科尔沁沙地土地沙漠化的历史与现状

科尔沁沙地是我国自然条件相对较好的一个沙地，有着广阔的治理前景。回顾科尔沁沙地的历史变化，认为科尔沁沙地是一个全球气候变化大趋势下由人类生产活动过度而形成的沙漠化区域，在金代至清代之间由于人为活动强度减弱，曾经发生明显的沙漠化逆转。根据全国沙漠化普查所获得的资料，研究分析了科尔沁沙地土地沙漠化现状及其特点，结合土地沙漠化发生的历史过程，讨论了这一地区沙漠化的治理策略。     

科尔沁沙地荒漠化土地初析

应用1996年TM卫星影像资料得出,科尔沁沙地中心地区荒漠化土地占总土地面积的34.02%,以风蚀荒漠化土地为主。各种荒漠化土地在14个旗(县)的分布不同,按严重程度划分为重度荒漠化地区、中度荒漠化地区和轻度荒漠化地区。对历史时期和近期的分析表明,科尔沁沙地荒漠化土地产生和扩展的根本原因是过度开垦。     

中国东北平原西部沙漠化现状、成因及其治理途径研究

中国东北平原西部土地沙漠化, 不仅影响该地区农、牧业和农村经济的发展, 而且已危及人民的生存。该地区科尔沁沙地土地沙漠化每年以1.5%~3.7%递增速度发展。沙漠化的形成有自然和人为两方面原因。该地区沙漠化发展具有脆弱性、可恢复性和可逆性的"三性"特征, 以及生态环境恢复的时间周期。并根据长期以来沙漠化整治试验示范成果, 加以集成优化, 提出一整套符合该区沙漠化综合治理的技术和模式, 有的技术已被当地政府推广和应用。     

松嫩平原沙漠化现状和潜势

本文对松嫩平原的黑龙江省部分沙漠化现状进行了分析,指出松嫩平原不仅已存在零星沙地,而且还正受到呼伦贝尔沙地和科尔沁沙地的影响.明确提出该地区确实具有沙漠化的潜势,并针对沙漠化潜势提出了防治的对策.     

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。     

温度和水分对科尔沁沙质草地土壤氮矿化的影响

土壤氮矿化对陆地生态系统初级生产力起决定性作用,但其影响因素较多,其中温度和水分最为重要。研究沙质草地土壤氮矿化对温度和水分的响应,对预测全球变化对沙质草地生态系统结构和功能的影响具有重要作用。因此,通过开顶式气室(OTC)模拟增温和人工调控田间持水量的方法对科尔沁沙质草地的土壤进行原位培养,分析温度和水分对土壤氮矿化作用的影响。结果表明:无论温度如何变化,科尔沁沙质草地土壤氮净矿化/硝化速率随着田间持水量的增加而明显提高。净硝化速率和净矿化速率在田间持水量为9.5%时最大,田间持水量达到时12.5%明显下降。增温使沙质草地土壤氮矿化显著变化,但增温的效应与田间持水量存在一定的关联。在相对适宜的田间持水量条件下(田间持水量为6.5%~12.5%),OTC增温可以使科尔沁沙质草地的土壤氮矿化/硝化速率显著提高;但是在田间持水量处于相对较低或者过高的状态下,该地区土壤的净氮净矿化/硝化速率对温度增加的响应不明显。     

科尔沁沙地沙漠化过程中土壤有机碳含量变化特征及影响因素北大核心CSCD

科尔沁沙地是中国半干旱地区沙漠化发展的典型地区和沙漠化防治的重点区域。本研究以科尔沁沙地为研究区域,以沙漠化逆转不同阶段的沙地为研究对象,通过野外调查和室内分析,采用空间代替时间的方法,在区域尺度上探讨了土壤有机碳对沙漠化过程的响应规律,并结合气候、植被和地形因子阐释了该区域土壤有机碳空间变异的主导因素。结果表明:(1)土壤有机碳含量随沙漠化程度的加剧表现出疏林草地(未沙漠化)>固定沙地(轻度沙漠化)>半固定沙地(中度沙漠化)>半流动沙地(重度沙漠化)>流动沙地(极重度沙漠化)。(2)固定沙地、半固定沙地、半流动沙地和流动沙地土壤有机碳密度分别比疏林草地降低了29.1%、49.3%、62.9%和84.1%。(3)随着沙漠化的发展,土壤质地发生粗化现象,即中、细砂粒含量明显增加,而土壤细颗粒(极细砂和黏粉粒)含量明显下降。(4)科尔沁沙地沙漠化过程中,土壤黏粉粒的损失是土壤粗化、有机碳含量下降的主要原因,而pH的变化受沙漠化影响较小。(5)气候因子是导致SOC含量受经纬度影响的主要因素,而地形因子的影响次之。     

