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基于深度学习的毛乌素沙地植物根系吸水过程模拟
1
作者 赵明 王文科 +1 位作者 王一 赵永华 《水科学进展》 北大核心 2026年第1期120-133,共14页
植物根系吸水过程是地下水-土壤-植被-大气连续系统中水分运移的关键环节。然而,受限于传统试验方法和数值模拟技术的局限性,根系吸水机制研究仍面临一定的挑战。本研究通过原位试验监测数据,提出了卷积神经网络-长短期记忆网络(CNN-LS... 植物根系吸水过程是地下水-土壤-植被-大气连续系统中水分运移的关键环节。然而,受限于传统试验方法和数值模拟技术的局限性,根系吸水机制研究仍面临一定的挑战。本研究通过原位试验监测数据,提出了卷积神经网络-长短期记忆网络(CNN-LSTM)耦合模型,模拟典型沙生植物沙柳连续3个生长周期的根系吸水过程。结果表明:CNN-LSTM模型成功实现了根系吸水时空动态的高精度模拟,模型验证的决定系数保持在0.86以上,均方根误差均低于0.01,表现出优异的预测性能;与传统的数值模型相比,CNN-LSTM模型能够以较低的计算成本准确捕捉不同生长阶段的根系吸水过程,且具有较高的泛化性。研究成果可为植被根系吸水过程研究的方法创新提供重要参考。 展开更多
关键词 根系吸水 深度学习 数值模拟 沙柳 毛乌素沙地
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毛乌素沙地生态系统总初级生产力时空变化及其对气候变化的响应机制
2
作者 杨佳奇 王宗森 +8 位作者 张格语 刘宝龙 王志鹏 刘洋洋 胡尔查 温仲明 薛婷艺 陈嘉轩 刘辰明 《水土保持研究》 北大核心 2026年第2期314-322,共9页
[目的]揭示毛乌素沙地植被GPP的时空分异规律,解析其与降水、温度及辐射等气候因子的响应机制,量化退耕还林(草)工程的生态效益,为干旱区生态系统应对气候变化的适应性管理提供科学依据。[方法]以毛乌素沙地为研究区,基于Google Earth E... [目的]揭示毛乌素沙地植被GPP的时空分异规律,解析其与降水、温度及辐射等气候因子的响应机制,量化退耕还林(草)工程的生态效益,为干旱区生态系统应对气候变化的适应性管理提供科学依据。[方法]以毛乌素沙地为研究区,基于Google Earth Engine遥感云平台,综合MODIS产品的GPP数据、增强型植被指数(EVI)数据集和气象数据,采用趋势分析、偏相关分析与多元线性回归分析等方法,分析了毛乌素沙地2001—2020年植被GPP和EVI的时空变化规律,以及降水、温度、辐射因子对植被GPP变化的影响机制。[结果]毛乌素沙地GPP整体随时间呈增长趋势,由2001年的175 gC/(m^(2)·a)到2020年已增长到280 gC/(m^(2)·a),增长率达60%。在空间分布特征上,毛乌素沙地GPP分布呈现自西北向东南逐渐增大的趋势。毛乌素沙地GPP负增长地区分布较少,而显著增长趋势的地区位于毛乌素沙地的南部和东部较少地区,其增长趋势大于15 gC/(m^(2)·a),中西部增长趋势处于0~10 gC/(m^(2)·a)。毛乌素沙地东部地区GPP受降水影响大,西部地区GPP受降水影响小。辐射主导了毛乌素沙地GPP的增长。[结论]毛乌素沙地西部部分地区GPP影响因子为温度,东部GPP影响因子为降水,南部地区GPP则受降水、辐射、温度的综合影响。本研究结果可用于评估毛乌素沙地生态保护措施的效果与生态系统的恢复状况,并作为制定生态保护与管理政策的重要依据,进而帮助制定更有针对性的保护和管理措施,促进该区域生态系统的可持续发展。 展开更多
关键词 总初级生产力 植被恢复 气候变化 毛乌素沙地 驱动机制
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毛乌素沙地地下水埋深驱动樟子松水分利用趋深适应与效率提升
3
作者 梁璇 王力 《林业科学》 北大核心 2026年第2期53-65,共13页
【目的】探究毛乌素沙地樟子松人工林的水分利用策略,分析地下水埋深梯度与降水年型交互作用下樟子松水分来源和水分利用效率的动态变化规律及差异,为旱区人工林的林分结构优化和可持续经营提供科学依据。【方法】以毛乌素沙地初始地下... 【目的】探究毛乌素沙地樟子松人工林的水分利用策略,分析地下水埋深梯度与降水年型交互作用下樟子松水分来源和水分利用效率的动态变化规律及差异,为旱区人工林的林分结构优化和可持续经营提供科学依据。【方法】以毛乌素沙地初始地下水埋深分别为4 m(WTD_(4))、9 m(WTD_(9))和13 m(WTD_(13))的樟子松人工林为研究对象,采用稳定同位素(δ^(2)H、δ^(18)O和δ^(13)C)技术结合Mix SIAR模型,分析欠水年和平水年樟子松水分利用策略对地下水埋深的响应。【结果】1)随着地下水埋深增加和土壤含水量显著降低(从WTD_(4)的0.029 g·g^(-1)降至WTD_(13)的0.022 g·g^(-1)),樟子松60~200 cm土层的根质量密度占其0~200 cm土层总根质量密度的比例增加(从WTD_(4)的17.3%增至WTD_(13)的24.0%);2)不同地下水埋深下的樟子松在相同时期的水分来源存在差异,同一地下水埋深下的樟子松在不同降水年型的水分来源也有差别,欠水年对浅层土壤水的利用比例较平水年降低;3)整个观测期内,樟子松主要依赖深层(WTD_(4)为60~360 cm,WTD_(9)和WTD_(13)为60~400 cm)土壤水,其贡献率随地下水埋深增加逐渐上升(从WTD_(4)的34.6%增至WTD_(13)的52.6%),水分利用效率同步提升(从WTD_(4)的102.7μmol·mol^(-1)增至WTD_(13)的106.9μmol·mol^(-1));4)樟子松的株高、胸径、冠幅和林分密度在地下水深埋区(WTD_(13))均显著低于浅埋区(WTD_(4))。【结论】地下水埋深和降水年型通过影响土壤水分状况,驱动樟子松形成“根系深扎-水源深取-效率提升”的协同适应策略,但深埋区的樟子松生长受限。植被恢复过程中,需依据地下水埋深变化,实施差异化的植被配置和密度调控措施,有效减少植被建设对深层土壤水的过度消耗,促进生态建设的可持续发展。 展开更多
