近50 a宁夏中部干旱带沙漠化时空变化及其逆转期驱动力

doi:10.12118/j.issn.1000-6060.2025.762

干旱区地理 ›› 2026, Vol. 49 ›› Issue (8): 1663-1674.doi: 10.12118/j.issn.1000-6060.2025.762 cstr: 32274.14.ALG2025762

近50 a宁夏中部干旱带沙漠化时空变化及其逆转期驱动力

李森¹^,²(), 鱼腾飞¹^,³(), 赵鸿雁⁴, 张志山¹^,², 颜长珍¹

¹ 中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区生态安全与可持续发展重点实验室，甘肃兰州 730000
² 中国科学院西北生态环境资源研究院沙坡头沙漠研究试验研究站，甘肃兰州 730000
³ 中国科学院西北生态环境资源研究院阿拉善荒漠生态水文试验研究站，甘肃兰州 730000
⁴ 青海理工学院工学院，青海西宁 810016

收稿日期:2025-11-26 修回日期:2025-12-31 出版日期:2026-08-25 发布日期:2026-08-21
通讯作者: 鱼腾飞（1987-），男，博士，项目研究员，主要从事旱区生态水文等方面的研究. E-mail: yutf@lzb.ac.cn
作者简介:李森（1985-），男，博士，高级工程师，主要从事沙漠化、绿洲化监测等方面的研究. E-mail: lisen@lzb.ac.cn
基金资助:
国家自然科学基金联合基金项目(U23A20223);中国工程科技发展战略宁夏研究院战略咨询项目(2025BEL01002)

Spatiotemporal changes of aeolian desertification over the past 50 years and driving force analysis during the reversal period in the central Ningxia arid zone, China

LI Sen¹^,²(), YU Tengfei¹^,³(), ZHAO Hongyan⁴, ZHANG Zhishan¹^,², YAN Changzhen¹

¹ Key Laboratory of Ecological Safety and Sustainable Development in Arid Lands, Northwest Institute of Eco-Environment and Resources, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, Gansu, China
² Shapotou Desert Experimental Research Station, Northwest Institute of Eco-Environment and Resources, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, Gansu, China
³ Alxa Desert Eco-Hydrological Experimental Research Station, Northwest Institute of Eco-Environment and Resources, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, Gansu, China
⁴ School of Engineering, Qinghai Institute of Technology, Xining 810016, Qinghai, China

Received:2025-11-26 Revised:2025-12-31 Published:2026-08-25 Online:2026-08-21

摘要/Abstract

摘要：

宁夏中部干旱带是我国沙漠化最严重的区域之一，也是黄河“几字弯”攻坚战的核心区。基于近50 a（1975—2025年）长时段沙漠化数据集，开展时空演变特征分析并重点探讨逆转期沙漠化变化的定量归因。结果表明：（1）近50 a研究区沙漠化整体呈先增加后减少的趋势，逆转点出现在1990年。（2） 2025年研究区沙漠化面积为4257.63 km²，相较于1975年净减少285.68 km²（6.28%），其中极重度沙漠化面积降幅最大，减少比例达61.56%；空间上，逆转区主要分布于沙坡头区西部、灵武市中西部和盐池县中北部。（3）地理探测器与偏最小二乘结构方程模型分析均表明1990—2020年气候因子是沙漠化逆转的主导驱动力，其中干燥度对沙漠化空间分异的解释力（q值）最高；2020年以后，人口密度解释力快速上升（q值为0.32），成为驱动局部地区沙漠化发展的主导因子，说明近期城镇开发及耕地开垦等高强度人类活动加剧了局部地区沙漠化的发展。研究结果可为黄河“几字弯”精准治沙提供科学依据。

关键词: 时空变化, 沙漠化指数, 地理探测器, 偏最小二乘结构方程模型, 宁夏中部干旱带

Abstract:

