1.2 毛乌素沙地自然环境状况
1.2.1 地理位置
毛乌素沙地位于鄂尔多斯高原的中部与南部，行政上属于陕西省榆林地区、内蒙古自治区鄂尔多斯市和宁夏回族自治区一小部分，包括内蒙古自治区鄂尔多斯市（原伊克昭盟）伊金霍洛旗南部、乌审旗全部、鄂托克旗东南部、陕西榆林地区的北部（包括神木、榆林、横山、靖边、定边五个县的一部分和佳县西北一小部分）以及宁夏回族自治区盐池县的东北部，处于北纬37°30′～39°20′，东经107°20′～111°30′，总面积约39835km2（北京大学地理系，1983），约占我国沙漠面积的3.6%。黄河从毛乌素沙地的西、北、东三面环绕，东南背倚黄土高原，西北敞向库不齐沙漠，整个沙地处在沙漠和黄土高原之间的过渡地带（图1.1）。该地区海拔高度一般在1300～1600m之间，由北部与西部向东南倾低。地形主要是起伏的丘陵、梁地、缓平的洪积-冲积台地与宽阔的谷地和滩地，还有几条河流切割台地后形成河谷汇入黄河。在台地和滩地上大部分覆盖着不同程度的流动或固定沙丘与沙地，沙丘高度一般在5～10m以下。滩地有埋藏深度不等的地下水，或在盆谷底部形成碱淖（湖），故称为“毛乌素”，为劣质水之意。
图1.1 毛乌素沙地的地理位置（郭克贞等，2013）
1.2.2 地形地貌
毛乌素沙地地貌与基质是以中生代侏罗纪与白垩纪的岩石为骨架，经过第三纪与早第四纪水成作用为主的洪积-冲积过程形成的台地，再经过晚第四纪，尤其是全新世与近代风成作用为主的风蚀和风积活动而造就今日地表的风沙外貌。白垩纪的绿色和红色砂岩经过剥蚀而成为低山与残丘梁地，一般在海拔1500m以下，其顶部与坡地残积或坡积的粗骨质的砂岩风化物，掺有细土，土层十分浅薄贫瘠，当地称之为“硬梁”。该地区东南边缘低山顶部开始有风积的黄土状母质堆积，厚度由2～10m不等。在山坡下部与宽谷中则充填着下部为第三纪、上部为第四纪的洪积物与冲积物层，其厚度一般为2～10m或更多，通常为砂壤质，细砂质与砂砾质的间层，尚有厚度为20～30cm的卵砾石层；下部为胶结较差的松软红色砂岩。再向下则为中生代的基岩-砂岩、砾岩或板岩。这些洪积-冲积层常形成缓斜平坦的台地，或被水蚀切割成梁丘状，当地称之为“软梁”，它们在最高的“硬梁”之下形成第二级台阶，常呈准平原状。
在梁地之间或台地上被河流切割而形成的宽阔河谷或古代的湖盆中形成大面积河湖冲积的滩地，基质为细砂质或砂壤质的现代冲积物，为现代侵蚀的基底，亦即前述“硬梁”与“软梁”两级台阶下的基底。在软梁地和滩地上，由于风成作用对过去河湖冲积-洪积物的筛选，粉尘等细颗粒物被风吹扬到空中而携带到东南部，补充黄土高原的沉积，留下的沙粒受风力吹扬滚动与堆积而形成该地区广泛分布的沙丘与沙地。按照中亚干旱地区基质与地貌的风成格局，即按主风方向由荒漠中心向外排列呈砾石戈壁-沙漠（沙地）-黄土沉积的分布规律，毛乌素沙地正处在沙丘带的外部向黄土高原过渡的位置，其西北的阿拉善戈壁荒漠与沙子流动性强的腾格里沙漠和库布齐沙漠在风力最强劲的内部地带。
1.2.3 大气环流与气候
毛乌素沙地位于北半球中纬度的西风环流控制区，同时处于我国东部季风边缘区，属温带干旱、半干旱的大陆性季风气候，其季风环流的影响强度因季节变化而不同。冬季受到来自高纬度地区的蒙古-西伯利亚反气旋的控制，盛行西北季风，寒冷干燥；夏季主要受到北太平洋副热带高压和印度洋低压共同控制，在东南季风和西南季风暖湿气流的影响下，降水集中，常形成暴雨；春秋季节则受到两个气团的拉锯作用的影响，秋季多晴好天气或出现绵绵秋雨，春季多大风。
毛乌素沙地年平均温度6.0～9.0℃，最冷月（1月）-8.5～-10℃，极端最低温为-28～-31℃；最热月（7月）均温在20～24℃，极端最高温为43～45℃，10℃的积温在2700～3000℃之间，由西北向东南逐步增加，日照时数和辐射量则表现出相反的变化趋势，在西北部分别为3000～3100h和70%，而在东南部则降至2800～2900h与62%。太阳辐射总量从西北部的150kcal·cm-2·a-1逐渐减少至东南部的138kcal·cm-2·a-1。毛乌素沙地的降水量则自西北向东南呈现递增趋势，由200mm至490mm，年内分配集中在7—9月，约占全年降水量的70%以上，降水的年变率很大，一般在20%～70%之间，西北部甚至大于100%，多雨年与少雨年的降水量差可达2～4倍，而且多呈暴雨（甚至暴雪）形式降落，极易形成干旱的洪涝灾害，而且旱灾频发。水热平衡状况也表现出自西北向东南的有规律变化，潜在蒸散率（PER）由西北的2.5逐步递减为东南部的0.8，而大部分地区的PER值为1.1～1.5。年蒸发量多在1800～2500mm之间，是降水量的4～10倍。沙区盛行风向为西北风，冬春两季风力强劲而且频繁，年平均风速4.8m·s-1，最大风速28m·s-1，夏季以偏南风为主，年大风日数变化在100～220日。
1.2.4 水文及水资源