关键词 毛乌素沙地 稳定同位素 水分来源 水分利用效率 降水年型 MixSIAR
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毛乌素沙地三种沙丘类型黑沙蒿的空间点格局
4
作者 黄文琪 张定海 伊兰 《植物研究》 北大核心 2026年第2期324-335,共12页
为探究不同生长阶段固沙灌木在固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘类型中的空间格局及差异,该研究以毛乌素沙地3种沙丘类型的黑沙蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,采用空间点格局分析方法,基于g(r)函数和多种零模型,系统分析3种沙丘类型... 为探究不同生长阶段固沙灌木在固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘类型中的空间格局及差异,该研究以毛乌素沙地3种沙丘类型的黑沙蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,采用空间点格局分析方法,基于g(r)函数和多种零模型,系统分析3种沙丘类型中黑沙蒿种群2个不同生长阶段个体(成株和幼株)的空间分布、种内关联性及个体相对高差对其分布的影响。结果表明:在剔除生境异质性影响后,3种沙丘类型中黑沙蒿种群的空间分布均表现出一致性特征,在小尺度(0∼5 m)上呈聚集分布,而在大尺度上趋于随机或均匀分布。同时,种群的聚集强度(κ)和聚集分布标准差(σ)随着沙丘固定程度的增加而增大,且对于不同生长阶段的个体而言,成株的σ显著大于幼株。在种内关联性方面,成株与幼株的关系总体表现为无关联状态,仅在半固定沙丘的3∼10 m尺度上呈现显著正关联。此外,黑沙蒿个体相对高差对种群空间分布的影响表现出明显的沙丘类型依赖性:在稳定性较强的固定沙丘上,其影响不显著;在半固定沙丘上,个体相对高差对成株和幼株的空间分布构成强烈制约;在流动沙丘上,个体相对高差的影响主要体现在幼株上,黑沙蒿幼株显著偏好于丘底等个体相对高差较低的区域。研究结果为制定可持续的防风固沙策略提供理论依据。 展开更多
关键词 毛乌素沙地 3种沙丘 黑沙蒿 空间点格局 种内关联性 个体相对高差
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毛乌素沙地不同植被类型对土壤微生物群落及生态系统多功能性的影响
5
作者 刘涵文 郝洪剑 +4 位作者 郑芳欣 阿合江·赛力克 余舟昌 王绒 张伟 《生态学报》 北大核心 2026年第6期3045-3061,共17页
微生物是调控生态系统多功能性的关键参与者,但土壤微生物群落与生态系统多功能性之间的具体联系仍不清楚,特别是在沙区恢复生态系统少见报道。为此,以毛乌素沙地的四种植被类型为研究对象,测定土壤理化性质、碳组分、微生物群落组成、... 微生物是调控生态系统多功能性的关键参与者,但土壤微生物群落与生态系统多功能性之间的具体联系仍不清楚,特别是在沙区恢复生态系统少见报道。为此,以毛乌素沙地的四种植被类型为研究对象,测定土壤理化性质、碳组分、微生物群落组成、多样性及酶活性,通过平均值法和单域值法计算有机碳稳定性(SCS,Soil Organic Carbon Stabilization)、养分循环(NC,Nutrient Cycling)、微生物活性(MA,Microbial Activity)等单功能和生态系统多功能性(EMF,Ecosystem Multifunctionality),阐明不同植被类型下土壤微生物多样性及群落组成对土壤功能的调控作用。结果表明:(1)在四种植被类型中,酸杆菌门、变形菌门和子囊菌门为优势菌群;细菌和真菌Ace指数和Chao1指数在四种植被类型中均无显著性差异,而Simpson指数则均表现为典型草原显著高于荒漠草原和人工林。(2)平均值法得出的生态系统各单功能值存在显著差异,在典型草原中最高,在草原化荒漠或人工林中最低,多功能值则在两种方法中均表现为TS>DS>AF>GD。(3)典型草原各单功能值高于其他植被,对EMF贡献度最高的为SCS,平均值法得出对荒漠草原EMF贡献度最高的是NC(0.47)。(4)球囊菌门真菌、厚壁菌门以及一些未分类的真菌与MA、SCS、NC和EMF为正相关,而细菌放线菌门和真菌子囊菌门则与其呈负相关。(5)植被类型主要通过影响真菌群落组成,最终调控EMF。总体来看,真菌对EMF的解释度比细菌更高。研究探明了毛乌素沙地不同植被类型的微生物群落对EMF的影响,为当地的生态修复和生态系统管理提供了数据支持和理论支撑。 展开更多
关键词 毛乌素沙地 微生物多样性 微生物群落组成 生态系统多功能性 植被类型
