Sandy desertification trend in western Northeast China Plain in the past 10 years

The west sandy land of the Northeast China Plain is located in the eastern huge sandy belt of mid-latitude in Eurasia and the eastern fringe of desertified land with best bio-climatic conditions in China. With rapid economic development, the deterioration of eco-environment has occurred and the desertification becomes very obvious. The first part of this paper studies the regional differences of landscape patterns and explores the regional differences of desertification. The second part aims to reveal the dynamics of desertification in the 1990s by using NOAA/AVHRR data and thematic data in GIS database. This work lays a scientific basis for the rehabilitation and development of the sandy lands.

PALEOSOLS OF SANDY LANDS AND ENVIRONMENTAL CHANGES IN THE WESTERN PART OF NORTHEAST PLAIN OF CHINA WESTERN DURING HOLOCENE

Two-three paleosol layers were formed in the western part of the Northeast Plain. China during Holocene. These paleosol layers interlaid with eolian fine sand layers. Dated by 14C dating. archeology and TL and analyzed by statistics.the formation periods of paleosols are divided from the results. The periods are 11, 000- 7000 5500-4500. 3500- 2800 and 1400- 1000 a B. P. respectively.According to the spore-pollen compositions in more than ten sand dune paleosol profiles, it is discovered th.t there is little spore-pollen in the sand layers and a little spore-pollen in the paleosol layers. The spore-pollen compositions in the paleosols are simple. mainly Artemisia (50% - 70%) and Chenopodiaceae. In the paleosols of 11,000 - 7000 a B. P.. the spore-pollen composition is Artemisia-Rubiaceaechenopodiaceae. The contents of Ephedra pollen in the lower and upper parts of the layer are less than that in the middle part. In the paleosols of 5500- 4500 a B. P.,the spore-pollen composition is Artem isal - Chenopod iaceae - Melilotus. There is some Salix sp. and Betula sp. pollen in the lower part of the layer and some Ephedra pollen in the upper part. In the paleosols of 3500- 2800 a B. P.. the spore-pollen composition is Artemisia Chenopodiaceae - Rubiaceae. There are som e Kochia and Baryaceae. In the paleosols of 1400-1000 a B. P., the spore-pollen composition is also Artemisia-Chjenopod tao eae - Rubiaceae. There is a little pine pollen. The grain size of paleosol is relatively coarse, but still finer than that of eolian sand and becomes coarser from the bottom to the top of the profile. This fact reflects that the weathering environments during the paleosol formation periods were wetter than that during the eolian periods and became dryer from middle to late Holocene.

Comparison Between the Formation of Peatlands and Paleosols of Sandy Land and the Changes of Ari4 Index During Holocene in Northeast China

In Northeast China, peatlands and paleosols have developed very well in the eastern swamps and western sandy lands, respectively. They become an important object of studying the paleoenvironment in this region. Since both of them were formed under humid climate conditions, it is significant to compare their formation and ages for the unification of climatic change divisions and the reconstruction of the

近30年东北沙地生态系统服务动态

东北沙地位于北方农牧交错带,揭示该区长时间序列生态系统服务功能时空演化特征,可为沙地生态恢复与水土保持提供科学依据。基于InVEST模型,对1990—2020年该区土壤保持、水源涵养、碳储存量和生境质量功能进行评估。结果表明:1)东北沙地土壤保持总量呈现波动增加的变化趋势,增幅0.198亿t/a,高值区集中于科尔沁沙地的西南地区、松嫩沙地的东部和西部以及呼伦贝尔沙地的东部;2)水源涵养量总体呈现增加趋势,高值区集中于科尔沁沙地东南部、松嫩沙地东北部和呼伦贝尔沙地的东部;3)碳储存量呈增加趋势,增幅0.016亿t/a,高值区主要分布于科尔沁沙地东北部、松嫩沙地的东部、西部和呼伦贝尔沙地的东部;4)平均生境质量指数总体变化不大,呈现先上升后下降趋势,高值区域集中于松嫩沙地东部和西部、呼伦贝尔沙地的东部。东北沙地土壤保持、水源涵养、碳储存量和生境质量4大生态系统服务功能总体呈现增加趋势,增加的区域在空间上表现一定聚集性。

