毛乌素沙地沙产业发展条件

沙产业对沙漠的生态环境改善和社会经济发展具有巨大的贡献,在当前全球气候变化的背景下更是迎来新的契机。结合数理统计以及SWOT分析等研究方法综合分析和评价毛乌素沙地气候变化、生态环境变化以及内外资源条件。结果表明：（1）在气候变暖的背景下,毛乌素沙地降水有所增加,风速逐渐减小,植被覆盖率不断提高,气候条件和生态环境条件逐渐改善。（2）毛乌素沙地土地、光热、水、旅游及政策等资源条件具有明显的优势。毛乌素沙地逐渐改善的自然环境以及优势资源可为沙产业的发展提供动力和保障。     

毛乌素沙地古城反演的地表水环境变化

古城址是研究历史时期区域人类活动及环境变化过程的良好时空坐标。毛乌素沙地中的大多数古城池都建在当时的绿洲之中,对其现状近水条件和分布格局等的研究发现,秦汉以来毛乌素沙地的地表水环境整体呈恶化趋势,主要表现为湖沼湿地的萎缩和消失、外流河下切加剧但水量减小、部分常年河变成时令河、泉眼消失等等,但同时也存在着局部水环境的改善现象,突出表现为红碱淖等湖沼在清末民初的出现和扩大。究其原因,毛乌素沙地历史时期地表水环境的变化,总体上与气候变化过程一致,但清末以来人类开发活动的加剧对地表水环境变化也有重要影响。     

毛乌素沙地风沙环境变化研究的理论和新认识

作为地球环境系统的重要组成部分,沙漠和沙地对气候变化响应敏感。沙漠沙地的环境变化关系到区域的可持续发展,并且通过一系列反馈作用,会影响区域与全球的气候环境。位于中国北方中部的毛乌素沙地是全球中纬度地区的典型沙地,其环境变化与全球其他沙漠沙地具有相似性和同步性。中国学者对毛乌素沙地风沙环境变化的研究开展较早,在国内外有重要的影响。本文系统梳理了该方面的相关研究,围绕“风沙环境变化的过程与机制”这一核心问题,总结学术界在毛乌素沙地晚新生代形成发展、晚第四纪扩张与多旋回变化、全新世中期固定以及晚全新世沙丘再活化等方面取得的重要进展,尤其是获取了毛乌素沙地不同阶段风沙环境变化的关键证据,并据此提出“构造—轨道尺度上沙地形成与变化的全球温度变化驱动”“千年—百年尺度沙丘系统的非线性响应”等新的理论认识。未来应继续加强沉积证据的积累、新测试手段的拓展应用、基于过程分析的精细重建、数值模拟与预测等研究,着力探究风沙环境变化的动力学机制、人与干旱区环境复杂系统的耦合关系以及各圈层的互馈作用,这对于自然地理学学科传承、交叉学科的融合发展以及地球系统科学的理论构建都具有深远意义。     

统万城的兴废与毛乌素沙地之变迁

通过史籍研究与实地考察,证实了统万城的兴废主要是由于人为的军事原因,同时也有自然环境演化的因素。统万城只是偏居毛乌素沙地一隅的人文活动的烙印,其兴废与整个毛乌素沙地并无直接的因果关系     

2000-2015年毛乌素沙区植被覆盖度变化趋势

毛乌素沙区是中国生态安全屏障的重要组成部分,土地沙漠化严重,近年来国家和地方政府实施了一系列生态保护与建设工程。利用2000-2015年MODIS13Q1 NDVI产品、年平均气温、年降水量数据,采用回归分析方法和显著性检验,对毛乌素沙区植被覆盖度变化趋势及其对气温、降水变化的响应进行了分析研究。结果表明：（1）毛乌素沙区植被覆盖度总体由东向西呈减少趋势,大部分区域植被覆盖度在30%以下,沙地腹地依然明显存在极低植被覆盖的流沙区。（2）21世纪以来毛乌素沙区植被覆盖度总体呈增加趋势,但空间差异明显。中东部大部分地区及腹地流动沙带之间植被覆盖度呈显著、极显著增加趋势;西部西鄂尔多斯荒漠草原区植被覆盖度变化不显著;植被覆盖度变化显著或极显著减小的地区极少,呈点状零散分布。（3）毛乌素沙区植被覆盖度对气温和降水响应的敏感性存在空间差异,且存在时滞性差异。东部黄土高原过渡区和西部西鄂尔多斯荒漠草原区植被对降水和气温的响应敏感,植被覆盖度的变化与气温和降水因子呈显著相关关系;毛乌素沙地主体区植被覆盖度变化与当年总降水量和年平均气温相关性不强,但与时滞降水的相关系数显著增大,可能与毛乌素沙地土壤质地和植被类型对降水的分配与利用方式有关。     