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毛乌素沙地3种混交林的林下植物多样性及其影响因子分析
6
作者 刘世凡 赵伟波 +6 位作者 杨海峰 刘婷 曲娜 李龙 陈财德 乔玉东 洪光宇 《内蒙古林业科技》 2026年第1期11-17,共7页
为探究毛乌素沙地混交林对林下植物多样性的影响,以内蒙古毛乌素沙地樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)-北沙柳(Salix psammophila)混交林、樟子松-新疆杨(Populus alba var.pyramidalis)混交林、紫穗槐(Amorpha fruticosa)-北沙... 为探究毛乌素沙地混交林对林下植物多样性的影响,以内蒙古毛乌素沙地樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)-北沙柳(Salix psammophila)混交林、樟子松-新疆杨(Populus alba var.pyramidalis)混交林、紫穗槐(Amorpha fruticosa)-北沙柳混交林等典型混交林为研究对象,调查分析林下植物组成、多样性指数及其与林分因子的相关性。结果表明:研究区林下植物共有8种,分属5科8属。其中,豆科(Leguminosae)和菊科(Compositae)为优势科,分别占总物种数的25.0%和37.5%;生活型以草本为主(62.5%)。樟子松-北沙柳混交林物种最丰富,优势种为羊柴(Corethrodendron fruticosum var.lignosum),重要值0.39。樟子松-北沙柳混交林的Shannon-Wiener多样性指数(1.50)和Margalef丰富度指数(1.54)最高;紫穗槐-北沙柳混交林的Pielou均匀度指数(0.95)最高;樟子松-北沙柳混交林和紫穗槐-北沙柳混交林的Simpson优势度指数最高,均为0.68。相关性分析表明,Simpson优势度指数与平均树高、平均胸径、平均冠幅显著负相关。Margalef丰富度指数与草本层盖度、土壤全磷、全钾显著正相关,与郁闭度、林分密度显著负相关。Pielou均匀度指数与草本层盖度、土壤全磷、全钾显著负相关,与郁闭度、林分密度显著正相关。樟子松-北沙柳混交林更利于提升物种多样性,而紫穗槐-北沙柳混交林提高了物种均匀度。建议毛乌素沙地生态修复优先选择樟子松-北沙柳配置模式,并优化乔木密度以缓解水分和养分资源竞争。 展开更多
关键词 毛乌素沙地 人工林恢复 林下植被 生态恢复 林分因子
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陕北毛乌素沙地不同植被类型长期恢复对土壤水力特性的影响
7
作者 高荣 柴红烨 +4 位作者 李剑 马雅莉 齐昆 马博 石长春 《东北林业大学学报》 北大核心 2026年第3期57-64,共8页
为了研究陕北毛乌素沙地不同植被类型长期恢复下(40 a左右)土壤水力特性的变化特征及影响因素,选取典型乔木人工林(樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)、油松(Pinus tabuliformis Carrière)、侧柏(Platycladus orientalis(L.)... 为了研究陕北毛乌素沙地不同植被类型长期恢复下(40 a左右)土壤水力特性的变化特征及影响因素,选取典型乔木人工林(樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)、油松(Pinus tabuliformis Carrière)、侧柏(Platycladus orientalis(L.)Franco)和杨树(Populus)人工林)、灌木人工林(柠条(Caragana korshinskii Kom.)人工林)作为研究对象,同时将荒地设为对照(CK)。通过对不同植被类型下林地不同土层深度(h,0<h≤10 cm、10 cm<h≤20 cm、20 cm<h≤30 cm)的土壤水力特性(饱和导水率、田间持水量、饱和含水量)进行测定,结合土壤基本理化性质,揭示该地区不同植被类型长期恢复对土壤水力特性的影响。结果表明:不同植被类型饱和导水率平均值由大到小依次为杨树(5.03 cm·h^(-1))、侧柏(2.50 cm·h^(-1))、油松(1.84 cm·h^(-1))、樟子松(1.79 cm·h^(-1))、柠条(1.09 cm·h^(-1))、荒地(0.64 cm·h^(-1));田间持水量平均值由大到小依次为杨树(23.98%)、油松(21.00%)、侧柏(20.66%)、樟子松(19.46%)、柠条(17.24%)、荒地(15.00%);饱和含水量平均值由大到小依次为杨树(26.52%)、油松(25.60%)、侧柏(23.50%)、樟子松(22.90%)、柠条(21.37%)、荒地(21.25%)。整体上呈现乔木大于灌木,灌木大于荒地的规律。随深度的增加,不同人工林饱和导水率均随土层深度增加显著减小(P<0.05)。不同人工林饱和含水量变化趋势不同,其中樟子松、侧柏、杨树、柠条人工林的饱和含水量随深度增加逐渐降低(P<0.05),油松人工林的饱和含水量先增后减,而荒地的饱和含水量基本不受深度影响。对于田间持水量,不同人工林和荒地整体均表现为随土层深度增加而降低的趋势(P<0.05)。土壤密度是影响土层0<h≤30 cm土壤水力特性的主要因素,并且不同土层的土壤水力特性影响因素存在差异。随着土层深度的增加,影响土壤水力特性的因素数量逐渐减少。 展开更多
