我国沙漠化过程中的植被演替研究概述

通过回顾植被演替研究的历史,简要论述了植被演替的理论与发展。综述了我国沙漠化过程中植被演替的研究现状。指出植物群落的逆行、进展演替实质上对应着沙漠化的正、逆过程。植被演替问题的研究与农、林、牧生产和经济活动紧密相连,是合理经营和利用自然资源的理论基础。因此,在沙漠化过程中,从植被演替与生物多样性、种群、环境的关系着手深入研究,有利于提出植被恢复的合理途径,改善生态环境,实现沙漠化土地的整治和可持续发展。     

中国北方沙漠化土地时空演变分析

对2000年中国北方256×10⁴ km²区域内沙漠化土地的遥感监测结果表明:沙漠化土地总面积现已达到38.57×10⁴ km²,其中轻度和潜在沙漠化土地13.93×10⁴ km²,占沙漠化土地面积的36.1%;中度沙漠化土地9.977×10⁴ km²,占25.9%;重度沙漠化土地7.909×10⁴ km²,占20.5%;严重沙漠化土地面积6.756×10⁴ km²,占17.5%。与20世纪50年代后期到70年代中期和80年代后期的沙漠化土地发展状况相比,目前我国沙漠化土地演变趋势具以下特征:(1)沙漠化土地仍在蔓延,面积已由1987年的33.895×10⁴ km²增加到了2000年的38.569×10⁴ km²,13a中净增4.674×10⁴ km²;(2)沙漠化土地继续呈加速发展的趋势,年平均发展速率从20世纪50年代后期到70年代中期的1560 km²、70年代中期到80年代后期的2100 km²发展到90年代的3600 km²;(3)部分旱农区以及农牧交错地区沙漠化土地出现明显逆转,但荒漠草原地区沙漠化土地面积继续扩大,并且程度有所加剧。     

近50年来中国北方沙漠化土地的时空变化

中国北方在过去的近50年里,沙漠化土地以其广泛的分布和迅速发展构成了区域主要的环境和社会经济问题。遥感监测和评价结果表明,到2000年沙漠化土地已达到 38.57×104 km₂,其中潜在和轻度沙漠化土地13.93×104 km₂,中度沙漠化土地9.977×104 km₂,重度沙漠化土地7.909×104km₂,严重沙漠化土地面积 6.756×104 km₂,它们主要分布在农牧交错带及其以北的草原牧业带、半干旱雨养农业带和绿洲灌溉农业与荒漠过度带。对上世纪50年代后期、1975年、1987年和2000年沙漠化土地遥感监测结果进行对比分析显示,我国北方沙漠化土地自20世纪50年代后期以来一直处于加速发展的态势,沙漠化土地年均发展速率20世纪50年代到70年代中期为1 560 km₂,1976年到1988年提高到2 100 km₂,1988年到2000年之间达到3 600 km₂。“整体恶化,局部治理”是近50年来北方沙漠化土地的变化的基本趋势。沙漠化土地的迅速发展不仅使中国北方的生态环境面临严峻的挑战,而且将严重影响中国整个区域国民经济的发展以及人民生活水平的提高。     

松嫩平原的植被

松嫩平原位于我国东北中部,其范围大致是:北纬43°30′—48°40′,东经121°30′—127°00′。总面积约17万平方公里(图1)。在广阔的平原上,河流纵横,水源丰富,土层深厚。分布在平原上的草原具有草质优良、产草量高、毒害草少的特点,是我国和世界上最好的草原之一,也是发展以畜牧业为主,牧、农、林结合的重要基地。因此,松嫩草原植被的研究,具有重要的实际和理论意义。     

