2001-2016年毛乌素沙地植被的生长状况

[目的]对2001-2016年毛乌素沙地植被生长状况进行研究,为该区域生态系统的可持续发展提供理论支持。[方法]基于MODIS EVI植被指数分析2001-2016年毛乌素沙地生长季和非生长季的植被生长状况,并讨论植被生长与气候变化、人类活动的关系。[结果]①毛乌素沙地植被覆盖度偏低,南部植被覆盖度明显高于北部区域。②毛乌素沙地2001-2016年植被覆盖度好转趋势明显。③生长季,毛乌素沙地南部和东部地区植被覆盖度变化速率大于中部和北部地区;且南部和东部的植被覆盖度部分呈显著增加,部分呈显著减小趋势。非生长季,南部地区植被覆盖度以显著增加为主。④毛乌素沙地EVI年最大值与降水呈正相关,与气温呈弱负相关;EVI年最小值与降水呈强正相关,与气温呈弱正相关。⑤农作物种植面积的增加、大规模人工造林以及大牲畜规模的控制等人类活动有助于植被覆盖度的提高。[结论]受气候因素和人类活动影响,21世纪以来毛乌素沙地植被生长状况好转。     

毛乌素沙地治理的新模式

通过对毛乌素沙地自然环境特征深入分析,结合前人治沙经验,提出了一种适用于毛乌素沙地的兼具生态和经济双重效益的沙地治理新模式。该模式的构建思路是将沙地推平后通过混合黄土或者其它改良剂改善沙地的立地条件,建设防护林或者种植植被固定沙地,通过打井浇水保证固沙植被的成活率,待沙地固定后进行综合利用。该模式主要适用于水资源有保障的城镇周边和道路沿线地区。随着区域经济实力的增加和土地资源的日益稀缺,本模式具有广阔的应用前景。     

毛乌素沙地治理新思路

毛乌素沙地形成的时间已有几十万年,年降水量350～500 mm,是以森林草原和草原为主的地带.根据毛乌素沙地形成的特殊成囡分析,提出了治理毛乌素沙地的新思路,即除植树种草之外,更要注意利用该区以南丰富的黄土物质改良沙地.这能够阻止大气降水通过沙层向深部的快速渗透,能有效增加土壤的持水性,改善土壤水分条件,有利于植物生长和植物固沙,能够加速植被的恢复,而且还能够在平坦的地区发展良田,能从根本上治理和利用这一沙地.由于该区紧邻黄土高原,土壤物质丰富,采取以土盖沙的改良方式对解决该区沙漠化问题应当是现实而有效的.     

呼伦贝尔沙地2000-2020年土地利用变化及生态服务价值

[目的] 研究呼伦贝尔沙地土地利用动态以及生态系统服务功能演变情况,为该区优化土地利用结构以及改善生态服务功能提供理论支撑。[方法] 以呼伦贝尔沙地2000,2005,2010,2015和2020年5期遥感影像为数据源,在ENVI 5.3和ArcGIS 10.2的支持下,运用土地动态度空间分析模型、变化强度分析土地利用变化特征,采用中国沙地生态服务价值表的计算方法对呼伦贝尔沙地土地利用数据进行分析,计算呼伦贝尔沙地的生态服务价值以及敏感性指数。[结果] ①研究区沙漠化呈逆转趋势,各沙漠化土地面积均减少,极重度沙漠化土地面积共减少627.3 km²,林草地面积不断增加,生态环境得到了有效的改善;从土地利用类型变化来看,主要以沙漠化逐级转移为主,其他转换类型的转化比重相对较小;②从变化速率来看,林草地的变化幅度最大,以年变化率9.3%的速度增加;从变化强度的绝对值来看,轻度沙漠化的变化强度最大,20 a间面积减少70%;③呼伦贝尔沙地的生态服务价值总体呈现增长趋势,其中林草地生态服务价值最高,极重度沙漠化的生态服务价值最低;生态服务价值的敏感性指数均<1,说明沙地的生态服务价值相对较稳定。[结论] 研究区应扩大林草地面积,合理治理沙漠区域,提升区域生态系统服务价值。     