关键词 植被恢复 人工林 土壤水力特性 毛乌素沙地
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基于生态系统服务和地下水脆弱性的生态安全格局构建——以毛乌素沙地为例
8
作者 李家敏 朱永华 +4 位作者 梁丽娥 巢妍 王晓寒 王超 夏必胜 《生态学报》 北大核心 2026年第4期1931-1947,共17页
生态安全格局在维持地区生态稳定中发挥着不可替代的作用,科学划定其范围并进行有效管理是生态恢复的关键环节,这对于实现地区的可持续发展具有重要意义。以黄河流域陕北段典型区域毛乌素沙地为研究对象,融合生态系统服务功能评估、地... 生态安全格局在维持地区生态稳定中发挥着不可替代的作用,科学划定其范围并进行有效管理是生态恢复的关键环节,这对于实现地区的可持续发展具有重要意义。以黄河流域陕北段典型区域毛乌素沙地为研究对象,融合生态系统服务功能评估、地下水脆弱性评价和热点分析提取关键生态源地,引入夜间灯光指数对基础阻力面进行优化,使其能更准确地反映人类活动对生态过程的影响。基于电路理论识别研究区内重要的生态廊道和生态节点,为构建区域生态安全格局奠定了坚实基础,并联合周边城市生态发展政策,提出有针对性的生态治理策略。结果表明:(1)2005、2010、2015与2020四个时期,毛乌素沙地共识别出89个生态源地,平均面积为2081km^(2),占研究区总面积的5.27%,为生物提供了高质量的栖息环境和多样化的生态系统服务,同时较低的地下水脆弱性增强了该区域的生态稳定性;提取生态廊道共181条,平均长度12.64km,其中重要生态廊道为101条;确定生态夹点共1872个,生态障碍区共19746km^(2),是生态恢复的优先区域。(2)对识别出的生态源地和生态要素实施整体规划,并根据自然保护区分布与土地利用现状,制定了一套生态恢复策略,包括四个核心组成部分:划定生态保护红线,明确生态安全底线;加强关键生态节点的保护与恢复,提升生态安全格局的稳定性;实施分区分类生态修复措施,针对性的解决具体生态问题;促进区域协同治理,形成生态保护合力。系统构建了毛乌素沙地四个时期的生态安全格局,并提出了区域化的治理策略,有望为推动黄河流域高质量发展、提升荒漠化地区生态安全提供参考。 展开更多
关键词 生态安全格局 电路理论 有序加权平均(OWA)算法 生态优化策略 毛乌素沙地
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蒙、陕、宁沙化土地综合治理建设中存在问题及对策建议——以鄂尔多斯市毛乌素沙地区域联防联治为例
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作者 李雪松 刘瑞国 +2 位作者 闫晓东 代博皓 李华伟 《森林防火》 2026年第2期121-125,共5页
为阻止毛乌素沙地向陕西、宁夏蔓延,削弱毛乌素沙地上风口沙尘来源,阻断下风口沙尘东越南进,鄂尔多斯市在毛乌素沙地三省交界处建立锁边林草带和防风阻沙带,开展区域联防联治。以鄂尔多斯市毛乌素沙地区域联防联治工作为例,介绍了毛乌... 为阻止毛乌素沙地向陕西、宁夏蔓延,削弱毛乌素沙地上风口沙尘来源,阻断下风口沙尘东越南进,鄂尔多斯市在毛乌素沙地三省交界处建立锁边林草带和防风阻沙带,开展区域联防联治。以鄂尔多斯市毛乌素沙地区域联防联治工作为例,介绍了毛乌素沙地区域联防联治主要做法,分析了存在问题,提出了对策建议,旨在完善毛乌素沙地边缘锁边林草带和阻沙带防护功能,构筑毛乌素沙地蒙陕界、蒙宁界两大“防风阻沙带”,为荒漠化防治及沙化土地工作的实施提供依据和参考。 展开更多
关键词 毛乌素沙地 区域联防联治 沙化土地综合治理 存在问题 对策建议
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毛乌素沙地沙柳对水分的再分配过程及其影响机制 被引量：1
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作者 赵明 王文科 +4 位作者 赵永华 王周锋 王一 刘家琪 马文静 《生态学报》 北大核心 2025年第15期7550-7563,共14页
干旱半干旱区水资源匮乏且时空分布不均,限制了区域生态环境可持续发展。植物对水分的再分配起到重要调节作用,影响着大气-植物-土壤系统中的水循环过程。以毛乌素沙地典型沙生植物沙柳为研究对象,通过原位监测、统计分析和数值模拟的... 干旱半干旱区水资源匮乏且时空分布不均,限制了区域生态环境可持续发展。植物对水分的再分配起到重要调节作用,影响着大气-植物-土壤系统中的水循环过程。以毛乌素沙地典型沙生植物沙柳为研究对象,通过原位监测、统计分析和数值模拟的综合手段,系统研究沙柳冠层及根系吸水影响下的水分再分配过程及其影响机制。结果表明:降水特征和植被特征是冠层穿透雨率(Rcp)的主要影响因素。Rcp随降水强度的增加逐渐升高,当单次降水量超过30 mm或降水强度超过10 mm/h时,Rcp稳定在0.9左右。当沙柳冠幅直径大于250 cm或LAI大于1.5时,Rcp低于0.6,同时冠层特征对Rcp的影响随降雨强度的增加呈减弱趋势。冠层穿透雨率影响着土壤水分再分配及根系吸水过程,沙柳根系吸水导致土壤50 cm深度处的根区出现水分亏缺区域,一定程度阻滞水分的深层入渗。不同Rcp水平下土壤水分运移模拟结果表明,对同一降水事件,随着Rcp的减少,土壤水分储量的减少量逐渐增加,80 cm深度处的入渗量逐渐减少;而对同一Rcp水平,随着单次降水量的增加,80 cm深度处的入渗量随之增加,意味着较小的降水量和较低的Rcp都不利于土壤水储量和深层补给量的增加。因而可通过改变冠层特征,如合理控制植物林分密度,来提升冠层穿透雨率,以增加有效降水。研究成果对干旱半干旱区植被恢复与水资源管理具有重要意义。 展开更多
