杜会石
, 哈斯额尔敦, 李爽
Du Huishi, Hasi Eerdun, Li Shuang
中图分类号: P301
文献标识码: A
文章编号: 1000-0690（2018）12-2109-09
通讯作者:
收稿日期: 2017-12-3
修回日期: 2018-03-17
网络出版日期: 2018-12-20
版权声明: 2018 《地理科学》编辑部 本文是开放获取期刊文献，在以下情况下可以自由使用：学术研究、学术交流、科研教学等，但不允许用于商业目的.
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作者简介:
作者简介：杜会石(1983-),男,吉林伊通人,博士,副教授,硕导,主要从事干旱区地貌研究。E-mail:lig@nwu.edu.cn
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摘要
以科尔沁沙地为研究区,基于1975~2015年中等分辨率卫星影像,采用景观格局指数计算及数理统计分析方法,研究该区近40 a来沙地与湖泊景观格局的变化过程,并对其影响因素进行分析。结果表明,近40 a科尔沁沙地风沙地貌覆盖面积呈减少趋势,年均变化率-0.31%,而灌草丛沙丘地、抛物线形沙丘等固定半固定型沙丘面积增加,沙地逆转化趋势明显。沙地景观蔓延度整体下降了2.13,优势度增加了16.55,说明科尔沁沙地斑块连通性与多样性降低。湖泊群面积净减61.24 km2,斑块数减少了66个,湖泊群质心朝ESE方向迁移了35.76 km,湖泊景观分离度呈下降趋势,而集群性有所增加、景观演变趋于稳定。气候因素和人类活动因素是科尔沁沙地演化的驱动因素,尤其社会经济和政策因素可短时间内促进沙地景观的演变过程。
关键词：
Abstract
The Horqin sandy land is located in the ecotone between agriculture and animal husbandry in northern of China. The development of sandy land is affected by the interaction of wind and water, and the evolution of Lake Group landscape is closely related to the process of aeolian sand surface evolution. The Horqin sandy land as the study area, 1975-2015 medium resolution satellite images based on the landscape pattern index calculation and statistical analysis methods, focus on the change process of lake and sand landscape pattern, and analyze the influence factors in recent 40 years. The results showed that: in recent 40 years, Horqin desert landform coverage area showed a decreasing trend, the average annual rate of change -0.31%, while shrub dunes, parabolic dunes fixed semi fixed dune type sand area increased significantly, inverse transformation trend. The landscape spread degree of sandy land decreased by 2.13 and the dominance increased by 16.55, indicating that the connectivity and diversity of patches in Horqin sandy land decreased. Lakes area net reduction is 61.24 km2, the number of patches decreased by 66, the lake group centroid toward ESE 3 576 km2 migration, the separation of lake landscape degree decreased, while the cluster of lake landscape increased, landscape evolution tends to be stable, and the sandy land and Lake landscape in the dynamic evolution process. The factors of economic and human activities are the driving factors of the evolution of Horqin sandy land, especially social economic factors and policy factors can promote or inhibit the evolution process of sandy landscape in a short time. The study provides the basis for the sustainable development of the ecological environment in Horqin sandy land.
Keywords：
景观格局演变是在自然与人文驱动作用下,地表过程呈现出结构与功能在时空尺度上的变化[1],是地理学与生态学的重要研究内容之一。学者多利用遥感数据源与GIS空间分析方法,选取相应指标参数开展景观格局变化研究,以揭示陆表演化过程与规律,为区域可持续发展服务。而将其应用于沙漠科学中,不但可揭示风沙地貌时空演变规律,还能弥补现有沙漠化评价方法中的不足[2,3]。在沙地景观生态系统中,湖泊是重要的绿洲景观类型,绿洲化与荒漠化的竞争与平衡,取决于水资源的分配与生态环境的协调,影响着对沙漠地下水的补给,沙地中脆弱的湿地生态更是依靠湖泊群来维持[4]。在现代沙地陆表演化过程中,沙地湖泊对于维系风水交互平衡和湿地景观生态具有重要作用,国内外学者开展的沙地湖泊研究工作,多集中于湖泊面积动态、水文特征、气候变化对湖泊的影响等方面[5,6,7],较少关注风沙地貌与湖泊群景观演化与相互作用关系的问题[8],因此,亟需开展相关研究工作,以深入了解沙地风、水交互侵蚀过程。
科尔沁沙地处于季风区边缘,是中国北方典型的农牧交错区,该区气候特征和人类活动决定了景观生态系统的脆弱性与敏感性。沙地内有流入辽河的西辽河水系,该区湖泊广布。对于科尔沁沙地风沙景观的研究,学者多集中于沙地面积时空变化[9]、沙漠化程度评估[10]、景观格局演变[11]、景观变化驱动力等方面[12];而沙地湖泊研究则多关注湖泊群动态变化[7]及其气候影响因素[21]方面。但已有研究多基于旗县行政区划界限,开展局地研究,使得已有成果较难在整个流域自然地理单元尺度下进行对比与综合分析,并尚缺少从景观生态学角度,基于长时间序列数据,开展沙地与湖泊群景观的相互作用关系的探讨,以期为全球环境变化背景下区域景观响应研究提供科学依据。
科尔沁沙地位于中国东北平原的西部,处于大兴安岭和燕山山脉东延的相交地带。面积为64 387.22 km2（118°31′~124°18′E,42°31′~44°50′ N）。气候具有从暖温带向温带,半湿润区向半干旱区过渡的特点,无霜期140~160 d,年均气温5.2~6.4℃,年降水量343~500 mm,全年日照时数为2 900~3 100 h,年均风速3.5~4.5 m/s。地带性土壤主要有暗棕壤、栗钙土和黑垆土;非地带性土壤主要有沙土、草甸土和盐碱土。地带性植被是典型草原到森林草原的过渡类型疏林草原。科尔沁沙地沙丘（垄）与丘（垄）间洼地、沼泡相间分布,垄间洼地分布有东西走向的古河床、湖泊或甸子地。行政区划包括内蒙古自治区赤峰市的翁牛特旗、阿鲁科尔沁旗;通辽市的科尔沁左翼后旗、开鲁县、通辽市区、科尔沁左翼中旗、奈曼旗、库伦旗,共8个县（市、旗）。