Relationship between the haplotype distribution of Artemisia halodendron(Asteraceae) and hydrothermal regions in Horqin Sandy Land,northern China

The genetic diversity of Artemisia halodendron(Asteraceae), a constructive and dominant species in Horqin Sandy Land,was investigated to examine the genetic relationships with different hydrothermal regions in Horqin Sandy Land. We sequenced chloroplast DNA(cp DNA) fragments(trn L–F) of 243 plants from 10 populations across the Horqin Sandy Land.The analyses of cp DNA variation identified seven haplotypes. A low level of haplotype diversity(H_d=0.706) and nucleotide diversity(π=0.0013) was detected. Haplotypes clustered into two tentative clades. Low genetic differentiation among regions was consistently indicated by hierarchical analyses of molecular variance(AMOVA). Across the sampled populations, the haplotype distributions were differentiated with hydrothermal gradients.     

基于遥感和GIS方法的科尔沁沙地边界划定

基于已有文献,依据科尔沁沙地的形成历史与早期分布,确定科尔沁沙地的核心区;以核心区为基础,采用生态学取样方法,选取与核心区边界相交的16个方向上的交叉点为样本,以Landsat-5 TM影像为主要数据源,采用光谱混合模型、穗帽变换等遥感和GIS方法,通过反复试验设定阈值,提取每个方向的分界特征,据此勾画出科尔沁沙地的分界线。此后,进行实地考察和Google Earth高清影像验证,最终确定科尔沁沙地生态区域的边界。结果表明,科尔沁沙地面积为52 300 ± 360 km²,验证后精度在94%以上。研究结果为科尔沁沙地生态恢复与环境整治提供确切基础范围。     

中国古代沙质荒漠化的历史演变

荒漠化是全球性的环境问题,威胁到人类的生存和发展,中国是受荒漠化严重危害的国家之一。依据历史文献的记载和现代学者研究成果,分秦汉魏晋南北朝时期、隋唐宋元时期和明清时期三个历史阶段,梳理了中国沙质荒漠化的演变过程。研究表明：秦汉魏晋南北朝时期,中国沙质荒漠化主要集中在西北地区,如鄂尔多斯高原、河西走廊和新疆地区;隋唐宋元时期,荒漠化扩展到东北地区,如呼伦贝尔沙地、科尔沁沙地等;明清时期,政府通过修筑长城和封禁政策,客观上抑制了边疆地区的垦殖开荒,但在人口压力下,明朝后期和清朝后期北部边疆的农垦快速发展,加速了鄂尔多斯高原、科尔沁沙地等地区的荒漠化进程。因此,数千年来的气候变化和人类活动,特别是滥垦、滥牧、滥樵采等不合理土地利用方式,致使我国北方干旱和半干旱区的荒漠化日趋严重。     

科尔沁沙地不同尺度上沙丘景观格局动态变化分析

研究了科尔沁沙地过去30 a不同尺度上沙丘景观格局及其动态变化。结果表明,大尺度研究区（892.74 km2）从1975—1995年流动沙丘面积、斑块数、景观面积百分比和最大斑块指数逐渐增加;1995—2005年流动和半流动沙丘面积减小,半固定沙丘和固定沙丘面积增加。中尺度（110.42 km2）和小尺度（14.14 km2和14.10 km2）研究区从1975—1985年流动沙丘面积、斑块数增加,1985年后流沙面积减小。通过沙漠化过程指数计算表明,大尺度上沙漠化经历了发展（1975—1995年）—逆转（1995—2005年）的过程,中尺度和小尺度上,沙漠化经历了发展（1975—1985年）—逆转（1985—2005年）的过程。科尔沁沙地不同尺度上景观结构变化具有差异性,显示出景观空间格局变化存在尺度效应;景观格局变化主要受流动沙丘斑块变化的影响,而这一变化的主要原因是人类生产活动引起的。     

基于RS与GIS的科尔沁沙地沙漠化时空演变

以2000年ETM+影像、2005年和2010年TM影像为数据源,在遥感（RS）与地理信息系统（GIS）技术的支持下,通过人机交互解译,对科尔沁沙地的沙漠化土地分布状况及其动态变化进行了分析研究。结果表明：①2000-2010年研究区沙漠化土地总体呈逆转的趋势,且从严重沙漠化土地向轻度沙漠化土地逐级逆转,沙漠化土地总面积从2000年的31 762.11 km2减少到2010年的30 198.87 km2,净减少量1 563.24 km2,减少速率为156.32 km2·a-1。从沙漠化类型来看,除轻度沙漠化土地增加外,其他类型沙漠化土地面积均明显下降;②2000-2010年沙漠化土地持续逆转区域主要集中分布在治理强度较大的奈曼旗、库伦旗和扎鲁特旗;③严重沙漠化土地比较稳定,中度和轻度沙漠化土地重心空间迁移比较明显,2000-2010年中度沙漠化土地重心向西北方向移动23.65 km,轻度沙漠化土地重心向南移动19.31 km。     