东北沙地重矿物组成及其对物源的指示

了解中国东北沙地的重矿物组成并探讨其在亚洲风尘系统研究中的作用具有重要意义。目前较少甚至缺乏的重矿物数据,这影响了对该地区风尘系统的深入理解。为分析东北沙地的重矿物组成并探究其在东北风尘系统研究中的作用,分别从浑善达克沙地(OD)、科尔沁沙地(HQ)、呼伦贝尔沙地(HL)和松嫩沙地(SN)采集了34个风成沙和河流沙样品并进行了分粒级处理(<63μm及63~125μm)。同时,从哈尔滨荒山黄土剖面采集了4个末次冰期黄土样品(<63μm),利用Frequentist模型对哈尔滨黄土物源进行了定量重建。通过范围检验、非参数Kruskal-Wallis H检验和逐步判别函数分析(DFA),选择了7种重矿物及特征指数(蓝晶石、锐钛矿、石榴子石、辉石、钛铁矿(磁性)、稳定系数W、GZi指数)作为最佳复合指标进行定量重建。结果表明,钛铁矿(磁性)为浑善达克沙地的特征矿物,磁铁矿为科尔沁沙地的特征矿物,氧化铁矿物(赤铁矿、褐铁矿)为呼伦贝尔沙地的特征矿物,氧化铁矿物(磁性)、绿帘石、角闪石和石榴子石为松嫩沙地的优势矿物;不同粒度组分的重矿物含量存在明显差异,极稳定矿物优先富集于细颗粒。哈尔滨黄土与松嫩和呼伦贝尔沙地(<63μm组分)具有相近的重矿物组成,而与浑善达克和科尔沁沙地有一定程度的差异。根据Frequentist模型,哈尔滨黄土的来源贡献依次为:松嫩沙地(44%~86%)、呼伦贝尔沙地(10%~39%)、科尔沁沙地(3%~16%)和浑善达克沙地(0~7%)。本研究突出了细颗粒沉积物的重矿物组成结合定量模型在风尘物源示踪研究中具有很好的应用前景。

中国东北西部地区沙质荒漠化过程与植被动态关系的生态学研究:植被的排序

根据东北沙质荒漠化地区呼伦贝尔沙地、科尔沁沙地的 72个沙地植物群落样地、2 76种植物的调查数据进行DCA排序 ,排序结果充分反映了沙地植被与地理因子、气候因子、地形因子、水文因子、干扰因子的关系 .DCA排序的第 1轴反映沙地植被分布的水分梯度 ;第 2轴反映土壤梯度 ;第 4轴主要反映热量梯度 ;DCA的1、4轴排序图和 1、2、4轴排序图 ,反映沙地植被与沙质荒漠化的生态规律 .采用定性因子评价赋值与定量因子相结合的方法 ,经双重筛选逐步回归分析 ,建立了沙地植被DCA排序坐标与地理、气候、地形、水文、干扰等诸多生态因子的线性回归模型 .

东北平原西部沙地近10年的沙质荒漠化

东北平原西部沙地位于欧亚大陆中纬度巨型沙带的东部边缘 ,为我国沙质荒漠化土地的东缘 ,是我国自然环境最好的沙区。随着经济的发展 ,生态环境遭到严重破坏 ,沙质荒漠化景观日益明显 ,尤其是南部的科尔沁沙地 ,沙质荒漠化已十分严重 ,已经超过与其相邻的西部环境条件更差的沙区。利用 RS和 GIS,根据 NOAA/ AVHRR数据建立的沙质荒漠化监测指标 ,对东北平原西部沙地沙质荒漠化现代过程进行了动态监测 ,在此基础上利用 TM数据对沙质荒漠化的发展方式与成因进行了深入的探讨 。

东北平原西部沙地的气候变异与土地荒漠化

东北平原西部沙地位于欧亚大陆中纬度巨型沙带的东部边缘 ,为我国荒漠化土地的东缘。随着经济的发展 ,生态环境遭到严重破坏 ,荒漠化景观日益明显 ,前景令人堪忧。气候因素是荒漠化发展的一个基本因素 ,东北平原西部沙地是我国北方气候条件最好的沙区 ,但目前对于区域荒漠化驱动因子的气候因素影响方面的研究未开展系统的工作。论文系统分析了东北平原西部沙地影响荒漠化的现代气候因素特点 ,探讨了在较好气候条件下气候变异、人类活动与荒漠化之间的关系 ,并根据气候发展趋势预测了未来在自然因素作用下沙地的可能发展趋势。

