毛乌素沙地沙丘干沙层水分特征初步研究
毛乌素沙漠
毛乌素沙地介绍
五 陕 北 的
四 榆 林 地
三 目 前 的
• 文 化
• 区 的 美 景
• 治 沙 成 就
• 二 沙 地 形 成 的 原 因
• 一 地 理 位 置 与 气 候
毛 乌 素 沙 地 介 绍
毛乌素沙地介绍
• 亦称鄂尔多斯沙地，亦作Mao-wu-su Sha-mo或 亦称鄂尔多斯沙地，亦作 或 Maowusu Shamo。 。 • 在伊克昭盟南部，陕西省长城一线以北， 在伊克昭盟南部，陕西省长城一线以北，面积约 32,100平方公里。降水较多 平方公里。 公釐)， 平方公里 降水较多(250∼400公釐 ，有利植物生 ∼ 公釐 原是畜牧业比较发达地区， 长，原是畜牧业比较发达地区，固定和半固定沙丘的面积 较大。 世纪时毛乌素南部今靖边县北的白城子 世纪时毛乌素南部今靖边县北的白城子， 较大。5世纪时毛乌素南部今靖边县北的白城子，曾是匈 奴民族的政治和经济中心。当时草滩广大，河水澄清。 奴民族的政治和经济中心。当时草滩广大，河水澄清。後 来经不合理开垦，植被破坏，流沙不断扩大， 来经不合理开垦，植被破坏，流沙不断扩大，以致到 1949年时沿长城的靖边、榆林、神木一带流动沙丘密集 年时沿长城的靖边、 年时沿长城的靖边 榆林、 成片，但西北部仍以固定和半固定沙丘居多。 成片，但西北部仍以固定和半固定沙丘居多。1959年以 年以 来，已大力兴建防风林带，引水拉沙，引洪淤地，开展了 已大力兴建防风林带，引水拉沙，引洪淤地， 改造沙漠的巨大工程。 改造沙漠的巨大工程。
榆林地区的美景
• • • • • • 一、白云山 二、香炉寺 三、红碱淖 四、李自成行宫 五、红石峡 六、镇北台
基于MODIS数据的毛乌素沙地土壤水分模型的建立
摘 要 ：采 用 ＭＯ Ｉ 据 ， 据 水 的 吸 收 率 曲 线提 出使 用 ＭＯ Ｉ 像 数 据 的 第 ６波 段 和 第 ７波 段 的反 射 率 来 ＤＳ数 根 ＤＳ影
监 测 土 壤 湿 度 ， 与 温度 植 被 旱 情 指 数 （ ｅ ｐ ｒ ｕｅ Ｖ ｇｔ ｉ ｒｎｓ Ｉｄｘ Ｔ Ｄ ） 行 对 比。 通 过 在 毛 乌 素 沙 地 沙 并 Ｔ ｍ ｅａ ｒ ｅｅ ｔ ｎ Ｄｙ ｅｓ ｎ ｅ ，Ｖ Ｉ 进 ｔ ａｏ 漠 化地 区准 同 步 实 地 验 证 ， 明 Ｍ Ｄ Ｓ第 ７波 段 的反 射 率 与地 表 土 壤 湿 度 之 间 有 较 好 的 负 线 性 相 关 关 系 ， 建 立 表 Ｏ Ｉ 并 了回 归 方 程 。 分 析 结 果 表 明使 用 ＭＯ Ｉ 据 第 ７波 段 的反 射 率 可 以大 面积 对 沙 漠化 地 区 土壤 湿度 进 行 监 测 。 Ｄ Ｓ数
测 土壤 水分 的研 究 工 作得 到 了迅 速 而 全 面 的发 展 ； 研 究 涉 及 地 面 遥 感 、 空 遥 感 和 卫 星 遥 感 ， 使 用 波 航 所
的重要 生态 因素 ， 定着 沙地 土壤 的发 生 、 化 和土 决 演 地 生产 力 ＿ 。其 水分 分布 状 况及量 值更 是植 物 生长 １ Ｊ
壤水分 空 间变异 性 大 ， 点 观 测 值很 难 代 表 大 面 积 单
的状 况 ， 同时人 力 、 力 的花 费 也 较 大 。 因此 ， 统 物 传
土 壤 水 分 测 量 方 法 难 以 满 足 实 时 、 范 围 土 壤 水 分 大
霍 艾 迪 ， 相 武 张广 军 李 薇 康 ， ，
（ ． 安 大 学 环 境 科 学 与 工 程 学 院 ， 西 西 安 ７０ ５ ； ． １长 陕 １０４ ２ 西北 农 林 科 技 大 学 资 源 与 环 境 学 院 ，陕 西 杨 凌 ７２０ １１０ ３ 中 国科 学 技 术 信 息 研 究 所 ， 京 １０ ３ ） ． 北 ００ ８
毛乌素沙地南缘沙柳灌丛土壤水分及水量平衡
毛乌素沙地南缘沙柳灌丛土壤水分及水量平衡*安 慧1 安 钰2**(1宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室/西部生态与生物资源开发联合研究中心,银川750021;2宁夏农林科学院荒漠化治理研究所,银川750002)摘 要 以毛乌素沙地南缘沙柳人工固沙灌丛为研究对象,对不同栽植密度(0.2㊁0.6和0.8株㊃m -2)沙柳灌丛生长季土壤水分动态和蒸散量变化进行研究.结果表明:不同栽植密度沙柳灌丛区土壤水分动态和蒸散量存在明显差异,土壤含水量随着栽植密度增加呈单峰型曲线;生长季内沙柳灌丛土壤含水量变化呈 S ”形曲线,并与降雨存在密切的关系.蒸散量以栽植密度0.8株㊃m -2的沙柳灌丛最高(114.5mm ),占同期降雨量的90.8%;以0.6株㊃m -2的沙柳灌丛最低(109.7mm ).根据生长季土壤水分动态和水分平衡特征,毛乌素沙地南缘沙柳灌丛适种密度为0.6株㊃m -2.关键词 毛乌素沙地 沙柳 栽植密度 水分平衡文章编号 1001-9332(2011)09-2247-06 中图分类号 S152.7 文献标识码 ASoil moisture dynamics and water balance of Salix psammophila shrubs in south edge of Mu Us Sandy Land.AN Hui 1,AN Yu 2(1Ministry of Education Key Laboratory of Restoration and Re⁃construction of Degraded Ecosystem in North⁃western China /United Center for Ecology Research and Bioresource Exploitation in Western China ,Ningxia University ,Yinchuan 750021,China ;2Institute of Desertification Control ,Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences ,Yinchuan 750002,China ).⁃Chin.J.Appl.Ecol .,2011,22(9):2247-2252.Abstract :Taking the artificial sand⁃fixing Salix psammophila shrubs with different plant density (0.2,0.6,and 0.8plants㊃m -2)in Mu Us Sandy Land as test objects,this paper studied the soil moisture dynamics and evapotranspiration during growth season.There existed obvious differences in the soil moisture dynamics and evapotranspiration among the shrubs.The soil moisture content changed in single⁃hump⁃shape with the increase of plant density,and in S”shape during growth season,being closely correlated with precipitation.The evapotranspiration was the highest (114.5mm)in the shrubs with a density 0.8plants㊃m -2,accounting for 90.8%of the total precipitation during growth season,and the lowest (109.7mm)in the shrubs with a density 0.6plants㊃m -2.Based on the soil moisture dynamics and water balance characteristics,the appropriate planting density of S.psammophila shrubs in Mu Us Sandy Land could be 0.6plants㊃m -2.Key words :Mu Us Sandy Land;Salix psammophila ;planting density;water balance.*国家基础研究发展计划重点项目(2009CB426304)㊁宁夏回族自治区自然科学基金项目(NZ0910)㊁国家自然科学青年基金项目(31000214)和教育部高等学校博士学科点新教师基金项目(20106401120001)资助.**通讯作者.E⁃mail:anyu⁃02@ 2011⁃03⁃22收稿,2011⁃06⁃21接受. 水是干旱㊁半干旱地区植被恢复最重要的生态制约因子[1],是影响植物生存㊁生长发育的关键因素,对植被恢复和长期稳定发展有着重要的影响[2-4],正确处理水资源和植被建设的关系对于充分发挥植被生态功能具有重要意义.基于干旱㊁半干旱地区水资源对植被建设的限制性影响,以及近年来我国北方少数地区的多年人工林㊁草地出现以土壤旱化为主要特征的大面积退化,土壤水分的植被承载力研究受到学者们的广泛关注[5-7].