伊金霍洛旗土地利用变化与可持续利用

近20年来，毛乌素沙地东北缘伊金霍洛旗的土地利用结构发生了明显的变化，即林地和草地面积的比例增加，耕地面积有所减少；相应地，沙漠化土地面积大幅度减少，土地利用走向可持续发展状态。这种变化的驱动力主要是随着工业与经济的发展，农业投入不断增加，单位面积耕地产量增加。沙漠化防治措施在其中也起到了推动作用。但是，该区的潜在沙漠化因素依然存在。     

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。     

毛乌素沙地飞播植被现状与评价

从飞播所采用的植物种、播区沙丘类型和植被现状等方面,对毛乌素沙地30多年来不同沙丘类型区域飞播后植被的生长发育和沙丘的固定情况进行了分析与评价。实地考察与分析表明:毛乌素沙地飞播比较成功的植物种有羊柴、籽蒿和花棒。在比较平缓的沙丘区域,飞播后植物可迅速占满整个播区,沙丘可得到全部固定;当播区沙丘形态以新月形沙丘链为主,或新月形沙丘链与格状沙丘并存,沙丘高度在5~10m时,飞播后植物首先在丘间地和沙丘中下部定居,并逐渐扩大其定居范围,最终飞播植被仍能占满整个播区(个别高大沙丘例外);当播区沙丘形态以格状沙丘为主,沙丘高度在10m以上,飞播植物仅能在丘间地和沙丘下部定居,而且很难扩展其定居范围,这种沙丘类型区飞播后至多只能达到半固定水平。     

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。     

中国沙区人居环境安全研究的初步探讨

沙漠化严重威胁沙区人居环境安全,研究沙区人居环境安全保障技术,是关系到民族生存空间的迫切任务。基于人居环境理论的介绍,阐述了沙区人居环境的概念、内涵、分级和研究尺度,初步勾勒了沙区人居环境安全研究的内容体系和评价方法。在深入讨论导致沙区人居环境恶化根源的基础上,认为从资源环境和人类社会两个互相耦合的维度上,从沙区人居环境这一综合的系统整体入手,是防沙治沙技术研究重大突破的一个方向。     

无灌溉人工固沙区土壤有机碳及氮含量变异的初步结论

对降水量小于200mm的沙坡头无灌溉条件下人工植被固沙区土壤有机碳和全氮含量变异进行研究。结果表明, 流沙在固定过程中, 人工植被固沙体系的营建改善了成土环境, 促进了生物地球化学循环, 使土壤碳、氮的含量和分布规律发生了变化: ①固沙区土壤有机碳和全氮含量及C/N均高于流沙区, 随土层深度增加土壤有机碳和全氮含量呈逐渐降低趋势, 而C/N呈逐渐升高趋势; ②不同年限固沙区间土壤有机碳、全氮含量及C/N变异小于土层垂直方向的变异; ③不同年限固沙区土层垂直方向土壤有机碳和全氮含量及C/N变异较大, 变异主要存在于结皮层及其下土层(0~5cm); ④流沙区土壤碳、氮含量及C/N低于固沙区, 而且在土层垂直方向上基本无变异。     

干旱沙区植被恢复过程中土壤颗粒分形特征

统计分析了干旱沙漠地区植被恢复过程中土壤颗粒分形特征及其与土壤沙粒(>0.05mm)、粉粒(0.05~0.002mm)和粘粒(<0.002mm)含量和土壤养分状况间的关系。结果表明:土壤颗粒分形维数随恢复时间延长有增大的趋势,土壤颗粒分形维数大小与土壤质地的细粒化有一致的变化趋势。0.05mm粒径成为土壤各粒径的分界值--即土壤分形维数的临界粒径,大于这一粒径颗粒含量越高,土壤分形维数越小;而小于这一粒径的颗粒含量越高,分形维数越大。土壤各养分状况均与土壤颗粒分形维数有极显著的线性正相关关系(p<0.0001),表明了土壤颗粒分形维数能客观地反映土壤肥力特征。在干旱沙漠地区,伴随着植被恢复和流沙固定,土壤颗粒分形维数可作为一个评价土壤演变程度的综合定量指标。     

毛乌素沙地1960-2013年极端气温变化

毛乌素沙地处于多层次生态地理景观过渡带,拥有丰富的自然及人文资源.研究该生态脆弱区极端气温变化,有利于揭示全球气温变化与局地气温响应之间的复杂关系,为当地的可持续发展和气象灾害预防提供参考。通过线性趋势分析、累计距平、Mann-Kendall法、因子分析、R/S分析等方法,分析了该地极端气温指数的变化特征\,突变特点、相互关系,探讨了该地区气温变化的空间差异和极端气温未来的变化趋势。结果表明:(1)极端最低气温、极端最高气温、夏日日数、热夜日数、暖夜日数、暖日日数分别以不同的速率上升;冰日日数、霜冻日数、冷夜日数、冷日日数分别以不同的速率下降。(2)除极端最高气温、极端最低气温外,其余8项极端气温指数均发生突变,突变年份集中在20世纪90年代。(3)冷指数大幅下降是毛乌素沙地极端气温变化的主要特点,并且各冷指数间、各暖指数间相关关系显著。(4)毛乌素沙地极端气温在空间上表现出不同的变化特点,东北方向(榆林及鄂托克旗)冷指数呈现大幅减少,西南方向(横山及盐池)暖指数呈现大幅增加。(5)ENSO事件具有使毛乌素沙地极端最高气温降低的作用以及使极端最低气温升高的作用。(6)10项极端气温指数的Hurst指数均大于0.5,表明未来毛乌素沙地极端气温仍将呈现冷指数下降、暖指数上升的变化趋势。     

毛乌素沙地植被水分利用效率的时空格局

水分利用效率（WUE）是衡量生态系统碳水循环耦合程度的重要指标,明晰其动态变化规律有助于判断区域植被生态建设是否与当地的自然条件相适应。利用基于CASA（Carnegie-Ames-Stanford Approach）模型得到的植被净初级生产力（NPP）数据和MODIS系列产品中的蒸散发（ET）数据,估算了2001—2016年毛乌素沙地植被的WUE,并探讨了其时空演变特征及与气象因子的关系。结果显示：（1）WUE的多年平均值为0.62 gC·mm^-1·m^-2,空间上自东向西递减,在不同植被类型间表现为栽培植物>灌丛>草甸>草原>荒漠;（2）WUE以0.009 gC·mm^-1·m^-2·a^-1的速率上升,东部地区变化尤为显著,NPP的快速增长是WUE呈增加趋势的主要原因;（3）WUE与各气象因子的相关程度由大至小依次为太阳辐射、降水量、风速和气温,分布在西部地区的荒漠植被WUE受气象因子影响最小。经过一系列生态建设工程的治理,毛乌素沙地大部分地区自2001年以来NPP和WUE均呈增加趋势,即生态系统在变“绿”的同时还实现了水分的高效利用,有利于当地生态环境的健康发展;但在水热条件较差的中西部地区,新建设的植被生长缓慢且导致蒸散发产生强烈变化,使WUE呈减少趋势,暴露出植被建设规模与水资源承载能力不匹配的问题,需引起格外重视。