关键词 水分再分配 冠层穿透雨率 根系吸水 沙柳 毛乌素沙地
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毛乌素沙地南缘多年气象干旱向土壤干旱垂向传播过程解析 被引量：1
11
作者 贺军奇 龙婷 +3 位作者 陈云飞 刘祖钰 石长春 刘秀花 《农业工程学报》 北大核心 2025年第9期113-124,共12页
为探究黄河流域毛乌素沙地南缘气象干旱向包气带土壤干旱的垂向传播过程,该研究基于草地和裸地原位监测数据和长期气象数据,利用Hydrus-1D模型模拟1980—2020年的0~150 cm土壤水分动态;通过标准化降水蒸散指数(standardized precipitati... 为探究黄河流域毛乌素沙地南缘气象干旱向包气带土壤干旱的垂向传播过程,该研究基于草地和裸地原位监测数据和长期气象数据,利用Hydrus-1D模型模拟1980—2020年的0~150 cm土壤水分动态;通过标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)划分出40多年来大气干湿交替期(S1)、干旱期(S2)和湿润期(S3),结合土壤水分亏缺指数(soil moisture deficit index,SMDI),采用最大相关系数法、小波相干分析与干旱传播指数等方法,探究不同气候模式下草地和裸地的干旱传播过程。结果表明:气象干旱向土壤干旱传播时间随土层深度而延长。传播强度整体随深度减弱,但受根系分布影响使得草地根区相对其他深度干旱传播强度更弱。不同覆被条件下,同期草地土壤旱情相较于裸地更严重,即干旱历时长、烈度大且影响的土层深。草地对气象干湿状态的响应更敏感,各深度的干旱传播时间比裸地快1~2个月,且干旱传播强度超过裸地。干旱传播过程受不同气候模式影响。S3期间因降水量大且温度高干旱传播时间最快。但受不同时期蒸散过程差异的影响,干旱传播强度在S1期最强,S3期次之,S2期较弱。不同深度土壤的垂向传播过程受水文连通性、根系分布和蒸散发强度共同影响。草地的传播强度大于裸地,建议在防沙治沙与植被恢复工程中控制密度,减少土壤水分过度消耗以缓解干旱。研究结果揭示了气象干旱向土壤干旱的垂向传播过程,阐明了植被覆盖与气候模式对干旱传播过程的协同影响,可为毛乌素沙地防沙治沙工作提供理论参考与实践依据。 展开更多
关键词 干旱传播 垂向传播 毛乌素沙地 草地生态系统 干旱传播指数
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毛乌素沙地植被恢复过程中物种多样性与功能多样性的关系 被引量：5
12
作者 宋春阳 佘维维 +4 位作者 郭焱培 袁新月 秦树高 冯薇 张宇清 《生态学报》 北大核心 2025年第13期6331-6348,共18页
固沙植被在防止土壤风蚀、提高生物多样性和改善生态系统功能等方面发挥着非常重要的作用,然而,其对生物多样性和生态系统影响的机制研究仍较为有限,固沙植被演替过程中物种多样性与功能多样性的动态关系尚不明晰,制约着对生态系统恢复... 固沙植被在防止土壤风蚀、提高生物多样性和改善生态系统功能等方面发挥着非常重要的作用,然而,其对生物多样性和生态系统影响的机制研究仍较为有限,固沙植被演替过程中物种多样性与功能多样性的动态关系尚不明晰,制约着对生态系统恢复成效的评估。以毛乌素沙地不同恢复阶段的植物群落为研究对象,分析了植被演替过程中土壤理化性质、植物功能性状、群落物种组成等方面的变化,旨在揭示植被恢复过程中物种和功能多样性的变化及其关系。结果显示:(1)随着植被恢复,土壤黏粒、粉粒占比增加,水分、养分条件明显改善;(2)植物功能性状偏向资源获取型,株高、叶碳含量、叶氮含量和比根长等均显著提高;(3)物种丰富度显著增加,均匀度显著降低,Shannon-Wiener指数无明显变化;(4)功能多样性指数(功能离散度、功能分异度、功能均匀度、功能丰富度和功能离散度二次熵指数)显著降低。结果表明,固沙植被演替过程中,环境过滤发挥着主要作用,并推动着群落适应性策略的转变,固沙植被物种多样性虽有所提高,但各物种呈现趋同适应,功能多样性降低,植物对资源的利用率并未增加。因此,尽管目前的固沙植被经过二十余年的恢复,盖度显著提高,土壤质量有所改善,但尚未恢复至功能多样、结构稳定的阶段,未来仍需采取严格的封禁等保护措施,为生态系统持续演替创造条件。 展开更多
关键词 植物功能性状 物种多样性 功能多样性 植被恢复 毛乌素沙地
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1964—2020年毛乌素沙地新垦耕地和弃耕地空间格局变化及其对荒漠化的影响 被引量：4
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作者 费兵强 吴波 +6 位作者 殷婕 董春媛 马慧榕 修晓敏 贾晓红 庞营军 张平 《干旱区地理》 北大核心 2025年第4期661-672,共12页
