21世纪初期气候波动下浑善达克沙地荒漠化动态变化分析

基于EOS-MODIS遥感数据,利用GIS计算出归一化植被指数(NDVI)和植被覆盖指数(PV),计算得到荒漠化指数(DI)对浑善达克沙地荒漠化进行识别,根据像元数统计不同荒漠化类型的面积及其变化数据,再分析荒漠化面积与气象要素的相关性,进而得出近13 a在气候波动下浑善达克沙地荒漠化的动态变化。结果表明:浑善达克沙地年平均气温呈下降趋势,年平均降水量呈增加趋势,且平均降水量对荒漠化动态变化的影响比平均气温对荒漠化动态变化的影响大。在气候波动影响下浑善达克沙地以荒漠化面积缩小为主,中度荒漠化,重度荒漠化和极重度荒漠化对荒漠化的演替贡献较大,表现为高程度荒漠化向低程度荒漠化转换。空间分布上,表现为西部极重度荒漠化面积明显减少,主要转化为重度荒漠化类型,东中部重度荒漠化明显减少,主要转化为未荒漠化和轻度荒漠化类型。     

放牧对浑善达克沙地丘间低地植被群落及土壤的影响

为探究放牧对丘间低地植被群落及土壤的影响，分析了浑善达克沙地丘间低地在重度和轻度放牧下植被的地上生物量、物种重要值、物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson生态优势度指数及0~10 cm土壤中黏粒、粉粒、砂粒、有机碳和全氮含量。结果表明：（1）植被地上生物量、土壤黏粒、粉粒、砂粒、土壤有机碳和全氮含量在不同放牧程度下存在极显著差异（P<0.01），物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数在不同放牧程度下差异不显著（P>0.05），Simpson生态优势度指数在不同放牧程度下差异显著（P<0.05）。（2）放牧区植被以禾本科为主，禾本科植被地上生物量占整个植被群落的54.88%~57.76%；重度放牧区植被地上生物量为63.59 g·m^-2，比轻度放牧区低26.61%。（3）羊草（Leymus chinensis）和狗尾草（Setaria viridis）是放牧区的优势种，其重要值依次为14.16%（重度放牧区）和19.10%（轻度放牧区）、13.40%（重度放牧区）和15.42%（轻度放牧区），重度放牧下雾滨藜（Bassia dasyphylla）、克氏针茅（Stipa krylovii）和猪毛蒿（Artemisia scoparia）的重要值较显著高于轻度放牧区，而羊草则低于轻度放牧区。（4）重度放牧加剧了土壤沙漠化，使砂粒含量增加，草地生产力下降，土壤有机碳和全氮含量降低。     

Investigating the optically stimulated luminescence dose saturation behavior for quartz grains from dune sands in China

The optically stimulated luminescence (OSL) signals from quartz have been widely used to estimate the equivalent dose (D_e) of environment radiation after the deposition of mineral grains. However, the usage of quartz is often limited due to the lower saturation behavior compared with feldspar. Saturation limits among quartz (defining the upper dating range) vary significantly. It is important to better understand the reason for various dose saturation behaviors of the quartz OSL signals. In this study, coarse quartz grains were extracted from the Taklimakan Desert and the Hunshandake sandy land in north China and the dose saturation behavior of quartz OSL signals were studied. Our results suggest that the quartz grains produce very different aliquot-specific dose response curves, showing the significant variability in dose saturation characteristics for OSL signals. Laboratory dosing, optical bleaching and heating experiments were designed to simulate their effects on the dose saturation behavior for the quartz OSL. The results demonstrate that cycles of dosing and optical bleaching have insignificant impact on the OSL dose growth curves, while the heating to high temperature (above 400 °C) can significantly change the dose saturation characteristics for the quartz OSL. Such results suggest that the different heating history of quartz might be an important factor for the variability in dose saturation characteristics for OSL signals. Additionally, the quartz grains from the Hunshandake sandy land exhibit lower dose saturation level for OSL signals, compared with that from the Taklimakan Desert. This can be explained that the quartz grains from Hunshandake sandy land are mainly of igneous origin, while the quartz grains from Taklimakan Desert are mainly of metamorphic origin.     

浑善达克沙地遥感监测研究

基于对20世纪80年代、90年代和2002年3期陆地卫星影像的解译,通过统计计算和对比分析方法,研究了浑善达克沙地20多年来植被和土地覆盖的变化情况。结果表明,浑善达克沙地内部植被退化总趋势明显,东、西部各形成了一个植被重度受损区;由于沙地周边的湿地和灌木丛环、沙地内部湿地形成的网状结构对沙地的扩张有一定的抑制作用,同时人类活动的强度和作用时间还比较有限,而且现在的气候不像沙地形成时那样恶劣,虽然沙地内部植被发生退化,但沙地总体范围保持相对稳定;近年来沙地退化趋势受到一定的抑制,主要得益于生态建设工程的实施和禁牧封育等措施。另外,对沙地的保护与利用进行了探讨,提出了有参考价值的建议。     

Millennial-scale evolution of Hunshandake Desert and climate change during the Holocene in Inner Mongolia,northern China