陕西省榆林市植被生态演变及其驱动机制

[目的] 研究陕西省榆林市植被生态演变规律以及驱动机制，为该区域生态恢复工程成效评价提供科学数据。[方法] 基于2000—2018年美国MODIS卫星植被指数产品MOD₁₃Q₁和像元二分方法对陕西省榆林市的植被生态系统进行反演，同时利用趋势分析法和相关性分析等方法研究气候条件和人为因素对植被生态变化的驱动机制。[结果] ①2000—2018年榆林市植被生态明显改善，主要表现为植被覆盖度在波动中呈现极显著增加趋势，年均增速1.47%/a；所辖各区县中吴堡县增加最大。南部黄土高原丘陵沟壑区植被覆盖度增速1.66%，高于北部风沙草滩区的1.17%。②2000—2018年，整体气候条件呈现暖湿化，表现为年降水量呈现很显著增加趋势，增加232.2 mm，增幅78.8%，年均增速10.7 mm/a；年均气温增加趋势不显著，增加0.3℃，增幅2.8%，年均增速0.11℃/a。年降水量与植被覆盖度呈现极显著正相关，年均气温与植被覆盖度相关性不显著，气候条件对于植被生态恢复起到了促进作用。[结论] 退耕还林工程和防沙治沙示范建设工程调整了产业结构，黄土高原丘陵沟壑区减少了水土流失，毛乌素沙地风沙草滩区流沙得到有效治理，生态建设效益显著。生态恢复工程是研究区植被生态恢复的主要驱动力。     

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。     

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。     

黄土高原不同生长年限植被减水减沙效益整合分析

[目的]研究不同恢复年限植被减水减沙效益变化特征,为黄土高原地区进一步合理配置林草措施和生态恢复的可持续性研究提供科学依据。[方法]通过文献检索,共收集到18篇相关文献,运用整合分析的方法定量地研究了恢复年限增加对植被减水减沙效益的影响。[结果]4年生以上草地植被和5年生以上林灌植被可以发挥稳定的减水减沙效益,且减沙效益基本保持在80%左右。林地枯落物对植被的减水减沙效益具有一定的促进作用。[结论]受不同恢复阶段限制因素的影响,林草植被减水减沙效益大致可以分为3个阶段:栽植扰动阶段、水土保持阶段、水分限制阶段。     

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。     

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...     

人工樟子松林对毛乌素沙地土壤颗粒组成和固碳效果的长期影响

[目的]探讨人工樟子松林对毛乌素沙地土壤颗粒组成和固碳的长期影响,为综合评价沙地植被恢复的生态环境效应提供科学依据。[方法]选择毛乌素沙地东南缘人工栽植21,36和56 a的樟子松林和流沙地为采样地,对0—30 cm的土壤进行了分层取样分析,以探讨人工林建设对半干旱荒漠区土壤颗粒组成及不同粒级含碳量的长期影响。[结果]随着栽植年限的增加,土壤颗粒呈逐渐细化的趋势,且表层(0—5 cm)细颗粒含量均高于下层(5—30 cm)。造林后土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)含量均显著增加,最高值分别是流沙地的4.90倍和4.32倍;栽植年限对SOC含量和土壤有机碳密度(SOCD)的影响大于SIC含量和土壤无机碳密度(SICD)。相对于流沙地,各粒级SOC,SIC含量均在栽植56 a样地增幅最大,且均在细砂粒组分中增幅最大。团聚体和粉黏粒有机碳含量与土壤总有机碳含量之间存在显著的线性相关关系(p0.01),粗砂粒和粉黏粒有机碳对总有机碳的贡献率和粉黏粒无机碳对总无机碳的贡献率较为显著(p0.05)。[结论]随着樟子松栽植年限的增加,土壤团聚体、粉黏粒含量和土壤固碳能力均显著提高。     

浑善达克沙地飞播区植物多样性的变化——以内蒙古正蓝旗为例

[目的]对内蒙古境内浑善达克沙地植被恢复过程中植物群落的物种组成以及多样性的变化规律进行分析,为该地区的植被恢复提供理论依据和科学指导。[方法]采用样带法对植物群落进行调查。[结果](1)沙地植被恢复5年后群落内共有33种植物,分属于10科27属;(2)随着恢复年限的延长,物种丰富度指数、物种多样性指数、物种均匀度指数和群落盖度均逐渐增大,而生态优势度指数则逐渐减小。植物群落物种由6种(未治理)增加到21种(治理5a),物种多样性指数由1.20增加至2.77,物种均匀度指数由0.67升高至0.91,群落盖度从2.06%增加到75.58%,生态优势度指数由0.57减少至0.32。[结论]浑善达克沙地飞播区植被得到明显恢复,沙地恢复到一定阶段后群落趋于稳定,风沙化得到一定程度的遏制。     

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.     