浅谈人口增长对草原沙漠化的影响——以内蒙东部为例

人口、资源和环境之间存在着相互依存、相互影响的关系。对于生态条件有极限的内蒙东部半干旱地区,人口、资源、环境之间的这种制约关系表现得更为明显。由于人口的大量增长,使得内蒙东部沙漠化不断发展。1)人口大量增加,使人均占有土地资源减少,主要表现在草原开垦和撂荒;2)伴随人口增长而盲目增加牲畜头数,使草场超负荷;3)人口的大量增加,造成能源不足,使得当地居民无控制地大量樵柴和掠夺式地砍伐各种植物。作者认为:推行计划生育政策使人口繁殖控制到规划的范围以内是提高环境质量和人口素质的重要对策。除此之外,在沙漠化地区采取积极恢复环境措施改善环境质量扩大人口载容量也是调整人口、资源、环境之间不协调关系的积极途径。诸如调整农、林、牧结构扩大工、商、服务业的比重,减少对土地依附性强的农林牧比重,修建水利工程变旱作农田为灌溉农田等。     

我国沙漠研究的历史回顾与若干问题

1959-1961年中国科学院成立治沙队,组织了科技工作者对我国塔克拉玛干等大沙漠地区的地貌、气候、水文、土壤、植被、社会经济进行了综合考察,在这期限,内蒙及西北五省(区)建立了6个综合试验站,数十个中心站,初步形成了我国北方沙区科研试验網。1962-1966年,沙漠研究开始进行定位与半定位的一些专题性研究。1977年以后,沙漠研究进入了新的发展阶段,沙漠化问题列为我国沙漠研究的重要内容,开始研究我国沙漠与沙漠化土地的特征、演变过程、发展趋势及其防治;沙区农业资源开发利用与环境变化为重点课题。一门新兴学科——沙漠学在结合国民经济发展的需要中,在原有地理学,农、林、牧、生物学的理论体系的基础上,接受当前系统学和生态学的理论指导,正在逐步发展。     

内蒙古高原东南部现代沙漠化过程

内蒙高原东南部现代沙漠化过程可分为四种:(1)、沙丘活化过程;(2)、草原灌丛沙漠化过程;(3)、风蚀砾质化过程;(4)、农田土壤风蚀过程。七十年代中期该地区有各类沙漠化土地2万多km², 八十年代中期发展到3.3万km², 年增长率为5.1%。研究区近十年降水量普遍减少, 变率增大, 雨量集中, 旱季加长。这种不利的气候趋势未见回转的迹象, 沙漠化会继续发展。公元2000年沙漠化土地将达到4.4万多平方公里。发展当地农业经济的总方针应是"巩固农业, 发展林、牧业"。完善防护体系, 改变种地不施肥的陋习, 建设稳产高产基本田, 防治土地沙漠化是巩固农业的关键。     

坝上地区现代沙漠化土地的形成及其整治途径

本文对河北坝上沙漠化土地的形成及特点作了初步的分析。认为,坝上沙漠化土地的形成主要是近30年来人类在干旱多风的自然条件下,大量开垦沙质草原引起强烈风蚀所致。沙漠化的主要特点是分布范围广,处于正在发展中和旱作农业风蚀。本文最后提出了坝上地区只有实行"以牧为主",退耕还牧,退耕还林;建立防护林体系以及林、草、田间作;种树种草、恢复植被,改善环境,才是坝上整治沙漠化的根本途径.     

基于MODIS时间序列数据的沙漠化遥感监测及沙漠化土地图谱分析——以内蒙古中西部地区为例

土地沙漠化是内蒙古中西部地区主要的生态环境问题之一,遥感与图谱分析为其研究提供了有效的技术手段。基于MODIS数据产品,反演时间序列的沙漠化监测指标,结合决策树分类法提取沙漠化土地信息,并提出新的沙漠化修正指数进行沙漠化土地动态分析;采用地学图谱分析方法提取了3个不同时间尺度上沙漠化土地的时空复合图谱信息,对沙漠化土地类型变化、土地沙漠化的程度等进行分析。结果表明:(1)遥感监测指标与决策树分类方法相结合可以有效地提取沙漠化土地信息。(2)2000-2014年内蒙古中西部地区的沙漠化程度与面积总体上呈减轻与减少趋势,2011-2014年间沙漠化总面积年平均值约为17.2万km²,比2000-2010年沙漠化总面积年平均值减少约2万km²。(3)沙漠化土地变化具有多时间尺度的特征,短时间尺度与较长时间尺度上沙漠化的动态变化趋势不同。各类型沙漠化土地动态度的绝对值随时间尺度的增加而降低。不同时间尺度沙漠化土地的净逆转比例也不同,2005-2010年和2005-2014年沙漠化土地净逆转比例较大,分别为13.95%和9.08%。受研究时段长度的限制,10 a或更长时间尺度上进行沙漠化动态变化趋势及其成因机制的分析可能更为合理;而5 a或更短的时间尺度,可能仅对揭示沙漠化高风险区或快速恢复区等热点地区有帮助。(4)2000-2014年毛乌素沙地及阴山北麓的农牧交错区等地区呈现相对稳定逆转的态势,而浑善达克沙地中西部等部分地区沙漠化土地变化较不稳定,近5 a仍呈现恶化的态势。     

