毛乌素沙地不同下垫面的风沙运动特征

 基于野外实地观测,研究了毛乌素沙地不同下垫面的风沙运动特征。平坦流沙地上的风速随高度呈对数分布; 沙丘上的风速梯度在高度上的变化随植被盖度增大而增强; 相近风速下,0~60 cm高度范围内的输沙强度从大到小依次为流动沙丘丘顶＞平坦流沙地＞半流动沙丘丘顶＞裸露黄土梁地＞黄土梁翻耕地＞玉米留茬地＞半固定沙丘丘顶。同一植被盖度下,沙丘顶部输沙率随风速增加而增大,粗糙度随风速增加而减小。当风速小于起沙风速时,粗糙度随植被盖度的增加而增大; 当风速大于起沙风速时,平坦流沙地和沙丘顶部的粗糙度随风速增大有增加趋势,产生这种现象的可能原因是跃移层沙物质对气流的阻力随风速增大而增大。根据各类沙源地的起沙强度和总面积,风沙灾害防治的重点是植被盖度较小的沙地和黄土梁地。     

粒度和磁化率记录的毛乌素沙地东缘全新世气候变化

通过对毛乌素沙地东缘大柳塔剖面地层沉积物粒度及磁化率特征的分析,结合光释光测年结果,探讨了毛乌素沙地全新世气候变化。结果表明:(1)剖面沉积物粒度组成以中砂、粗砂为主,古土壤中黏粒组分含量高(3.32%),风成砂中几乎不含黏粒组分(0.01%),粒度参数的平均粒径M_z和分选系数σ也表现为古土壤高值、风成砂低值;(2)磁化率在全剖面呈有规律的变化,低频、高频磁化率在古土壤中呈高值,湖沼相、弱成壤次之,风成砂最小;低频磁化率χ_lf与黏粒(<2μm)含量、平均粒径M_z呈显著正相关,垂向剖面上变化规律一致,指示了相似的气候环境意义;(3)毛乌素沙地在10.39 ka BP附近存在明显的3次冷干-暖湿气候波动; 10.39～9.34 ka BP,气候冷干,风沙活动盛行; 9.34～8.68 ka BP,冬季风衰退,夏季风增强,成壤作用强烈; 8.68～8.29 ka BP,气候寒冷干燥; 8.29～2.72 ka BP,气候整体温暖湿润,在6.55～3.80 ka BP达到鼎盛后转向冷干; 2.72～1.34 ka BP,冬季风占主导,沙丘活化,沙漠扩张; 1.34 ka BP至今,逐渐接近现代气候。毛乌素沙地的全新世气候变化是东亚冬、夏季风此消彼长作用下全球气候变化的区域响应。     

毛乌素沙地南缘半固定沙丘风沙输移物特征

通过连续动态观测,获取毛乌素沙地南缘典型半固定沙丘表面风沙输移物,测量了风沙活动中不同沙丘部位的风蚀深度,并对风沙输移物及其养分进行了初步分析。结果表明:风沙活动期间沙丘顶部的风蚀深度最大,沙丘迎风坡次之,而丘间地的风蚀深度最小;沙丘顶部和迎风坡的输移物以中沙和细沙为主,养分含量较低,丘间地颗粒较细且养分含量较高;土壤养分含量与颗粒大小存在显著的负相关关系。迎风坡和丘顶处在风蚀亚环境而难以被植被固定,进而加速了风蚀过程;丘间地风沙活动较弱,风积物中养分含量较高的细颗粒物质促进了植被的发育,因而减弱了局地风速。     

毛乌素沙地东缘中全新世以来环境变化及其对文明演化的影响初探北大核心CSCD

毛乌素沙地全新世风成沉积为探讨气候变化与文明演化之间的关系提供了可能。本文通过对毛乌素沙地东缘全新世中晚期寨山剖面沉积物的磁学参数、色度、CaCO含量和粒度进行分析,重建了该区域环境变化历史,并初步探讨了环境变化对文明演化的影响。结果表明:该区域6 800-1 500 cal a BP分别经历了一次气候暖湿期(6 800-5 500 cal a BP)、一次气候相对暖干期(5 500-4 000 cal a BP)和一次气候相对暖湿期(4 000-1 500 cal a BP)。毛乌素沙地东缘仰韶文化(6 800-5 500 cal a BP)的大扩张与气候暖湿期具有一致性,遗址数量增加;仰韶晚期和龙山时期(5 500-4 000 cal a BP)气候变化频繁,文化复杂多样,期间经历了仰韶文明的衰落和龙山文化的扩张,遗址数量逐渐增加;青铜铁器时代和秦汉时期(4 000-1 500 cal a BP)各民族文化融合发展,人口活动频繁,经济文化都得到较好的发展,遗址不断增加,且数量较大。研究结果指示文明兴衰受环境演化影响,两者在时间上有较好的一致性,但短时期内文明演化对气候变化的响应有滞后性。     