The central Ningxia arid zone is one of the most severely desertified regions in China and a key area within the Ordos Loop of the Yellow River campaign. Based on a long-term dataset of aeolian desertification covering the past 50 years (1975—2025), this study examines the spatiotemporal dynamics of aeolian desertification and conducts a quantitative attribution analysis, with a focus on the reversal phase from 1990 to 2020. The results show that: (1) Over the past 50 years, aeolian desertification in the study area presented a trend of first intensification followed by subsequent reversal, with the turning point occurring in 1990. (2) By 2025, the total desertified area was 4257.63 km², representing a net decrease of 285.68 km² (6.28%) compared with 1975. Among desertification categories, the extremely severe desertified area experienced the largest percentage reduction of 61.56% over the study period. Spatially, reversal zones were mainly distributed in the western Shapotou District, central-western Lingwu City, and central-northern Yanchi County. (3) Combined analysis using geographical detector and partial least squares structural equation modeling reveals that climatic factors were the dominant driving forces of desertification reversal from 1990 to 2020 (mean q=0.21), with the aridity index exhibiting the strongest explanatory power. After 2020, population density surged in explanatory power (q=0.32), becoming the primary factor associated with localized desertification expansion. Overall, the results reveal that desertification reversal in the arid zone of central Ningxia is mainly driven by the synergistic effect of climatic factors and human activities. However, recent intensive human activities, such as urban expansion and cropland reclamation, have contributed to the development of desertification in local areas. These findings provide a scientific basis for precision-oriented desertification control in the Ordos Loop of the Yellow River.

Key words: spatiotemporal changes, desertification index, geographical detector, partial least squares structural equation modelling (PLS-SEM), the central Ningxia arid zone

李森, 鱼腾飞, 赵鸿雁, 张志山, 颜长珍. 近50 a宁夏中部干旱带沙漠化时空变化及其逆转期驱动力[J]. 干旱区地理, 2026, 49(8): 1663-1674.

LI Sen, YU Tengfei, ZHAO Hongyan, ZHANG Zhishan, YAN Changzhen. Spatiotemporal changes of aeolian desertification over the past 50 years and driving force analysis during the reversal period in the central Ningxia arid zone, China[J]. Arid Land Geography, 2026, 49(8): 1663-1674.

图/表 9

图1

表1

驱动因子数据来源及处理方法"

变量类型	变量名称	空间分辨率	时间分辨率	年份	来源及处理方法
地形因子	海拔	90 m	-	-	谷歌地球引擎；在谷歌地球引擎平台直接导出数字高程模型数据，并重采样
	坡度	90 m	-	-	谷歌地球引擎；在谷歌地球引擎平台使用数字高程模型数据计算坡度，并导出
	坡向	90 m	-	-	谷歌地球引擎；在谷歌地球引擎平台使用数字高程模型数据计算坡向，并导出
气候因子	干燥度	1 km	a	1990—2020	国家地球系统科学数据中心；将网络通用数据格式直接转化获得
	干湿指数	1 km	a	1990—2020	国家地球系统科学数据中心；将网络通用数据格式直接转化获得
	春季风速	1 km	a	1990—2020	国家地球系统科学数据中心；采用Python计算3、4、5月风速平均值
	冬季风速	1 km	a	1990—2020	国家地球系统科学数据中心；采用Python计算12、1、2月风速平均值
	年均风速	1 km	a	1990—2020	国家地球系统科学数据中心；采用Python计算1—12月风速平均值
	起尘风速发生概率	0.25°	a	1990—2020	谷歌地球引擎；使用ERA5中3 h风速数据计算每年内3 h风速>4.5 m∙s^-1所占的比例，然后样条插值重采样至1 km
	年降水量	1 km	a	1990—2020	国家地球系统科学数据中心；采用Python计算1—12月降水总量
	生长季均温	1 km	a	1990—2020	国家地球系统科学数据中心；采用Python计算5—9月生长季平均气温
人类活动	土地利用	30 m	5 a	1990—2020	课题组自主生产数据，采用面向对象随机森林与目视解译相结合方法，数据精度>90%
	人口密度	1 km	5 a	1990—2020	国家地球系统科学数据中心
	地区生产总值	1 km	5 a	1992—2020	国家地球系统科学数据中心
土壤植被	植被类型	1:1000000	-	-	国家青藏高原科学数据中心；将矢量数据直接转为1 km栅格数据
	土壤有机质	1:1000000	-	-	国家青藏高原科学数据中心；将矢量数据直接转为1 km栅格数据
	土壤类型	1:1000000	-	-	国家青藏高原科学数据中心；将矢量数据直接转为1 km栅格数据
	土壤质地	1:1000000	-	-	国家青藏高原科学数据中心；将矢量数据直接转为1 km栅格数据
	黏粒含量	1:1000000	-	-	国家青藏高原科学数据中心；将矢量数据直接转为1 km栅格数据
	粉粒含量	1:1000000	-	-	国家青藏高原科学数据中心；将矢量数据直接转为1 km栅格数据
	砂粒含量	1:1000000	-	-	国家青藏高原科学数据中心；将矢量数据直接转为1 km栅格数据