遥感数据为1975年、1980年的Landsat MSS多光谱影像（空间分辨率80 m）,1990年、2000年、2010年Landsat TM多光谱影像（空间分辨率为30 m）,2015年Landsat OLI多光谱影像（空间分辨率为30 m）。对各幅多光谱单波段数据进行标准假彩色合成,并以RTK GPS实测典型地物坐标为控制点,对各数据进行几何精校正,误差控制在1个像元。对同期数据进行直方图匹配（Histogram matching）和拼接处理。风沙地貌景观类型划分为8类,即风蚀坑、灌丛沙丘、缓起伏沙地、梁窝状沙丘、抛物线形沙丘、平沙地、沙垄、新月形沙丘及沙丘链;湖泊群解译类型包括天然湖泊、人工水库与坑塘等;为评估国家政策有效性及其对景观格局演变的影响,对各期新增人工林解译面积进行变化监测,研究其年代际尺度变化特征。为提高分类精度,采用面向对象分割方法,采用随机点法进行解译验证,精度为91.02%。利用Fragstats 3.3软件计算景观指数,因研究区范围与行政区划界限不对应,采用面积最大占比原则,选用占研究区总面积70%以上的8个县（市、旗）所涉及的气象数据和社会经济统计数据进行分析。
本文选取蔓延度指数、优势度指数、分维数、景观分离度和质心迁移等进行度量分析。
1） 蔓延度指数（CONTAG）：描述景观中不同斑块类型团聚程度或延展趋势[14]。
式中,Pi为i类型斑块所占的面积百分比,gik为i类型斑块和k类型斑块毗邻数目,m为景观中斑块类型总数。
2） 优势度指数（Dominance）：通过计算最大可能多样性指数的离差来表达,景观优势度指数越大,组成景观各类型所占比例差异大,反之,景观各类型所占比例大致相当[14]。
式中,D表示景观优势度指数,Pi表示景观类型i所占面积比例,m表示景观类型数目。
3） 分维数（Fractal dimension, FD）：地表过程都是作用于斑块或其他景观要素而最终导致景观空间格局的变化,分维数解释景观斑块空间形状复杂程度[14]。
式中,FD为斑块分维数;P为斑块周长;A为斑块面积;D值越大,斑块形状越复杂。
4） 景观分离度（DIVISION）：指某一景观类型中不同斑块个体分布的分离程度,反映斑块间联接程度和隔离程度,单一景观类型联接越密切,物质能量流通越通畅,抗干扰能力越强,景观类型稳定程度越大[14]。
式中,
5） 湖泊群质心迁移。质心偏移模型可用湖泊分布质心变化情况来反映其空间变化趋势[15]。
式中,Xt、Yt分别表示第
6） 灰色关联分析。关联度是对2个系统或2个因素之间关联性大小的度量,关联度分析基于灰色系统的灰色过程,仅需少量时间序列数据即可分析系统中各要素间的关系,避免了相关分析基于概率论随机过程需要大量数据样本的不足[16]。本文基于DPS 7.05平台,对湖泊与风沙景观格局指数进行灰色关联分析,原始数据进行标准化变换,分辨率系数ρ取0.5。
2.1.1 风沙地貌景观面积变化
近40 a,该区风沙地貌面积持续减少,净减少了5 194.33 km2,年变化率-0.31%（图1）。其中,新月形沙丘及沙丘链面积总体呈增加趋势,净增165.51 km2,1975~2000年呈增加趋势,年均增长率1.47%,2000~2015年呈减少趋势,年均减少1.17%;灌草丛沙丘面积波动增加,变化了331.53 km2,尤其近15 a增速较快,达0.37%;梁窝状沙丘持续减少,净减5 194.43 km2;平沙地面积波动增加,净增565.50 km2,而近5 a则呈快速减少趋势;抛物线沙丘波动增加;缓起伏沙地、沙垄均呈波动减少趋势,分别减少了6.35%和11.28%;风蚀坑面积变化不显著。
2.1.2 景观蔓延度和优势度变化
科尔沁沙地景观蔓延度总体呈波动下降趋势（图2）,研究期内,由66.14降至64.00,下降了3.24%。其中,1975~1980年下降速度较快,降幅2.40%;1980~1990年呈略上升趋势;而1990~2010年则呈下降趋势,年均变化率-0.06%;2010~2015年呈平缓增加趋势。景观优势度与多样性呈相反变化趋势,总体呈波动增加趋势。其中,1975~1980年增长率为13.00%; 1980~1990年呈下降趋势,降幅3.97%;而1990~2015年则呈持续上升趋势。
2.1.3 分维数特征
科尔沁沙地新月形沙丘及沙丘链、缓起伏沙地、梁窝状沙丘、沙垄、平沙地在斑块类别尺度上的分维数均呈波动下降趋势（图3）,其中,缓起伏沙地分维数下降最显著,由1.08减至1.06,其斑块形状趋于简单;而灌丛沙丘、抛物线沙丘、风蚀坑分维数总体呈波动增加趋势,该类沙丘形状复杂程度加大。但各类沙丘在景观尺度上的分维值总体相对变化不大,均处于1.053 2~1.074 0间,表明沙地处于相对稳定演化过程中。
图3 1975~2015年科尔沁沙地各类沙丘分维数
Fig.3 Fractal dimension of various dunes in Horqin Sandy Land during 1975-2015
2.2.1 湖泊群斑块面积变化
近40 a,科尔沁沙地湖泊群面积整体波动减少。其中,1975~1990年面积增加,1990~2000年面积少,2000~2010年面积年变化率-3.8%,2010~2015年面积年变化率-2.90%。湖泊群斑块数量在1975~2000年间持续增加,共增加了314个,其中2000年达最大值（623）,但与面积变化不同步,说明该时段湖泊景观破碎化程度加剧;2000~2015年,湖泊数量有所减少,年变化率-4.60%。
2.2.2 湖泊群景观分维数与分离度变化
湖泊群景观分离度呈波动减少趋势（图4）,2000年达最高值（0.98）,2015 年出现最小值（0.94）,表明科尔沁沙地河湖连通工程促使湖泊斑块聚集度有所增加,景观类型的联接程度增大。分形维数总体波动增加,2015 年分形维数最大（1.07）,说明近期人为活动对湖泊的改造力度较大,而各期分形维数变化在1.068 8（±0.004 1）,表示湖泊群演化过程趋于稳定。
图4 1975~2015年科尔沁沙地湖泊群分维数与分离度
Fig.4 Fractal dimension and dominance of lakes in Horqin Sandy Land during 1975-2015
2.2.3 湖泊群质心迁移
1975~2015年,湖泊群质心朝ESE方向迁移了35.76 km,其中,1975~1980年湖泊群质心朝ENE移动了16.24 km;1980~1990年向NNE移动了7.95 km;1990~2000年向NNW移动28.18 km,主要是20世纪90年代,大范围围田造湖、湿地农田化过程加剧了湖泊面积萎缩与破碎化程度,使湖泊群质心空间分布发生变化;2000~2010年、2010~2015年分别向SEE方向移动了39.65 km、11.19 km,说明NW向湖泊面积呈现相对减少趋势。
2.2.4 湖泊群与风沙景观演变的关系
湖泊的面积、分形维数、分离度皆与流动沙丘斑块面积关联度最大（表1）,说明流动沙丘发育演化对湖泊景观演变的影响较大,也说明荒漠化实质即为景观中其他斑块类型向流动沙丘类型的转化,在遥感影像像元尺度上则表现为沙地景观斑块面积的增加、湖泊群斑块面积减少的复合过程。
表1 湖泊景观与沙地景观演变关联矩阵
Table 1 Grey correlation coefficient matrix of lake and sand dune landscape
| 景观格局 参数 | 沙地总 面积 | 流动沙丘 面积 | 沙丘蔓 延度 | 沙丘优 势度 | 沙丘分 维数 |
|---|---|---|---|---|---|
| 湖泊面积 | 0.7246 | 0.7929 | 0.6130 | 0.4895 | 0.7677 |
| 湖泊分维数 | 0.5908 | 0.7612 | 0.5916 | 0.6256 | 0.6152 |
| 湖泊分离度 | 0.8335 | 0.8717 | 0.6847 | 0.5337 | 0.7642 |
2.3.1 气候因素
研究期内,年均风速呈减小趋势（图5a）;年均降水量总体下降,且波动性较大,通过二次滑动平均分析可见,该区呈现干湿交替的气候变化趋势（图5b）;相对湿度呈减少趋势,且年际波动较大（图5c）;气温逐渐升高,呈现暖化趋势,且年际波动较大（图5d）;随着该区的普遍升温变暖,蒸发量随之升高,这在某种程度上加剧了气候的干旱化程度。
2.3.2 社会经济因素
研究区总人口呈快速增长趋势（图6a）,增长率为19.32%,人口增加,人类活动范围和强度随之增强,在一定程度上加剧该区脆弱生态环境及有限环境容量之间的矛盾。国内生产总值和人均生产总值呈指数型增长（图6b、图6c）;农牧民人均纯收入变化趋势与人均生产总值基本一致（图6d）。大牲畜头数呈指数型波动增长（图6e）,造成草地承载能力增加。受2000年以来退耕还林还草政策影响,耕地面积急剧减少,年均减少率3.68%（图6f）。
图6 研究区1997~2013年社会经济统计数据年变化
Fig.6 Yearly change of social and economic datas in study area during 1997-2013
2.3.3 政策分析
1998年以来,内蒙古实施退耕还林生态工程,使科尔沁沙地在20世纪90年底林地面积增加了535.05 km2;2005年国务院下发了《国务院办公厅关于切实搞好“五个结合”进一步巩固退耕还林成果的通知》,该区退耕还林效果显著,到2000年新增林地面积606.55 km2;而2010年,全面施行退耕还林还草生态建设任务,近5 a林地就增加了524.74 km2。因此,退耕还林等国家政策可短期内将自然风沙地貌景观转化为林地、疏林草地等人工景观类型,是区域景观格局演变的重要影响因素。