西江流域环境资源公平性评价

分别从经济总量、人口规模和生态容量的视角,利用环境基尼系数和生态负荷系数,对西江流域资源环境利用的公平性进行了分析。结果表明：（1）从经济总量的视角分析,西江流域城市间能源消耗和化学需氧量（COD）排放比较一致,用水量差距偏大。经济发达地区的环境公平性总体上优于经济欠发达地区。（2）从人口规模的视角分析,西江流域城市间能源消耗、用水量和COD排放比较一致,环境公平性总体较好。（3）从生态容量的视角分析,西江流域能源消耗、用水量和COD排放、SO₂排放资源环境基尼系数都超过了0.4的警戒线,且普遍高于GDP和人口对应的资源环境基尼系数,环境公平性总体上较差。（4）西江流域基于GDP、人口和生态容量的SO₂排放资源环境基尼系数均超过了0.4的警戒线,地方政府应积极采取有效措施,降低SO₂的排放量。     

极端降水事件对科尔沁沙地一年生植被的影响

在科尔沁沙地奈曼旗,大于10 mm的降雨属极端降雨。根据当地多年平均降雨量,设置雨量×降雨次数的双因素模拟试验(T₁,共288 mm、分18次;T₂,共288 mm、分9次;T₃,共576 mm、分36次;T₄共576 mm、分18次;CK,接收当年的自然降雨),考察极端降雨对科尔沁沙地一年生植被的密度、多样性指数、生物量及根冠比的影响。结果表明:(1)在萌发期,植株密度在各处理下均维持在2 000株·m^-2;而在生长发育后期,T₃、T₄维持在400株·m^-2,而T_I、T₂维持在1 600株·m^-2,CK下为1 200株·m^-2,说明降雨总量决定了能完成生活史的沙地一年生植被的数量。(2)T₁、T₂、T₃3种极端降雨模式均显著提高沙地一年生植被的生物多样性指数,说明科尔沁沙地一年生植被的生物多样性不是由年降雨量单一因素决定的,而是由每次降雨量与降雨次数的分布共同决定的。(3)T₃、T₄显著降低了沙地一年生植被的水分利用效率。     

区域沙漠化研究中的沙漠化数量表征

在区域尺度的沙漠化研究中,沙漠化的数量表征可以从沙漠化程度和沙漠化过程二个方面来表示,沙漠化程度是区域内不同沙丘类型的加权作用的总和,用公式DG_i=(M_i+k₁SM_i+k₂F_i)/A_i来计算。沙漠化过程是描述沙漠化程度的变化速率,即单位时间内的沙漠化程度的变化速率,用公式DP=(DG_i+n-DG_i)/n来计算。其中权重k值的确定是区域沙漠化研究的核心,因为k值的大小影响到区域沙漠化程度的高低。研究的结果表明,k值与沙漠化程度呈正关联。但是,其引起的变化小于不同沙丘类型面积变化引起的沙漠化程度的变化。因为采用上述公式计算区域尺度上的沙漠化程度和过程,主要反映了不同沙丘类型的面积信息,权重k值仅仅是对其进行了校正。同时研究结果也表明,k值与沙漠化程度的关系为线性关系,对k值的异议引起的沙漠化程度和过程的差别,可通过k值曲线及时地纠正或重新计算。此外,在不同沙丘类型面积确定的情况下,用k值曲线可表示出所研究地区沙漠化程度和沙漠化过程的变化范围。     