毛乌素沙地位于我国北方农牧交错带,生态环境非常脆弱。基于长时序多源遥感数据,分析了1964—2020年毛乌素沙地新垦耕地与弃耕地的空间格局变化及其对荒漠化的影响。结果显示:(1)1964—2020年毛乌素沙地新垦耕地和弃耕地面积变化可分为... 毛乌素沙地位于我国北方农牧交错带,生态环境非常脆弱。基于长时序多源遥感数据,分析了1964—2020年毛乌素沙地新垦耕地与弃耕地的空间格局变化及其对荒漠化的影响。结果显示:(1)1964—2020年毛乌素沙地新垦耕地和弃耕地面积变化可分为3个阶段。1964—1986年新垦耕地和弃耕地面积均较大,年均弃耕地面积是1986—2020年的2.89倍;1986—2007年新垦耕地和弃耕地面积均较小并且相对稳定;2007—2020年新垦耕地面积增长迅速,年均新垦耕地面积是1964—2007年的3.24倍。(2)新垦耕地和弃耕地表现出明显的空间分布差异。1964—1986年新垦耕地集中分布于沙地中部和西部,以及南部部分区域;1971—2010年新垦耕地只在沙地南部和东部区域局部出现;2010—2020年沙地南部和东部区域新垦耕地大幅度增加,2015年以来开垦强度有所降低。1964—1971年弃耕地集中分布于沙地东北部以及中部和南部部分区域,1971—1986年弃耕地在沙地南部分布比较集中,同时也散布于沙地东北部以及中部和西部部分区域;1986—2020年弃耕地面积大幅度减少,仅在沙地南缘和东部部分区域出现。(3)1964—1986年毛乌素沙地的耕地弃耕使弃耕地及其周边区域发生了强烈的荒漠化;2010—2020年新垦耕地周边区域荒漠化土地并未出现扩张现象,但荒漠化程度存在加重趋势。耕地开垦和弃耕主要受政策因素驱动。近年来毛乌素沙地的大规模耕地开垦对其荒漠化的长期影响需要持续关注。 展开更多
关键词 新垦耕地 弃耕地 时空格局 荒漠化 毛乌素沙地
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气候变化和人类活动对毛乌素沙地NDVI变化的量化分析 被引量：8
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作者 常文静 丛士翔 +3 位作者 王融融 丁旭东 余海龙 黄菊莹 《干旱区地理》 北大核心 2025年第1期63-74,共12页
气候变化和人类活动是驱动植被动态变化的两大关键影响因子。归一化植被指数(NDVI)是评估植被动态变化的有效指标,能够合理地评价生态系统变化及其可持续性。基于SPOT/VEG⁃ETATION NDVI时间序列数据、气象数据和地表覆盖数据,借助GIS空... 气候变化和人类活动是驱动植被动态变化的两大关键影响因子。归一化植被指数(NDVI)是评估植被动态变化的有效指标,能够合理地评价生态系统变化及其可持续性。基于SPOT/VEG⁃ETATION NDVI时间序列数据、气象数据和地表覆盖数据,借助GIS空间分析、相关性分析及残差分析等方法,探讨了1998—2019年毛乌素沙地NDVI时空演变特征及其驱动机制,厘定了气候变化和人类活动两大驱动因素对毛乌素沙地NDVI变化的相对贡献率。结果表明:(1)1998—2019年毛乌素沙地NDVI整体以0.0067·a^(-1)的速率增长,空间分布上表现为由西北向东南逐渐递增的分布趋势。但NDVI增长整体持续性不强,未来可能出现波动。(2)气候变化与人类活动共同驱动了毛乌素沙地NDVI的增长。其中,NDVI变化与降水呈显著正相关,而与气温的相关性则较弱。大型生态工程的实施与气候要素的耦合驱动了毛乌素沙地86.30%的植被改善,和已有生态建设工程成效研究结论相符。(3)归因分析结果表明,人类活动促进了毛乌素沙地83.20%的NDVI增长,而降水量驱动了毛乌素沙地73.14%的NDVI增长,降水量与人类活动的耦合作用对NDVI的影响更为显著。 展开更多
关键词 毛乌素沙地 植被NDVI 气候变化 人类活动 相对贡献率
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毛乌素沙地生物结皮覆盖土壤中微生物残体碳贡献及其影响因素 被引量：2
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作者 孟延荣 白存琳 +8 位作者 赵广伟 牛向雯 佘维维 张宇清 秦树高 杨婧 姜雅文 黎明杰 冯薇 《土壤学报》 北大核心 2025年第5期1560-1570,共11页
生物结皮作为荒漠生态系统重要的地表覆被物,可通过多种途径增加土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)固存。然而,有关生物结皮覆盖下微生物残体碳(Microbial necromass carbon,MNC)对SOC的贡献及影响因素仍不清楚。以毛乌素沙地广泛分... 生物结皮作为荒漠生态系统重要的地表覆被物,可通过多种途径增加土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)固存。然而,有关生物结皮覆盖下微生物残体碳(Microbial necromass carbon,MNC)对SOC的贡献及影响因素仍不清楚。以毛乌素沙地广泛分布的藻、地衣与苔藓结皮为研究对象,采集不同类型结皮的结皮层与层下0~5 cm土壤样品,分析土壤氨基糖含量和土壤理化性质,探究三类生物结皮覆盖土壤中MNC变化及其驱动因素。