中国北方农牧交错区沙漠化发展过程及其成因分析

通过历史文献记载、遥感监测和野外调查等手段,研究了中国北方农牧交错区历史时期以来的沙漠化发展过程,认为在晚全新世气候干湿波动的背景上,研究区的沙漠化状况在20世纪80年代以前以发展为主,而在之后的近20a里则出现逆转。对研究区近50a来的气候及土地利用方式变化的分析表明,气候因素中降水的多变性是研究区土地沙漠化发生的自然背景,而滞后于气候变化的土地利用方式改变则是研究区沙漠化最主要的成因。     

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。     

禁牧政策对北方农牧交错区草地沙漠化逆转过程影响的定量评价

为定量评价禁牧政策对北方农牧交错区草地沙漠化逆转过程的影响程度,以宁夏盐池县为研究区域,选取对沙漠化正逆发展过程影响较大的自然和人为因素指标,应用系统动力学方法构建模型,模拟研究了目前盐池县所实施的禁牧政策对草地沙漠化逆转过程的影响程度,并进行定量化初步评价。研究结果表明,当禁牧程度达到完全禁牧的30%,沙漠化开始出现逆转,而达到完全禁牧的40%,沙漠化的逆转趋势基本趋于稳定。本研究结论可为盐池县及类似地区禁牧政策的合理实施与改进提供理论依据。     

我国北方农牧交错带沙漠化的成因、过程和防治对策

在多年研究工作的基础上,总结提出了诸如农牧交错带北移错位、生态位扩张重叠、人口压力危险阈值等一些关于农牧交错带土地沙漠化成因的新理论观点。并论述了农田风蚀、草场沙化、固定沙丘活化及流沙前移等主要类型土地沙漠化的发育过程。提出了适于农牧交错带贫困沙区的"以发展生产、提高生产水平、增加农民收入带动生态环境建设"的沙漠化治理方针和适于乡、村、户三级的"生态网"、"多元系统"、"小生物圈"沙地综合治理开发模式。     

宁夏中东部沙漠化草原的植被演替

宁夏中东部地处黄土高原风沙区暖温性典型草原与荒漠草原的过渡地带。干旱多风的气候条件, 含沙丰富的地表物质组成和超负荷的人为活动影响, 使其成为宁夏土地沙漠化最严重的地区之一。草原沙漠化的植被演替阶段往往不易判别, 我们有用数量分类中的聚类分析法成功地将其划分为两大类群, 四个阶段。老瓜头(Cynanchumkomarovii), 骆驼蒿(Peganumnigellastrum)等植物在草原沙漠化演替的起始和发展阶段具指示意义。草原沙漠化的植被演替不同于撂荒地和沙地植被的演替, 而且在积沙地其演替过程一般是不可逆的。     

中国北方沙漠化过程及其防治研究的新进展

国家973项目“中国北方沙漠化过程及其防治研究”（G2000048700）恢复了过去2 ka来我国北方沙漠化过程、演变、格局和驱动机制;揭示了土壤风蚀和沙尘起动的物理机制,确定了土壤风蚀容忍量、定量评价体系,风沙电场形成机理、分布规律和影响;确定了主要沙尘源区、沙尘暴移动规律和形成机制,建立了沙尘暴监测、预报预警方法和系统;研究了土壤碳、氮衰减规律及其对沙区植被的影响,揭示了沙漠化过程中植物的受损过程、适应对策和植被恢复机理,阐明了我国近50 a沙漠化的过程、成因、现状及其发展趋势,定量给出沙漠化空间变化态势,提出了重点地区防治沙漠化、社会经济与环境协调发展的模式和对策。为国家防沙治沙和干旱地区生态环境和社会经济可持续发展战略决策提供了科学依据。发展和完善了中国沙漠与沙漠化科学。     

近40a我国北方农牧交错区气候变化及其与土地沙漠化的关系——以科尔沁沙地为例

近40 a来,伴随着全球气候变化,科尔沁沙地的气候也发生了较为明显的变化。主要表现为:90年代和60年代相比,年均气温升高0.5~1.2℃,气温波动性减小43.0%~61.0%;年均降水量增加50~67mm,年降水变异系数增大20%~50%;年均蒸发量下降16.7%;气候呈现暖湿化趋势。其中升温主要发生于冬季,降水增加主要发生于春夏两季。近40 a来,该区沙漠化呈明显发展趋势,其中从50年代末到80年代末,沙漠化面积由32 925 km²增加到71 884 km²,年均发展速度高达3.94%,虽然到90年代其年均发展速度降到1.2%,但总面积却扩展了8 673 km²。降水的增加有利于天然植被的恢复和农业的发展,但也容易导致大面积垦荒的发生,进而引起沙漠化急剧发展。因此,在严禁滥垦草原的同时,要抓住时机大力发展灌溉农业,加强植被的保护和建设。     