1980-2016年科尔沁沙地土地利用重心的时空迁移特征

[目的]研究科尔沁沙地土地利用时空演变特征,为该区土地资源的合理开发和生态环境的改善提供科学依据。[方法]基于土地利用重心迁移模型,利用1980-2016年Landsat系列卫星影像,分析该地区土地利用时空格局和空间转移特征。[结果]1980-2016年科尔沁沙地植被重心向西北方向迁移,迁移速率为64.6 m/a;水体向东南方向迁移,迁移速率为389.3 m/a;建筑用地向东北方向迁移,迁移速率为53.6 m/a;沙地向西南方向迁移,重心迁移速率为379.5 m/a;耕地向东北方向迁移,重心迁移速率为148.3 m/a。[结论]1980-2016年科尔沁沙地各土地利用类型在不同时期的重心迁移速率有较大差异,建筑用地总体迁移速率最小,水体和沙地的重心迁移速率相对较大,该现象主要与科尔沁沙地生态环境脆弱有关,造成了水资源持续性减少以及沙地随时反弹。     

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。     

冻融交替对砒砂岩与沙复配土壤氮素的影响

[目的]探讨冻融作用对毛乌素沙地陕北榆林地区砒砂岩与沙复配土壤氮素的影响,对于提升毛乌素沙地土壤肥力具有重要作用。[方法]通过室内培养试验,探讨不同比例砒砂岩与沙复配土壤氮矿化过程对冻融的响应特征。[结果]冻融交替作用对土壤氮的矿化有显著影响,在冻融1周期时,3种比例复配土壤中硝态氮、铵态氮含量增加较快。在冻融2周期后,复配土壤中硝态氮、铵态氮含量均出现下降趋势。冻融5周期,复配土壤中硝态氮、铵态氮含量均开始呈现稳定增加趋势。冻融10周期后,1∶1,1∶2及1∶5复配土壤铵态氮含量分别增加了10%,49%与11%,硝态氮含量分别增加了14%,39%与34%,其中1∶2复配土硝态氮、铵态氮含量较1∶1,1∶5增加显著,对氮素的保持性能较好。[结论]冻融循环促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤中硝态氮、铵态氮的累积,为早春农作物的生长提供足够的氮素。     

毛乌素沙地西南缘不同土地利用类型土壤颗粒分形特征

为揭示毛乌素沙地西南缘农田、荒地、草地、灌丛沙堆和林地等土地利用类型的土壤分形特征与防风固沙效果的关系,采用野外取样与室内粒度分析相结合的方法,分析了该区5种土地利用类型的土壤颗粒粒径分布、分形维数以及土层深度与分形维数间关系。结果表明:(1)草地、灌丛沙堆以及林地的土壤粒度组成以极细沙、细沙和中砂为主,耕地和荒地则以粉粒和细砂为主;(2)研究区不同土地利用方式的土壤粒径分布和分形维数差异明显,荒地>农田>灌丛沙堆>草地>林地,随土层深度增加,林地分形维数值减小,草地分形维数值增大,荒地、农田和灌丛沙堆分形维数值变化不大;(3)分形维数与<100 μm和>100 μm粒径含量分别呈显著正相关和负相关,其大小由<100 μm的极细砂粒和粉粒含量决定。研究区内5种土地利用类型土壤颗粒粒径分布与分形维数差异显著,这综合反映出在不同植被效应与人为耕作后,土壤的颗粒组成会发生明显变化。研究结果可为毛乌素沙地西南缘防沙治沙以及土壤恢复提供理论依据。     

渭洛河夹槽地带沙荒地整治综合效益评价

[目的]对渭洛河夹槽地带沙荒地整治的综合效益进行评价,为该区沙荒地整治及其综合效益提升提供决策支撑。[方法]以渭洛河夹槽地带为研究区,基于当地沙荒地整治的必要性,沙地整治现状及预期目标,从研究区沙地治理的优势出发,对以生态安全为核心的沙荒地整治模式的开发和应用进行研究,建立基于熵权物元法的沙荒地整治综合效益评价模型,据此获得了符合研究区的综合效益评价指标,并对其进行综合效益评价。[结果]研究区沙地整治的综合效益为优良等级,整治效果达到预期目标。[结论]提出了新形势下沙地整治及开发利用的相关对策和保障措施,从而促进研究区沙地资源的良性利用。     

农牧交错带植被恢复对土壤物理性质的影响

以地处毛乌素沙地南缘的榆林市沙生植物园植被恢复30a的10种植被类型下土壤为研究对象,对不同植被类型下土壤物理性质进行了对比分析。结果表明,植被恢复可以改善土壤物理性质,与流动沙地相比较,植被恢复后表层土壤容重降低了0.1~0.5g/cm3,土壤总孔隙度提高了1%~10%,土壤颗粒组成虽然仍然呈现砂粒占绝对优势,但明显表现出细化的趋势,1~0.25mm含量明显降低,其它粒级含量呈不同程度的升高。不同植被类型对土壤的改良作用差异显著,灌木对土壤物理性质的改良作用优于草本和乔木,其中柠条较其它植物种类可更好地改善土壤物理性状。