毛乌素沙地样品扫描电镜的矿物定量分析

矿物定量分析实验用捷克FEI公司生产的MLA650F型矿物解离分析仪,采用MLA原样法和MLA重矿法分别对毛乌素沙地西南和东南地区典型沙样的矿物组成以及含量进行分析,结果表明:MLA650F仪器测量结果的重复性好,精确度高,测得的矿物种类比光学显微镜更丰富,但不能如同光学显微镜一样直接提供矿物最原始的颜色、形状、透明度、光泽、表面断口等特征。虽然扫描电镜与光学显微镜测得的单个矿物含量和矿物分析指标存在一定差异,但矿物含量变化趋势基本一致,均得到毛乌素沙地主要轻矿物以石英-长石为主,重矿物以角闪石-石榴子石为主的结论。此外,扫描电镜与光学显微镜对同一样品的矿物分析指标变化趋势基本一致,其中MLA原样法与光学显微镜的Q/TF和ATi指标同化学风化指标CIA结果一致,均表明毛乌素沙地西南地区风化作用较东南地区强。虽然扫描电镜与光学显微镜均能反应沉积物的沉积环境,但在实际工作中,要注意所使用的数据应建立在同一测量系统内,不同实验室或实验方法测得的实验数据在引用时要慎重。     

清末西垦对毛乌素沙地的影响

以历史文献、地方档案及古今地图为主,采用政区和地名演变考证的方法,逐一复原了清代末年(1902~1908年)在鄂尔多斯中、南部地区,即今伊金霍洛旗、鄂托克旗、鄂托克前旗、乌审旗及鄂尔多斯市区放垦的范围,这些复原的放垦地带或在今毛乌素沙地边缘地带或远离毛乌素沙地。文章通过对清末放垦背景及过程的分析,认为放垦避开了土质低劣易于沙化脆弱地段,所以清末放垦对毛乌素沙地沙漠化发展起的作用有限。     

毛乌素沙地库伦生态经济圈可持续性评价

毛乌素沙地库伦生态经济圈最显著的特征是以户为单元,由点到面形成毛乌素沙地库伦生态经济圈集群模式。为探索其可持续性,依据库伦生态经济圈聚类特征进行分类,再对不同类型的库伦生态经济圈可持续性进行综合评价研究。结果表明：毛乌素沙地库伦生态经济圈存在林果种植加工模式、种养加链条模式、小规模种养模式、懒散经营模式;可持续性综合评价得分值最高的是种养加链条模式（81.6106）,其次为林果种植加工模式（63.8506）,较差的是小规模种养模式（46.5691）和懒散经营模式（24.8808）,且后两种模式普遍存在于毛乌素沙地,说明毛乌素沙地上库伦生态系统整体可持续水平较低,需以现有的资源为基础,改善经营技术手段和决策方式,优化库伦生态经济圈运营模式,提高生态生产效率,增强系统物质循环与能量转化功能,使各种库伦生态经济圈朝着永续利用方向发展,进而整体推进毛乌素沙地的可持续性。     

毛乌素沙地风沙土粒径分布特征及其影响因素

为揭示毛乌素沙地风沙土粒径分布特征,推测其影响因素,以毛乌素沙地流动、半固定和固定沙丘风沙土为研究对象,利用激光衍射技术分析其粒度组成,并计算粒度参数,解析粒配曲线,研究结果表明：（1） 毛乌素沙地风沙土优势粒径组为细砂,其平均体积含量约为29.89%～32.46%,不同类型沙丘无显著差异（P>0.05）;少数粒径组分为粗砂、黏粒和极粗砂,其中流动沙丘与半固定、固定沙丘黏粒与粗砂含量均无显著差异（P>0.05）,从半固定到固定沙丘,黏粒含量显著增加（P<0.05）,粗砂含量显著减小（P<0.05）,从流动沙丘到固定沙丘,极粗砂含量显著减小（P<0.05）。（2） 毛乌素沙地风沙土平均粒径为3.35 Φ,粒度分布集中,分选性较差,偏度状况为正偏,尖窄峰态。在沙丘固定的过程中,平均粒径与标准偏差无显著变化（P>0.05）,峰态显著变宽平（P<0.05）,半固定沙丘偏态值与其他2种沙丘相比显著偏负（P<0.05）。（3） 流动、半固定与固定沙丘跃移组分的粒径区间分别为44～435 μm、63～500 μm和31～354 μm,风沙运动在半固定沙丘中最为强烈。毛乌素沙地风沙土优势粒径组分含量主要受物源影响,少数粒径组分含量主要受沙丘流动性影响,风沙运动强度随沙丘的固定呈先增大后减小的规律。     

