毛乌素沙地南缘固沙灌丛下地表凝结水特征

尽管凝结水在干旱生态系统中所发挥的重要作用已被广泛关注,但对其在固沙灌丛下时空变化特征的研究仍然比较薄弱。为探明固沙灌丛对地表凝结水的影响,在毛乌素沙地南缘沙区选择3种典型固沙灌丛（沙柳Salix psammophila、柠条Caragana korshinskii和油蒿Artemisia ordosica）,以无固沙灌丛影响的裸沙作为对照,用微型蒸渗仪测定了固沙灌丛下不同位置（根部、1/2冠幅和外缘）和不同方向（东、南、西、北）上地表凝结水的形成和蒸发特征。结果表明：（1）与对照相比,固沙灌丛的存在显著降低了地表凝结水量,沙柳、油蒿和柠条灌丛下凝结水量分别降低了29%、32%和33%;(2)不同类型固沙灌丛下地表凝结水量由里向外均呈显著增加的趋势,但不同方向上地表凝结水量差异不显著;（3）固沙灌丛的存在减缓了凝结水的形成和蒸发过程,即凝结水自19:00开始形成,到次日08:00基本结束,至13:00—15:00蒸发殆尽,其形成过程整体上表现出增加—平缓—增加的趋势,柠条和油蒿灌丛下地表凝结水在03:00—05:00甚至有少量蒸发,而蒸发过程呈稳定下降趋势;（4）凝结水的形成过程与空气...     

毛乌素沙地东南缘全新世气候不稳定性

毛乌素沙地处于中国季风区的西北边缘,对气候变化敏感,是古气候演化和古环境变迁研究的理想场所。全新世气温回暖期,气候整体稳定但存在暖湿冷干的次级波动,不同类型沉积相组成的地层序列记录了全新世千年、百年尺度的气候不稳定性。对毛乌素沙地不同沉积序列的研究表明:(1)毛乌素沙地东南缘的沙漠/黄土边界带DLT、NB剖面粒度及Rb/Sr比值可作为气候变化的代用指标。>63 μm砂含量增加,Rb/Sr比值降低,揭示东亚冬季风增强,风成砂堆积,风沙活动加剧,气候干冷;反之,东亚夏季风增强,降水增多,风化成壤程度加大,气候暖湿。(2)毛乌素沙地东南缘沙漠/黄土边界带及低洼沟谷区年代概率密度函数的分析显示,全新世早期~8\^5 ka BP风成砂堆积,风沙活动加剧,气候表现为干冷;全新世中期8\^5 ka~3\^0 ka BP地势较高处古土壤广泛发育,地势低洼处发育湖沼相/泥炭层,但在6.0 ka BP左右存在气候转冷过程;全新世晚期3\^0 ka BP以来气候波动频繁。(3)毛乌素沙地气候变化与北大西洋冰筏冷事件、董哥洞石笋、季风边缘区湖泊、东部沙地等记录具有可对比性和相对一致性,反映出全新世千年和百年尺度上的气候变化主要受全球变化的影响,这对预测和模拟未来气候变化具有借鉴意义。     

毛乌素沙地臭柏根系分布及根量

毛乌素沙地臭柏(Sabina vulgaris)灌丛根量、根系直径和分布特征的研究结果表明,臭柏根系分布深度可达2.0 m,水平延伸幅度达灌丛边缘以外1.0 m左右处;其根量主要集中在0~60 cm的土层内,占根系总量的60%~70%,呈倒金字塔型分布。根系直径以< 3 mm的细根居多,占剖面总根量的72%左右,集中分布在0~30cm的土层中。> 7 mm的粗根数量很少,占总根数的0%~5%。臭柏根量和直径分布特征依立地条件及土层深度的不同而异。     

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。     

常量元素记录的毛乌素沙地东南缘全新世气候变化

毛乌素沙地处于中国季风边缘的半干旱区,对气候变化响应敏感,是研究过去全球气候变化的理想场所。对沙地东南缘锦界剖面全新统砂质黄土-古风成砂-古土壤互层沉积序列进行研究,在OSL测年基础上,通过沉积物常量元素氧化物含量及其比值分析,结合粒度、磁化率特征,探讨了毛乌素沙地东南缘7.9ka BP以来气候变化。结果表明：（1）地层常量元素氧化物以SiO₂和Al₂O₃为主,其他元素含量依次为Na₂O、K₂O、Fe₂O₃、CaO、MgO。各种元素活动性不同,K、Na活动性较强,易淋失;Si活动性较稳定,风成砂中易富集;Ca、Mg、Al、Fe活动性较弱,古土壤中富集。（2）7.9ka BP以来气候变化分为6个阶段。7.9～7.3 ka最温暖湿润时段;7.3～6.8 ka,气候转冷干;6.8～4.3 ka,整体上温暖湿润,期间存在2次由暖湿变冷干的波动,并出现过6次风沙活动,即6.6～6.3、6.1、5.9、5.7～5.5、5.3～5.0、4.7～4.4 ka;4.3～2.5ka BP,气候转冷干;2.5～1.8ka BP出现过短暂湿润期,但暖湿程度不及全新世中期;1.8ka BP以来气候渐趋干旱并接近现代气候。（3）全新世气候变化与毗邻的萨拉乌苏河流域、浑善达克沙地等记录的气候变化具有很好的一致性,这是通过东亚冬夏季风强弱消长变化对全球变化的区域响应。     