2.3.4 各影响因素定量分析
对景观动态影响因素进行定量分析表明,贡献率为64.23 %的第一主成分与农牧民人均收入、GDP、人均生产总值、大牲畜头数、平均风速的载荷关系较大,均在83%以上;贡献率为17.87%的第二主成分与平均气温、降水量的载荷关系较大,并与平均气温呈现负相关（表2）。第一主成分贡献率高于第二主成分,社会经济因素是影响沙地发育的主要因素。
表2 科尔沁沙地沙漠化主成分分析
Table 2 Principal component analysis of desertification in Horqin Sandy Land
| 因子 | 第一主成分 | 第二主成分 |
|---|---|---|
| 年均风速 | -0.834 | 0.181 |
| 降水量 | -0.162 | 0.720 |
| 平均气温 | -0.176 | -0.846 |
| 总人口 | 0.862 | -0.339 |
| GDP | 0.962 | 0.150 |
| 人均生产总值 | 0.959 | 0.154 |
| 农牧民人均纯收入 | 0.991 | 0.030 |
| 大牲畜头数 | 0.903 | -0.001 |
| 特征值 | 5.141 | 1.427 |
| 贡献率 | 64.233 | 17.869 |
| 累计贡献率 | 64.233 | 82.102 |
沙地演化过程,表现为陆表景观格局的改变[17],即可用景观指数来表征[18]。李建英等[19]认为景观破碎度和空间异质性对沙漠化过程有促进作用,Li等[17]也提出流动型沙丘斑块面积与沙漠化程度正相关。科尔沁沙地以风沙地貌景观总面积减少,而灌草丛沙丘等固定半固定型沙丘增加为特点,呈现沙漠向绿洲化方向发展,与岳喜元等[20]报道一致。沙地中的湖泊群是沙漠生态系统重要组成部分,对维持生态稳定具有重要作用[21],但其自身稳定性差,在年际与季节尺度上,受气候与人类活动的影响[11],其面积与数量变化较大,并体现在景观格局指数的变化上。
科尔沁沙地景观在风水交互侵蚀作用下,处于动态平衡,并维持其发育的稳定性。水分是制约植物生长和生存的第一主导因素,湖泊群周围水分条件较好,植被生长茂盛,对区域沙气流场结构与风沙输移具有重要影响[22],进而决定湖泊群周围一定缓冲区内沙地景观演化过程[5]。但这类地区也多被围湖造田,致使由自然景观向人工景观转化,使得湖泊面积萎缩。此外,在河流上游修建水库,如老哈河上游的红山水库,教来河中下游修建的山湾子水库、干沟子水库、乌兰勿苏水库等,必然影响其下游径流量、改变河道水沙状况,若流量减少、河床干涸,宽阔的河漫滩裸露,可为河岸沙丘发育提供沙源[23];地表水减少、地下水位下降,坨甸和沙沼地地下水位也将下降,喜湿植物减少、耐旱植物定植,植被覆盖度降低,沙丘活化,沙漠化又将继续扩展[24]。地表演化过程,是通过其空间分布及属性信息来表示的,而对于同样是以空间属性来描述的景观格局参数[20],二者之间必然存在内在联系,即表现为科尔沁沙地风沙与湖泊这两种主要景观类型的相互作用与反馈[24]。
科尔沁沙地作为独特的地理单元,近40 a气候暖干化趋势明显,赵哈林等[25]对科尔沁沙地气候变化研究也证实这一点。气温升高、蒸发量增大,会导致湖泊面积减少、水量减少、植被退化与沙漠活动加强,但近15 a降水量呈上升趋势[26],对抑制沙漠化演化进程起到重要作用。同时应指出,短时间高强度的人类活动可加速或延缓沙丘演化地表过程,王涛等[27]对科尔沁地区调查显示,因人类调整土地利用结构,实施退耕还林还草、抑制过度放牧等措施,该区土地沙漠化出现逆转趋势。
近40 a科尔沁沙地风沙景观面积减少,沙地流动性减弱。沙地景观蔓延度指数下降、优势度指数增加,斑块破碎化程度增加。湖泊群面积和数量均呈波动减少趋势,湖泊群景观总体演化过程趋于稳定。流动沙丘斑块面积等参数对湖泊景观演化的影响较大,沙地景观与湖泊群景观处于动态演化过程中,并对科尔沁沙地陆表时空演化起重要作用。
科尔沁沙地景观演化影响因素主要包括气候、社会经济和政策因素,从统计学角度来讲,社会经济因素对沙地景观格局演化起主要作用。下一步工作,将开展风沙输移观测与流域水文研究,并确定二者间的耦合关系,以深入理解沙地与湖泊景观演化作用机理。
The authors have declared that no competing interests exist.
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Research progresses, problems and analyses of the evaluation on regional sandy desertification .https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-6060.2005.03.012 URL [本文引用: 1] 摘要
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Sand dunes are complex systems that contain several habitats, often as mosaics or transitions between types. Several of these habitats are afforded protection under European Legislation and in the UK...
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Quantitative analysis of lake area variations and the influence factors from 1971 to 2004 in the Nam Co basin of the Tibetan Plateau [J].https://doi.org/10.1007/s11434-010-0015-8 URL [本文引用: 1] 摘要
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近45a内蒙古浑善达克沙地湖泊群的变化 [J].https://doi.org/10.18307/2016.0519 URL [本文引用: 2] 摘要
浑善达克沙地处于季风边缘区,其气候特性和人类活动决定了该地区生态系统的脆弱和环境变化的敏感性.目前,该区湖泊生态环境问题十分严重,对研究区的水资源、草原景观以及当地居民生产生活造成了严重影响.选取1969年1∶50000地形图所指示的面积≥0.01 km~2的175个湖泊为研究对象,结合1973-2013年的17期Landsat MSS/TM/ETM/OLI卫星遥感影像数据,对1969-2013年间的湖泊群变化进行了系统的研究和初步探讨.结果表明:1969年湖泊群总面积为502.04 km~2,而2013年其面积为303.42 km~2,总体呈萎缩趋势.其中面积萎缩和干涸的湖泊分别为88和85个,而面积扩张的湖泊仅有2个(人工筑坝所致).近45 a间,1970s-1980s湖泊面积波动性减少,而在1990s初期则出现持续上升状态.在1995-2011年湖泊面积总体下降,到2013年则出现微弱的扩张现象.从湖泊变化空间分布格局来看,萎缩和干涸的湖泊集中在该沙地腹地.
Changes of lake group in sandy land of Inner Mongolia in recent 45a .https://doi.org/10.18307/2016.0519 URL [本文引用: 2] 摘要
浑善达克沙地处于季风边缘区,其气候特性和人类活动决定了该地区生态系统的脆弱和环境变化的敏感性.目前,该区湖泊生态环境问题十分严重,对研究区的水资源、草原景观以及当地居民生产生活造成了严重影响.选取1969年1∶50000地形图所指示的面积≥0.01 km~2的175个湖泊为研究对象,结合1973-2013年的17期Landsat MSS/TM/ETM/OLI卫星遥感影像数据,对1969-2013年间的湖泊群变化进行了系统的研究和初步探讨.结果表明:1969年湖泊群总面积为502.04 km~2,而2013年其面积为303.42 km~2,总体呈萎缩趋势.其中面积萎缩和干涸的湖泊分别为88和85个,而面积扩张的湖泊仅有2个(人工筑坝所致).近45 a间,1970s-1980s湖泊面积波动性减少,而在1990s初期则出现持续上升状态.在1995-2011年湖泊面积总体下降,到2013年则出现微弱的扩张现象.从湖泊变化空间分布格局来看,萎缩和干涸的湖泊集中在该沙地腹地.
