above-average annual rainfall. The importance of green grass during the dry season as a key resource is emphasised, not only for tsessebe, but also for other African antelopes that graze selectively.     

Changing predictors of spatial and temporal variability in stocking rates in a severely degraded communal rangeland

Changes in vegetation and soils under heavy continuous grazing have been widely documented, but the effects of these on secondary production are debated. Sterkspruit is one of South Africa's most degraded districts, and soil erosion in the district increased substantially over the twentieth century. Despite this, records dating to the late‐1800s show no decline in livestock numbers. This study explores how high stocking rates have been maintained despite an apparent deterioration in the natural resource base. Multiple regression analyses were used to determine the best predictors of stocking rates in 1974, the 1980s and 1997 to determine whether the relative importance of mean annual rainfall and winter temperature (indicative of primary production), the percentage of area on nutrient‐poor sandstone‐derived soils (representing a dry season nutritional bottleneck), the percentage of an area on steep slopes (which make areas less accessible to livestock) and human population density and availability of arable land (indicative of potential inputs) had changed over time. While mean annual rainfall was the best predictor of stocking rates in 1974, stocking rates in the 1980s and 1997 were best predicted by human population densities. This suggests that a qualitative shift in how livestock populations are maintained has taken place. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.