The Hunshandake Desert is located at the northern edge of the East Asian monsoon region,and its natural environment is sensitive to monsoonal changes.Geologic records suggest that desert evolution corresponding to climate change had experienced several cycles in the Holocene,and the evolutionary process can be distinguished by four dominant stages according to changing trends of the environment and climate.(1) Holocene Ameliorative Period(11.0-8.7 cal ka B.P.),when the desert area gradually shrank following an approaching warm-wet climate and strengthening summer monsoon.(2) Holocene Optimum(8.7-6.0 cal ka B.P.),when the majority of moving sand dunes were stabilized and vegetation coverage quickly expanded in a suitable warm-wet climate and a strong summer monsoon.(3) Holocene Multivariate Period(6.0-3.5 cal ka B.P.),during a low-amplitude desert transformed between moving and stabilized types under alternating functions of cold-dry with warm-wet climate,and winter monsoon with summer monsoon.(4) Holocene Decay Period(since 3.5 cal ka B.P.),when the desert area tended to expand along with a weakened summer monsoon and a dry climate.     

沙漠地区春季近地层气象要素分布规律的观测研究

利用2005年1月至2006年4月朱日和地区20 m气象塔的风向、风速、气温、相对湿度的观测资料,分析沙漠地区春季近地层气象要素的分布规律。结果表明: 春季温度回升,风速最大,相对湿度最小,利于起沙,故沙尘天气频繁。风速满足幂指数率分布规律,并且幂指数m能够很好的反映出风速梯度的变化情况;在沙尘暴、扬沙、背景、浮尘的天气条件下,春季近地面层风速梯度依次增大,湍流动量、热量交换系数依次减小;风向以西南为主。浮尘、扬沙天气各气层平均增温率分别大于或小于同时段的背景大气;沙尘暴期间温度下降,平均降温率为0.61 ℃\5h-1。春季相对湿度的平均递减率(递增率)与平均增温率(降温率)的大小正相关。浮尘天气相对湿度的平均递减率大于同时段的背景大气;扬沙天气相对湿度的平均递减率小于同时段的背景大气;沙尘暴天气相对湿度增大,平均增大率为2.80%\5h-1。     

气候变化对浑善达克沙地生态环境演变的影响

利用近43 a气象观测资料,分析得出浑善达克沙地气温在逐年升高,降水量减少,蒸发量加大,平均风速、大风日数、沙尘暴日数呈逐年减少态势。其中温度升高、降水减少、蒸发量增加,对浑善达克沙地生态恢复不利;而平均风速尤其是大风日数、沙尘暴日数逐年减少对该地区生态保护、建设有利。通过1976年、1987年和2002年的遥感卫星监测结果验证：流动沙地面积不断增加,进一步表明浑善达克沙地的沙漠化正在扩展,这与该地区气候的恶化密切相关。     

浑善达克沙地种子植物属的地理成分分析

运用植物区系地理学的基本原理,通过对浑善达克沙地种子植物属的组成、地理成分统计、排序和分析,结果表明:浑善达克沙地物种的多样性较高,属的分布区类型以温带成分占绝对优势,其中北温带分布型所占的百分比数最高,占本区种子植物区系中非世界属数的37.2%,其次是旧大陆温带分布,反映出该区系的温带性质,体现了浑善达克沙地植物分布与本地区的气候带相适应的结果。本区系具有一定数量的古老成分,地理成分混杂且具有明显的过渡性,同时该区系又具有明显的脆弱性;特有程度较低。     

毛乌素沙地植被覆盖率与风蚀输沙率定量关系

基于毛乌素沙地不同植被覆盖条件下的风蚀输沙率实地观测数据，借鉴国外最新的建模思想，采用Matlab5.3软件对数据进行非线性回归，建立毛乌素沙地植被覆盖率与风蚀输沙率之间的定量关系模型，比较系统地考察了植被覆盖对沙粒起动风速和风蚀输沙率的影响，确定了不同风速下的有效植被覆盖率。结果表明，在毛乌素沙地要有效减少和防治风蚀，植被覆盖率必须达到40－50％的水平，而要保证在最高风速下风蚀输沙得到有效控制，植被覆盖率必须达到60－70％的水平。     

浑善达克沙地风蚀坑形态特征及其影响因素

风蚀坑是沙质草原固定沙地活化的主要表现形式,其持续活化的结果将导致沙漠化扩展和生态环境恶化。采用实地测量方法,测定了129个风蚀坑走向、长度、宽度等形态指标。研究表明：① 研究区风蚀坑形态特征受NW、SW和W 3个风向的综合影响;② 风蚀坑走向呈WNW-ESE（112.5°）走向,有74.5%的风蚀坑走向（100°~120°）与SW风垂直,和W风呈20°左右的夹角,并影响风蚀坑的几何形状特征;③ 按风蚀坑长宽比值所反映的几何形状,可划分为卵圆形、长条形、狭长形和带形风蚀坑;依风蚀坑的地表形态特征,可划分为碟形、梯形、沟谷形、杯形和坡形5种风蚀坑。