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New observational and experimental evidence for the recharge mechanism of the lake group in the Alxa Desert, north-central China [J].https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2015.07.008 URL [本文引用: 1] 摘要
Highlights 61 Hydrometeorological observations in the Alxa Desert were presented. 61 Local precipitation has no significant contribution to the desert groundwater. 61 Deep groundwater might be the primary recharge source of the lake groups. Abstract The Alxa Desert in north-central China has a unique landscape that contains hundreds of lakes and the highest sand dunes in the world. To date, however, the explanation of the water source in this desert is still controversial. In this paper, continuous hydrometeorological observations, including precipitation, evaporation, water level and temperature, in the interior of the Alxa Desert are presented and the water balance of a typical desert lake is calculated. The moisture, Cl61 concentration, δ2H and δ18O of several sand profiles, the hydrogeochemical characteristics of some lakes and groundwater, and the elemental composition of some travertine samples are analyzed to investigate the rainfall percolation and groundwater recharge. The results showed that local precipitation is not the major replenishment source of the lakes and groundwater in the Alxa Desert. It is supposed that the groundwater from deep strata in the adjacent fracture zone might recharge the desert lake group from the southeast along an altitudinal gradient.
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科尔沁沙地湖泊消涨对气候变化的响应 [J].https://doi.org/10.5846/stxb201207110979 URL Magsci [本文引用: 2] 摘要
湖泊是受气候变化影响显著的地理单元之一，不同地区湖泊消涨与气候变化关系的分析是理解陆地水文过程对未来气候变化响应的关键之一。对干旱、半干旱地区而言，湖泊消涨对气候变化的响应是干旱区生态保护和未来可持续发展的重要指征。气候变化对湖泊的影响在不同的区域已有较多的研究，但是针对湖泊群且基于湖泊大小分级和不同降水强度的对应研究还很鲜见。有鉴于此，作者在RS和GIS技术支持下，采用湖泊大小和降水强度分级的方法，分析了科尔沁沙地湖泊群消涨与气候变化的关系。在1971-2010年间，年均气温波动升高和降水量波动减少是该区域的主要气候变化特点。从5a移动平均分析来看，1990年是气温变化的转折点，1991-2010年的平均气温（7.36±0.55）℃，高于全球同期平均增温0.52℃。在1975-2009年间，科尔沁沙地湖泊面积和数量的变化趋势呈抛物线型减少，在1995年湖泊面积与数量最高。进入21世纪，湖泊面积萎缩、数量减少呈明显的加快趋势。到2009年，面积 > 0.05km<sup>2</sup>湖泊数量仅为81个，不足高峰期（1995年）的11%；湖泊总面积为4375.0hm<sup>2</sup>，不到1995年的26%。湖泊消涨主要受到年降水量波动影响，与年内降水分布格局无关，气温变化的影响不显著。
Responses of lake fluctuation to climate change in Horqin Sandy Land .https://doi.org/10.5846/stxb201207110979 URL Magsci [本文引用: 2] 摘要
湖泊是受气候变化影响显著的地理单元之一，不同地区湖泊消涨与气候变化关系的分析是理解陆地水文过程对未来气候变化响应的关键之一。对干旱、半干旱地区而言，湖泊消涨对气候变化的响应是干旱区生态保护和未来可持续发展的重要指征。气候变化对湖泊的影响在不同的区域已有较多的研究，但是针对湖泊群且基于湖泊大小分级和不同降水强度的对应研究还很鲜见。有鉴于此，作者在RS和GIS技术支持下，采用湖泊大小和降水强度分级的方法，分析了科尔沁沙地湖泊群消涨与气候变化的关系。在1971-2010年间，年均气温波动升高和降水量波动减少是该区域的主要气候变化特点。从5a移动平均分析来看，1990年是气温变化的转折点，1991-2010年的平均气温（7.36±0.55）℃，高于全球同期平均增温0.52℃。在1975-2009年间，科尔沁沙地湖泊面积和数量的变化趋势呈抛物线型减少，在1995年湖泊面积与数量最高。进入21世纪，湖泊面积萎缩、数量减少呈明显的加快趋势。到2009年，面积 > 0.05km<sup>2</sup>湖泊数量仅为81个，不足高峰期（1995年）的11%；湖泊总面积为4375.0hm<sup>2</sup>，不到1995年的26%。湖泊消涨主要受到年降水量波动影响，与年内降水分布格局无关，气温变化的影响不显著。
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巴丹吉林沙漠湖泊群与沙山形成机理研究 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:0023-074X.2006.23.014 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
野外考察在巴丹吉林沙漠湖泊中发现了钙华. 对钙华的<SUP>87</SUP>Sr/<SUP>86</SUP>Sr, <SUP>14</SUP>C, <I>δ</I><SUP>13</SUP>C, 矿物成分和沙漠中泉水和湖水的<SUP>3</SUP>He/<SUP>4</SUP>He, <SUP>4</SUP>He/<SUP>20</SUP>Ne, <I>δ</I><SUP> 18</SUP>O, <I>δ</I>D, pH, TDS和水化学成分进行了分析, 确定湖泊水来源于深部断裂带的补给; 同时推断巴丹吉林沙漠固定沙山的内部存在钙华和钙质胶结层组成沙山的“内核”, 深层地下水从“内核”中涌出, 然后补给到沙山周围的湖泊之中. 日喀则-狼山断裂带将青藏高原的降水和冰川融水输送到巴丹吉林沙漠、古日乃、温图高勒和额济纳盆地地区, 受到强烈蒸发的青藏高原黄河源头的鄂陵湖与扎陵湖的水渗入断裂带并补给至巴丹吉林沙漠及周边地区, 这是阿拉善高原地下水同位素异常的原因. 断裂带中的地下水涌出后形成了巴丹吉林湖泊群, 地下水溶解了岩层中的可溶性矿物, 并在泉眼附近形成了巨大的钙华与钙质胶结层, 致使巨大的钙华露出水面, 风沙带来的砂粒受阻后落在钙华和钙质胶结层上形成沙丘, 岩浆入侵造成深部断裂带中地下水的温度升高, 地下低温热水在涌出地面过程中产生蒸发, 水蒸汽为沙山提供了水分, 最终发展成为潮湿的固定沙山, 在伊和吉格德挖掘到的植物化石(根管结核)表明4700 aBP前沙山已经形成而且没有移动过. 沙山的高度与地下水带来的热量成正相关关系.
Study on the formation mechanism of the Jilin desert lakes and mountains of Bataan .https://doi.org/10.3321/j.issn:0023-074X.2006.23.014 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
野外考察在巴丹吉林沙漠湖泊中发现了钙华. 对钙华的<SUP>87</SUP>Sr/<SUP>86</SUP>Sr, <SUP>14</SUP>C, <I>δ</I><SUP>13</SUP>C, 矿物成分和沙漠中泉水和湖水的<SUP>3</SUP>He/<SUP>4</SUP>He, <SUP>4</SUP>He/<SUP>20</SUP>Ne, <I>δ</I><SUP> 18</SUP>O, <I>δ</I>D, pH, TDS和水化学成分进行了分析, 确定湖泊水来源于深部断裂带的补给; 同时推断巴丹吉林沙漠固定沙山的内部存在钙华和钙质胶结层组成沙山的“内核”, 深层地下水从“内核”中涌出, 然后补给到沙山周围的湖泊之中. 日喀则-狼山断裂带将青藏高原的降水和冰川融水输送到巴丹吉林沙漠、古日乃、温图高勒和额济纳盆地地区, 受到强烈蒸发的青藏高原黄河源头的鄂陵湖与扎陵湖的水渗入断裂带并补给至巴丹吉林沙漠及周边地区, 这是阿拉善高原地下水同位素异常的原因. 断裂带中的地下水涌出后形成了巴丹吉林湖泊群, 地下水溶解了岩层中的可溶性矿物, 并在泉眼附近形成了巨大的钙华与钙质胶结层, 致使巨大的钙华露出水面, 风沙带来的砂粒受阻后落在钙华和钙质胶结层上形成沙丘, 岩浆入侵造成深部断裂带中地下水的温度升高, 地下低温热水在涌出地面过程中产生蒸发, 水蒸汽为沙山提供了水分, 最终发展成为潮湿的固定沙山, 在伊和吉格德挖掘到的植物化石(根管结核)表明4700 aBP前沙山已经形成而且没有移动过. 沙山的高度与地下水带来的热量成正相关关系.
