内蒙古乌审旗土地沙漠化退化过程研究

利用1986-2005年共5期卫星影像数据分析,结果表明:乌审旗近20 a沙漠化土地面积尽管存在波动,但自20世纪90年代中期以来总体上处于逆转态势,沙漠化土地面积由1986年占全旗总土地面积的79.15%下降为2005年的54.25%。结合地面气象站观测数据和相关社会经济资料,分析结果显示,在人口密度增加、年平均降水量减少和气温升高的情形下,造成土地沙漠化发生逆转的原因主要有两个:一是土地利用方式和结构的变化,其中耕地面积从136.57 km²增加到198.10 km²,居民地用地面积由2.17 km²增加到11.20 km² ,其它土地利用类型面积的增加主要是通过沙地面积的减少来实现的;二是植被生态系统恢复,封沙育林育草、飞播造林等以防沙治沙为主的生态措施的实施,使得沙地植被得以恢复与重建,流沙面积逐年下降,沙漠化发生逆转。     

毛乌素沙地新垦地土壤风蚀特征

为了理解近期沙地农业开发的土壤风蚀风险及其对区域沙漠化的影响。该文对毛乌素沙地灌丛沙堆地、沙质草地以及耕地不同位置进行了多组风沙同步观测,并对所收集的沙物质进行粒度分析。结果表明:草地与灌丛地被开垦为耕地后,土壤风蚀强度成倍数增长。在可蚀性颗粒充足的耕地,输沙率顺风向趋于增加的同时,随高度的增加,输沙率在0～10 cm高度内以指数函数规律递减,在10～20 cm高度内以幂函数规律递减;总输沙率与风速呈较好的幂函数关系,侵蚀模数约为9 657 t/(km²·a)。该文认为,新垦地的出现对区域沙漠化具有重要影响,其面积应作为评价区域沙漠化的重要指标;减小裸露耕地面积,建立防风固沙林,保留一定高度的留茬,可有效控制新垦地的土壤风蚀问题。     

黄河中游多沙粗沙区土壤水蚀时空变化及动态驱动力分析

[目的]揭示黄河中游多沙粗沙区2000—2020年土壤水蚀时空演变特征,分析其动态驱动力。[方法]基于RUSLE模型,计算多沙粗沙区逐年土壤水蚀模数,分析2000年、2005年、2010年、2015年、2020年土壤水蚀强度变化特征,利用Sen+MK趋势分析法结合Hurst指数探究土壤水蚀模数时空变化特征,使用参数最优地理探测器中的因子探测与交互探测量化年平均降水、海拔、坡度、植被覆盖度、土地利用/覆盖类型、土壤类型6个因子对土壤水蚀空间分布的解释力。[结果](1)2000—2020年5期多沙粗沙区中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别下降48.09%,77.93%,83.01%,36.13%;微度和轻度侵蚀面积分别上升46.22%,0.33%。现阶段多沙粗沙区以微度和轻度侵蚀为主,二者面积占比分别为62.49%,42.07%。(2)多沙粗沙区土壤水蚀模数总体年际变化呈波动显著下降趋势,由2000年的2 214.89 t/(km²·a)降至2020年的1 169.44 t/(km²·a)。2000—2020年多沙粗沙区土壤水蚀模数空间变化趋势主...     

海拉尔河沙带1995—2015年动态变化及驱动力分析

基于1995年和2015年两期Landsat/TM遥感影像,采用面向对象分析方法反演海拉尔河沙带1995—2015年的空间格局与动态变化,结果表明:在气温波动上升、枯水年频发、人为过度放牧等背景下,海拉尔河沙带增加了21.81 km²;在沙带内部动态演变过程中,海拉尔河沙带呈正向演变趋势,正向演变面积为65.53 km²,且主要分布在海拉尔河沙带的东部、中东部和西部,成效的取得可能与该区降水量波动增多、生态修复工程大力实施有关。     

毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中植被的退化和稳定性

[目的]揭示毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中植被退化及其稳定性变化机制,为沙漠化修复和治理提供科学依据。[方法]综合应用野外调查、取样、室内试验和统计分析相结合的多种方法,对研究区沙漠化过程中植被特征变化进行分析。[结果]结构和功能特征中,植被盖度、密度、物种丰富度、多样性指数均呈下降趋势,地上生物量呈现先升高后降低趋势;营养特征中,有机质含量变化规律并不明显,全氮含量在沙漠化进程中逐渐降低,C/N不断升高;且轻度沙漠化阶段植被特征发生突变,是沙漠化逆转的关键阶段。对植被稳定性定量测度结果认为,沙漠化过程中,植被稳定性指数不断降低,稳定性等级非沙漠化阶段和潜在沙漠化阶段为稳定和基本稳定,轻度沙漠化阶段开始均处在不稳定状态。[结论]沙漠化过程伴随着植被的退化和植被稳定性程度的降低,维持土壤—植被系统的良性循环是植被恢复的关键,也是沙漠化治理的关键。     