西藏沙漠化典型分布区沙漠化过程中的生物生产力和物种多样性变化

阿里地区狮泉河谷、日喀则江当河谷阶地和安多错那湖东侧是西藏自治区沙漠化土地分布比较集中的3个典型区,并代表了西藏高原3个不同的生物气候带。为确定沙漠化对植被生产力和物种多样性的影响,选择这3个典型区内代表沙漠化发展过程的不同地貌类型为调查样地。结果表明:沙漠化造成3个典型区植被盖度显著降低,尤其从潜在沙漠化土地到固定沙丘或半固定沙丘,植被盖度下降幅度最大;3个典型区的现存生物量同样随着沙漠化过程显著降低。同时,沙漠化造成狮泉河谷和江当河谷阶地多年生灌木物种消失,流动沙丘仅有少数一年生植物分布;沙漠化造成原有物种的数量和分布发生变化,尤其在固定沙丘逐渐活化,形成流动沙丘的过程中,丰富度指数显著下降。3个典型区的Shannon-Wiener指数在沙漠化前期和后期表现不同,但从固定沙丘至半流动沙丘均为显著性下降趋势。总体而言,从潜在沙漠化土地到流动沙丘,Shannon-Wiener指数显著降低。     

粤北石漠化过程土壤与植被变化及其相关性研究

粤北英德市岩背镇典型石漠化区在石漠化从轻度向极重度发展的过程中,土层厚度、土壤覆盖度和土壤有机碳含量均呈显著下降的趋势,土壤有机碳含量在石漠化初期下降幅度更大,而土层厚度、土壤覆盖度在石漠化发展的后期阶段下降程度更为明显;石灰岩植被随石漠化程度加重,向旱生和岩生方向演替,群落结构渐趋简单,植被盖度和现存生物量显著降低;除岩石裸露率与土层厚度、土被覆盖度、土壤有机碳、植被盖度和生物量都呈极显著的负相关关系外,其它各因子之间都呈显著性的正相关关系。     

粤北石漠化地区植被退化及其与降雨截留量和土壤的相关性

在粤北石漠化地区运用面上调查、定位观测和模拟降雨试验相结合的方法,研究了石漠化地区植被退化特征及其与降雨截留量、土壤的相关性。结果表明：石漠化土地从轻度→中度→重度→极重度变化时,植物群落从草本+藤本+乔灌木→草本→苔藓变化,群落层片从4层→4层→2层→1层变化, 平均高度从87.06 cm→63.32 cm→42.13cm→6.21 cm变化,物种减少比例从0%→14%→46%→86%变化,植物优势种从黄连木+苎麻+黄荆+三裂叶野葛→黄连木+青蒿+野菊→五节芒+野古草+牛筋草→苔藓变化,Margalef丰富度指数从2.33 →2→1.25→0.33变化,Shannon-Wiener指数从2.96→2.31→1.94→0.42变化。植被退化特征与降雨和土壤理化性质都呈显著相关性。     

粤北石漠化地区坡地土壤侵蚀模拟试验研究

在粤北山区裸地、草坡地和耕地等3种石漠化土地的坡面上,采用0.3 mm·min-1、0.48 mm·min-1、0.72 mm·min-1、1.08 mm·min-1 4种降雨强度进行了36场人工降雨模拟试验。结果表明,坡面上3种类型石漠化土地的土壤侵蚀特征、强度各不相同。在同一地类上,土壤侵蚀量随降雨过程的进行呈现出波动下降的趋势,且随雨强的增大,土壤侵蚀量亦增大;土壤侵蚀量与雨强之间均呈现极显著的线性相关关系。在任一雨强条件下,都是裸地的土壤侵蚀量最大,耕地次之,草坡地最小。地表覆被对降雨侵蚀产沙过程有重要的抑制作用,大雨强条件下抑制作用尤为突出;而水平沟耕作方式能减少小雨强条件下的土壤侵蚀量,但随着雨强的增大,其影响也随之降低。     

浑善达克沙地土地沙漠化过程中土壤粒度与养分变化研究

浑善达克沙地土壤空间异质性大,流动沙丘粒度组成和非沙漠化土地养分含量都存在极显著差异。随着土地沙漠化的发展,土壤表层通常形成粗化层,土壤中的重要养分有机碳（SOC）和全氮（TN）的含量显著下降,且SOC含量比TN含量存在更大的空间差异和随沙漠化土地发展更快的下降速率,致使土壤表层C/N值存在明显下降趋势。沙漠化土地表层土壤中SOC含量和TN含量与土壤粘粒含量和粗粉沙含量之间存在很好的相关性,尤其与土壤粘粒含量的相关性非常高;而且与TN含量的相关性高于与SOC含量的相关性。各种原因引起的土壤风蚀是造成沙漠化发展中土壤过程的主要动力因素,严重影响着土壤的稳定与土壤细物质和养分的迁移。     