基于北京1号小卫星的全国沙漠与沙漠化土地监测研究

利用2006和2007年北京1号小卫星多光谱数据,对中国四大沙地和八大沙漠地区沙漠和沙漠化土地分布状况及其动态变化进行研究。结果表明:2007年研究区内沙漠和沙漠化土地总面积为69.18×10⁴km²,占研究区总面积的25.03%,其中重度区面积占14.88%,中度区占5.10%,轻度区占5.05%。2006~2007年研究区内共有440块图斑发生变化,总变化面积为876.41km²,沙漠化土地增加面积47.57km²,减少面积为373.39km²。沙漠化土地类型间的转换面积为455.45km²,主要以轻度和中度沙漠化土地之间相互转化最为明显。     

科尔沁沙地沙漠化时空演变及其景观格局——以内蒙古自治区奈曼旗为例

利用1975 年MSS影像, 1992 年、2006 年、2010 年TM影像和1999 年ETM +影像等5 个时期遥感影像为数据源, 提取奈曼旗35 年来沙漠化土地动态变化信息, 并在此基础上, 探讨了区域沙漠化土地景观格局时空演变特征, 旨在为科尔沁地区沙漠化治理和区域生态环境恢复与重建提供参考。结果表明:(1) 35 年来, 奈曼旗沙漠化土地面积总体呈逆转的趋势, 沙漠化总面积减少了123.43 km², 沙漠化土地主要经历了先增加后减少的过程;(2) 景观格局呈波动性变化, 1999 年以前, 景观形状指数和多样性指数增加, 蔓延度和聚集度减小, 破碎化程度加强, 沙漠化程度上升, 沙漠化主导类型为中度和重度沙漠化, 1999 年以后破碎化程度变弱, 沙漠化程度明显下降, 沙漠化主导类型转变为中度和轻度沙漠化;(3) 1975-2010 年间轻度和中度沙漠化土地重心迁移最为明显, 轻度沙漠化土地重心向东北方向偏移了6.35 km, 中度沙漠化土地重心向西南方向偏移了7.24 km。     

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。     

Comparison of soil physico-chemical properties under different land-use and cover types in northeastern China's Horqin Sandy Land

The Horqin Sandy Land of northeastern China was originally a grassland with plenty of water and lush vegetation dominated by palatable grass species along with sparsely scattered woody species. However, it has experienced severe desertification in recent decades due to its fragile ecology together with inappropriate human activities. Currently, the landscape of the Horqin Sandy Land is dominated by irrigated croplands and sand dunes with different degrees of vegetation cover, as the region has become the most important part of the semiarid agro-pastoral ecotone of northern China. In this study, we compared soil physical and chemical properties under different land-use and cover types (irrigated cropland, rainfed cropland, sandy grassland, fixed dunes, and mobile dunes). We found that soil particle size distribution; organic C, total N, and total mineral element, microelement, and available microelement and nutrient contents; pH; CEC; and bulk density differed significantly among the land-use and cover types. In general, soil quality was highest in the cropland, intermediate in the sandy grassland, and lowest in the dunes. The most important soil quality attribute, soil organic carbon (SOC) storage, decreased in the following order: irrigated cropland (5,699 g/m²) > sandy grassland (3,390 g/m²) > rainfed cropland (2,411 g/m²) > fixed dunes (821 g/m²) > mobile dunes (463 g/m²). SOC was significantly positively correlated with a large proportion of the other soil physico-chemical parameters. Our results suggest that the key issue in restoration of the degraded soils will be to increase SOC storage, which would also create a high potential for sequestering soil C in desertified areas of the Horqin Sandy Land.     