土壤水分的植被承载力核心问题是确保土壤水分不亏缺的条件下所能支撑植被量的多少[8-11],以避免违背土壤水分和植物生态需水分异规律而造成植被重建失败.确定土壤水分的植被承载力是我国北方干旱㊁半干旱地区合理调控土壤水分和植被生长关系㊁科学恢复林草植被的核心问题.有关学者对我国干旱㊁半干旱地区人工植被区土壤水分平衡和动态变化特应用生态学报 2011年9月 第22卷 第9期 Chinese Journal of Applied Ecology,Sep.2011,22(9):2247-2252征进行了研究.李新荣等[12]研究了沙坡头地区流动风沙土㊁天然植被下固定风沙土和不同年代人工植被下固定风沙土的水分季节变化,指出沙地水分变化与植被种类㊁密度及植物根系分布深度密切相关;王鸣远等[13]认为,从流动沙丘变为固定沙丘的过程中,固沙植被形成后的土壤水分动态和灌木林群落实际蒸腾蒸发量的关系反映了不同植被覆盖㊁不同密度㊁不同年份和不同季节水分平衡的状况.由于植物生长过程中耗水量和栽植密度的不同,固沙植物区土壤水分变化的差异明显.耗水量大㊁栽植密度高的植被区土壤水分严重亏缺,随着植物的生长发育,土壤含水量不断下降,引起植物生长逐渐衰退㊁死亡,导致现存植被可能向荒漠化发展[14-16].因此,根据固沙林的防护效能和土壤水分平衡确定 生态密度”,对于干旱㊁半干旱地区植被生态建设具有十分重要的现实意义.沙柳(Salix psammophila)广泛分布于毛乌素沙地南缘,对干旱缺水㊁风蚀沙埋等恶劣条件有很强的适应性,是毛乌素沙地主要的人工造林树种之一[17].在植被建设中,如果沙柳灌丛的密度过大,将导致土壤含水量严重下降,从而使灌丛趋于不稳定.本文通过对毛乌素沙地南缘不同栽植密度的沙柳固沙灌丛土壤水分和水分平衡的研究,探讨植被对水资源的调控机理,并依据水分平衡理论确定适宜的沙柳栽植密度,以期为解决毛乌素沙地植被建设中植被与水资源之间的矛盾提供理论依据.1 研究地区与研究方法1.1 研究区概况研究区位于地处毛乌素沙漠南缘的宁夏回族自治区盐池县沙边子治沙基地(37°52′30″ 37°57′30″N,107°26′15″ 107°33′45″E),海拔1300~1360m.该地区属于典型的中温带大陆性气候,是干旱与半干旱气候的过渡地带,年均气温7.5℃,极端最高气温34.9℃,极端最低气温-24.2℃,年均无霜期为165d;年降雨量280mm,其中70%以上降雨集中在6 9月,降雨年际变率大;年蒸发量2710mm[18-19].依地貌单元,该地区可划分为沙丘地㊁丘间盐碱滩地和缓坡丘陵梁地3个类型.地带性植被属荒漠草原带.除明沙丘外,流动半流动沙丘以沙米(Agriophyl⁃lum squarrosum)㊁沙竹(Psammochloa villosa)㊁沙地旋覆花(Inula salsoloides)为主;固定半固定沙地以油蒿(Artemisia ordosica)㊁苦豆子(Sophora alopecu⁃roides)㊁牛心朴子(Cynanchum komarovii)㊁中亚白草(Pennisetum centrasiaticum)为主;丘间盐碱滩地主要以白刺(Nitraria sibirica)㊁细枝盐爪爪(Kalidium gracile)㊁芨芨草(Achnatherum splendens)和苦豆子等为主;缓坡丘陵梁地植物以猫头刺(Oxytropis aci⁃phylla)㊁短花针茅(Stipa breviflora)㊁牛枝子(Lespede⁃za potaninii)㊁赖草(Leymus secalinus)㊁苦豆子和牛心朴子等为主.1.2 研究方法试验区沙柳群落是1982年人工建植的固沙植被(平均密度1.0~1.2株㊃m-2),每隔3~4年进行平茬复壮管理.人工沙柳群落内主要伴生种有沙蒿(Artemisia desertorum)㊁杨柴(Hedysarum laeve)㊁苦马豆(Swainsona salsula)㊁牛心朴子㊁苦豆子㊁披针叶黄华(Thermopsis lanceolata)㊁绵蓬(Corispermum pa⁃telliforme)㊁艾蒿(Artemisia argyi)等.2010年5月在人工沙柳群落区内,选取3个不同密度的沙柳[平均栽植密度分别为0.2株㊃m-2 (T1)㊁0.6株㊃m-2(T2)和0.8株㊃m-2(T3)]人工群落作为试验样地.在每块样地随机设置3个4m×4m的样方.6 9月每月的中旬,在距离沙柳灌丛根部0.5m处设3个取样点,采用土钻烘干法测定0~100cm土壤含水量,以10cm为间隔,重复3次. 9月中旬在测定土壤含水量的同时,在每个样方距离沙柳灌丛根部0.5m挖3个土壤剖面,采用环刀采集0~100cm土层原状土壤,以10cm为间隔,测定各土层的土壤容重.不同栽植密度沙柳灌丛生长季0~100cm土层土壤含水量为0~100cm土层6 9月土壤含水量的平均值.试验区微气象参数采用安设在试验区2m高处Vantage Pro2Plus自动气象站(DAVIS,USA)观测,观测指标为:降雨量㊁空气相对湿度㊁地表温度㊁太阳总辐射㊁光合有效辐射㊁2m处大气温度㊁2m处风速和风向等气象参数.毛乌素沙地人工固沙灌丛区土壤水分主要受降雨影响,且无地表径流产生,植被根系区土壤不受地下水的影响(地下水位埋深>8m),故水量平衡公式可简化为:G=P-ΔW+ΔQ式中:P为测定期间降雨量(mm);G为蒸散量(mm);ΔQ为地表下200cm处水分渗漏或补充量(mm)(因沙丘植被区地下水位低,土壤无渗漏和补充,故此处ΔQ=0);ΔW为某一时段土壤贮水量变化(mm).ΔW=Et1-Et28422应 用 生 态 学 报 22卷E =0.1×M ×R ×H式中:E 为贮水量(mm);M 为土壤含水量(%);R 为土壤容重(g㊃cm -3);H 为土层深度(cm)[20].1.3 数据处理采用SAS 8.0统计分析软件对数据进行方差分析,并用Duncan 新复极差法进行多重比较,显著性水平设定为α=0.052 结果与分析2.1 不同栽植密度沙柳灌丛土壤水分动态由表1可见,不同栽植密度沙柳灌丛土壤水分状况存在显著差异.随栽植密度的增加,沙柳灌丛土壤含水量呈单峰曲线,栽植密度0.6株㊃m -2(T 2)时达到最大值,显著高于0.2株㊃m -2(T 1)和0.8株㊃m -2(T 3),而T 1和T 3的土壤含水量差异不显著.T 1和T 3的土壤水分变化趋势相似,含水量整体较低,且变化幅度很小.随着土壤深度的增加,不同栽植密度沙柳灌丛土壤含水量呈增加趋势,且T 2的表层0~10cm 土壤含水量均显著高于其他栽植密度,从表层土壤的2.7%增加到深层的6.0%,然后逐渐趋于稳定.2.2 不同栽植密度沙柳灌丛土壤水分的季节动态生长季沙柳灌丛土壤含水量呈 S”形曲线变化表1 不同栽植密度沙柳灌丛土壤含水量的变化Table 1 Variations of soil moisture of Salix psammophila shrubs under different planting densities (mean±SD ,%)栽植密度Planting density (plants㊃m -2)土壤深度Soil depth (cm)6月June 7月July 8月August 9月September 生长季Growth season T 10~100.90±0.46Be 0.50±0.13Cde 2.42±0.35Bcd 1.45±0.44Bc 1.32±0.81Bc 10~202.10±1.04Bde 0.80±0.04Cde 3.05±0.60Bd 2.45±0.26Bc 2.10±1.01Bab 20~303.06±0.82Bdc 1.06±0.18Cdc 4.34±0.98Bcd 2.64±0.03Bbc 2.77±1.34Ba 30~403.23±1.27Bdc 1.23±0.28Cc 4.64±0.75Bbc2.62±0.32Bbc 2.93±1.44Bc 40~502.93±0.13Bbc 1.59±0.36Cb 6.51±0.50Ba 4.07±0.78Bab3.78±1.93Bbc 50~603.09±0.39Bbc 1.84±0.43Cb 6.71±0.34Bab 5.49±0.34Ba4.28±2.03Ba 60~702.51±0.43Bbc 2.08±0.39Cb 6.84±1.01Bab 4.48±1.62Ba 3.98±2.14Bbc70~802.45±0.29Bab 2.15±0.37Cb 4.92±1.11Bbcd 3.77±0.46Ba 3.32±1.28Bc 80~902.78±0.12Bab 2.50±0.22Ca3.69±1.93Bcd4.33±0.04Ba 3.40±1.15Ba 90~1002.96±0.10Ba 2.67±0.15Ce 3.42±2.23Bcd 4.52±0.25Ba 3.39±1.21Ba 0~1002.60±0.69B 1.64±0.73C 4.65±1.59B 3.58±1.24B 3.12±1.29B T 20~101.53±0.62Ae1.43±0.72Ade 7.86±2.04Acd 2.60±0.28Ac3.35±2.92Ac 10~202.17±1.04Ade 1.51±0.28Ade4.32±0.49Ad 2.63±0.30Ac 2.66±1.20Aab 20~302.61±0.45Adc 1.71±0.54Adc5.52±1.39Acd 