塔里木河下游沙漠化特征及其发展趋势

近年来,由于塔里木河中上游截流,造成下游长期断水,生态环境的劣变导致沙漠化的迅速发展,并日趋严重。因而引起有关方面的极大关注,保护和恢复绿色走廊已被提到议事日程。一些研究者^[1-8],从不同的角度,对绿色走廊的现状与未来进行了广泛有益的讨论。本文根据有关的资料,着重从风沙活动规律与活动强度方面,讨论塔里木河下游绿色走廊沙漠化的现状及其发展变化特征。结果表明;细沙和粉细沙是该地地表物质的主要组成部分(约占95%以上),在极端干旱的气候条件下,特别是在河流长期断流以及人为地强烈破坏天然植被之后,风沙活动的频率和强度均有较大程度的增加,已经成为严重的沙漠化地区,应该尽快地采取有效的防护措施。从沙丘移动速度的计算值(1米高的单个新月形沙丘移速为7.74米/年)来看,在近期甚至在一个相当长的时期内,还不致由于库鲁克库姆沙漠的移动而导致绿色走廊的覆灭,重演古楼兰的历史。目前由于沙漠化而造成直接危害地段(如阿拉干等)只是绿色走廊的几个缺口,而大部分地段上的天然植被仍能有效地起到防风固沙作用。因此,保护现有的天然植被是控制沙漠化发展的关键,合理解决塔里木河全流域用水,调整农、林、牧业生产比例,是恢复绿色走廊生态平衡的有效途径。     

科尔沁沙地中南部34种植物叶功能性状及其相互关系

以科尔沁沙地中南部34种主要植物为研究对象,分别测定叶片鲜重(FW)、干重(DW)、干物质含量(LDMC)、面积(LA)和比叶面积(SLA),比较不同生活型(一二年生草本、多年生草本、灌木)和功能型(C₃、C₄植物)的叶片性状的差异性,探讨沙地植物叶片性状相互之间的内在联系及其对环境的适应性。结果表明:一二年生草本的LDMC(0.23 g·g^-1)显著小于多年生草本(0.31 g·g^-1)和灌木(0.32 g·g^-1);而一二年生草本的SLA(22.14 m²·kg^-1)显著大于多年生草本(17.18 m²·kg^-1)和灌木(13.41 m²·kg^-1)。一二年生和多年生C₄植物的LDMC显著大于C₃植物;多年生C₄植物SLA显著大于C₃植物;C₃植物的LDMC表现为一二年生草本<多年生<灌木。沙地植物的叶鲜重、叶干重和叶面积三者间极显著正相关,植物叶干重与SLA显著负相关;C₄植物和多年生植物叶干重与SLA显著负相关。沙地不同生活型、功能型植物叶片的功能性状差异明显,沙地灌木和多年生植物能够较强的适应干旱环境,一二年生草本则具有较强的保持体内营养和获取土壤资源的能力。     

沙地冷蒿种群的耐牧机理研究初报

通过调查冷蒿的生物学特性,并以4种不同处理实验研究了耐牧性。处理方法分别为第1组模拟轻牧,剪去植株高度的一半(T₁);第2组模拟重牧,把植株地上部分全部剪掉(T₂);第3组埋土3~5cm(T₃),以模拟沙质草场疏松的地表易被牲畜践踏活化而掩埋植物;第4组做对照(T₄)。试验结果证明,春季对地上部分剪除不影响以后的营养生长和生殖枝的形成发育,但是7月以后做剪除处理则对其营养生长不利,对生殖枝的形成影响更大。生长季多次剪枝可获得更大生物量,不同处理组平均每株的地上部分收获生物量(干重)分别是25.2g(T₁),27.4g(T₂),24.7g(T₃)和22.0g(T₄)。冷蒿枝条密集,在无干扰条件下,平均每株有枝条近百枝。植株地上部被剪除后,不定芽萌发力强,1cm的残枝上可以萌芽2~4个。枝条的基部极易生不定根形成新植株。有性繁殖与无性繁殖并存保证了种群更新。     