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Historical grassland desertification changes in the Horqin Sandy Land, Northern China (1985-2013) .https://doi.org/10.1038/s41598-017-03267-x URL PMID: 5462796 [本文引用: 1] 摘要
Since rural reforms in the 1980s, both the state and local governments of China have devoted great efforts to combating desertification through a number of eco-environmental restoration campaigns, resulting in burgeoning contention at all levels of government and sparking public concern. Monitoring and accurately assessing the statuses and trends of grassland desertification are important for developing effective restoration strategies. The Horqin Sandy Land (HSL), a very typical desertified grassland (DG) with better hydrothermal conditions among sandy lands in north China, was recently selected (1985 2013) to assess the spatiotemporal dynamic performances of grassland desertification before and after implementing restoration projects. Landsat images (TM/ETM+/OLI), field investigations and expert review were integrated to form a classification scheme for the HSL. Then, spectral mixture analysis and the decision-tree method were used to extract bare-sand ratios and vegetation cover fraction dynamics. A favourable phenomenon of DG was seen to be reversed in an accelerated pace during 2001 2013, despite challenge from both climatic and anthropogenic factors. However, overexploitation of grassland (especially for farming) and ground water for irrigation has led to remarkable decreases in the ground water level in recent decades, which should be highly concerning regarding the formulation of restoration campaigns in the sandy land.
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A detailed and high-resolution land use and land cover change analysis over the past 16 years in the Horqin Sandy Land, Inner Mongolia [J]. |
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科尔沁沙地沙漠化时空演变及其景观格局——以内蒙古自治区奈曼旗为例 [J].https://doi.org/10.11821/xb201207005 URL [本文引用: 2] 摘要
利用1975年MSS影像，1992年、2006年、2010年TM影像和1999年ETM＋影像等5个时期遥感影像为数据源，提取奈曼旗35年来沙漠化土地动态变化信息，并在此基础上，探讨了区域沙漠化土地景观格局时空演变特征，旨在为科尔#心地区沙漠化治理和区域生态环境恢复与重建提供参考。结果表明：f1）35年来，奈曼旗沙漠化土地面积总体呈逆转的趋势，沙漠化总面积减少了123．43km^2，沙漠化土地主要经历了先增加后减少的过程；（2）景观格局呈波动性变化，1999年以前，景观形状指数和多样性指数增加，蔓延度和聚集度减小，破碎化程度加强，沙漠化程度上升，沙漠化主导类型为中度和重度沙漠化，1999年以后破碎化程度变弱，沙漠化程度明显下降，沙漠化主导类型转变为中度和轻度沙漠化；（3）1975—2010年问轻度和中度沙漠化土地重心迁移最为明显，轻度沙漠化土地重心向东北方向偏移了6．35km，中度沙漠化土地重心向西南方向偏移了7．24km。
Spatial-temporal evolution of Aeolian desertification and landscape pattern in Horqin Sandy Land: A case study of Naiman Banner in Inner Mongolia .https://doi.org/10.11821/xb201207005 URL [本文引用: 2] 摘要
利用1975年MSS影像，1992年、2006年、2010年TM影像和1999年ETM＋影像等5个时期遥感影像为数据源，提取奈曼旗35年来沙漠化土地动态变化信息，并在此基础上，探讨了区域沙漠化土地景观格局时空演变特征，旨在为科尔#心地区沙漠化治理和区域生态环境恢复与重建提供参考。结果表明：f1）35年来，奈曼旗沙漠化土地面积总体呈逆转的趋势，沙漠化总面积减少了123．43km^2，沙漠化土地主要经历了先增加后减少的过程；（2）景观格局呈波动性变化，1999年以前，景观形状指数和多样性指数增加，蔓延度和聚集度减小，破碎化程度加强，沙漠化程度上升，沙漠化主导类型为中度和重度沙漠化，1999年以后破碎化程度变弱，沙漠化程度明显下降，沙漠化主导类型转变为中度和轻度沙漠化；（3）1975—2010年问轻度和中度沙漠化土地重心迁移最为明显，轻度沙漠化土地重心向东北方向偏移了6．35km，中度沙漠化土地重心向西南方向偏移了7．24km。
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Dynamics of aeolian desertification and its driving forces in the Horqin Sandy Land, Northern China [J].https://doi.org/10.1007/s10661-014-3841-3 URL PMID: 24891073 [本文引用: 1] 摘要
Aeolian desertification is one of the most serious environmental and socioeconomic problems in arid, semi-arid, and dry subhumid zones. Understanding desertification processes and causes is important to provide reasonable and effective control measures for preventing desertification. With satellite remote sensing images as data source to assess the temporal and spatial dynamics of desertification from 1975 to 2010 in the Horqin Sandy Land, dynamic changes of aeolian desertification were detected using the human–machine interactive interpretation method. The driving factors of local desertification were analyzed based on natural and socioeconomic data. The results show that aeolian desertified land in the study area covered 30,19902km 2 in 2010, accounting for 24.102% of the study area. The total area of aeolian desertified land obviously expanded from 30,88402km 2 in 1975 to 32,07102km 2 in 1990, and gradually decreased to 30,19902km 2 in 2010; aeolian desertified land represented an increasing trend firstly and then decreased. During the past 3502years, the gravity centers of desertified lands that are classified as extremely severe and severe generally migrated to the northeast, whereas those that are moderate and slight migrated to the northwest. The migration distance of severely desertified land was the largest, which indicated the southern desertified lands were improved during the last few decades. In addition, the climatic variation in the past 3502years has been favorable to desertification in the Horqin Sandy Land. Aeolian desertified land rapidly expanded from 1975 to 1990 under the combined effects of climate changes and unreasonable human activities. After the 1990s, the main driving factors responsible for the decrease in desertification were positive human activities, such as the series of antidesertification and ecological restoration projects.
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科尔沁沙地王巴哈嘎湖泊的演变与水文气象因子关联度分析 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2284.2014.12.001 URL 摘要
利用1989－2009年期间9期遥感影像，通过遥感与GIS技 术提取了内蒙古科左后旗阿古拉镇王巴哈噶湖泊面积，分析该湖泊的时空变化特征，在此基础上，结合该20年间气象资料曲线拟合对其原因进行灰色关联度分析， 并建立多元回归模型对区域湖泊面积变化进行预测。分析表明，研究期内王巴哈嘎湖泊面积1995年达到湖泊面积最大值2．5299 km2，2007年达到最小值仅有1．044 km2，湖泊面积呈波动状，但整体趋于萎缩状态。1988年以来，吉力吐的降雨与相对湿度逐年下降，气温逐年升高，气候呈现暖干化的特征。通过湖泊动态变 化与水文气象因子关联度分析表明，湖泊面积和降水的变化存在较强的相关关系，关联度达到0．873212，是湖泊变化的主要影响因子。通过建立气象要素与 湖泊面积间的回归方程，表明两者存在显著性相关关系。
Duan Limin et al .https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2284.2014.12.001 URL 摘要
利用1989－2009年期间9期遥感影像，通过遥感与GIS技 术提取了内蒙古科左后旗阿古拉镇王巴哈噶湖泊面积，分析该湖泊的时空变化特征，在此基础上，结合该20年间气象资料曲线拟合对其原因进行灰色关联度分析， 并建立多元回归模型对区域湖泊面积变化进行预测。分析表明，研究期内王巴哈嘎湖泊面积1995年达到湖泊面积最大值2．5299 km2，2007年达到最小值仅有1．044 km2，湖泊面积呈波动状，但整体趋于萎缩状态。1988年以来，吉力吐的降雨与相对湿度逐年下降，气温逐年升高，气候呈现暖干化的特征。通过湖泊动态变 化与水文气象因子关联度分析表明，湖泊面积和降水的变化存在较强的相关关系，关联度达到0．873212，是湖泊变化的主要影响因子。通过建立气象要素与 湖泊面积间的回归方程，表明两者存在显著性相关关系。
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1977-2008年延吉市城市景观格局演变 [J].