1989-2014年毛乌素沙地湖泊面积

湖泊面积可反映区域气候变化和人类活动等信息。选取1989、1994、1999、2004、2009、2014年Landsat遥感影像数据，采用人工目视解译、ArcGIS空间分析等方法分析毛乌素沙地湖泊面积变化特征，并结合毛乌素周边气象站点气象数据、所在县区统计年鉴数据对湖泊面积变化的影响因素进行分析。结果表明：（1）毛乌素沙地湖泊近30年总体上处于萎缩状态，具体表现为1994年前湖泊面积增加，后持续减小，不同面积等级湖泊变化情况不同；从空间上看，30年间湖泊面积减小明显的湖泊主要在东北部地区，面积增大明显的湖泊主要在西南部地区，中部地区湖泊面积相对稳定；（2）气候变化和人类活动是近30年影响毛乌素沙地湖泊面积的主要因素。2000年前，湖泊面积主要受气温、降水的影响。特别是1989-1994年，湖泊面积变化量在空间上呈现显著的正相关关系；（3）2000年后，随着区域内人类活动的加剧，湖泊面积主要受人类活动的影响，在人类活动的干扰下，湖泊面积变化量在空间上未表现出显著的正相关关系。     

毛乌素沙区沙漠化土地防治区划

毛乌素沙区在自然条件、沙漠化程度和变化趋势及产业经济发展特征等方面具有明显的空间异质性,合理地进行区域沙漠化土地防治区划是因地制宜开展土地沙漠化防治工作的重要基础。选取自然条件、沙漠化发展过程及人类活动等方面12个指标,将毛乌素沙区划分为黄土高原与鄂尔多斯高原过渡区、毛乌素沙地腹地典型草原区和西鄂尔多斯荒漠草原区3个区、7个亚区、12个小区。在区域可持续发展战略的实施过程中,要根据亚区和小区的特点有针对性地进行沙漠化土地的防治,充分利用区域资源优势,优化产业结构,确保经济效益、社会效益和生态效益的稳步提升。     

半干旱典型风沙区植被覆盖度演变与气候变化的关系及其对生态建设的意义

中国北方四大沙地（毛乌素沙地、浑善达克沙地、科尔沁沙地、呼伦贝尔沙地）是半干旱地区荒漠化发展的典型地区和荒漠化防治的重点区域。分析四大沙地植被覆盖度的时空演变规律及其对气候要素的响应机制,对保护北方生态脆弱区的生物多样性与生态安全具有重要意义。基于1998—2018年SPOT-VEGETATION的植被覆盖度指数（NDVI）数据,结合相应气候资料数据分析发现：四大沙地NDVI年际波动较大,毛乌素沙地和科尔沁沙地植被覆盖度总体趋于好转态势,分别有75.22%和42.06%的面积植被得到改善,而浑善达克沙地和呼伦贝尔沙地植被覆盖度呈非显著下降趋势,其发生植被退化的面积比例分别为60.04%和51.4%。结合极端气候指数分析表明,呼伦贝尔沙地NDVI与持续湿润指数（CWD）的正相关系数最高（r=0.429）,而浑善达克沙地NDVI与持续干旱指数（CDD）的负相关系数最大（r=-0.264）,表明呼伦贝尔沙地和浑善达克沙地植被分别对持续湿润和持续干旱事件响应最为敏感。基于不同沙地的植被变化驱动分区,建议在毛乌素沙地非气候驱动区域继续实施禁牧封育和飞播造林技术,而在气候驱动区域主要采取封育措施;在浑善达克沙地实施生态移民和“以地养地”模式;对科尔沁沙地的疏林草原应采取严格的封育措施;在呼伦贝尔沙地要坚持生物措施与工程措施相结合,形成“外围封禁、边缘治理、内部发展”的生态发展格局。     