表1

图2

图3

图4

图5

表2

图6

表3

参考文献 29

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年份	影响	人类活动	土壤植被	地形因子	气候因子
1990	直接影响	-0.11	-0.21	0.23	-0.45
	间接影响	-	0.01	-0.22	0.04
	总影响	-0.11	-0.21	0.01	-0.41
2000	直接影响	-0.12	-0.20	0.22	0.27
	间接影响	-	-0.01	-0.17	-0.01
	总影响	-0.12	-0.21	0.05	0.26
2010	直接影响	-0.08	-0.17	0.35	-0.53
	间接影响	-	0.00	-0.33	0.03
	总影响	-0.08	-0.17	0.03	-0.50
2020	直接影响	0.03	-0.14	0.46	-0.51
	间接影响	-	-0.00	-0.39	-0.04
	总影响	0.03	-0.14	0.07	-0.55

近50 a宁夏中部干旱带沙漠化时空变化及其逆转期驱动力

Spatiotemporal changes of aeolian desertification over the past 50 years and driving force analysis during the reversal period in the central Ningxia arid zone, China

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变量类型	变量名称	1990年		2000年		2010年		2020年
变量类型	变量名称	q值	排序	q值	排序	q值	排序	q值	排序
地形因子	海拔	0.04	17	0.03	18	0.03	17	0.02	17
	坡度	0.01	21	0.01	21	0.01	21	0.01	21
	坡向	0.02	20	0.02	20	0.03	18	0.03	14
气候因子	干燥度	0.17	1	0.08	10	0.23	1	0.22	2
	干湿指数	0.14	7	0.15	5	0.21	4	0.22	3
	春季风速	0.11	8	0.20	1	0.20	5	0.03	15
	冬季风速	0.16	3	0.16	4	0.02	19	0.01	20
	年均风速	0.15	5	0.17	3	0.22	2	0.01	18
	起尘风速发生概率	0.09	11	0.06	14	0.11	8	0.11	6
	年降水量	0.16	4	0.10	7	0.20	6	0.20	4
	生长季均温	0.04	16	0.05	17	0.03	16	0.03	16
人类活动	土地利用	0.15	6	0.17	2	0.21	3	0.17	5
	人口密度	0.09	9	0.11	6	0.10	9	0.32	1
	地区生产总值	0.17	2	0.09	9	0.16	7	0.05	12
土壤植被	植被类型	0.03	18	0.06	15	0.07	13	0.08	9
	土壤有机质	0.07	13	0.08	12	0.10	10	0.10	7
	土壤类型	0.07	14	0.08	11	0.07	14	0.06	11
	土壤质地	0.03	19	0.03	19	0.02	20	0.01	19
	黏粒含量	0.05	15	0.05	16	0.04	15	0.03	13
	粉粒含量	0.08	12	0.08	13	0.08	12	0.07	10
	砂粒含量	0.09	10	0.09	8	0.09	11	0.08	8

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