中国东北西部地区沙质荒漠化过程与植被动态关系的生态学研究:植被的分类

根据东北沙质荒漠化地区呼伦贝尔沙地、科尔沁沙地的 72个沙地植物群落样地、2 76种植物的调查数据 ,进行双向指示种分析 (TWINSPAN) ,结合DCA排序得到符合客观实际的分类结果 ,初步建立了中国东北沙质荒漠化地区植被分类系统 ,6个植被型 ,11个植被亚型 ,40个群系 ,5

东北平原西部沙地沙质荒漠化的遥感监测研究

东北平原西部沙地位于欧亚大陆中纬度巨型沙带的东部边缘 ,为我国沙质荒漠化土地的东缘 ,沙质荒漠化景观日益明显 ,前景令人勘忧。本文利用TM数据分析了区域荒漠化景观特征与土地荒漠化的特征 ,从机理上认识了区域的土地荒漠化发生过程 ;在此基础上以目前生态系统没有产生明显退化的生态状况作为基准 ,采用相对基准的办法 ,利用NOAA/AVHRR数据 ,确定了植被指数荒漠化监测指标 ;对荒漠化的动态变化及驱动因子进行了分析。研究认为区域荒漠化监测应当以全球常用多种分辨率的遥感数据为基础 ,在认识荒漠化发生机理之后进行监测与评估 ,在资料获取、分类分级和荒漠化监测的技术路线全球应有一个相对统一的标准 ,使评价的结果具有可比性。东北平原西部沙地的景观特征、沙质荒漠化程度、沙质荒漠化发展方式等具有明显的区域差异 ,二十世纪 90年代沙质荒漠化发展速度很快 ,但区域差异很大 ,这种区域差异与人口增长。

中国东北西部地区沙质荒漠化过程与植被动态关系的生态学研究——群落多样性与沙质荒漠化过程

依据东北西部沙质荒漠化地区植被的分类与排序,分析了不同演替梯度上植被群落多样性指数与DCA排序坐标值的相关关系,利用其探讨群落多样性与沙质荒漠化过程的关系;科尔沁沙地、呼伦贝尔沙地,1)植物群落的生态优势度λ、Renyi的均匀度E1与群落分布的地下水位有显著的相关关系;2)植物群落Hill的多样性指数H0,H1、Hill的均匀度Eh、Hill指数的均匀度E′1与海拔、湿润系数、Thornthwaite指数、降水量、地下水位、放牧干扰等有显著的相关关系;3)植物群落Renyi的多样性指数N0,N1、Heip修正的均匀度Ep、Alatalo修正的均匀度E′h与经度、温暖指数、冷暖指数、Thornthwaite指数、土壤有机质、地下水位、放牧等干扰有显著的相关关系。4)呼伦贝尔沙地的完工-海拉尔沙带,樟子松林、贝加尔针茅羊草草甸草原;科尔沁沙地的油松林、羊草草甸草原、丛生禾草草原具有较高的多样性,各群落类型随着沙质荒漠化过程的逐渐加剧,物种丰富度逐渐降低,其递减趋势分为旱生沙化系列、湿生沙化系列、盐水至水生系列。按各群落类型的物种丰富度递减顺序可分为6个级别,6个级别所含的群落类型分别对应着稳定沙地(A、B),固定沙丘(C),半固定沙丘(D),半流动沙丘(E),流动沙丘(F)。

东北平原区地块尺度土地质量地球化学评价合理采样密度研究

选择吉林省公主岭市大岭地区作为东北平原区典型代表区域开展土壤元素空间变异性、经典统计学合理取样数及不同采用密度数据空间插值对比研究。结果表明:(1)受地形平坦及成土母质相对单一等因素影响,研究区土壤元素空间变异性总体较小,大部分以轻中度变异为主(变异系数<15%),受人为因素影响较大的Cd、Hg变异系数分别为35.3%、136.6%,属于高度变异。(2)经典统计学确定的研究区合理采样数为80,该样本量可在95%的置信区间及允许误差为30%的条件下反应区内土壤元素含量的均值与方差,但因未考虑样本的空间属性,不足以反应区内土壤元素空间变异特征,具有一定的局限性。(3)通过对均匀抽稀后4种不同采样密度数据与实测数据空间插值对比研究,在定量评估空间插值相对误差、地块预测值相对误差及预测等级与实测等级一致性的基础上,结合土地质量地球化学调查工作精度要求,提出研究区地块尺度地球化学评价工作合理采样密度为8个点/km2,该密度可在确保评价精度的前提下,大幅减少采样数量和工作成本。上述结论为东北平原及类似地区大面积开展地块尺度土地质量地球化学评价工作提供了关键的技术支撑,对进一步完善土地质量地球化学评价方法技术具有重要意义。