2.92±0.21Abc 3.19±1.63Aa 30~403.26±1.41Adc 1.95±0.48Ac 7.57±3.39Abc 3.35±0.15Abc 4.03±2.72Ac 40~504.37±1.81Abc 3.29±0.42Ab 9.16±0.87Aa 3.49±0.58Aab 5.08±2.66Abc 50~604.90±1.97Abc 4.92±1.45Ab6.66±2.90Aab 5.75±2.54Aa 5.56±2.09Aa 60~704.24±0.68Abc 4.33±2.14Ab 5.38±2.98Aab7.49±3.29Aa 5.36±2.52Abc 70~805.87±2.27Aab 3.98±0.68Ab 4.59±1.02Abcd 5.38±1.37Aa 4.96±1.46Ac 80~905.64±0.98Aab 4.55±0.45Aa 5.35±1.14Acd6.99±4.56Aa 5.63±2.25Aa 90~1006.02±1.72Aa 5.67±0.54Ae 6.05±0.59Acd 6.41±1.19Aa 6.04±0.99Aa 0~1004.06±1.61A 3.33±1.58A 6.25±1.55A 4.70±1.91A 4.59±1.24A T 30~101.60±0.53Be0.71±0.08Bde 3.53±0.35Bcd 1.69±0.50Bc 1.88±1.13Bc 10~201.68±0.05Bde 1.36±0.28Bde 4.23±0.43Bd 2.09±0.64Bc 2.34±1.22Bab 20~302.08±0.21Bdc 1.44±0.43Bdc 3.83±0.34Bcd 2.78±0.64Bbc 2.53±1.00Ba 30~401.93±0.09Bdc 1.57±0.55Bc 4.42±0.55Bbc 2.97±0.48Bbc 2.72±1.22Bc 40~502.19±0.44Bbc 1.72±0.08Bb 5.48±1.00Ba 4.37±1.92Bab 3.44±1.87Bbc 50~602.48±0.73Bbc 1.86±0.26Bb 6.09±1.11Bab 3.41±0.63Ba 3.46±1.80Ba 60~702.88±0.33Bbc 2.06±0.46Bb 6.23±0.61Bab 3.81±0.65Ba 3.75±1.70Bbc 70~803.45±0.44Bab 2.79±0.31Bb 6.00±0.33Bbcd 4.13±1.42Ba 4.09±1.42Bc 80~903.46±0.78Bab 2.90±0.50Ba 5.15±1.56Bcd 4.14±0.99Ba 3.91±1.24Ba 90~1004.50±0.39Ba3.23±0.46Be2.82±0.41Bcd 4.06±0.61Ba3.65±0.80Ba 0~1002.62±0.94B 1.96±0.79B4.78±1.19B 3.34±0.93B 3.18±1.21BT 1㊁T 2和T 3分别表示沙柳栽植密度为0.2㊁0.6和0.8株㊃m -2T 1,T 2,and T 3indicated respectively planting density for 0.2,0.6and 0.8plants㊃m -2of Salix psammophila shrubs.同列不同大写字母表示不同栽植密度间差异显著,不同小写字母表示相同密度下不同土壤深度间差异显著Different capital letters in the same column indicated significant difference under different densities,and different small letters indicated significant differ⁃ence under the same density.下同The same below.94229期 安 慧等:毛乌素沙地南缘沙柳灌丛土壤水分及水量平衡 趋势(表1).7月中旬达到最低值,之后随着降雨量的增加,土壤水分得到补充,8月中旬达到最高值,9月随着降雨量的减少,土壤含水量稍有下降.7 8月沙柳灌丛0~100cm 深度土壤含水量呈剧烈波动状态,不同深度土壤含水量差异明显.沙柳灌丛区土壤水分变异主要受到降雨的影响(图1).土壤含水量的季节变化与同期降雨分布相关,T 1㊁T 2和T 3的相关系数分别为0.727㊁0.738和0.721,均达到显著水平.生长季沙柳灌丛0~100cm 土壤贮水量也呈S”形曲线变化(图2).沙柳灌丛土壤贮水量在7月中旬达到最低值,7 8月逐渐增加,8月中旬达到最高值,8 9月逐渐降低,但贮水量仍保持在较高图1 不同栽植密度沙柳灌丛生长季土壤含水量与降雨量分布Fig.1 Precipitation distribution and soil moisture of Salix psammophila shrubs under different planting densities (mean ±SD).T 1㊁T 2和T 3分别表示沙柳栽植密度为0.2㊁0.6和0.8株㊃m -2T 1,T 2,and T 3indicated respectively planting density for 0.2,0.6and 0.8plants㊃m -2of Salix psammophila shrubs.下同The same below.P:降雨量Precipitation.图2 Fig.2 SD).的水平.6 7月间沙柳灌丛土壤贮水量为负值,说明此阶段土壤水分以支出为主,蒸散量大于降雨量,导致土壤水分亏缺;7 8月正值毛乌素沙地降雨的主要分布期,沙柳灌丛土壤贮水量增高,是土壤水分贮存的重要阶段;8 9月,各栽植密度沙柳灌丛土壤水分均呈缺失状态.2.3 不同栽植密度沙柳灌丛的蒸散量在生长季,植被蒸散量呈不均匀分布,3种不同栽植密度沙柳灌丛区蒸散量在8 9月达到峰值(40.8~51.8mm),是其他时期蒸散量的3~5倍.T 1㊁T 2和T 3蒸散量与同期降雨量的相关系数分别为0.774㊁0.453和0.696(P <0.05),除T 2外,T 1㊁T 3蒸散量与同期降雨量呈显著正相关.生长季随栽植密度增加,沙柳灌丛蒸散量呈倒抛物线的变化趋势(图3).在同期降雨量为126.1mm 条件下,T 3的蒸散量最高,为同期降雨量的90.8%,土壤水分节余为11.6mm;T 2蒸散量最低,为同期降雨量的87.0%,显著低于其他栽植密度区,生长期土壤水分节余16.4mm,说明沙柳固沙灌丛大部分降雨通过蒸散过程流失,土壤水分得不到降雨的有效补充.T 3蒸散量高于T 1和T 2,表明较高密度植被区的大部分降雨通过蒸散作用损失,土壤水分难以得到降雨补充,土壤水分状况趋于恶化;低密度植被区土壤水分则能够得到较多的降雨补充.图3 不同栽植密度沙柳植被蒸散量Fig.3 Evapotranspiration of Salix psammophila shrubs under different planting densities (mean±SD).E:蒸散量Evapotranspiration;F:蒸散量占同期降雨比例Rate between evapotranspiration and precipitation at the same period.3 讨 论3.1 沙柳灌丛土壤水分动态与植被密度的关系在干旱㊁半干旱地区生态系统中,灌木植被占有特殊的地位,可以与环境保持一致性和连续性.固沙0522应 用 生 态 学 报 22卷灌丛形成后的水分动态以及沙地植物对水分亏缺的适应性,是干旱㊁半干旱地区沙地生态系统演化研究关注的焦点.试验区土壤表层有约20cm厚的干沙层,使得表层土壤含水量低于中㊁下层土壤,不同栽植密度沙柳灌丛土壤含水量垂直分布与其他研究结果[21-22]相似,随着土壤深度的增加,土壤含水量呈增加趋势.沙柳灌丛生长季节土壤含水量随着栽植密度的增加呈单峰型曲线,而徐荣等[21]㊁阿拉木萨等[22]和周志宇等[23]研究认为,柠条(Caragana in⁃termedia)㊁小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和白沙蒿(Artemisia sphaerocephala)灌丛土壤含水量随着栽植密度增加而降低.沙柳灌丛土壤含水量随栽植密度的变化趋势与其他研究结论不同,可能与供试植物种类㊁年龄㊁立地条件或其他因素相关.这有待于进一步研究.在干旱㊁半干旱地区,土壤 水库”中蓄存的有效水量是地上植被生长最主要的水分来源,土壤 水库”的容量和有效水分的数量直接影响到沙地植被分布的格局及其稳定性[24].0~100cm土层沙柳灌丛土壤含水量和土壤贮水量季节动态均呈 S”形曲线,并与生长季降雨分布密切相关.6月土壤含水量较高,主要是气温较低,植物蒸腾耗水和土壤水分消耗较少;7月土壤含水量较低,是因为降雨量较少,植物生长旺盛,土壤水分消耗量增大;8月土壤含水量开始上升,主要是8月降雨量较大(55.4 mm),土壤能够得到较多的水分补充;9月土壤水分含量较高,主要是随着气温下降,植物生长缓慢㊁耗水量减少,且土壤蒸发量也较小.这说明生长季沙柳灌丛土壤含水量的变化主要受降雨的影响[12,21-22,25].沙柳灌丛土壤水分季节动态与气温升高㊁沙面蒸发能力增强,以及季节性降雨量增加等因素密切相关.3.2 土壤水分平衡和水分植被承载力降雨和蒸散是荒漠化地区植物群落水分平衡的重要组成部分.