浑善达克沙区现代沙漠化过程及其成因机制研究

摘要

沙漠化是土地荒漠化的主要形式之一。土地沙漠化问题，由于分布广泛、发展快速、威胁人口众多，已经成为全球性严重的生态-环境与社会经济问题之一，目前正严重威胁着我国北方地区的生态环境。
　　 本文以整个浑善达克沙区为研究对象，在查阅整理文献的基础上，通过遥感监测分析、大量实地考察验证、野外风沙活动观测、生态水文地质填图、植被土壤调查采样分析，农牧民入户问卷调查，以及气候资料和社会经济资料的统计分析研究等，对浑善达克沙区现代沙漠化过程及其动力机制进行了分析研究。主要取得了以下几方面的认识与结论：
　　 (1)浑善达克沙区沙漠化土地发展严重，2000年沙漠化土地总面积达到了37,907.53 km2，约占区域总土地面积的1/4。其中苏尼特左旗、苏尼特右旗、正蓝旗沙漠化土地面积范围最大。浑善达克沙区2000年沙漠化土地以轻度和中度沙漠化土地面积为主，占到整个沙区沙漠化土地总面积的71.3％。浑善达克沙区沙漠化土地以沙丘活化为主，占到整个沙区总沙漠化土地面积的58.7％；其中仅严重活化沙丘(相当于流动沙丘)面积有3,928.77 km2，占整个沙地(按2.14万km2计)面积的18.4％；其次为草地沙漠化，占到整个沙区总沙漠化土地面积的40.6％；耕地沙漠化面积较小，仅269.36 km2，占浑善达克沙区总沙漠化土地面积的0.7％。
　　 浑善达克沙区沙漠化土地发展空间差异极大。典型旗县苏尼特左旗、正蓝旗、多伦县土地沙漠化动态过程差异很大。根据沙漠化土地面积的变化来看，从1970s中期到2005年，苏尼特左旗沙漠化土地面积一直处于增加趋势，正蓝旗沙漠化土地面积总体呈增加趋势，2000年以后略有减小。多伦县沙漠化土地面积一直在减小。浑善达克沙区不同类型、不同程度沙漠化土地的发展速率，也存在很大时空差异。浑善达克沙区标准化差异植被指数(NDVI)，从1998-2006年，既存在恢复好转的地区，又存在继续恶化的地区。植被恢复的地区主要发生在浑善达克沙区东部、南部，植被恶化的地区主要发生在浑善达克沙区北部。
　　 (2)浑善达克沙区现代沙漠化发展过程，以研究区中心的浑善达克沙地固定、半固定沙丘的强烈活化和西北部苏尼特草原的大面积退化、风蚀砾质化为主体，以南部耕地风蚀粗化和谷地、缓坡区灌丛沙堆的广泛发育为显著特征。
　　 浑善达克沙区植被退化非常明显，植被退化为土壤风力侵蚀创造了非常有利的条件。大量观测实验结果显示，植被覆盖度等因素与土壤风蚀的严重程度之间有密切关系。以不同植被盖度为主要差异的不同程度沙漠化土地上，同样的风况，土壤风蚀量相差很大，轻度沙漠化土地风蚀较少，严重沙漠化土地土壤风蚀量最大，可达到约25 g cm-2s-1；中度沙漠化土地和重度沙漠化土地土壤风蚀量差异显著，约分别为0.08 g cm-2s-1和8 g cm-2s-1，相差可达到两个数量级。
　　 随着土地沙漠化的发展，土壤中细粒物质发生大量损失，表层通常形成粗化层，土壤中的重要养分有机碳(SOC)和全氮的含量显著下降，且土壤SOC含量比全氮含量存在大的空间变化差异和随沙漠化土地发展更快的下降速率。随着土地沙漠化的发展，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含量和全氮含量之间存在较好的相关性，土壤养分与土壤粘粒之间的相关性高，而且土壤粘粒与全N含量的相关性高于与SOC含量的相关性。
　　 浑善达克沙区土地沙漠化类型多样，尤以沙地中固定、半固定沙丘活化过程和北部草原区的粗化、砾质化过程所占比例大，程度也较严重。地下水位的年际变化和季节变化，影响到土壤风蚀的临时基准面，进而影响着区域土壤风蚀与沙漠化的进程和强度。风蚀坑发展是浑善达克沙地内部最典型的沙漠化过程之一，风蚀坑面积年扩大率因风蚀坑发育阶段存在巨大差异；风蚀坑底部古土壤层年风蚀深度受周围地形影响存在巨大差异，可达1.2～9.0 cmyr-1。
　　 (3)丰富的沙物质环境、干旱多变的气候条件、频繁强劲的大风是浑善达克沙区沙漠化发展极为重要的潜在自然环境背景。沙漠化发展的潜在自然环境对特定的区域而言，是相对稳定不变的。浑善达克沙区的土地沙漠化是气候变化与人类活动共同作用的结果。气候变化与人类活动在时空上的耦合波动与叠加作用，共同决定着沙漠化发展的范围和程度。人类活动在区域土地沙漠化过程中日益突出的主导作用和人类的主观能动性，以及研究区沙漠化土地的可恢复逆转性再次被实践所证实。
　　 本文尝试建立了气候变化与人类活动共同作用下土地沙漠化发展的图解模型，并利用苏尼特左旗的沙漠化发展过程进行了验证。
　　 (4)本文根据浑善达克沙区沙漠化发展过程及其不同的特点和地理背景，将研究区划分为三区五亚区。并指出在根据亚区特点采取相应防治措施，积极进行沙漠化土地恢复治理的同时，充分利用区域资源优势、区位优势，调整产业结构，走农牧业生产集约化经营的道路，是浑善达克沙区达到沙漠化恢复治理和社会经济可持续发展的必然选择。
　　 (5)沙漠化的基础理论研究仍需进一步加强；沙漠化土地的定量化监测评价以及成因的定量化分析仍然处于急待提高的阶段；沙漠化土地的防治模式与区域社会经济发展之间的协调问题仍需不断探索尝试。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

第一节研究背景与选题依据

第二节国内外研究现状与进展

第三节研究目的、方法和意义

第二章浑善达克沙区沙漠化发展的背景

第一节浑善达克沙区概况

第二节研究区沙漠化的环境背景和历史背景

第三章近30年浑善达克沙区土地沙漠化的时空特征

第一节研究区沙漠化土地的遥感监测方法

第二节研究区沙漠化土地的空间分布特征

第三节研究区典型县沙漠化土地动态变化

第四节研究区近10年植被动态变化监测

第五节小结

第四章浑善达克沙区沙漠化发展过程研究

第一节研究区沙漠化发展的生物过程

第二节研究区沙漠化发展的土壤过程

第三节研究区沙漠化发展的地貌过程

第四节小结

第五章浑善达克沙区沙漠化成因与驱动机制分析

第一节气候变化在沙漠化发展中的作用

第二节人类活动在沙漠化发展中的作用

第三节研究区沙漠化发展成因机制分析

第四节小结

第六章浑善达克沙区沙漠化土地防治研究

第一节浑善达克沙区沙漠化防治区划

第二节浑善达克沙区沙漠化防治对策

第七章结论与展望

第一节主要结论

第二节研究不足与展望

主要参考文献

附图与附表

个人简历

致谢