结果显示:(1)藻、地衣与苔藓结皮层土壤中MNC对SOC贡献分别约为57.7%、47.9%和22.5%,结皮层下土壤中分别约为40.7%、40.2%和28.5%;(2)真菌残体碳(Fungal necromass carbon,FNC)对SOC平均贡献(28.4%±10.7%)显著高于细菌残体碳(Bacterial necromass carbon,BNC)(11.2%±4.8%);(3)FNC和BNC对颗粒有机碳的显著性高于矿物结合态有机碳;(4)FNC、BNC与氮含量(铵态氮、硝态氮及全氮)、SOC呈显著正相关,与土壤pH、交换性钙离子、土壤含水量呈显著负相关。综上所述,MNC对SOC的贡献度随藻、地衣、苔藓结皮逐渐降低,且主要贡献于活性碳库,FNC对SOC的贡献占据主导地位。土壤中的氮含量、SOC、pH、交换性钙离子和含水量对MNC的积累与分解具有显著影响。研究结果有助于促进对生物结皮覆盖土壤中微生物介导的土壤碳循环与碳固持机制的深入认识,并为荒漠区碳管理策略的制定提供科学依据。 展开更多
关键词 生物结皮 微生物残体碳 颗粒有机碳 矿物结合态有机碳 氮含量 毛乌素沙地
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毛乌素沙地生态系统碳储量时空变化及其驱动因素分析:以乌审旗为例 被引量：2
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作者 李悦 赵红霞 +2 位作者 胡尔查 胡永宁 王铮 《生态与农村环境学报》 北大核心 2025年第1期99-113,共15页
随着防沙治沙任务的不断推进,毛乌素沙地植被盖度显著提升,其中草原和森林植被的增加主要源自荒漠植被类型转变。预测碳储量的时空变化,探究其变化的驱动因素,可为毛乌素沙地生态系统保护和土地利用规划提供科学依据。本研究以乌审旗为... 随着防沙治沙任务的不断推进,毛乌素沙地植被盖度显著提升,其中草原和森林植被的增加主要源自荒漠植被类型转变。预测碳储量的时空变化,探究其变化的驱动因素,可为毛乌素沙地生态系统保护和土地利用规划提供科学依据。本研究以乌审旗为例,基于1990—2020年土地利用数据,采用PLUS-InVEST模型探讨1990—2020年及2035年4种情景[自然发展情景(NE)、可持续协调发展情景(SC)、生态保护情景(EP)和经济发展情景(ED)]下碳储量时空变化,并借助地理探测器模型和对数平均迪氏指数法(LMDI)探究引起碳储量变化的驱动因素。结果显示:(1)30年间乌审旗耕地、林地、水域和建设用地面积扩张,草地和沙地面积缩减;草地和林地是主要碳储存地,30年间生态系统碳储量增加266.59万t,林地面积的增长是碳储量增加的主要原因。(2)至2035年,在4种预测情景中,经济发展情景下区域碳储量增长面积比例最高,而在自然发展情景下碳储量减少的区域面积比例达到最大。(3)利用地理探测器模型得出DEM、NDVI和转入林地面积对碳储量变化的解释力较大;利用LMDI模型得出林地转入面积和经济发展促进碳储量增加。研究结果表明:多情景分析不仅有助于全面深入地了解碳储量时空格局演变特征,还有利于制定满足城镇集约化和生态高质量发展且兼顾增汇的土地利用规划策略。 展开更多
关键词 土地利用变化 碳储量 情景模拟 驱动因素 毛乌素沙地
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绿洲化背景下毛乌素沙地植被变化趋势及其驱动力 被引量：5
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作者 曹菲 周静 +5 位作者 辛雨润 熊鸿 王一浩 王晨沣 刘梦云 王小平 《生态学报》 北大核心 2025年第9期4431-4445,共15页
退耕还林还草工程的实施使得毛乌素沙地生态环境显著改善,但过度密植使该区域地下水资源承载能力到达上限,部分地区植被出现退化现象。为探究毛乌素沙地区域植被动态变化趋势及驱动机制,利用MODIS归一化差值植被指数(NDVI),土地利用及... 退耕还林还草工程的实施使得毛乌素沙地生态环境显著改善,但过度密植使该区域地下水资源承载能力到达上限,部分地区植被出现退化现象。为探究毛乌素沙地区域植被动态变化趋势及驱动机制,利用MODIS归一化差值植被指数(NDVI),土地利用及气象数据,采用趋势与突变分析、Hurst指数、偏相关分析等方法旨在厘清毛乌素沙地绿洲化过程中,植被变化态势及其与气候变化的响应规律,同时揭示人类活动主导的土地利用变化对绿洲化过程的影响机制。结果表明:(1)2000—2022年生长季,毛乌素沙地植被改善明显,76%以上区域NDVI呈现极显著增加趋势。(2)毛乌素沙地以草地为主,突变与趋势分析发现区域NDVI增速在2009年后开始变缓,草地未来存在退化的潜在风险。(3)植被在生长季对气候的响应存在0—2个月的滞后,区域气候的暖湿化与降水量分配是促进植被生长与空间分异的关键,而低温在一定程度抑制了各类植被的生长。(4)生态恢复工程的实施有效保护了草地并促进裸地(约占区域总面积的2.25%)向草地的转移,同时也有部分草地(约占区域总面积的0.73%)转化为农田。探究了绿洲化背景下毛乌素沙地植被变化趋势,揭示了气候变化及人类活动主导的土地利用变化对绿洲化过程的影响机制,结果能为毛乌素沙地植被恢复策略制定提供数据支撑。 展开更多
关键词 毛乌素沙地 NDVI 趋势分析 滞后效应 驱动因子 地理探测器
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基于WEAP-MODFLOW耦合模型的毛乌素沙地水资源优化配置 被引量：5