The evolvement and driving forces of urban landscape pattern in Yanji City in the past three decades were explored based on the theory of landscape ecology and the technology of remote sensing and GIS, using the multi-source interpreted data of topographic maps in 1977 and 1986, Landsat TM images in 1992 and 2001, and ALOS image in 2008. The indices chosen are the structure of urban landscape, the average area of patches, patch density, fractal dimension, isolation index, landscape diversity and evenness index. Taking GIS as a platform to integrate and analyze data, the driving forces are summarized together with the development of Yanji City. The results show that, the landscape pattern in Yanji City changed greatly from 1977 to 2008. The area of cultivated land and built-up land increased, while grassland and woodland decreased. The urban landscape diversity, landscape fractal dimension and evenness index were all increased. The reason of urban landscape pattern change is mainly by human activity. The growth of population and economy together with industrialization and urbanization were main forces for urban landscape pattern evolvement in Yanji City. The results can provide scientific evidence for ecological landscape design and urban development planning in other regions.
The evolution of landscape pattern of Yanji city 1977-2008 .
The evolvement and driving forces of urban landscape pattern in Yanji City in the past three decades were explored based on the theory of landscape ecology and the technology of remote sensing and GIS, using the multi-source interpreted data of topographic maps in 1977 and 1986, Landsat TM images in 1992 and 2001, and ALOS image in 2008. The indices chosen are the structure of urban landscape, the average area of patches, patch density, fractal dimension, isolation index, landscape diversity and evenness index. Taking GIS as a platform to integrate and analyze data, the driving forces are summarized together with the development of Yanji City. The results show that, the landscape pattern in Yanji City changed greatly from 1977 to 2008. The area of cultivated land and built-up land increased, while grassland and woodland decreased. The urban landscape diversity, landscape fractal dimension and evenness index were all increased. The reason of urban landscape pattern change is mainly by human activity. The growth of population and economy together with industrialization and urbanization were main forces for urban landscape pattern evolvement in Yanji City. The results can provide scientific evidence for ecological landscape design and urban development planning in other regions.
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基于退耕还草背景的科尔沁沙地土地利用景观格局分析 [J].
以2000、2005年的土地利用矢量数据为基础数据,选用生态意义较明确的景观特征指数,从区域和旗县2个尺度,定量分析了科尔沁沙地实施退耕还草工程5年间土地利用景观格局的变化态势,并揭示了土地利用景观格局变化对区域生态环境的影响。结果表明:⑴退耕还草5年间,科尔沁沙地的水田、旱地、有林地、灌木林地、疏林地和高覆盖度草地景观的面积及空间分布的连续性趋于增大,而沙地、盐碱地、水域及沼泽湿地景观的面积及空间分布的连续性趋于减小;各旗县景观斑块类型的变化趋势不尽相同。⑵退耕还草5年间,科尔沁沙地的景观多样性降低0.97%,景观优势度增大3.08%,景观破碎化程度降低2.00%,整体景观组成趋于简单;各旗县景观结构的变化趋势不尽相同。⑶退耕还草5年间,科尔沁沙地旱地面积变化率与生态环境指数变化率间呈显著负相关(P=0.008,r=0.674,n=14),而高覆盖度草地面积变化率与生态环境指数变化率间呈显著正相关(P0.001,r=0.876,n=14),表明科尔沁沙地实施退耕还草工程期间,风蚀严重的旱地的退耕和高质量草地的建植是提高区域生态环境质量的关键。
Analysis of land use and landscape pattern of grassland in the Horqin Sandy Land Based on background .
以2000、2005年的土地利用矢量数据为基础数据,选用生态意义较明确的景观特征指数,从区域和旗县2个尺度,定量分析了科尔沁沙地实施退耕还草工程5年间土地利用景观格局的变化态势,并揭示了土地利用景观格局变化对区域生态环境的影响。结果表明:⑴退耕还草5年间,科尔沁沙地的水田、旱地、有林地、灌木林地、疏林地和高覆盖度草地景观的面积及空间分布的连续性趋于增大,而沙地、盐碱地、水域及沼泽湿地景观的面积及空间分布的连续性趋于减小;各旗县景观斑块类型的变化趋势不尽相同。⑵退耕还草5年间,科尔沁沙地的景观多样性降低0.97%,景观优势度增大3.08%,景观破碎化程度降低2.00%,整体景观组成趋于简单;各旗县景观结构的变化趋势不尽相同。⑶退耕还草5年间,科尔沁沙地旱地面积变化率与生态环境指数变化率间呈显著负相关(P=0.008,r=0.674,n=14),而高覆盖度草地面积变化率与生态环境指数变化率间呈显著正相关(P0.001,r=0.876,n=14),表明科尔沁沙地实施退耕还草工程期间,风蚀严重的旱地的退耕和高质量草地的建植是提高区域生态环境质量的关键。
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Control problems of grey systems [J].https://doi.org/10.1016/S0167-6911(82)80025-X URL [本文引用: 1] 摘要
The stability and stabilization of a grey system whose state matrix is triangular is studied. The displacement operator and established transfer developed by the author are the indispensable tool for the grey system.
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科尔沁沙地土地沙漠化与景观结构变化的关系分析 [J].
<FONT face=Verdana>从时空尺度分析了科尔沁沙地典型地区1975—2005年景观结构的动态变化对土地沙漠化的影响,结果表明:沙漠化程度在1975—2005年之间呈典型的抛物线变化趋势,其中在1985年达到最大值0.398；30 a来,景观尺度上的斑块密度由21个\5hm-2增加到52个\5hm-2,分维数由1.203增大到1.244,说明景观破碎化增强,结构趋向复杂、稳定；景观结构动态对沙漠化程度的影响分析表明,景观的多样化,促进沙漠化的正向发展；斑块密度越大,沙漠化程度越大,说明高的景观的破碎化程度和空间异质性对沙漠化过程对有促进作用。分维数对沙漠化过程的影响较为复杂,在2005年,分维数对沙漠化程度影响是正相关的,且有显著的线性回归关系,但在其他时间段上分维数对沙漠化的程度是负相关的,相关性不够显著。</FONT>
Analysis of relationship between desertification and landscape structure changes in Horqin Sandland .