鄂尔多斯高原秦汉遗址空间分布及环境指示意义

人类活动遗址是反映过去人类生产、生活环境的重要指标。基于野外调查、文献资料整理和城市地理学相关理论,分析了鄂尔多斯高原168处秦汉聚落遗址的空间分布特征。结果表明,遗址空间结构呈典型的十字模式分布,其中心为今东胜区、伊金霍洛旗所在。秦汉遗址的分布密集区,以鄂尔多斯高原东部的黄土丘陵山地、毛乌素沙地和库布齐沙漠的中间地带为主。库布齐沙漠流动沙丘区没有遗址分布,毛乌素沙地内部尽管分布有不少遗址,但规模相对较小,不存在大型遗址,可能只是区域连接的中转站,不具备区域中心功能。这一分布模式或表明毛乌素沙地在秦汉时期的环境并不宜居,该研究为长期以来鄂尔多斯高原秦汉时期人类活动的环境影响争论提供了新视角。     

毛乌素沙地生态环境失调的研究

柳湾林分布区定位观测试验和室内实验、１４Ｃ测年、孢粉分析研究结果表明，毛乌素沙地生态环境失调的决定性因素是地质构造和地势，它决定了该地区干旱气候条件和丰富的沙源。第四纪以来的３００多万年间，气候干湿相间出现，总趋势向干旱发展，全新世以来更加明显。植被随气候变化演替，森林草原植物群落逐渐被旱生灌木植物群落代替，保持脆弱的生态平衡。干旱导致地下水位下降、水质恶化是沙区生态环境失调的主导因子，人为破坏生物群落使生态环境失调加速也是不可忽视的因素     

毛乌素沙地绿洲化过程中生态服务价值及生态网络格局演变

揭示沙地生态系统服务价值及其稳定性网络格局的动态演变规律,对沙地分区治理及农、林、牧产业结构调整具有重要意义。以1986年以来土地利用变化数据为基础,统计分析毛乌素沙地生态系统服务价值（ESV）时空分异规律,以生态服务价值最大化为目标和策略,利用最小累积阻力模型（MCR）,探讨了毛乌素沙地生态网络格局演变规律。结果表明：（1）1986—2020年,随着毛乌素沙地绿洲化过程的推进,林地取代沙地成为毛乌素沙地的主导地类,2020年林草覆盖率达71.38%。（2）1986—2020年,毛乌素沙地生态服务价值整体上升了198.76亿元,1986—2006、2006—2020年沙地生态服务价值增长速率分别为每年2.51亿元和10.62亿元;从空间上来看极高生态服务价值区集中分布在河南乡和毛盖图苏木,至2016年以来逐渐扩展到苏米图苏木、嘎鲁图镇等区域。（3）生态网络格局呈明显的双区分异,即生态网络稀疏的西北区,以沙地复垦地、流动沙丘和半流动沙丘为主;以及生态网络稠密的东南区,以林草覆盖率较高的固定沙地和河流、湖泊水资源丰富地区为主,且随生态服务价值高值点迁移,稳定性网络结构逐年向东北方向偏移。     

毛乌素沙地土地沙漠化评价

基于遥感监测反演数据,以多等级土地沙漠化转化度为评价指标,研究构建了毛乌素沙地土地沙漠化转化度模型,并对20世纪80年代末到90年代末期间毛乌素土地沙漠化转化情况和转化机理进行了系统评价和分析。评价发现,毛乌素沙地土地沙漠化情况为:东部区沙漠化发展的转化度为12.113%,逆转的转化度为9.639%,所以该区沙漠化呈现加重的态势;中部区沙漠化发展的转化度为14.551%,逆转的转化度为18.954%,但强烈发展所占比例较大,可见该区土地沙漠化呈现面积缩小、程度加重的特点;西部区沙漠化发展的转化度为8.731%,逆转的转化度为7.298%,说明该区土地沙漠化发展略大于逆转,沙漠化面积扩大,但分析发现该区重度、极重度沙漠化土地逆转的转化度很高,总和为6.483%,约为发展转化度总和的两倍,所以该区土地沙漠化程度整体减轻。     