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作者 唐古藞山 敖畅 +4 位作者 曾文治 鹿海员 郑和祥 陈皓锐 田小强 《节水灌溉》 北大核心 2025年第1期68-76,共9页
毛乌素沙地是我国现存的最具代表性的沙地治理典型示范区,优化水资源开发利用格局,同时满足日益增长的生活水平和维护生态治理成果的要求,对于全面迈进高质量发展道路具有重大意义。以内蒙古鄂尔多斯毛乌素沙地地区为研究对象,开展基于W... 毛乌素沙地是我国现存的最具代表性的沙地治理典型示范区,优化水资源开发利用格局,同时满足日益增长的生活水平和维护生态治理成果的要求,对于全面迈进高质量发展道路具有重大意义。以内蒙古鄂尔多斯毛乌素沙地地区为研究对象,开展基于WEAP-MODFLOW耦合模型的毛乌素沙地水资源优化配置以及配置后承载力评价,结果表明:当前政策供水能力下,规划期内研究区无法满足水资源供需平衡等要求,且综合预案较预测承载力提升作用较小,而充分挖潜供水能力后的预案则有较大提升;最优配置预案为T14,其承载力达到3.80,接近“优质承载”等级,该预案配置为:至2030年,灌溉水利用系数达到先进值0.8,实现工业需水量不超过12065万m³,每年适度增加3%的生态需水量,同时充分挖潜研究区地下水与疏干水的利用潜力,使地下水、疏干水可供水量达到43279、24744万m³且地表水可供水量保持3138万m³不变。 展开更多
关键词 水资源优化配置 WEAP MODFLOW 毛乌素沙地 水资源承载力
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毛乌素沙地典型人工植被根际土壤磷形态特征 被引量：4
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作者 韩超群 王娇 +1 位作者 赵春雷 邵明安 《土壤学报》 北大核心 2025年第1期165-176,共12页
人工植被对毛乌素沙地生态系统恢复具有重要作用,了解典型人工植被根际与非根际土壤磷(P)形态特征,可为该区科学开展植被建设提供依据。采集毛乌素沙地7种典型人工植被(樟子松、小叶杨、长柄扁桃、紫穗槐、沙柳、臭柏和沙蒿)根际和非根... 人工植被对毛乌素沙地生态系统恢复具有重要作用,了解典型人工植被根际与非根际土壤磷(P)形态特征,可为该区科学开展植被建设提供依据。采集毛乌素沙地7种典型人工植被(樟子松、小叶杨、长柄扁桃、紫穗槐、沙柳、臭柏和沙蒿)根际和非根际土壤,采用蒋柏藩–顾益初分级方法对比分析不同形态P含量。结果表明,沙柳根际土全磷(TP)含量显著高于其他植被,小叶杨、长柄扁桃和沙蒿根际土有效磷(AP)含量显著高于非根际土,表明种植小叶杨等3种植被有利于AP的活化;不同植物根际土与非根际土之间P形态差异显著:樟子松、长柄扁桃、紫穗槐和沙柳4种人工植被根际土八钙型磷酸盐(Ca_(8)-P)含量均低于非根际土,紫穗槐根际土铝结合态磷(Al-P)和铁结合态磷(Fe-P)较非根际土降幅最大,沙柳根际和非根际土的十钙型磷酸盐(Ca_(10)-P)含量差异相对较小。Al-P和Fe-P在大多数植被根际土壤中与AP呈显著正相关关系,是参与土壤P转化的主要形态。研究结果从土壤磷可持续角度为现有人工林的管理和种植模式布局提供了科学依据。 展开更多
关键词 毛乌素沙地 人工植被 根际效应 磷形态 磷有效性
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毛乌素沙地不同林龄樟子松水源涵养功能 被引量：2
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作者 王志豪 张鹏飞 +1 位作者 贾小旭 王小林 《水土保持学报》 北大核心 2025年第4期100-108,117,共10页
[目的]为明确不同林龄樟子松水源涵养功能的差异。[方法]基于2023—2024年野外定位观测试验获得的穿透雨量、树干径流量、土壤体积含水率和枯落物质量含水率,量化不同林龄(10、15、20 a)樟子松的水源涵养功能差异。[结果]随着林龄增长,... [目的]为明确不同林龄樟子松水源涵养功能的差异。[方法]基于2023—2024年野外定位观测试验获得的穿透雨量、树干径流量、土壤体积含水率和枯落物质量含水率,量化不同林龄(10、15、20 a)樟子松的水源涵养功能差异。[结果]随着林龄增长,冠层结构发育显著改变降水分配格局,穿透雨和树干径流占比相对降雨量降低,而冠层截留能力持续增强,反映成熟冠层对降雨再分配的关键作用,10、15、20 a林龄冠层截留量分别占降雨量17.7%、29.4%和35.4%。林下枯落物层的发育呈显著年龄效应,其持水能力随凋落物积累呈指数增长特征,与表层土壤持水功能形成协同增效机制。土壤水库的主导地位表明深层储水系统的稳定性,而不同林龄土层蓄水特征的差异则揭示植被-土壤互作关系的动态演变。水源涵养功能随林龄呈单峰变化趋势,相较于10 a林龄樟子松,15、20 a分别显著增加61.6%和56.0%(p<0.05)。[结论]在未来的再造林工程和樟子人工林的可持续发展研究中,樟子松林水源涵养功能随林龄的变化和差异性具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 毛乌素沙地 不同林龄 樟子松 水源涵养功能
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