从沙地水分的有限性和植物群落土壤水分供需平衡的角度分析,如果植物群落土壤水分亏缺程度较轻,且能及时得到补充,则该植物群落的适应性和稳定性较强.沙柳灌丛蒸散量随栽植密度增加呈倒抛物线,这与阿拉木萨等[22,26]㊁崔向慧等[27]的研究结论不同.本研究结果表明,T3蒸散量最高,T2的蒸散量为同期降雨量的87.0%显著低于T1和T3.在人工固沙植被建植初期,高密度固沙植被能够快速形成有效盖度,具有防风固沙效应;随着植被的生长,其需水量增加,水分竞争愈加剧烈,引起土壤水分的亏缺,从而抑制了固沙植物的生长,影响其稳定性.参考文献[1] Zhao W⁃Z(赵文智),Cheng G⁃D(程国栋).Com⁃ment on some problems of eco⁃hydrologic process in aridarea.Chinese Science Bulletin(科学通报),2001,46(22):1851-1857(in 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regimen and application forplants in Maowusu transition zone from sand land to des⁃ert.Journal of Arid Land Resources and Environment(干旱区资源与环境),2002,16(2):37-44(in Chi⁃15229期 安 慧等:毛乌素沙地南缘沙柳灌丛土壤水分及水量平衡 nese)[14] Gao Q(高 琼),Dong X⁃J(董学军),Liang N(梁宁).A study on the optimal vegetation coverage forsandy grassland in Northern China based on soil waterbudget.Acta Ecologica Sinica(生态学报),1996,16(1):33-40(in Chinese)[15] Li XR,Ma FY,Xiao HL,et al.Long⁃term effects ofrevegetation on soil water content of sand dunes in aridregion of Northern China.Journal of Arid Environments,2004,57:1-16[16] Wang X⁃P(王新平),Zhang Z⁃S(张志山),Zhang J⁃G(张景光),et al.Review to researches on desert veg⁃etation influencing soil hydrological processes.Journalof Desert Research(中国沙漠),2005,25(2):196-201(in Chinese)[17] Kang F⁃R(亢福仁),Wang P⁃K(王鹏科),Wang L⁃X(王立祥).Research on exploitative potential andstatus Quio of wilding vegetation resources in Maowususandy land.Chinese Agricultural Science Bulletin(中国农学通报),2006,22(10):407-410(in Chinese) [18] Zhang Z⁃Q(张志谦),Qiu B⁃M(仇保铭),Long Z⁃P(龙治普),et al.Preliminary study on climatic charac⁃teristics and agricultural utilizations in Shabianzi,Yan⁃chi county.Journal of Desert Research(中国沙漠),1996,16(2):166-172(in Chinese) [19] Xu D⁃M(许冬梅),Wang K(王 堃).Characteris⁃tics of soil microbe in southern ecotone of Mu Us sandyland.Journal of Desert Research(中国沙漠),2007,27(5):805-808(in Chinese)[20] Keating BA,Gaydon D,Huth NI,et e of model⁃ling to explore the water balance of dryland farming sys⁃tems in the Murray⁃Darling Basin.Australia.EuropeanJournal of Agronomy,2002,18:159-169 [21] Xu R(徐 荣),Zhang Y⁃F(张玉发),Pan Z⁃B(潘占兵),et al.Impact of planting density of Caraganaintermedia on soil moisture in the restoration of degradedgrassland.Agricultural Research in the Arid Areas(干旱地区农业研究),2004,22(1):172-175(in Chi⁃nese)[22] Alamusa(阿拉木萨),Ci L⁃J(慈龙骏),Yang X⁃H(杨晓晖),et al.Water balance of different density ar⁃tificial Caragana microphylla shrubs in Horqin sandland.Chinese Journal of Applied Ecology(应用生态学报),2006,17(1):31-35(in Chinese) [23] Zhou Z⁃Y(周志宇),Li F⁃R(李锋瑞),Chen Y⁃M(陈亚明),et al.Growth and reproduction and their re⁃lationships with soil moisture in artificially establishedArtemisia sphaerocephala populations of different densi⁃ties in the Alxa Desert.Acta Ecologica Sinica(生态学报),2004,24(5):895-899(in Chinese) [24] Gerile(格日乐),Gao R⁃H(高润红).A study onmoisture balance of artificial Haloxylon ammodendronforest in Kubuqi Desert.Journal of Inner Mongolia Agri⁃cultural University(内蒙古农业大学学报),2010,31(3):125-129(in Chinese)[25] Alamusa(阿拉木萨),Jiang D⁃M(蒋德明),Luo Y⁃M(骆永明).Study on soil moisture and water balancein processes of dune fixation shrubs development atsemi⁃arid region.Journal of Soil and Water Conservation(水土保持学报),2005,19(4):107-110(in Chi⁃nese)[26] Alamusa(阿拉木萨),Pei T⁃F(裴铁璠),Jiang D⁃M(蒋德明).A study on soil moisture content and planta⁃tion fitness for artificial sand⁃fixation forest in Horqinsandy land under.Advances in Water Science(水科学进展),2005,16(3):426-431(in Chinese) [27] Cui X⁃H(崔向慧),Feng Q(冯 强),Wang X⁃Q(王学全).Characteristics and simulation analysis ofevapotranspiration of shrub sand dune at the oasis⁃deserttransitional zones.Science of Soil and Water Conserva⁃tion(中国水土保持科学),2007,5(1):44-48(inChinese)作者简介 安 慧,女,1981年生,博士,助理研究员.主要从事恢复生态学和植物生理生态学研究.E⁃mail:anhui08 @责任编辑 李凤琴2522应 用 生 态 学 报 22卷。
毛乌素沙地晚第四纪地层特征与沙漠化研究综述
毛乌素沙地晚第四纪地层特征与沙漠化研究综述楚纯洁;赵景波;吴楠楠;周金风【期刊名称】《地质科技情报》【年(卷),期】2017(36)5【摘要】毛乌素沙地保存着晚第四纪以来的多种沉积序列,记录了过去数十万年以来的古气候变化信息。
其在地层发育上过渡性明显,以神木、榆林、横山、靖边及定边一线的沙漠-黄土边界带最为典型,主要有风成沉积和河湖相沉积2种类型,其中古风成砂是这2类沉积剖面的典型地层特征。