晋北沙漠化地区风沙环境信息服务系统设计

“3S”技术的发展为大范围风沙环境特征分析提供了重要的技术保障。传统的遥感影像处理软件和GIS软件无法满足植被盖度、土壤风蚀量和地表对大气释尘量等风沙环境信息的计算、评估和空间可视化需求。本文以晋北沙漠化地区遥感数据为基础信息,结合研究区地质、地理、气象和水文等多源信息资料,基于空间数据引擎技术和数据库技术,以C#语言、ENVI/IDL和ArcGIS Engine为混合开发平台,设计开发了晋北沙漠化地区风沙环境信息服务系统,详细阐述了该系统设计的目标和技术路线及该系统的体系结构和功能,形成了基于“3S”技术的典型区域风沙环境信息服务平台的设计思路和方法。该系统可为防治晋北地区土地沙漠化,减轻风沙危害,改善和减缓沙区生态环境日趋恶化的局面提供科技支撑。     

我国西北干旱区的荒漠化过程及其空间分异规律

我国西北干旱区的荒漠化可以归结为荒漠的荒漠化和绿洲的荒漠化两种类型。其中,荒漠的荒漠化主要表现为沙漠化,主要发生于土质荒漠和沙质荒漠。土质荒漠沙漠化的最终结果将由土质荒漠演变为沙质荒漠或砾质荒漠或风蚀劣地,沙质荒漠的沙漠化是由固定、半固定沙质荒漠演变为流动、半流动沙质荒漠的过程,其最终结果是形成流动沙质荒漠。绿洲的荒漠化主要包括绿洲的干旱化、沙漠化和盐渍化3种类型。其中,干旱化常导致绿洲植被的衰退和死亡,致使绿洲萎缩,其边缘地带常和沙漠化叠加,导致流沙对绿洲的入侵。如果绿洲水源完全断绝,其绿洲将会消失,最终演变为沙质荒漠或风蚀劣地。绿洲盐渍化主要源于过度灌溉导致地下水位抬升,下层土壤盐分聚集地表所致,其结果是形成盐渍化绿洲。我国西北地区土质荒漠的荒漠化主要发生于内蒙古阿拉善地区的东部、天山南麓冲积扇上的土质荒漠带,以及准噶尔盆地北侧的荒漠草原带;沙质荒漠的荒漠化主要发生于准噶尔盆地的古尔班通古特沙漠。绿洲干旱化和沙漠化以甘肃民勤最为典型,而绿洲的盐渍化主要发生于新疆阿克苏、喀什地区一带。     

Changes in soil and vegetation on moving sand dunes after exclosure in Horqin Sandy Land, Northern China

In the semiarid Horqin Sandy Land of northern China, land desertification is the main causation in vegetation degradation and formation of moving dunes. A study was conducted from 1996 to 2005 to monitor the changes of vegetation characteristics and soil properties after moving dunes were fenced. The changes were compared between moving sand dunes with exclosure and without exclosure to evaluate the effectiveness of vegetation and soil restoration after exclosure establishment. The results show that exlosure establishment facilitated the colonization and development of plant species by ameliorating stressful environmental conditions. Species diversity, average coverage, and plant density significantly increased after exclosure of moving sand dunes along sequence compared with sand dunes without exclosure. Vegetation recovery on moving sand dunes accelerated by exclosure resulted in significant changes in soil properties including increased silt and clay contents, organic C and total N and decreased sand content, especially at the 0-5 cm depth. The results implied that moving sand dunes can be rapidly fixed by construction of exclosure.     

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。     

藏北高山嵩草草甸植被和多样性在沙漠化过程中的变化

为确定沙漠化对高山嵩草草甸植被组成、结构和物种多样性的影响,了解高寒区草甸沙漠化的原因,选择西藏那曲安多县南部沙漠化严重区域为调查区,按照沙漠化的不同程度设置样地,系统调查了轻度、中度、重度和极重度沙化草甸的植被变化,结果表明：中度、重度和极重度沙化区的植被与轻度沙化草甸有显著的差异;在中度和重度沙化区,高寒草甸的建群种高山嵩草已被家畜不喜食或更具抗性的植物种所取代,而在极重度沙化的流动沙丘上无植被生长;从过牧的退化草甸到半流动、流动沙丘,植物种多样性呈显著的降低趋势。轻度沙化草甸物种数、个体密度和丰富度指数最多;中度沙化草甸的Shannon\|Wiener指数和均匀度指数最大,而优势度指数最小;在沙化过程中,高寒草甸的植被盖度显著下降,地上生物量也在下降,虽然轻度、中度和重度沙化草地的地上生物量显著高于极重度沙化区,但前者之间却无显著差异。地下根系生物量也呈显著下降的趋势。过牧是造成高山嵩草草甸沙化的主要原因。