<FONT face=Verdana>从时空尺度分析了科尔沁沙地典型地区1975—2005年景观结构的动态变化对土地沙漠化的影响,结果表明:沙漠化程度在1975—2005年之间呈典型的抛物线变化趋势,其中在1985年达到最大值0.398；30 a来,景观尺度上的斑块密度由21个\5hm-2增加到52个\5hm-2,分维数由1.203增大到1.244,说明景观破碎化增强,结构趋向复杂、稳定；景观结构动态对沙漠化程度的影响分析表明,景观的多样化,促进沙漠化的正向发展；斑块密度越大,沙漠化程度越大,说明高的景观的破碎化程度和空间异质性对沙漠化过程对有促进作用。分维数对沙漠化过程的影响较为复杂,在2005年,分维数对沙漠化程度影响是正相关的,且有显著的线性回归关系,但在其他时间段上分维数对沙漠化的程度是负相关的,相关性不够显著。</FONT>
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浑善达克沙地景观格局变化研究 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1003-7578.2007.05.025 URL [本文引用: 1] 摘要
在遥感和GIS技术的支持下，通过采用转换矩阵和斑块伸长指数、破碎度指数、多样性指数、优势度指数、均匀度指数等景观指数分析了80年代末期到2000年浑善达克沙地景观动态变化，结果显示：①景观要素类型尺度上，研究区草原景观和固定沙丘景观面积明显缩小，半固定沙丘景观和流动沙地景观向外扩展，反映出整个沙地向荒漠化方向发展的趋势；②景观尺度上，斑块伸长指数有所下降，破碎度变大，反映出人类活动对景观的干预作用不断增强；景观多样性指数和均匀度指数减小，优势度指数增加，表明景观的组成趋向简单，主要景观对区域景观变化起到主导作用，景观中的支配能力和影响力在增强。
Study on changes of landscape pattern of Hunshandake Sands. Journal of Arid Land Resources and https://doi.org/10.3969/j.issn.1003-7578.2007.05.025 URL [本文引用: 1] 摘要
在遥感和GIS技术的支持下，通过采用转换矩阵和斑块伸长指数、破碎度指数、多样性指数、优势度指数、均匀度指数等景观指数分析了80年代末期到2000年浑善达克沙地景观动态变化，结果显示：①景观要素类型尺度上，研究区草原景观和固定沙丘景观面积明显缩小，半固定沙丘景观和流动沙地景观向外扩展，反映出整个沙地向荒漠化方向发展的趋势；②景观尺度上，斑块伸长指数有所下降，破碎度变大，反映出人类活动对景观的干预作用不断增强；景观多样性指数和均匀度指数减小，优势度指数增加，表明景观的组成趋向简单，主要景观对区域景观变化起到主导作用，景观中的支配能力和影响力在增强。
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毛乌素沙地景观格局变化研究 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-0933.2001.02.003 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
通过对毛乌素沙地不同时期的景观分类和制图以及景观格局计算 ,分析了 50年代到 90年代毛乌素沙地景观动态与景观格局变化的特征和模式。研究表明 ,50年代以来 ,毛乌素沙地景观发生了巨大变化 ,流动沙地、半固定沙地面积大幅度增加 ,固定沙地面积迅速减少 ,农田面积明显增加 ,草原、柳湾和盐湿低地等面积显著减少。50年代时 ,整个景观以流动沙地和固定沙地占优势 ,而 90年代 ,则以流动沙地占绝对优势。伴随着荒漠化的发展 ,各种景观要素类型之间相互转化 ,景观格局发生显著变化。固定沙地面积减少伴随着斑块的破碎化 ,大型斑块数量减少 ,小型斑块数量增加 ;流动沙地面积增加的同时 ,一方面 ,较小的斑块不断联合形成更多的大型斑块 ,另一方面 ,流动沙地不断向固定、半固定沙地内部渗透 ,形成更多的小型斑块 ,使整个景观更加破碎。不合理的人类活动是荒漠化扩展及景观格局发生显著变化的主要驱动因素。
Temporal and spatial patterns of landscape in the Mu Us Sandland, Northern China .https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-0933.2001.02.003 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
通过对毛乌素沙地不同时期的景观分类和制图以及景观格局计算 ,分析了 50年代到 90年代毛乌素沙地景观动态与景观格局变化的特征和模式。研究表明 ,50年代以来 ,毛乌素沙地景观发生了巨大变化 ,流动沙地、半固定沙地面积大幅度增加 ,固定沙地面积迅速减少 ,农田面积明显增加 ,草原、柳湾和盐湿低地等面积显著减少。50年代时 ,整个景观以流动沙地和固定沙地占优势 ,而 90年代 ,则以流动沙地占绝对优势。伴随着荒漠化的发展 ,各种景观要素类型之间相互转化 ,景观格局发生显著变化。固定沙地面积减少伴随着斑块的破碎化 ,大型斑块数量减少 ,小型斑块数量增加 ;流动沙地面积增加的同时 ,一方面 ,较小的斑块不断联合形成更多的大型斑块 ,另一方面 ,流动沙地不断向固定、半固定沙地内部渗透 ,形成更多的小型斑块 ,使整个景观更加破碎。不合理的人类活动是荒漠化扩展及景观格局发生显著变化的主要驱动因素。
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科尔沁城镇化过程对沙地景观的影响 [J].https://doi.org/10.13866/j.azr.2017.04.26 URL [本文引用: 2] 摘要
城镇空间扩展所表征的城镇化过程及其对区域景观的影响,是景观生态学研究中的重要方向之一,也是景观生态学中格局-过程研究的重要组成部分.以1985-2013年遥感数据为基础,GIS技术与景观格局分析方法为手段,采用主要指标构建的城镇化指数定量分析了城镇化过程对科尔沁沙地景观的影响.结果表明:近28 a来,区域城镇化发展较快,年均提高0.64％,并呈现阶段性特征,研究区景观变化明显.在斑块水平上,农田、固定沙丘、林地、居工地的面积增加,其余景观类型的面积减少;农田、居工地与林地的破碎化程度增加;农田、固定沙丘最大斑块面积增加最显著,在区域中的优势作用增强.在景观水平上,区域景观破碎化程度减轻,空间集聚程度增加,景观类型组成趋于简单.区域内城镇化过程对不同类型景观的影响存在差异性,其特征表现为城镇化对农田、居工地的影响最大,对其他类型景观的影响较小.城镇化指数与斑块数量、散布与并列指数、香农多样性指数之间存在显著的负相关关系,城镇化指数与蔓延度指数为显著的正相关关系,表现为研究区景观破碎化程度、空间散布程度、异质性均随城镇化水平提高而减小,反映出城镇化与景观变化存在一定的内在联系,选取的景观指数能够反映城镇化过程对区域景观的影响.
Influence of Horqin urbanization process on sandy landscape .https://doi.org/10.13866/j.azr.2017.04.26 URL [本文引用: 2] 摘要
城镇空间扩展所表征的城镇化过程及其对区域景观的影响,是景观生态学研究中的重要方向之一,也是景观生态学中格局-过程研究的重要组成部分.以1985-2013年遥感数据为基础,GIS技术与景观格局分析方法为手段,采用主要指标构建的城镇化指数定量分析了城镇化过程对科尔沁沙地景观的影响.结果表明:近28 a来,区域城镇化发展较快,年均提高0.64％,并呈现阶段性特征,研究区景观变化明显.在斑块水平上,农田、固定沙丘、林地、居工地的面积增加,其余景观类型的面积减少;农田、居工地与林地的破碎化程度增加;农田、固定沙丘最大斑块面积增加最显著,在区域中的优势作用增强.在景观水平上,区域景观破碎化程度减轻,空间集聚程度增加,景观类型组成趋于简单.区域内城镇化过程对不同类型景观的影响存在差异性,其特征表现为城镇化对农田、居工地的影响最大,对其他类型景观的影响较小.城镇化指数与斑块数量、散布与并列指数、香农多样性指数之间存在显著的负相关关系,城镇化指数与蔓延度指数为显著的正相关关系,表现为研究区景观破碎化程度、空间散布程度、异质性均随城镇化水平提高而减小,反映出城镇化与景观变化存在一定的内在联系,选取的景观指数能够反映城镇化过程对区域景观的影响.
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Function of a landscape lake in the reduction of biotoxicity related to trace organic chemicals from reclaimed water [J].https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.07.050 URL PMID: 27475464 [本文引用: 2] 摘要
The storage of water in a landscape lake can act as a buffer zone between reclaimed water production and reuse, but there is still uncertainty about the variation of water quality and toxic effects during the open-storage process. In this study, long-term sample collection, chemical analyses and biotoxicity assessments were conducted on reclaimed water before and after open storage in a landscape lake. The organic contents, in terms of chemical oxygen demand and total organic carbon, were found to be slightly higher in the lake water than that in the reclaimed water, but substantial reduction of the total concentration of 52 trace organic chemicals was obtained and microorganism toxicity, phytotoxicity, aquatic vertebrate toxicity and genotoxicity, were significantly weakened after open storage. Furthermore, the total risk quotient (RQTotal) decreased from 5.12 (potential ecological risk level) in the reclaimed water to 0.18 (negligible ecological risk level) in the lake water. The removal of chlorpyrifos, dichlorphos and tetracycline was identified as the main reason for biotoxicity reduction after open storage. The seminatural environment of the landscape lake would have provided a favorable condition for the decay of toxic trace organic chemicals so that the stored water turned to be safer for further reuse.
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Three-dimensional airflow and sediment transport patterns over barchan dunes [J].https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2016.10.025 URL [本文引用: 1] 摘要
61Compares measured and modelled three-dimensional airflow over barchan dunes.61Modelled results showed good agreement with in situ measurements of velocity, directionality, and turbulence intensity.61Two counter-rotating vortices are identified in highly turbulent lee-side flows.61Lee-side sediment flux potential shows complex dynamics in response to coherent turbulent structures.