随着地层记录、精确测年技术等现代沉积学方法的进步以及与历史地理、环境考古、遥感技术相结合的综合研究,晚第四纪以来毛乌素沙地的沙漠演变研究精度不断提高,毛乌素沙地进退在不同的时空尺度下与冷暖期的多旋回变化相适应,经历了沙丘固定与活化的多次转变。
毛乌素沙地沙漠化研究在指标运用上多直接沿用黄土区的环境代用指标,有必要建立适合沙漠-黄土过渡地区的环境代用指标,且将气候环境物理替代性指标与元素地球化学以及生物学指标相结合。
毛乌素沙地内部沉积速率快、受人类活动干扰较小的湖泊沉积物,对于提高沉积物的分辨率、恢复短时间尺度的环境变化过程也具有显著优势。
【总页数】8页(P14-21)【关键词】毛乌素沙地;沉积地层;沙漠化;晚第四纪【作者】楚纯洁;赵景波;吴楠楠;周金风【作者单位】平顶山学院旅游与规划学院;陕西师范大学旅游与环境学院;平顶山学院化学与环境工程学院【正文语种】中文【中图分类】P534.63【相关文献】1.毛乌素沙地东南部边缘不同地质成因类型土地沙漠化粒度特征及其地质意义 [J], 李智佩;岳乐平;薛祥煦;王岷;杨利荣;聂浩刚;陈超2.毛乌素沙地东南部边缘不同成因类型土地沙漠化的特征 [J], 李智佩;岳乐平;薛祥煦;杨利荣;聂浩刚3.石英光释光测年揭示的晚第四纪毛乌素沙地演化 [J], 何忠;周杰;赖忠平;杨林海;隆浩;梁剑鸣4.高精度光释光测年揭示的晚第四纪毛乌素和浑善达克沙地沙丘的固定与活化过程[J], 周亚利;鹿化煜;张家富;周力平;苗晓东;Mason J A因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
毛乌素沙地南缘凝结水观测实验分析
基金项 目： 全国优 秀博士学位论文作者专项资金（０ ４ ６ 、 ２０ ２ ） 国家 自 然科学基金（０ ７０ ３ 、 ４ ５ １２ ） 国家十一五科技支撑项 目（０ ６ Ａ ２ Ｂ ７ １ ２０ Ｂ Ｄ ６ ００ ）
引 言
凝结水 是指 大气 中的水汽 和土壤 孔隙 中的水 汽
ｄ 引。在美 国西部 干 旱 谷 地 区 ， 结 水量 在 年 水 量 凝
平 衡 中达到 ８ ６ ％ ， 班 牙 学 者 Ｍｏｏ研 究 发 现 ．８ 西 ｒ
凝结 水对 水量 平衡 的贡 献达 到 １％ ＿ ２ ｌ 。我 国对 干 旱 区凝结 水 的研 究 起 步较 晚 ，０世 纪 ８ ２ ０年 代 张 兴 鲁 指 出了干旱 沙 区凝 结 水研 究 的重 要 意 义 ， 分 析 并
态意义 。 毛乌素沙 地是 我 国生 态 环境 脆 弱 的地 区 ， 由于
历史 。早在公 元前 ６世 纪 ， 希 腊 就有 关 于 凝结 水 古 收集 与利 用的记 载 。上世 纪初 ， 国和 巴林 岛等 法 地 运用 冷却 装 置 收集 凝 结 水量 达 到 每天 １２—１３ 。 ．
水形成过程看 出凝结水一般 在每天 ｌ ：ｏ产生 ， 日７ ０ ７ｏ 次 ：０结束 ， 在夜 晚 ２ ：ｏ和凌晨 ３ ０ １ｏ ：０左 右出现
２个凝结水较大值 ； 凝结水的形成 与气象因子密 切相关 ， 凝结水量 与地表温度 、 大气 和地表温度差 以 及净辐射具有显著相关 陛。
关键词 ： 凝结水观测 ； 良沙地 ； 改 不同沙地 表层 ； 毛乌素沙地 中图分类 号：４ ２ １ Ｐ １ ．３ 文献标识码 ： Ａ
覆盖与衬垫对沙地土壤水分影响的初步研究
覆盖与衬垫对沙地土壤水分影响的初步研究
吕书君;田广玉
【期刊名称】《地下水》
【年(卷),期】2007(29)4
【摘要】通过对陕北毛乌素沙地不同农业措施土壤水分的观测分析,揭示出沙区土壤水分受补(灌)水量与农业措施如地下衬垫与地表覆盖的双重影响与控制,地下衬膜和地表覆膜抑渗、抑蒸保墒效应促进了土壤--作物--大气连续体系中水分有效循环,增加了耕层土壤贮水量,加大植物可利用的土层水分,从而使苜蓿增产,并可节水32%～40%,为沙区推广地下衬垫(膜)与地表覆盖(膜)节水技术提供科学依据.
【总页数】3页(P45-47)
【作者】吕书君;田广玉
【作者单位】陕西省地下水工作队,陕西,西安,710003;陕西省水土保持勘测规划研究所,陕西,西安,710004
【正文语种】中文
【中图分类】S159
【相关文献】
1.基于土壤水分平衡的沙地草地最优植被覆盖率的研究 [J], 高琼;董学军
2.彰武北部沙地不同植被覆盖下土壤水分状况研究 [J], 韩辉;白雪峰;周凤艳;杨树军;孟鹏;孙海红
3.毛乌素沙地不同覆盖度油蒿群落土壤水分特征研究 [J], 胡小龙;张文军
4.宁夏河东沙地不同植被覆盖度下土壤水分入渗研究 [J], 赵逸雪;王怡雯;段晨;马
睿
5.机载雷达和辐射计数据反演植被覆盖区土壤水分的初步研究 [J], 陈权;李震;王磊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
毛乌素地区沙漠化现状分析
目录摘要 (1)1 研究背景 (3)1. 1 沙漠化的特点 (3)1. 2沙漠化的危害 (4)2.国内外沙漠化研究进展 (4)2.1国外沙漠化研究 (4)2.2国内沙漠化研究 (5)3.研究区的概况 (5)4.毛乌素沙漠沙漠化的现状 (6)4.1沙漠化的原因 (8)4.1.1自然因素 (8)4.1.2人为因素 (9)4.2沙漠化的程度 (10)4.3沙漠化带来的影响 (13)5研究区治理沙漠化措施 (14)5.1种树种草与提高农田产量同步进行 (14)5.2调整农业结构,大力推广粮草间作 (14)5.3推进农业产业,引导农民致富 (14)5.4加大水土保持工作的力度,合理利用水资源 (15)5.5充分发挥政府在沙漠化治理中的作用 (15)总结 (15)参考文献： (17)谢辞 (18)毛乌素地区沙漠化现状分析--以榆林为例杜倩指导老师：乃吉木丁摘要:土地沙漠化不仅是一个重大的生态环境问题，也是我国所面临的一个非常严峻的社会经济可持续发展问题。
我国的沙漠及沙漠化土地面积约为160.7万平方公里，占国土面积的16.7%。
当前我国沙漠化土地面积正以每年2460平方公里的速度扩展，而且还有加速扩大的趋势。
所以，研究我国土地沙漠化治理的问题必须提到日程上，毛乌素沙漠是我国著名的内陆大沙漠，其生态环境问题不仅是西北地区社会经济可持续发展所面临的显示问题，而且关系到我国西部大开发的现代化进程。
随着西部大开发进程的加快，为土地沙漠化的发生提供了一定条件。
本文针对毛乌素地区沙漠化的现状，分析了毛乌素沙漠的成因，提出了相应的防治对策。
关键词:土地利用；沙漠化；成因；治理Maowusu sandy desertification areas presentsituation analysisDu Qian Tutor:NaiJimudingAbstract:Land desertification is not only an important ecological environment problems, is also a not faced by our country.Often the grim problem of social and economic sustainable development. Chinese desert and desertification land area of about 160.7 square kilometers, accounting for 16.7% of the land area. The current desertification land area in China is expanding at an annual rate of 2460 square kilometers, and the trend of accelerated expansion. So, the study of the governance of our country land desertification problem must be mentioned on the agenda, maowusu desert is famous in our country inland desert, its ecological environment problem not only is the social and economic sustainable development in northwest China facing the display of the problem, and is related to the modernization of China's western development. With the speeding up of the western development, provided certain conditions for the beginning of land desertification. This article analyses the present situation of the maowusu sandy desertification areas, the causes of the maowusu desert, puts forward the corresponding countermeasures.Keywords:Land use; Desertification; Genesis; Management毛乌素沙漠是我国著名的内陆大沙漠，其生态环境问题不仅是西北地区社会经济可持续发展所面临的显示问题，而且关系到我国西部大开发的现代化进程。