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。     

2000～2011年毛乌素沙地植被生长状况时空变化特征

采用2000~2011年MOD13Q1数据构建EVI时间序列谱,对毛乌素沙地植被生长状况的时空特征进行了研究。主要得出以下结论:①2000~2011年毛乌素沙地EVI年最大值以轻微波动为主,植被生长状况在2001年最差,2010年最好。②全区EVI年最大值按0.002 5/a的速度递增,植被生长状况趋于改善的面积占总面积的81.916%,主要分布在中部、东部和南部等地区;生长状况呈变差趋势的面积占总面积的18.084%,主要分布在北部、西部和中南部。③植被生长状况以轻度和中度波动改善为主,主要分布在西南、中部和东部;重度波动改善区主要分布在西南部和东南部,轻度和中度波动退化区主要分布在西南部、西部和中南部。     

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。     

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     

近30 a来毛乌素沙地及其周边地区沙漠化动态变化过程研究

 使用1977年和1986年的沙漠化数据以及2000年和2005年的遥感影像来分析毛乌素沙地及其周边地区在不同时期的沙漠化土地空间分布以及动态变化过程。为了使各个时期的数据具有可比性,采用了与1977年和1986年相同的沙漠化程度分类方法,建立遥感判读标志,采用目视解译的方法得到了2000年和2005年的沙漠化数据。结果显示,自1977年以来毛乌素沙地及周边地区3种程度的沙漠化土地面积都呈持续下降趋势,且轻度沙漠化土地面积减少最快;总沙漠化土地面积在1986—2000年减少的最快;就沙漠化土地的空间分布而言,各个时期都主要集中分布在自然条件较差的鄂托克旗、鄂托克前旗和乌审旗;在1977—2005的近30 a间,各个旗、县的沙漠化土地面积也都持续减少,无论时间上还是空间上,研究区的沙漠化土地都处于全面逆转阶段。     

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。     

Cultivated-land change in Mu Us Sandy Land of China before and after the first-stage grain-for-green policy

Mu Us Sandy Land(MUSL) of China, as a typical eco-fragile and farming-pastoral transitional region, shows great vulnerability to disturbances from cultivation activity. In this region, the conflict between cultivation activity and environmental protection has not attracted great importance until the implementation of China's Grain-for-Green Policy(CGGP) since2000. Here, using Landsat5 TM/Landsat7 ETM+ images from 1990, 2000, and 2010, we monitor the cultivation activity and land-use/cover changes(LUCC) resulting from cultivation activity in the MUSL region. Based on the data from images, we developed a series of databases of cultivated activity-induced LUCC and use them to discuss comparatively the spatio-temporal evolution trends of cultivation activity before and after CGGP implementation. These results provide evidence for managers to evaluate the implementation effectiveness of governmental policy and the influence of cultivation activity on the ecological environment of the MUSL region.     

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。     

毛乌素沙地中部风成沙的组成与微形态特征

分析了毛乌素沙地中部流动沙丘与固定-半固定沙丘沉积物粒度、元素和微形态特征。结果表明：流动沙丘沙和固定-半固定沙丘沙均以细沙和中沙为主,流动沙丘沙的分选性较好,而固定-半固定沙丘沙的分选性较差,沙丘在频繁强烈的风沙活动环境下跃移搬运,且搬运方式一定,搬运动力稳定。与上部陆壳平均化学组成（UCC）相比,常量元素SiO₂和Na₂O富集,其余均亏损,而微量元素中,Co富集明显。沙丘沙物质CIA值与上部陆壳平均值接近,表明沙丘经历了低等的化学风化。流动沙丘和固定-半固定沙丘颗粒磨圆度普遍较差,大多呈现棱角状或次棱角状外形,真正圆状外形较少。风成环境的典型标志碟形撞击坑占比很大,推断毛乌素沙地中部气候相对干燥,机械作用占主导地位,化学风化作用甚微。     

中晚全新世毛乌素沙地东南部气候变化过程

位于中国北方半干旱区的毛乌素沙地对气候变化响应敏感,是研究气候变化的理想区域。通过对毛乌素沙地东南部锦界剖面磁化率、有机质含量、CaCO₃含量的分析,重建了7.5 ka BP以来的气候变化过程。结果显示：中晚全新世毛乌素沙地东南部环境与气候变化可分为3个阶段：7.5～4.6 ka BP,夏季风占主导,气候暖湿,与全新世大暖期对应;4.6～3.3 ka BP,气候突变为干冷并波动频繁;3.3～2.5 ka BP气候以干冷为主。另外,存在5次千年尺度的干旱事件：7.0～6.8 ka BP、6.6～5.7 ka BP、4.6～4.1 ka BP、3.7～3.5 ka BP、3.3～2.5 ka BP。研究区气候变化与全球具有较好的一致性。