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Mapping the interactions between rivers and sand dunes: Implications for fluvial and Aeolian geomorphology [J].https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2014.12.011 URL [本文引用: 1] 摘要
61The first global inventory of river - dune interactions using satellite imagery.61Systematic analysis of the interactions between fluvial and aeolian geomorphology.61Characterising the impact of combined fluvial – aeolian systems on geomorphology.61Determining the dominance of fluvial and aeolian systems in different settings.
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Morphodynamics, boundary conditions and pattern evolution within a vegetated linear dunefield [J].https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2017.03.024 URL [本文引用: 2] 摘要
The controls on the evolution of linear dunefields are poorly understood, despite the potential for reactivation of dunefields, which are currently stabilized by vegetation, under the influence of 21st century climate change. The relative roles of local influences (i.e. boundary conditions) and morphodynamic influences (i.e. emergent properties) remain unclear. Chronostratigraphic and sedimentological analyses were conducted on two pairs of linear dunes exhibiting different spatial patterning in the Strzelecki Desert of central Australia. It was hypothesized that morphodynamic influences, via pattern-coarsening, would mean that dunes from the simpler pattern, defined in terms of the frequency of defects (i.e. junctions and terminations), would be more mature, older landforms. Optically Stimulated Luminescence (OSL) dating of full-depth, regularly-sampled profiles was used to establish accumulation histories for the four dunes, and supported by sedimentological analysis to investigate possible compositional differences and similarities between the dunes. Whilst three of the dunes (the two more simply-patterned dunes, and one of the more complex dunes) have accumulation histories beginning between ~ 100 ka and 150 ka, and document sporadic net accumulation throughout the last interglacial/glacial cycle to the late Holocene, one of the dunes (with relatively complex patterning) reveals that the majority of the dune accumulation (> 7 m) at that site occurred during a relatively short window at ~ 50 ka. There is no clear sedimentological reason for the different behaviour of the younger dune. The data suggest that small-scale and essentially stochastic nature of the aeolian depositional/erosional system can overprint any large-scale morphodynamic controls. The concept of dating landscape change by pattern analysis is thus not supported by this study, and would require very careful interpretation of the scales being considered. This further suggests caution when interpreting dune chronostratigraphies palaeoenvironmentally, as different dunes are able to respond very differently to the same external stimulus (e.g. climate). In the case studied here, a mechanism is proposed to account for the rapid accumulation of the anomalous dune by avulsion of the local aeolian accumulation from one dune ridge to another.
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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 [J].Climate change and its relationship with land desertification in the ecotone between agriculture and animal husbandry in northern China in recent 40a: A case study of Horqin Sandy Land . |
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21世纪初科尔沁沙地沙漠化对区域气候变化的响应 [J].https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.2016.z2.024 URL [本文引用: 1] 摘要
利用2000—2013年生长季MODIS-NDVI时间序列遥感数据和降水、气温、蒸发和风速等气象数据,研究21世纪初科尔沁沙地沙漠化动态变化及其对区域气候变化的响应关系。结果表明:21世纪初,科尔沁沙地沙漠化经历了逆转-发展-逆转的过程,轻度和中度沙漠化土地面积呈显著下降趋势,重度和极重度沙漠化土地面积呈下降趋势但不显著。未沙漠化土地主要分布在研究区西北部,轻度和中度沙漠化土地广泛分布在研究区南部、东部和北部,重度和极重度沙漠化土地主要分布在西南部。2000—2013年,科尔沁沙地降水量呈上升趋势,气温、蒸发量和起沙风日数呈下降趋势,斜率分别为8.34 mm/a、-0.04℃/a、-23.56 mm/a和-1.7 d/a,其中蒸发量和起沙风日数下降趋势较为显著;近14 a来,科尔沁沙地沙漠化主要受水热条件的影响,尤其是在2000—2005年、2009—2013年2个时期,降水增多、蒸发减少,区域气候较湿润,研究区沙漠化2次逆转;此外,沙漠化受气候影响具有地域差异性,受气候影响较大的地区主要集中在研究区东部和东南部地区。研究可为科尔沁沙地沙漠形成机理分析及沙漠化防治工作提供理论依据。
Response of desertification in Horqin sandy land to regional climate change in the early twenty-first Century .https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.2016.z2.024 URL [本文引用: 1] 摘要
利用2000—2013年生长季MODIS-NDVI时间序列遥感数据和降水、气温、蒸发和风速等气象数据,研究21世纪初科尔沁沙地沙漠化动态变化及其对区域气候变化的响应关系。结果表明:21世纪初,科尔沁沙地沙漠化经历了逆转-发展-逆转的过程,轻度和中度沙漠化土地面积呈显著下降趋势,重度和极重度沙漠化土地面积呈下降趋势但不显著。未沙漠化土地主要分布在研究区西北部,轻度和中度沙漠化土地广泛分布在研究区南部、东部和北部,重度和极重度沙漠化土地主要分布在西南部。2000—2013年,科尔沁沙地降水量呈上升趋势,气温、蒸发量和起沙风日数呈下降趋势,斜率分别为8.34 mm/a、-0.04℃/a、-23.56 mm/a和-1.7 d/a,其中蒸发量和起沙风日数下降趋势较为显著;近14 a来,科尔沁沙地沙漠化主要受水热条件的影响,尤其是在2000—2005年、2009—2013年2个时期,降水增多、蒸发减少,区域气候较湿润,研究区沙漠化2次逆转;此外,沙漠化受气候影响具有地域差异性,受气候影响较大的地区主要集中在研究区东部和东南部地区。研究可为科尔沁沙地沙漠形成机理分析及沙漠化防治工作提供理论依据。
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近50年来中国北方沙漠化土地的时空变化 [J].https://doi.org/10.11821/xb200402006 URL [本文引用: 1] 摘要
中国北方在过去的近50年里,沙漠化土地以其广泛的分布和迅速发展构成了区域主要的环境和社会经济问题.遥感监测和评价结果表明,到2000年沙漠化土地已达到38.57×104km2,其中潜在和轻度沙漠化土地13.93×104km2,中度沙漠化土地9.977×104km2,重度沙漠化土地7.909×104km2,严重沙漠化土地面积6.756×104 km2,它们主要分布在农牧交错带及其以北的草原牧业带、半干旱雨养农业带和绿洲灌溉农业与荒漠过度带.对上世纪50年代后期、1975年、1987年和2000年沙漠化土地遥感监测结果进行对比分析显示,我国北方沙漠化土地自20世纪50年代后期以来一直处于加速发展的态势,沙漠化土地年均发展速率20世纪50年代到70年代中期为1 560 km2,1976年到1988年提高到2 100 km2,1988年到2000年之间达到3 600 km2."整体恶化,局部治理"是近50年来北方沙漠化土地的变化的基本趋势.沙漠化土地的迅速发展不仅使中国北方的生态环境面临严峻的挑战,而且将严重影响中国整个区域国民经济的发展以及人民生活水平的提高.
Temporal and spatial changes of desertification land in northern China in recent 50 years. Journal of https://doi.org/10.11821/xb200402006 URL [本文引用: 1] 摘要
中国北方在过去的近50年里,沙漠化土地以其广泛的分布和迅速发展构成了区域主要的环境和社会经济问题.遥感监测和评价结果表明,到2000年沙漠化土地已达到38.57×104km2,其中潜在和轻度沙漠化土地13.93×104km2,中度沙漠化土地9.977×104km2,重度沙漠化土地7.909×104km2,严重沙漠化土地面积6.756×104 km2,它们主要分布在农牧交错带及其以北的草原牧业带、半干旱雨养农业带和绿洲灌溉农业与荒漠过度带.对上世纪50年代后期、1975年、1987年和2000年沙漠化土地遥感监测结果进行对比分析显示,我国北方沙漠化土地自20世纪50年代后期以来一直处于加速发展的态势,沙漠化土地年均发展速率20世纪50年代到70年代中期为1 560 km2,1976年到1988年提高到2 100 km2,1988年到2000年之间达到3 600 km2."整体恶化,局部治理"是近50年来北方沙漠化土地的变化的基本趋势.沙漠化土地的迅速发展不仅使中国北方的生态环境面临严峻的挑战,而且将严重影响中国整个区域国民经济的发展以及人民生活水平的提高.
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