黄土丘陵沟壑区典型小流域土地持续利用案例研究

本文选择我国水土流失最为严重的黄土丘陵沟壑区作为研究地区,通过野外调查、土地利用填图,结合区域国民经济发展规划提出了4种基本土地利用规划方案附加2种保护性耕作措施;开展了生态适宜性、经济可行性和社会可接受性评价。提出:在得到大量外部经济支持的前提下,应积极实行15°以上的坡耕地全部退耕还林还草的方案,其中在中等坡度的地区(15°-25°)应发展果园和经济林;若缺少外部强有力的经济支持,该区土地利用调整应逐步开展,短期内(约0-5年),建议坡度大于25°的坡耕地逐步退耕还林还草,其中,坡度大于25°,地形条件较好的地区应种植果园和经济林;中期(约5-10年),坡度大于20°的黄土地区应逐步退耕还林还草,其中坡度介于20°-25°之间的地区应转变为果园和经济林;10年之后,建议大于15°的坡耕地全部转变为其他用途,其中坡度介于15°-25°的黄土地区应转变为果园和经济林,坡度大于25°的地区转变为林地/灌丛和草地     

农业结构及其影响因素

农业结构是指农业生产部门和生产项目之间的比倒关系。农业结构是一十多层次的结构复合体。农、林、牧、副、渔的比倒关系称为一级结构．各生产部门内部．因产品的性质或生产过程的不同．又可划分若干生产项目。     

中亚热带山区土地利用变化对土壤CO2排放的影响

对中亚热带山区天然常绿阔叶林、次生常绿阔叶林、人工林(针叶林和阔叶林)、柑橘园和坡耕地等典型土地利用方式土壤CO₂排放连续3a定位观测,结果表明:天然林改为其它土地利用方式后,土壤CO₂排放量显著减少32%~63%,主要原因为地上凋落物归还量减少,地下细根生物量和周转下降,频繁人为干扰和严重水土流失引起土壤有机碳库数量和质量大幅下降。本区天然林改为次生(人工)林,土壤CO₂排放量减幅(32%~48%)高出热带平均水平(29%),改为农业用地,土壤CO₂排放量减幅(50%~63%)高出全球平均水平(33%)。     

中亚地区土地沙漠化遥感监测——以土库曼斯坦为例

以土库曼斯坦国为例,以MODIS遥感影像为数据源,通过地表反照率和植被指数建立Albedo-NDVI特征空间,并对Albedo-NDVI特征空间含义进行扩展,建立沙漠化分级指数模型,提取2000-2012年间土地沙漠化动态信息,在此基础上研究沙漠化土地时空变化特征。研究表明：（1）13 a来,土库曼斯坦地区土地沙漠化面积总体呈减少趋势,沙漠化总面积减少了9 332.61 km²,但沙漠化程度加深,极重度沙漠化和重度沙漠化面积分别增加了2 173.27 km²和43 428.47 km²;（2）极重度沙漠化和重度沙漠化面积的增加主要由轻度沙漠化转化而来,非沙漠化土地在13 a间增加了9 332.61 km²,占非沙漠化土地的12.4%;（3）2000-2012年,13 a间各沙漠化土地类型的重心呈现由西北向东南迁移,再向北迁移的过程,平均向北迁移了89.55 km,其中轻度沙漠化重心迁移最为明显,为148.41 km。     

河北省燕山地区土地资源的开发利用

本地区位于河北省东北部,介于北纬39°33′—42°40′,东经115°57′—119°52′之间,行政区包括承德地区、市、坝下全部,唐山、秦皇岛两市的北部,共17个县市,649个乡,土地总面积51539平方公里,占全省的27％,人口667万,占全省的12％,人口密度129人/平方公里,人均占有土地11.6亩,是河北省土地资源数量较多的地区。 土地是有限性的自然资源,本省人多地少矛盾日趋严重,为贯彻“十分珍惜每寸土地、合理利用每寸土地”这一基本国策;促进全省土地资源利用平衡,珍惜土地。经济、合理地利用本区土地资源,发展地区经济,保护生态环境。研究燕山地区土地资源具有深远的战略