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。     

吉林省西部沙地土壤风蚀机理分析

风蚀危害是吉林省西部沙地的主要自然灾害之一.通过典型样地调查和室内风洞试验,分析了该区沙地土壤风蚀机理.结果表明,土壤风蚀随地表粗糙度、土壤含水量和有机质含量的增加而减小,其风蚀量与地表粗糙度、土壤含水量近似地呈负指数关系,与土壤有机质含量呈负相关.风是吉林省西部沙地产生风蚀的主要源动力,当风速超过临界起沙风速时,土壤侵蚀量与风速的3次方成正比,其风蚀性气候因子为155.2,春季最大(76.2).在空间分布上,该区风蚀性气候因子和侵蚀性风能均自东向西递增,西北 部的通榆县为最大.     

毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中土壤理化性质分析

采用空间代替时间的方法,对毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中土壤理化性质变化进行了分析.结果表明,沙漠化过程中土壤理化性质呈规律性变化,随沙漠化程度的加剧,土壤黏粒含量、含水量、有机质、有机碳和全氮含量减少,土壤砂粒含量、容重和C/N增加,土壤质量下降;相关性分析结果表明,容重和C/N比与各指标呈负相关关系,其余各指标间呈正相关关系,其中容重与有机质、全氮含量之间以及有机质与全氮含量之间存在极显著相关性,黏粒含量与含水量、容重、有机质和全氮含量之间存在显著相关性,含水量与容重、有机质和全氮含量之间也存在显著相关性,说明沙漠化过程中土壤各组分之间存在着密切的内在联系.     

青藏高原冻融荒漠化退化区分布及影响因素

[目的]青藏高原由于其高海拔、气温低、冻融侵蚀强烈的特点,是冻融荒漠化的主要发生区。探究青藏高原冻融退化区分布及其原因,对该区水土保持工作和生态环境保护具有重要参考意义。[方法]选择植被覆盖度、冻融循环次数、土壤温度日较差、土壤含水量、年降水量和坡度作为冻融侵蚀因子,对2000—2019年青藏高原冻融侵蚀敏感性进行了评价,结合研究期内青藏高原荒漠化趋势,构建了一种判定冻融荒漠化退化区域的方法。[结果]2000—2019年青藏高原冻融侵蚀区总面积为1.531×10⁶ km²,中度及以上敏感性区域面积为9.131×10⁵ km²,占青藏高原总面积的35.92%。青藏高原冻融荒漠化退化区域面积约为1.113×10⁵ km²,主要分布于高原西南部,退化程度以中度退化为主,面积占比为44.35%。[结论]气温上升、湿润指数下降和净太阳辐射增强是青藏高原冻融荒漠化发生的主要自然驱动因素,高原南部部分地区由于气候条件的差异,三者发挥了相反的作用。     

毛乌素沙地玉米不同种植年限砒砂岩与沙复配土壤有机质与全氮的关系

[目的]研究毛乌素沙地不同种植年限下不同比例砒砂岩与沙复配土壤碳氮变化特征,分析新造复配成土结构能否持续稳定发育。[方法]根据2013—2016年田间小区试验数据,对不同种植年限下3种比例砒砂岩与沙复配土壤有机质和全氮时空变化特征及两者间的关系进行研究。[结果]①不同比例复配土壤有机质和全氮含量均随着作物种植年限的增加而呈现稳定上升趋势;②4 a间3种复配土壤有机质和全氮含量均表现为:1∶11∶21∶5,各自相对于2013年变化差异极显著(p0.01);③不同种植年限下3种比例复配土壤有机质与全氮均呈现显著正相关,相关系数分别为0.860,0.891 7,0.737 6。[结论]复配比例和种植年限是影响新造土壤有机质和全氮含量的重要因子。     