毛乌素沙地荒漠化演变特征分析
毛乌素沙地荒漠化演变特征分析作者：王文才王忻任兰英来源：《西部资源》2017年第02期摘要：该文以毛乌素沙地为研究区，采用遥感和GIS技术手段，通过2000、2007、2009及2014年的4期卫星遥感影像，进行解译获取研究区荒漠化现状特征，并在此基础上通过叠加分析和景观格局指数分析方法，对研究区的荒漠化特征进行的演化分析。
分析结果表明：（1）从2000年～2014年期间，研究区荒漠化土地面积有所增加趋势，从2000年的1285004.97km2上升到2014年的756433.26km2。
（2）从景观指数角度分析，从2000年～2014年间研究区具有景观破碎程度均较低，各景观类型之间的破碎化值差距较大等特征。
（3）从景观类型的转移特征来看，从2000年～2014年间荒漠化程度先好转又恶化的特征，总体上荒漠化程度加剧特征。
关键词：毛乌素沙地；荒漠化；遥感；景观格局Abstract： this text as the research area of maowusu sandy land， using remote sensing and GIS technology， by 2000， 2007， 2009 and 2014， four satellite remote sensing images， to interpret characters of desertification research area， and on this basis through the overlay analysis and landscape pattern index analysis method， the characteristic analysis of the evolution of desertification in the study area. Analysis results show that：（1）from 2000-2014 period， the study area of desertification land area has increased trend， up from 1285004.97 km2 in 2000 to 756433.26 km2 in 2014. 2）from the perspective of the landscape index from 2000-2014 with a degree of landscape fragmentation in the study area are low， large fragmentation of value gap between various landscape types. 3）from the perspective of the transfer characteristics of landscape types， from 2000-2014， the characteristics of the desertification degree to better and worse， the overall characteristics of desertification degree aggravate. From the results， this paper studies the results of the maowusu sandy land desertification governance has important practical significance.Key words： maowusu sandy land； Desertification； Remote sensing； Landscape pattern1. 引言隨着社会不断进步，自然灾害发生概率越来越频繁。
土地沙化与防止措施研究——以毛乌素沙地经验为例
收稿日期:2020-11-19基金项目:榆林市林业局横向科研项目(2018HX69,2020HX01,2020HX66)作者简介:宋珊珊(1995-),女,陕西吴堡人,硕士研究生,主要从事生命科学研究㊂通讯作者:段义忠(1981-),男,内蒙古多伦人,教授,博士,主要从事野生植物资源开发利用研究㊂土地沙化与防止措施研究以毛乌素沙地经验为例宋珊珊,段义忠(榆林学院生命科学学院,陕西榆林719000)摘㊀要:中国通过综合的大型项目组合应对土地沙漠化的紧急情况㊂审查了毛乌素沙漠的形成㊁蔓延㊁改善和消失的过程㊂主要是自1949年以来,发现绝大多数干预措施提高了中国农村土地的耕地面积,但导致严重的土地沙漠化,并产生了不良后果㊂通过分析沙漠化的一些主要因素,分布规律以及成因模式,提出毛乌素地区荒漠化防治对策建议的原则和思路,并为中国和其他国家在实现土地沙漠化防治目标方面的进展提出建议㊂关键词:毛乌素沙漠;沙漠化;成功经验;未来展望中图分类号:X171㊀文献标志码:A㊀文章编号:1008-3871(2021)02-0023-05DOI :10.16752/ki.jylu.2021.02.006㊀㊀毛乌素沙地位于榆林市和内蒙古自治区鄂尔多斯市之间,面积达4.22万km 2㊂21世纪,黄沙漫天植被遭到严重破坏,水资源短缺,生态环境成为了最重要的问题㊂可是,这种情况发生了根本改变,2018年11月26日,在中国中央电视台财经频道的魅力中国城节目,榆林市市长李春临向全世界宣布:毛乌素沙地从地球的版图彻底消失了㊂在这里,审查了人们治理毛乌素沙地的历史,重点关注自1959年中国成立以来的人类与沙漠斗争的过程㊂通过量化这些过程下的经验和方法,并且审查多个人类战胜沙漠的计划影响㊂根据毛乌素的经验提出了成功的关键,讨论了毛乌素沙地大规模沙漠化的主要因素,并提出了未来的研究重点㊂中国仍然面临着严重的土地沙漠化问题,这些问题源于快速的工业化,城市化和发展,尤其是破坏植被㊁过度放牧㊂然而,它最近在沙漠成功治理的经验可以说明中国如何应对未来的挑战,并为开展沙漠防治的世界其他地区提供宝贵的指导㊂1土地沙漠化的紧急情况中国已经养殖了8000多年㊂新石器时代的农民占据了华北平原和黄土高原(旱地小米)和长江流域(湿米)㊂随着时间的推移,森林逐渐被农业清理,并被用于能源,食品,药品和材料;种植入侵北方草原;和河流被重新定向灌溉[1]㊂毛乌素沙漠以前也是水草丰盛的地区,是一个畜牧放马的好地方㊂在公元1400年北方游牧畜牧业扩大,湿稻种植日益增加,向南扩散,支持相当稳定的人口40~60百万㊂从1400年到1750年,中国的人口增长了3~4倍,达到1.77亿(每年0.24%)[2],受农业扩张,商业,市场和贸易的支持,森林覆盖率约为24.2%[3]㊂到了1800年,人类占据了中国的大部分地区,人口增长加速(每年0.59%),到1949年达到约5.8亿,同时还出现了新的环境危机㊂由于低效和不可持续的农业,放牧和伐木做法导致土地退化,包括侵蚀,沉积,洪水,水涝,盐碱化和荒漠化,对自然资源,特别是农业和林产品的需求不断增加㊂熊,老虎,豹,大象和许多其他物种接近灭绝㊂森林覆盖率约为11.4%或更低且木材稀缺㊂农村贫困,社会动荡和饥荒是司空见惯的㊂1949年,新的中华人民共和国继承了严重退化的自然环境,从建国初期到改革开放,中国的土地,河流和森林被视为需要控制的力量和可用于支持粮食安全㊁经济发展和工业化[4]㊂上世纪50年代初,毛乌素沙地流动沙丘13160km 2,固定半固定沙丘㊀2021年03月第31卷㊀第2期榆林学院学报JOURNAL OF YULIN UNIVERSITYMar.2021Vol.31No.2249.5km2,总面积38110km2㊂60年代初期,流动沙地面积达18360km2,到70年代达23036km2㊂这一时期沙漠化的迅速扩展是与执行 以粮为纲 的方针路线分不开的㊂据统计,伊克昭盟三次大规模开荒总面积达6670km2,使该区植被遭到严重破坏,沙漠化极其严重㊂风沙危害使全盟每年约有867km2的农田基本没有收成,约占耕地总面积20%[5]㊂陕北榆林地区,正位于毛乌素沙地的南缘,经常受到风沙的危害㊂榆林自建城以来,为了逃避风沙的威胁,已经三次向南迁移城址㊂2000年春天,中国北方地区发生了12次严重沙尘暴袭击事件,其中7次在短短一个月内覆盖北京㊂风暴归因于过度放牧和荒漠化,耗资22亿美元㊂2响应为了应对这种土地沙漠化的紧急情况,1959年以来,人们大力兴建防风林带,引水拉沙,引洪淤地,开展了改造沙漠的巨大工程㊂1978年,随着北方防护林工程的开始,毛乌素沙地开展了大规模植被建设㊂90年代末期,毛乌素沙地内严重沙漠化面积18831km2,中度沙漠化面积11262km2,轻度沙漠化面积12626km2,潜在沙漠化仅408km2㊂表明沙地内轻度㊁中度荒漠化面积不断增加,荒漠化程度得到控制㊂北方防护林工程㊁防沙治沙工程㊁水土流失综合治理工程㊁山川秀美工程等国家级重大生态建设,极大改善了毛乌素的生态环境,实现从 沙进人退 到 绿进沙退 