毛乌素沙地固沙造林针叶树种选择的研究

选择樟子松、油松等五种针叶树种在毛乌素沙地进行栽植试验,通过对成活率与保存率、生长量、蓄积量、抗逆性等14年的观测,从单项及多指标综合选优及排序,确立樟子松为毛乌素沙地针叶树造林的优选树种。     

滴哨沟湾地层沉积特征记录的毛乌素沙漠变迁

毛乌素沙漠的盛衰变化明显地受到全球变化特别是东亚夏季风变化的影响。根据毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域滴哨沟湾地层沉积物的物质组成、粒度参数等,结合孢粉研究结果,将沙漠演化过程划分为若干阶段：中更新世晚期沙漠萎缩期,气候温暖半干旱-半湿润,沙漠缩小,为森林草原或灌丛草原;中更新世晚期沙漠稳定期,气候在寒冷干旱-半干旱间波动频繁,自然景观在荒漠、荒漠草原与干草原间变化,并有河流和小湖存在;晚更新世早期沙漠固定期,气候温暖半湿润至半干旱,期间自然景观经历了森林草原、灌丛草原、草原、荒漠草原多种变化;晚更新世晚期沙漠扩张期,气候干旱寒冷,自然景观以荒漠和荒漠草原为主,同时也有草原乃至灌丛草原出现;全新世沙漠频繁变化期,气候变化频繁,沙漠出现多次盛衰变化,自然景观在荒漠、荒漠草原、草原、疏林草原间变化。     

粒度特征揭示的中全新世以来毛乌素沙地演化过程

通过对毛乌素沙地现代固定沙丘、半固定沙丘、半流动沙丘和流动沙丘的粒度特征分析,发现研究区沙地变化敏感粒度是>245 μm的沉积物粒度组分,尝试性地将其用于地质时期沙地演化研究。结合区域典型风成砂-古土壤剖面的沉积相特征,探讨了中晚全新世以来毛乌素沙地的时间演化过程及其特征。结果表明：中全新世以来毛乌素沙地存在多次活化扩张和固定萎缩事件,除7.5 ka BP前为流动沙地占优势以外,其余阶段多在半流动沙地、半固定沙地和固定沙地之间频繁转换,即使在全新世适宜期古土壤大规模发育期间仍存在局地短时间的沙地活化事件。     

基于标准化降水蒸散指数（SPEI）的毛乌素沙地1981—2020年干旱特征研究

大气干旱是影响半干旱沙区植被建设、生态恢复及社会经济可持续发展的重要因素。基于1981—2020年毛乌素沙地10个气象站点的逐月气象资料,计算了月、季和年尺度的标准化降水蒸散指数（SPEI）,分析了该沙区近40年降水和气温的变化趋势、干旱事件及其频率的时空特征。结果表明：（1）毛乌素沙地近40年降水量和气温均呈现显著的上升趋势（P<0.05）;秋季和冬季降水量呈现显著的上升趋势（P<0.05）,四季气温均呈现显著的上升趋势（P<0.05）。（2）毛乌素沙地总体上呈现出不显著的湿润化趋势（P>0.05）,但秋季呈显著的湿润化趋势（P<0.05）;中、西部地区呈现出湿润化趋势,而东部地区则呈现干旱化趋势。（3）近40年毛乌素沙地的月尺度下干旱总频率达32.71%,各等级发生频率为轻旱>中旱>重旱>特旱,季节发生频次为冬季>夏季、秋季>春季;轻旱主要发生在毛乌素沙地的北部、中部、东南和西南部,中旱在东部、北部和西部边缘,重旱在东部、中部以及南部地区,特旱在西北部、南部和东南部区域。     

毛乌素沙区1961-2016年降水特征

基于毛乌素沙区10个气象站1961-2016年观测资料,应用Mann-Kendall方法和t检验法对各气象站年降水量进行了突变检验,借助小波分析讨论了各气象站年降水量的周期特征,根据降水量等值线划分结果对整个研究区分区分析了年、季、月和日尺度上的降水变化特征,并在两个时段上分析了季节性降水的差异。结果表明：毛乌素沙区年降水量空间特征差异明显,东部亚区呈上升趋势,中西部亚区呈下降趋势,但变化趋势不显著且无突变发生;降水年内分配不均,干湿季分明,降水集中在5-9月,夏秋季降水占全年降水比重大,季、月和日尺度降水量存在梯度递减变化;年降水量的年际变化过程存在多重时间尺度的自相似结构;近26年的冬春季降水增加显著,但降水波动幅度小于前30年。