毛乌素沙地人为干扰苔藓结皮的土壤水分和风蚀效应

[目的]为了探讨在毛乌素沙地人为干扰生物结皮的必要性与可行性,并为该区生物结皮的高效利用提供实验依据。[方法]在毛乌素沙地东南缘设置裸沙、苔藓结皮、干扰苔藓结皮、沙蒿、沙蒿+苔藓结皮以及沙蒿+干扰苔藓结皮6个处理小区,通过动态监测各小区土壤水分及风蚀变化过程,分析人为干扰苔藓结皮对土壤水分及风蚀过程的影响。[结果](1)沙地苔藓结皮能够显著提高浅层土壤含水量,降低深层土壤含水量。(2)人为干扰苔藓结皮会引起浅层土壤含水量的降低和降雨入渗深度的增加。(3)与裸沙对照相比,几种处理的减蚀效率大小顺序为:沙蒿+苔藓结皮(97.01%)沙蒿+干扰苔藓结皮(90.87%)苔藓结皮(89.63%)干扰苔藓结皮(69.50%)沙蒿(64.62%)。[结论]植被覆盖度较高时,对苔藓结皮进行适当破坏,能够在不加剧土壤风蚀的前提下,一定程度上改善土壤水分状况。而在无植被或低植被覆盖的地块,要禁止对苔藓结皮的干扰破坏。     

区域荒漠化评价中植被的指示性及盖度分级标准研究--以毛乌素沙区为例

在分析国内外有关荒漠化评价指标体系研究现状和存在问题的基础上，提出了以植被作为主要评价因子的观点；以我国10大沙区之一的毛乌素沙区为对象，通过研究沙地、梁地、滩地和河谷地等不同地貌类型的荒漠化发生发展过程，得到主要植物指示群落的相应演替、变化规律；通过地表风沙运动与风沙流的实地观测，考查了植被对地表的保护性，并确定出风蚀荒漠化的植被盖度分级标准。     

从百年时间跨度照片对比分析毛乌素沙地生态变化

[目的]分析毛乌素沙地百年时间跨度的景观变化,为该区生态治理研究提供依据。[方法]通过卫星影像判读、实地考察和照片复摄等方法,历时4个多月,找到了1908年罗伯特·斯特林·克拉克考察队在毛乌素沙地考察时拍摄的4张照片的原始拍摄地,于2019年完成了百年老照片的复摄工作,并对新老照片中生态因素的变化进行了对比分析。[结果]一百多年前的毛乌素沙地,植被稀少,风沙肆虐。新中国成立后,当地政府组织群众开展沙地整治,经过几十年治理,流动沙丘得到固定,区域植被得到有效恢复,水土流失得到有效控制。[结论]由于毛乌素沙地生态十分脆弱,已得到治理的沙地仍存在沙化的风险,需要把毛乌素沙地治理纳入黄河流域生态保护和高质量发展总体规划,统筹协调,综合治理。     

毛乌素沙地3种主要植物群落的阻沙效益

[目的]对毛乌素沙地天然沙蒿、沙柳和锦鸡儿这3种主要植物群落的阻沙效益进行分析,为毛乌素沙地沙漠化防治及生态建设提供理论依据。[方法]通过测定标杆风蚀沙埋程度,分析各植物群落的风蚀量与阻沙量,从而对其阻沙效益进行比较分析。[结果](1)植被盖度越大,各植物群落的防风阻沙效果越明显;(2)地形条件相似,风速相同的情况下,3种植物群落在风蚀季节的临界防风蚀盖度不同。沙蒿群落的临界防风蚀盖度最小,约为60%,沙柳群落与锦鸡儿群落的临界防风蚀盖度相对较大,均大于60%,但锦鸡儿群落相对沙柳群落的临界防风蚀盖度小;(3)相同盖度下,3种植物群落的风蚀量与阻沙量之和大小顺序为:沙柳锦鸡儿沙蒿。[结论]在毛乌素沙地固定、半固定沙地上,沙蒿群落的防风阻沙效益突出,可作为主要固沙植物进行推广。     

晋北沙漠化地区土壤风蚀动态及防治效果

[目的]对晋北沙漠化区土壤风蚀状况及空间差异进行研究,以期为区域土地退化和京津风沙源治理工程的效益评估提供科学依据。[方法]基于耕地和林草地不同地表类型的土壤风蚀模型,逐像元地计算2001—2014年晋北沙漠化地区土壤风蚀状况及空间差异。[结果](1)2001—2014年晋北沙漠化区的平均土壤风蚀模数达到4.67t/(hm~2·a),处于轻度风蚀状态。区域分布上,北部区域风蚀状况明显高于南部。(2)研究区2001,2005,2010和2014年的平均土壤风蚀模数分别为6.83,3.89,4.36和2.55t/(hm~2·a);土壤风蚀总量分别为2.09×10~7 t,1.19×10~7 t,1.31×10~7 t和7.65×106 t。(3)晋北沙漠化地区植被覆盖度提高和风力减弱是区域土壤风蚀强度削弱的主要原因。研究发现风力作用的减弱贡献率约为77.7%,而植被覆盖度的提高的贡献率为22.3%。[结论]晋北土壤风蚀状况空间差异较大,风速减弱是导致区域土壤风蚀削弱的主要原因。晋北沙漠化地区植被覆盖度尚未恢复到良好的状态,生态工程建设还需进一步实施,生态工程实施的成果需加强保护。     