毛乌素沙地历史时期沙漠化——基于北大池湖泊周边沉积剖面粒度的研究

通过深入分析毛乌素沙地内北大池古城东侧一处包含人类活动层的沉积剖面的粒度参数,结合14C、OSL（光释光）测年和历史文献记载,本研究重建了北大池周边历史时期以来的环境及人类活动过程。结果显示:北大池湖泊在历史时期处于断续退缩过程之中,剖面北侧的河流水量一直减少。剖面中粗颗粒含量的变化与湖泊退缩和河流水量减少存在较好的相关性,剖面点周边地表沙丘出现的大致时间为明末,该结论与众多测年结果相符。该研究对理解毛乌素沙地环境变化的空间尺度具有较好的启示意义,同时在揭示沙漠化的内部环境变化过程中具有重要作用。     

近40 a毛乌素沙地荒漠化过程研究

毛乌素沙地位于我国北方农牧交错带上,生态环境具有较强的敏感性和脆弱性。采用1977-2010年Landsat数据,运用决策树和非监督分类相结合的方法对近40 a来毛乌素沙地荒漠化过程进行了研究。结果表明：（1）决策树分类和ISODATA非监督分类相结合可快速实现荒漠化地区地物遥感解译,图像总分类精度大于87.28%;（2）近40 a毛乌素沙地流动沙地面积在20世纪90年代末最大,2010年最小;半固定沙地面积在2010年最大,90年代末最小;固定沙地面积在2010年最大,70年代末最小;（3）70年代末荒漠化程度最为严重,流动和半固定沙地面积之和占了毛乌素沙地总面积83.64%;80年代末、90年代末和2010年的流动和半固定沙地面积之和分别占总面积74.51%、77.10%和67.90%;（4）流动沙地、半固定沙地、固定沙地、耕地和水体间的相互转换过程活跃,荒漠化演替过程显著区在70年代末到80年代末主要分布在北部、西北部和南部,80年代末到90年代末主要分布在西部和南部,90年代末到2010年主要分布在西北部、西部、南部和东北部;（5）近40 a毛乌素沙地气温以0.039 ℃/a的平均速度递增,降水则以0.095 mm/a的平均速度递减,气候总体上体现出暖干的趋势。降水是影响荒漠化过程的重要因素,但不是唯一原因,人文因素中的人口、土地利用结构和政策实施等也是影响荒漠化过程重要因素。     

近50年来毛乌素沙地的沙漠化过程研究

根据野外考察、应用遥感和地理信息系统技术对毛乌素沙地进行动态研究表明，50年代沙漠化土地面积约为12900km^2，到了70年代中期达41110km^2,80年代后期，减少为32590km^2，至1993年又下降到了30650km^2。50-70年代是沙漠化土地迅速发展的时期，而进入80年代以后，总体上是处于逆转过程中，已有近9460km^2的沙漠化土地得到了治理，这主要得益于“三北”防护林工程的实施和当地政府与干部群众积极开展沙漠化防治的努力，也进一步证明了：沙漠化主要是人类造成的，也只有人类能够控制它。     

东部沙区表土有机质和速效养分与风沙环境关系初探

东部沙区表土有机质、速效养分含量普遍较低。按照库布齐沙漠、毛乌素沙地、浑善达克沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地的次序,有机质和速效K含量逐渐增大,这种分布格局与区域风沙环境性质、风沙活动方式密切相关;各沙漠/沙地内部,表土有机质和速效K含量分别与植被盖度、颗粒平均粒径、分选系数之间存在较好的相关性。速效N和速效P含量未表现出上述变化规律。可见有机质和速效K含量对风沙环境的变化较为敏感,因而其在表土中的再分配可以在一定程度上反映局地风沙环境的变化,而速效N和速效P对风沙环境的指示意义不明显。东部沙区表土有机质、速效N及速效P含量普遍高于西部沙区,而速效K含量明显偏低。