的转变㊂生态环境有了较为明显的改善[6]㊂到了21世纪初,已经有600多万亩的沙地被治理,止沙生绿㊂3沙漠化的主要因素毛乌素沙地的土地荒漠化是长期的地质演化与短期的人类活动共同作用的结果[7]㊂它不仅有深刻的地质环境背景,包括地质历史时期形成的构造地貌㊁沉积物和水环境背景,而且有人文环境背景㊂在这里,我们系统总结控制毛乌素沙地荒漠化的主要因素㊂3.1气候变化毛乌素沙地是北方地区冬夏季风最主要的交锋地带,脆弱的生态环境加上频繁的气候变化导致该地区的沙漠化变化剧烈㊂李智佩等提出,现代气候变化具有准周期特征㊂图1为鄂尔多斯高原1954~ 1994年的年均气温变化㊂由图1可知,50年代中1956年均温度最低,到60年代的1967~1968,80年代的1980年,以及90年代的1992~1993年,均存在着一个相对低的年均气温㊂图1㊀毛乌素沙漠1954-1994气温和降雨变化图3.2构造运动毛乌素沙地属于鄂尔多斯高原的一部分,鄂尔多斯高原在燕山运动时下沉,接受沉积,至喜马拉雅运动时则逐渐上升成为高原㊂阴山㊁燕山㊁吕梁山㊁太行山和大兴安岭等,均是喜山运动期上升的山地㊂新生代以来,伴随着秦岭㊁阴山㊁吕梁山以及贺兰山的隆起,鄂尔多斯盆地不断抬升而形成高原㊂由于第四纪气候变化导致的风力活动加强,在中国中部形成了宏伟壮丽的黄土高原㊂大约在1.8Ma左右,黄河逐渐形成,其支流的溯源侵蚀造就了黄土高原地区的水土流失,黄土高原的泥沙不断被搬运到黄河下游的冲积平原上㊂在冰期,北部地区风沙活动强烈,地表景观以沙漠为主,高原南部地区黄土沉积速度明显加快㊂全新世以来,尤其是在大暖期以来,人类的活动逐渐加强㊂开荒㊁森林砍伐以及战争的破坏使这片曾经是中华民族摇篮的地方变得满目疮痍㊂鄂尔多斯高原与黄土高原是两个彼此相连㊁相互依存又各具特色的高原㊂尽管两者在构造上同时沉降和隆升,但由于它们所处的构造位置的不同,形成了不同的沉积物㊂鄂尔多斯高原在第四纪大部分地区处于剥蚀状态,仅在毛乌素沙地和库布齐沙漠等地区沉积了一套河湖相沉积物和风积物,以碎屑岩为主同期,黄土高原地区黄土沉积的最大厚度达一㊂在喜马拉雅运动后期,黄土高原大部分地区上升成为剥蚀区,在流水作用的侵蚀下,形成了黄土源㊁梁㊁饰地貌,具有沟壑遍布㊁地形破碎的特征㊂3.3地表沉积物分布在广裹的内蒙古中东部高原到黄土高原,沉积物的分布具有带状特征,无论是整体上还是在每个地质单元内㊂从整个内蒙古中东部高原来看,从西北向东南,沉积物由基岩㊁残积逐渐被冲洪积和冲积物取代,在少数几个断陷沉积盆地中,在河湖相沉积之上分布着大量的风积沙;黄土高原,以风积黄土可以覆盖在任何基底之上㊂在每个构造单元内,沉积物也呈规律性分布㊂例如,在鄂尔多斯高原,从西北到东南,沉积物由基岩残积和坡积向冲洪积和湖积㊃42㊃榆林学院学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2021年第2期(总第154期)物演化;在毛乌素沙地,第四系风积物之下为河湖相沙㊁泥等物质㊂又如,呼伦贝尔高原具有东高西低的地貌特征,第四系沉积物的分布也自东向西,从基岩残坡积向冲洪积和湖相沉积变化,在局部地区存在着风积沙丘㊂3.4水环境系统特征鄂尔多斯高原在气候上属季风气候与大陆气候的过渡地带,自西北向东南,气候从内陆干早荒漠气候逐渐向草原气候和森林草原气候转变㊂气候的转变是地区水环境的重要特征,也是决定高原地区生物植被分带的重要因素㊂同时,降雨量自西北向东南也逐渐增加,成为决定该地区地表和地下水径流补给和排泄的主要因素㊂本区的水环境所独有的特征,使得其对土地荒漠化的控制作用也有所不同㊂首先,该高原的降雨量自东南向西北的逐渐降低,地表水流系统由外流区黄河流域转为内流区,土地荒漠化的程度也逐渐增加,总体上由轻度和中度沙漠化转变为中度和严重沙漠化,在毛乌素沙地的北部和库布齐沙漠均以流动沙丘为主;其次,毛乌素沙地内部的第四系湖相砂层孔隙水和潜水水位的变化,对土地沙漠化直到至关重要的作用;一方面,目前潜水深度大部分地区为3~12m,是较适合荒漠植被生长的水位;另一方面,第四系湖相砂层孔隙水的水量较丰,成为治理荒漠化的重要水源㊂第三,毛乌素沙地东南缘的无定河和榆溪河两岸,由于河流侵蚀和潜水补给河水,致使潜水水位埋深均在10m以下,土地沙漠化程度较高㊂内蒙古中部高原的火山熔岩台地地区,尽管以基岩裂隙水为主,但因其岩性及风化作用等造就的地貌特征,使得上述地区的土地荒漠化程度较低㊂3.5人类活动鄂尔多斯高原是我国历史上人类活动持续时间最长㊁强度最大的地区,汉㊁蒙㊁回㊁满㊁匈奴㊁鲜律㊁党项㊁拓跋㊁契丹㊁林胡等十余个民族曾经或一直在这里生息繁衍,创造了一段段历史㊂北部草原是游牧民族的主要生活地区,南部黄土高原是以农业生产为主的民族聚居地,两者之间的农牧交错带则是战争频繁发生的古战场,宏伟高大的万里长城是该地区的标志性建筑㊂数千年的历史发展,也伴随着数千年的环境变化,长期的森林砍伐㊁草原开垦和不合理灌溉等造成了荒漠化土地的产生㊂尤其是最近多年来,人类活动强度的加大,更是促使土地荒漠化发展的重要原因[8]㊂对高原上的库布齐沙漠㊁毛乌素沙地和河东沙地的形成年代和原因,学术界一直存在着两种不同观点:一是 人造沙漠 ,二是早更新世后期起就断续存在,并非人类历史时期才有㊂鄂尔多斯高原上的沙漠和沙地在地质历史中己经存在,并伴随着全球气候和人类活动强度的变化而出现扩大或缩小,现已被普遍接受㊂近几十年来,人口膨胀导致的粮食短缺,促使人们开垦更多的荒地㊁草地㊁砍伐更多的森林,造成荒漠化迅速发展㊂4毛乌素沙地的成功经验毛乌素沙地的荒漠化防治,必须限定在区域自然环境可承受的能力之内,以实现人与环境的和谐共存与社会的可持续发展为目标㊂在这里,我们根据鄂尔多斯高原荒漠化形成发展地质环境研究,提出地区荒漠化防治对策建议的原则或思路㊂4.1地质环境决定治理方案原则荒漠化的发生发展主要是由第四纪以来的地质背景控制,包括全球气候变化㊁水环境㊁第四纪沉积物的区域分布等因素等㊂因此,在查清人类活动对不同地区荒漠化现状与发展趋势及其与区域地质背景的关系的基础上,根据不同地区环境地质背景特点制定相应的荒漠化防治对策措施,可以使荒漠化防治更加符合自然客观规律㊂4.2自然生态恢复优先原则生态环境的自然恢复与地质条件密不可分㊂这一原则体现在三个方面:第一,不同地区气候㊁土壤㊁水文等自然条件所决定的天然植被生态系统是荒漠化治理的最高目标㊂第二,在防护林和人工绿洲系统中,植树造林和种草等必须与当地生态环境系统中的天然植被相一致或接近㊂第三,自然恢复需有一定的地质环境条件㊂在内陆干早地区,合适的地下水条件是最为重要的生态环境保障㊂天然绿洲中不同类型乔木和灌木的生长需要不同高度的地下水水位:怪柳2~3m,沙枣2~4m,胡杨<4m,白刺<5 m㊂因此,为了能够达到干早绿洲地区植被的自然恢复,最佳的地下水水位就须维持在2~5m㊂4.3资源有限与高效利用原则中国北方地区荒漠化发展的根本原因是水资源匾乏和人类活动超出了自然的承受力所致㊂因此,荒漠化的防治实际上是尽可能地采取有效措施,将人类活动与社会经济发展逐步限定在某一地区自然承受能力之内㊂其次,优先发展节水工业,限制或禁止发展耗水工业㊂任何新建工矿企业都须先进行水资源与环境影响评价,以法律形式落实到社会每个角落㊂位于西北内陆干旱地区的鄂尔多斯高原,农业用水占总用水量的80%以上㊂因此,该地区的农业节水非常重要㊂㊃52㊃宋珊珊,段义忠:土地沙化与防止措施研究 以毛乌素沙地经验为例4.4社会经济可持续发展原则在可持续发展科学和景观规模适应性管理得到充分发展之前,需要应对中国的可持续发展紧急情况[9]㊂可持续发展主要表现在两个方面,社会经济的可持续发展和环境的可持续发展㊂前者是人类为追求自身经济利益和更高的生活标准所进行的活动,后者则是人类所赖以生存的空间㊂荒漠化是人类在经济活动中不合理的生产生活方式所导致的重要的环境地质问题之一㊂要解决人类经济的可持续发展,就必须重视荒漠化的防治工作,这一点已经得到中国乃至世界各国政府和人民的广泛关注和重视㊂因此,荒漠化的治理需无条件地服从社会经济的可持续发展和生存环境的可持续发展㊂毛乌素沙地位于边远㊁贫困和落后地区,同时也是生态环境脆弱的地区㊂这里不仅是牧业生产基地,而且在未来数十年内将成为我国最重要的能源基地,是西部大开发极为重要的战略要地㊂当地经济与社会发展,必须考虑水资源的承载能力和生态环境的人口容量,努力建设高效节水防污的经济与社会㊂要调整产业结构,建设高效节水防污的现代农业㊁高效节水防污的工矿业和高效节水防污的城镇体系㊂要合理配置水资源,在保证生态环境建设必要用水和经济社会合理用水的同时,还要保持水资源的可持续利用㊂4.5系统工程的原则所谓系统工程思想,就是将整个北方地区的荒漠化防治工作作为一项系统工程,建立起一套行之有效的荒漠化防治管理体制㊁法律法规制度㊁监测网络和科研机构;充分调动全民积极性,将荒漠化的防治落实到社会的各阶层㊁各地区㊂在总体布局上,要有所为㊁有所不为㊂根据北方地区荒漠化现状及其与气候㊁地质背景的关系,在保障社会经济可持续发展的前提下,提出荒漠化防治的重点区域,加大投入,力争在较短的时间内遏制荒漠化发展,逐步实现生态环境的自然恢复与平衡㊂对于生态环境恶劣㊁地质条件差的地区,实行不改变现状和生态移民的政策㊂在保护治理的措施上,要顺势而为㊂根据不同地区地质背景的特征,制定相应的符合当地生态环境特色的保护治理措施㊂521世纪50年代前的地质条件变化预测鄂尔多斯高原荒漠化的防治措施的提出,应当在总结地质历史和人类历史进程中荒漠化发展的基础上,结合对未来各种地质条件变化的预测进行,使其具有科学性和前瞻性㊂气候与生态环境变化的预测是一个复杂而困难的问题[10]㊂一是它涉及人们目前知之甚少的由水圈㊁岩石圈㊁生物圈和大气圈等圈层组成的地球系统内部复杂的相互作用;二是全球气候与生态变化的观测系统,无论在空间尺度上还是时间尺度上都不