毛乌素沙地农田土壤水分的时空变化格局

水分因子是直接关系毛乌素沙地农田生态系统产出稳定及提升的关键因子。对沙地农田土壤水分时空变化格局进行了试验研究,结果表明,在地表有植被覆盖时,地表土壤水分的散失途径增加,尤其是后期植被的蒸腾散失对农田土壤水分的影响较大,但土壤水分含量散失较为平缓;裸露的地表则恰好相反,但随着地表干沙层的加厚,地表土壤水分散失防护的效应越来越明显,后期土壤深层水分得到了一定恢复;受干沙层的防护,有植被覆盖的土壤水分消耗量大于裸地,裸地的无效地表蒸发也不容忽视。在沙漠化地区土地上进行农业生产和植被恢复时,应加强地表覆盖,增加土壤水分储量,为沙漠化地区农业增产和植被恢复提供良好的水分供给。探明沙地农田土壤水分的运移规律,还可以为相似逆境地区农业生产高效用水和管水提供可靠的理论依据。     

半干旱草原潜在土壤风力侵蚀空间格局研究

中国绝大多数的干旱半干旱地区遭受着严重的风力侵蚀。风蚀可导致土壤流失、肥力下降,最终导致土地荒漠化。半干旱草原区的荒漠化问题日益突出,由此带来的沙尘暴等灾害天气增多,给人们的生产生活带来诸多不便。从影响土壤风力侵蚀的风速、干燥度、植被盖度、地形起伏度、土壤可蚀性以及放牧压力6个方面出发,借助GIS技术,通过主成分分析研究半干旱草原区达茂旗土壤风力侵蚀的空间分布格局。结果表明:达茂旗潜在土壤风力侵蚀指数由南向北呈高—低—高趋势。达茂旗北部地区土壤风蚀主要受风速、干燥度和植被指数影响;中部地区风力侵蚀主要受地形起伏度的影响,地形起伏对风的消减作用增强,使得风力降低,加之该地区土壤可蚀性和干燥度相对较低,风力侵蚀指数低;南部土壤风力侵蚀主要受放牧压力影响,春季正是牧草返青季节,植被盖度低,且牲畜密度相对较大,放牧对草场的压力大,土壤风力侵蚀严重。风力侵蚀各影响因子的时空异质性是导致半干旱草原风力侵蚀空间异质性的主要原因。干旱草原风力侵蚀空间异质性的主要影响因素是风速、干燥度和植被指数,其次受地形和土壤可蚀性的影响,而放牧压力是半干旱草原区土壤风力侵蚀的主要人为因素之一。     

甘肃省武威市风力侵蚀分区治理规划及措施

[目的] 分析甘肃省武威市风力侵蚀空间动态变化特征,确定风力侵蚀可治理区划及其防治对策,为该市风蚀水土保持工作和生态环境建设提供科学参考。[方法] 基于多源地理信息数据,应用遥感、地理信息系统(ArcGIS)等技术手段,使用修正土壤风蚀方程(RWEQ)计算武威市2000-2020年5期风蚀模数,获得区域风蚀的面积分布和变化特征。结合重点建设工程分布等空间要素叠加分析方法,提出该市风力侵蚀可治理区域划分原则,并将该原则应用于划分武威市风力侵蚀可治理区。[结果] 修正土壤风蚀方程(RWEQ)能较好地估算武威市多年风力侵蚀模数,其多年风力侵蚀模数为5 788.98[t/(km²·a)],多年平均土壤风蚀总量1.92×10⁸ t;研究区风力侵蚀在时间上呈现总体下降,偶有上升趋势,且风力侵蚀强度等级明显减弱;在空间上具有明显的空间异质性,主要分布在民勤县、凉州区、古浪县;依据多要素叠加风蚀分区治理方案,武威市可治理风力侵蚀面积共2 872.66 km²,其中民勤县1 468.48 km²,凉州区708.75 km²,古浪县695.43 km²。[结论] 风力侵蚀分区治理是武威市风蚀水土保持的重点工作,根据风蚀分区治理划分结果,针对不同行政区划,民勤县北部坡度较低的平坦戈壁沙漠地区是其重点关注区域,治理措施应以风沙防治和植被恢复为主,并需要注意控制人为工程建设扰动的影响,明确区域管理范围;凉州区应注意采取工程措施和生物措施结合的方式进行治理;古浪县应以封育措施和对天然植被进行保护为主。同时,在戈壁沙漠地区需特别注意大型光伏电站建设等施工扰动的风沙防治和生态恢复。     

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。