东北平原西部近百年来生态环境退化机制分析

东北平原西部地区为草甸草原—草原过渡带,属典型的农牧交错区,生态环境脆弱,环境变化反映敏感。近百年来,本区的生态环境遭到严重破坏,大面积出现草原退化、沙化和盐碱化。通过对造成这一现象的自然和人文因素分析,结果表明,近百年尤其是近50年来,人口的大量增长和对水、土、生物资源的不合理利用,与其所处的地理环境及气候的变化(气温升高和降水波动较大等),二者达成了"共振",导致了荒漠化的迅速发展,生态环境退化趋势显著。

春季西亚地表热力异常与初夏东北冷涡活动年代际变化的联系

基于1979~2015年中国月平均站点温度资料,计算了初夏东北冷涡指数,分析了初夏东北冷涡活动的年代际变化特征。在此基础上,进一步探讨了东北初夏冷涡活动与春季西亚地表热力异常之间的可能联系,并初步讨论了前期西亚地表热力异常影响东北初夏冷涡活动的可能过程。结果表明:(1)1979~2015年间,初夏东北冷涡强度表现出明显的年代际变化特征,2000年前,冷涡活动总体偏强,之后总体减弱。(2)春季西亚地表热力状况在2000年前后也发生了明显的年代际转变:2000年前总体偏冷,之后明显偏暖。(3)春季西亚地区的地表热力异常与东北冷涡活动的在年代际尺度上联系密切。西亚地表异常偏冷,东北冷涡活动偏强;而西亚地表异常偏暖对应了偏弱的冷涡活动。初步分析发现,西亚地表热力因子可能通过影响大气环流分布并通过遥相关型影响我国初夏东北地区冷涡,当然相关的机理还有待深入分析。

基于空间平滑法的旱作区粮食产量时空变化与影响因素研究

在中国北方水资源约束愈发严峻的情境下,旱作区粮食产量格局及其驱动因素研究具有重要的现实意义。以1995-2015年县域粮食统计数据为基础,结合土地利用栅格数据等资料,应用空间平滑法,对东北及华北平原旱作区粮食产量的空间格局与演化过程进行了研究。在此基础上,分析了不同农业区影响粮食产量的自然及社会经济驱动因素。结果发现:1)近20a东北-华北平原旱作区粮食产量整体稳步提高,高产区范围逐渐扩大,具有明显的空间集聚特征,且华北平原旱作区粮食总产高于东北平原旱作区;2)粮食产量增速以中速增产为主,其次依次为慢速增产、高速增产、绝对减产,且东北平原旱作区粮食增产速率高于华北平原旱作区;3)东北平原旱作区粮食单产整体高于华北平原旱作区,且经过空间平滑处理后粮食单产栅格像元频率分布基本呈高斯分布,与客观规律相契合;而随着时间演替,直方图像元的峰值逐渐右移,且单产栅格呈逐渐分散的趋势,表明耕地生产力水平整体提升的同时差距也随之扩大;4)自然因素中的年均气温与燕山-太行山山麓平原农业区的粮食单产的相关性最高,年降水量及汇流能力与冀鲁豫低洼平原农业区的粮食单产的相关性最高,土壤类型与松嫩-三江平原农业区的粮食单产的相关性最高;5)粮食单产与社会经济因素的分析结果表明,粮食生产由劳动密集型逐渐向技术密集型方向转变,农业机械化的投入对研究区特别是东北平原旱作区的贡献尤为明显,化肥投入对研究区粮食增产始终发挥着巨大作用,而灌溉条件对于华北平原旱作区粮食生产的保障起到重要作用。研究结果可为粮食产量时空格局研究的方法创新方面有所裨益,并对不同农业区保持高产、稳产及耕地保育等方面提供参考。