能提供用于预测的准确初始资料和变化规律㊂尽管如此,从气候与生物学㊁地学以及人类活动对生态变化的预测研究工作始终在进行着,而且成为近年来地学界的一个研究热点㊂在这里,我们仅对目前国内外有关的预测研究的最新成果进行简述㊂气候变化预测是各种地质条件变化预测的基础,也是预测中的难点㊂从方法上,气候变化预测包括经验性气候预测方法㊁气候数理统计方法和模型㊁气候动力学模式预测以及非线性理论和混沌理论等㊂在变化因素上,有自然变化预测和人类活动造成的气候变化预测和综合变化预测㊂到2030年,西北地区气温可能升高0.9~1.3ħ,2050年气温平均升高1.9~2.3ħ,内蒙古西部地区最高可升2.2~2.6ħ㊂大约在2020年,自然的变冷趋势作用与人类活动导致的气温增暖作用相互抵消,其后,人类活动的增暖作用越来越明显㊂虽然上述预测还存在误差和不确定性,考虑的因素也可能不全面如火山活动,而且还须要长期的大量的工作,但总体的可信度评估表明气候模式预测温度的可靠性最高㊂我国北方地区的气候变化直接影响着降雨量的变化,不同地区的降雨量的变化也不同㊂2020年~2050年,内蒙古㊁青海的降雨量将逐渐降低,包括陕西㊁宁夏和甘肃的西北地区东部的降雨量继续增加,局部最大可增加以上㊂新疆地区的降雨量总体上有增加趋势,但变化极大,从4%~34%,在年际和地区之间均是如此㊂地质条件的变化预测主要包括水资源与水文地质条件变化的预测㊂对荒漠化的发展起决定性因素的气候㊁水文和水文地质条件的变化则较大,受人类活动影响也大㊂未来几十年内,鄂尔多斯高原将是中国重要的能源化工基地,水资源的短缺将是该地区社会发展的瓶颈㊂尽管气候变化导致降雨量有所增加,但不能改变总体上水资源的短缺状况㊂毛乌素沙地含有丰富的地下水,潜水深度大部分地区为3~12m㊂库布齐沙漠区地下水较深,富水性差㊂气候变化导致的降雨增加,以及呼伦贝尔高原的丰富的可利用的资源量(15.5ˑ108m3/a)只要合理开发利用,能够满足各草原区规划用水需求㊂6中国和世界的展望中国毛乌素沙地的消失代表了治理㊁政策和人类努力的显着成就㊂沙地变沃野,靠的是尊重自然㊁㊃62㊃榆林学院学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2021年第2期(总第154期)科学治沙㊁持续创新㊂从最初的点片治沙到现在的系统化治理,从传统植树到微创植树,从人工种植到无人机种植,30多年来,毛乌素人探索出一整套科学成熟的治沙方案㊂此外,他们还根据当地生态条件,研发了1000多种植物种子,建成中国西部最大的沙生灌木及珍稀濒危植物种质资源库,建立了旱地节水现代农业示范中心㊁智慧生态大数据示范中心等一系列世界先进的示范中心㊂毛乌素人重新审视人与沙的关系,寻找人与沙共生共存的生态平衡点,沙漠治理有了质的飞越,实现了人与自然和谐相处㊂荒漠化是严重的全球性生态问题㊂毛乌素沙地作为世界唯一被整体治理的沙漠,成功创建了联合国认可并写入决议的毛乌素沙地治理模式,在全球荒漠化治理中树起了一座丰碑㊂今天,毛乌素沙地治理模式已走出中国,走向 一带一路 沿线国家,在东南亚国家开展森林退化地带的生态修复,与上海合作组织国家讨论甘草治沙扶贫,与蒙古国共商荒漠化治理㊂毛乌素沙地治理模式已经把构建人类命运共同体的思想带给世界,为全球生态文明建设和可持续发展贡献着中国智慧和中国方案,成为中国走向世界的一张 绿色名片 ㊂参考文献:[1]Walker B H ,刘金勋,杨修.陆地生态系统对全球变化从录观到区域范围的效应[J ].人类环境杂志,1994,23(1):67-73.[2]Tsoar H ,Pyr K.Dust transport and question of desert loess formation.[J ].Sedimentology ,1987,34:139-154.[3]曹红霞,张云翔,岳乐平,等.毛乌素沙地全新世地层粒度组成特征及古气候意义[J ].沉积学报,2003,21(3):482-486.[4]高尚玉,陈渭南,靳鹤龄,等.全新世中国季风西北缘沙漠演化的初步研究[J ].中国科学(B 辑),1993,23(2):202-208.[5]董光荣,申建友,金炯.我国土地沙漠化的分布与危害[J ].干旱区资源与环境,1989(4):33-42.[6]吴波,慈龙骏.毛乌素沙地荒漠化的发展阶段和成因[J ].科学通报,1998(22):2437-2440.[7]李智佩.中国北方荒漠化形成发展的地质环境研究[D ].西安:西北大学,2006.[8]王涛,朱震达.中国沙漠化研究[J ].中国生态农业学报,2001(2):11-16.[9]Kates R W.Sustainability science [J ].Science ,2001,292:641-642.[10]王守荣,黄荣辉,丁一汇,等.水文模式DHSV 与区域气候模式RegCM2/China 嵌套模拟试验[J ].气象学报,2002,60(4):421-427.(责任编辑:邵治亮)Research on Land Desertification and Prevention MeasuresA Case from Mu Us Desert ExperienceSONG Shan -shan ,DUAN Yi -Zhong(School of Life Sciences ,Yulin University ,Yulin 719000,China )Abstract :China has implemented a comprehensive large -scale project portfolio for the emergency of land desertifi-cation.In this article ,the process of formation ,spread ,improvement and disappearance of Mu Us Desert is re-viewed.Especially since 1949,the vast majority of interventions have increased the area of cultivated land in rural area of China ,which ,however ,caused serious desertification and had negative consequences.The article analyzes some of the main factors ,distribution patterns and genetic models of desertification ,and the principles and ideas forthe prevention and control measures of desertification in the Mu Us area are put forward.Suggestions are proposedfor China and other countries on controling land desertification.Key words :Mu Us Desert ;desertification ;successful experience ;future prospect㊃72㊃宋珊珊,段义忠:土地沙化与防止措施研究 以毛乌素沙地经验为例。
毛乌素沙地不同林龄杨柴灌木林土壤剖面水分变化特征
毛乌素沙地不同林龄杨柴灌木林土壤剖面水分变化特征洪光宇;王晓江;张雷;李卓凡;高孝威;武永智;王平平【摘要】以毛乌素沙地不同林龄杨柴灌木林为研究对象,采用TRIME-TDR土壤水分测定系统,测定了不同林龄杨柴灌木林的土壤体积含水量,分析了其空间变化特征.结果表明:(1)在0～180 cm范围内,林龄为38年的样地土壤体积含水量显著高于30年和15年样地,30年和15年样地差异不显著.(2)随着土层深度的增加,林龄为38年和30年的样地土壤体积含水量分别在80～100 cm和20～40 cm间达到最大值,为8.21％和7.85％,15年样地则呈现降低的趋势.土壤体积含水量最大值随着林龄的增加有向深层次运移的趋势,并且最小值均出现在140～180 cm范围内.(3)随着杨柴灌木林林龄的增加,0～20 cm土壤层水分呈现减小趋势,20～ 100 cm土壤层水分基本呈现增大趋势,100～180 cm土壤层水分出现先减小后增大的趋势.【期刊名称】《内蒙古林业科技》【年(卷),期】2016(042)004【总页数】4页(P6-9)【关键词】杨柴;土壤体积含水量;垂直变化;土层深度;毛乌素沙地【作者】洪光宇;王晓江;张雷;李卓凡;高孝威;武永智;王平平【作者单位】内蒙古自治区林业科学研究院,内蒙古呼和浩特010010;内蒙古自治区林业科学研究院,内蒙古呼和浩特010010;内蒙古自治区林业科学研究院,内蒙古呼和浩特010010;内蒙古自治区林业科学研究院,内蒙古呼和浩特010010;内蒙古自治区林业科学研究院,内蒙古呼和浩特010010;内蒙古自治区林业科学研究院,内蒙古呼和浩特010010;内蒙古自治区林业科学研究院,内蒙古呼和浩特010010【正文语种】中文【中图分类】S152.7水是生物生存的重要条件，它不仅影响动植物的生长发育，而且与动植物的数量和分布存在着密切的关系[1,2]。
土壤水分作为水循环中的重要部分，是导致多数生态环境问题的主因[3,4]。