毛乌素沙地所在的鄂尔多斯台地，其构造基础——鄂尔多斯盆地是一个巨型地下水盆地，它有多个地下含水层，主要有埋藏在千米以下的寒武系-奥陶系碳酸盐岩类岩溶含水层、白至系碎屑岩类孔隙-裂隙含水层和埋深在数百米的石炭系-侏罗系碎屑岩类裂隙含水层等三大含水层系统，深层地下水非常丰富。毛乌素沙地的浅层地下水也相当丰富，是我国主要沙漠和沙地中很少见的，潜水埋深在丘间地上一般在1～2m之间，有的地方只有0.5m，地下水矿化度偏高，水质以淡水和微咸水为主，也有部分是苦咸水。
毛乌素沙地的地表水分属内、外流两个系统。其中西部及西北部属内流区，面积约占沙地总面积的60%，有数百个大小湖泊和众多短小的、永久性或季节性河流，湖泊有的含盐量较高，有的则比较低，如神木县与伊金霍洛旗交界处的红碱淖，就属于淡水湖或微咸水湖，湖泊周边的短小河流分别注入大小盐湖、碱湖，或消失于流沙中。东部、东南部及西北边缘区为外流区，面积占毛乌素沙地总面积的大约40%，主要有无定河、秃尾河、窟野河及其各级支流，西北边缘为都思兔河及苦水河，都属于黄河水系，河流多呈树枝状，主要依靠降水直接补给和降水下渗补给，受降水变异的影响，河水流量的年内年际变化很大。
1.2.5 植被与土壤
沙地的天然植被经过上千年的人为活动开垦、破坏与过度放牧利用几乎已经荡然无存，仅在极少数地段还能见其残存的片段或个别的植物代表，现有的植被多为次生后人工的。
毛乌素沙地的植被大致划分为三个（亚）地带与三大类群。从植被地带来说，其西部边缘属于向荒漠过渡的荒漠草原亚地带，占90%以上的中部与东部则属于干草原亚地带。在东南边缘，从气候上来说，开始向森林草原过渡，但由于沙基质的覆盖，在植被上的差异不显著、一般仍化为干草原亚地带。本区的三大植被类群是梁地上的草原与灌丛植被，半固定、固定沙丘与沙地上的沙生灌丛，以及滩地上的草甸，盐生与沼泽植被。与其相对应的土壤类型是梁地上的栗钙土，沙地上的各类风沙土，以及滩地上的草甸土、盐碱土与沼泽潜育土。
毛乌素沙地大部分位于栗钙土干草原地带，向西北过渡为棕钙土半荒漠地带，向东南过渡为黄土高原温暖带黑垆土地带，恰处于几个自然地带的过渡地区。因此土壤也表现出这种过渡特点。分布上表现为由东北-西南向排列的水平地带性的变化，即淡栗钙土和棕钙土。南部和东南部黑垆土的分布受局部地形和母质的影响未表现出这种排列的地带规律，而是分布在黄土高原的沙黄土母质上。草原地带的土壤以风沙土为主，地势高处也有黄绵土分布。
毛乌素沙地梁地植被类型：主要植被类型有戈壁针茅（Stipa gobica）、沙生针茅（Stipa glareosa）、冷蒿（Artemisia frigida）、藏锦鸡儿（Caragana tibetica）、蒙古矮黄花木（Ammopiptanthus mongolicus）或半灌木红砂（Reaumuria songarica）、驼绒藜（Ceratoides latens）、木盐蓬（Salsola arbuscula）、猫头刺（Oxytropis aciphylla var.gracilis）等。
毛乌素沙地沙生植被类型：主要植被类型有白沙蒿（Artemisia sphaerocephala）、黑沙蒿（Artemisia ordosica）、杨柴（Hedysarum laeve）、柠条（Caragana intermedia）、沙地柏（Sabina vulgaris）、沙柳（Salix cheilophila）、乌柳（Salix microstachya），除以上集中沙生植物外在毛乌素沙地的东南隅还有片段的灌木丛，如小叶鼠李（Rhamnus parvifolius）、丝绵木（Euonymus bungeanus）等，它们可能是毛乌素沙地中森林草原亚地带昔日原生植被的残遗指示者。
毛乌素沙地滩地植被类型：主要植被类型有寸草（Carex stenophylla）、马蔺（Iris ensata）、芨芨草（Achnatherum splendens）、碱蓬（Suaeda corniculata）、盐爪爪（Kalidium foliatum）、白刺（Nitraria tangutorum）等。
1.2.6 社会经济状况
毛乌素沙地自然环境恶劣，区域优势较差，经济发展过于依赖种植业，导致经济发展的波动性较大。例如在榆林县的工农业总产值中，农业总产值一直占有较大比例，20世纪80年代中期以前均在70%以上。在工业生产中，食品加工占了相当大的比例。农产品加工创造的产值在轻工业中占有较大比重，80年代以前均在60%以上，80—90年代达到了80%以上。国民生产总值、工农业总产值、财政收入、人均收入都与农业总产值有较高的相关关系。
毛乌素沙地所涉及的这13个县（市、旗）的生态压力和人口压力很大，若按行政区域计算，1999年11个县平均人口密度为28人·km-2超出了联合国半干旱区20人·km-2的允许界限。该区总体经济落后，共有10个县被列为国家“八七”计划扶贫县。