东北黑土地地球化学调查研究进展与展望

东北黑土地是世界四大黑土区之一,以高有机质和高肥力而著称,在保障国家粮食安全中具有举足轻重的地位.东北平原大地构造位置上属于欧亚板块大陆边缘活动带,经历了多期复杂地质作用和环境演化过程,逐渐形成如今的黑土地.黑土矿物组分主要包括伊利石、蛭石、高岭石和蒙脱石.黑土地被开垦后农田化过程中存在黑土退化、地质调查方法不统一、基础地质研究薄弱、综合研究不足等主要地质问题.目前主要通过土地质量地球化学调查、遥感等技术手段,已在黑土地质量状况、土地质量限制因子及其交互作用机理、黑土形成时代及其环境、黑土地关键带天-空-地一体化调查方法、富硒土地资源筛选等领域取得重要研究进展.今后地质工作者应在长观基地监测与国际联合公关、黑土地修复地质方案研究与实践、元素地球化学循环机制研究、黑土形成演化理论、土地资源“双评价”技术方法等方面加强探索及综合研究,确保黑土可持续利用.

湿地植物群落结构对生态恢复的影响探析

本研究基于东北平原东北部地区的土地利用和群落变化,探讨了农业复垦对该地区湿地系统的影响。通过遥感数据、社会经济数据和GIS空间分析,我们评估了不同时期土地利用类型的变化和湿地向其他土地利用类型的转换。结果显示,过去30年,该地区的湿地面积不断缩小,旱地和稻田的面积逐渐增加。其中,稻田成为最主要的土地利用类型。研究还发现,新的道路和灌溉渠道的建设对土地利用的空间格局产生了影响。通过分层规划和分区设计的原则,我们提出了恢复和保护湿地生态系统的措施,包括植物群落引入和生态恢复设计。此外,通过群落变化分析和空间模式分析,我们发现农田的发展是导致群路景观和环境质量变化的关键因素之一。综上所述,本研究为东北平原东北部地区的土地利用和群落景观变化提供了重要的认识和指导。

基于地貌特征的东北土地利用格局

采用Landsat TM7遥感影像和SRTM高程数据、东北土壤图等数据,应用GIS水文分析、空间分析方法和遥感影像监督分类方法对东北地区基本地貌类型和土地利用类型信息进行了量化。结果表明,大兴安岭山脊线以东、七老图山山地以北的东北区面积107.27万km2,分为山地、丘陵、台地、平原4种基本地貌,所占面积比例分别为21.2%、35.6%、16.1%和27.1%。明确了松嫩平原、松辽平原和科尔沁平原的位置、界线及相互关系,改进了传统的定性划分界线的方法。土地利用类型分为林地、草地、耕地、沙地、盐碱荒地、湿地滩涂、水域和建设用地,分别占41.1%、14.0%、33.8%、0.9%、1.5%、4.7%、1.4%和2.8%。最后讨论了土地利用与地貌相关的问题。

动态变化率与最大差值相结合的陆表生态变化检测

为了实现更大尺度上的陆表生态变化检测,一种基于综合生态指数的动态变化检测方法用于不同时期卫星影像变化信息的提取。本文以东北地区的松嫩平原地表植被覆盖类型作为主要研究对象,2006年和2018年作为变化检测研究的标准年,陆地资源卫星影像数据作为实验数据源。动态变化的主要检测内容划分为年内变化和年际变化,最大差值算法计算影像数据的年内最大变化差异,同时动态比率算法计算年际动态变化。方法的实现过程如下,选择3个主要生态指数(水体指数、植被指数和土壤指数)用于计算年内最大差异和年际动态比率。然后,采用主成分分析法提取年内最大差异和年际动态比率的第一主成分,主要研究内容包括年内变化的显著性生态评价和年际变化方向、变换类型的分析与评价以及方法精度的验证。最终结果表明:(1)动态比率算法用于研究区年际变化检测,具有更高的变化检测精度,总体精度为93.80%,Kappa系数为0.876。(2)年内生态指数变化的最大差值用于定量衡量研究区年内变化检测。其中,第一主成分保留了83.04%的变化信息。同时,植被和水体对研究区的陆表生态变化有正方向的贡献。土壤裸露程度对陆表生态变化有负方向贡献。动态比率变化检测方法不需要设定适合的、动态的变化阈值,更便于大范围高效更新土地覆被类型。