典型区域土地沙漠化综合管理系统动力学模型分析

土地沙漠化过程是一个由自然和社会因素共同驱动的复杂过程,因此,沙漠化防治策略的制订必须综合考虑沙漠化区域的自然条件和经济社会发展状况。以科尔沁沙地为典型研究区,利用系统动力学的原理和方法,初步构建了这一地区土地沙漠化综合管理的系统动力学模型,探讨了该模型的主要子系统以及各子系统之间的相互作用关系,分析和绘制了人口、种植业、畜牧业、水资源和土地沙漠化5个子系统的系统动力学流图,阐明了各子系统内部不同变量之间的反馈关系,为进一步通过计算机模拟方法确定该区域土地沙漠化综合管理的优化策略和模式奠定了基础。     

热处理对沙漠边缘土壤腐殖酸荧光性质及其与Cu(Ⅱ)络合作用的影响

利用Penman-Monteith公式和常规气象资料计算和分析中国北方半干旱典型沙区(科尔沁沙地、浑善达克沙地和毛乌素沙地)50多年来主要气象要素和潜在蒸散量的变化趋势及其原因。 结果表明,自20世纪50年代以来,北方半干旱典型沙区年平均气温均呈上升趋势,年降水量均呈波动变化特征,但年平均风速呈明显下降的趋势。浑善达克沙地年潜在蒸散量随时间呈现显著增加趋势,科尔沁沙地年潜在蒸散量随时间呈现小幅的增加趋势,但毛乌素沙地年潜在蒸散量随时间呈现微弱的下降趋势。偏相关分析显示,毛乌素沙地潜在蒸散量与日照时数和风速呈显著的正相关,与平均温度呈显著的负相关;浑善达克沙地和科尔沁沙地潜在蒸散量与年平均温度显著正相关,但与日照时数无显著相关性。因此,毛乌素沙地日照时数减少和风速降低有可能是区域潜在蒸散量近几十年呈现减少的主要原因,科尔沁沙地和浑善达克沙地潜在蒸散量变化可能主要受温度的影响。     

科尔沁沙地优势植物叶凋落物分解及碳矿化——凋落物质量的影响

凋落物矿化分解是维持生态系统养分循环的关键过程,也是陆地生态系统C向大气释放的主要动力,因此影响和控制生态系统凋落物矿化分解的主要因素一直备受关注。土地沙漠化是科尔沁沙地最严重的环境问题,并且导致土壤粗质化和贫瘠化,凋落物输入和矿化分解对于改善该地区土壤质地和养分状况至关重要。通过室内培养的方法,对科尔沁沙质草地27种主要植物叶凋落物矿化分解及其与凋落物C含量、N含量、木质素含量、C/N、木质素/N、极易分解有机物含量(LOMⅠ)、中易分解有机物含量(LOMⅡ)及难分解有机物含量(RP)等指标关系进行研究。结果表明:科尔沁沙地27种植物叶凋落物质量存在较大差异(P<0.001),相应的27种植物叶凋落物培养样品矿化有机碳总量和干物质损失量存在显著差异(P<0.001),分别在9.0 mg C·g^-1干土至12.7 mg C·g^-1干土和14.7%至40.4%之间变化。添加凋落物后培养样品的CO₂释放总量显著大于对照(不添加凋落物),说明土壤中添加凋落物后,培养样品的有机碳矿化速率明显增大。27种植物叶凋落物矿化有机碳总量以及损失干物质总量与凋落物的N含量、C/N、木质素/N、LOMⅠ、LOMⅡ和RP等指标存在显著的相关性,叶凋落物的矿化分解主要受LOMⅠ和木质素/N的影响。     

浑善达克沙地的土地沙漠化过程研究

借助TM/ETM＋影像和GIS平台,采用实地考察与野外实验和室内分析整理相结合的办法,对浑善达克沙地土地沙漠化过程进行了初步研究。结果表明,过去50 a来,浑善达克沙地经历了强烈的沙漠化发展。位于沙地中部正蓝旗的沙漠化土地从1987年的5 593.8 km²发展到2000年的6 015.3 km²,发展速率为32.4 km²·a^-1。2000年紧急启动的风沙源治理工程,一定程度改善了当地沙漠化发展态势,2005年正蓝旗共有沙漠化土地5 950.4 km²,有约330.7 km²的严重沙漠化土地得到了控制和逆转。其他大部分沙漠化土地虽有不同程度改善,但5 a的时间里尚未发生质的变化。沙漠化过程是原生植被逐步被沙生植被和沙生先锋植被取代的过程;同时也是土壤粗化、贫瘠化和空间重新分布过程。随着土地沙漠化程度的加剧,起沙风速降低,输沙强度增大,沙地近地表表现出相对高风能环境。沙漠化过程以固定沙丘活化为主,主要有发育“马蹄形”风蚀洼地、“鱼钩”型沙丘和“串珠状”风蚀槽三种沙丘活化形式,最终导致景观支离破碎、不少地区出现了流沙连片的现象。同时,农田开垦引起土壤风蚀的危险,也不容忽视。