浑善达克沙地土地沙漠化过程中土壤粒度与养分变化研究

浑善达克沙地土壤空间异质性大,流动沙丘粒度组成和非沙漠化土地养分含量都存在极显著差异。随着土地沙漠化的发展,土壤表层通常形成粗化层,土壤中的重要养分有机碳（SOC）和全氮（TN）的含量显著下降,且SOC含量比TN含量存在更大的空间差异和随沙漠化土地发展更快的下降速率,致使土壤表层C/N值存在明显下降趋势。沙漠化土地表层土壤中SOC含量和TN含量与土壤粘粒含量和粗粉沙含量之间存在很好的相关性,尤其与土壤粘粒含量的相关性非常高;而且与TN含量的相关性高于与SOC含量的相关性。各种原因引起的土壤风蚀是造成沙漠化发展中土壤过程的主要动力因素,严重影响着土壤的稳定与土壤细物质和养分的迁移。     

腾格里沙漠南缘沙漠化逆转过程中的土壤物理性质变化特征

在腾格里沙漠南缘,应用空间代替时间的方法,选择了流动沙丘、封育5 a、封育15 a和封育25 a的恢复序列,研究了沙漠化逆转过程中的土壤物理性质变化特征。结果表明,腾格里沙漠南缘沙漠化逆转过程中,土壤含水率先降低后增大;土壤沙粒含量逐渐减少,土壤粉粒和粘粒含量逐渐增加;土壤容重逐渐降低,土壤孔隙度逐渐增大,表层土壤容重在封育恢复过程中逐渐减小,表层土壤孔隙度在封育恢复15 a后趋于稳定。研究认为,在腾格里沙漠南缘的沙漠化逆转过程中,沙化土地土壤性状不断提高、土壤结构不断改善;沙漠化逆转过程也是土壤的形成过程。     

呼伦贝尔沙地和松嫩沙地草地沙漠化过程中土壤理化特性变化规律的比较研究

分别在松嫩沙地和呼伦贝尔沙地,选择沙漠化梯度样地,测定了土壤主要理化特性指标,比较了两地土壤沙漠化演变过程的差异。结果表明:①松嫩沙地非沙化草地的土壤黏粉粒、硬度、土壤温度、土壤有机质、全养分、土壤含水量和含盐量明显高于呼伦贝尔沙地,而土壤粗沙含量和土壤容重明显低于呼伦贝尔沙地;②随着沙漠化的发展,无论是松嫩沙地还是呼伦贝尔沙地,其土壤细沙含量、黏粉粒含量、土壤含水量、土壤含盐量、土壤硬度、有机碳、全养分含量均明显下降,土壤粗沙含量、土壤温度、土壤容重明显增加,其变化幅度是松嫩沙地大于呼伦贝尔沙地;③沙漠化对草地土壤理化特性的影响程度表现为松嫩沙地大于呼伦贝尔沙地,其原因主要是松嫩沙地原始土壤的理化性质要好于呼伦贝尔沙地。     

科尔沁沙地沙漠化过程中土壤有机碳含量变化特征及影响因素北大核心CSCD

科尔沁沙地是中国半干旱地区沙漠化发展的典型地区和沙漠化防治的重点区域。本研究以科尔沁沙地为研究区域,以沙漠化逆转不同阶段的沙地为研究对象,通过野外调查和室内分析,采用空间代替时间的方法,在区域尺度上探讨了土壤有机碳对沙漠化过程的响应规律,并结合气候、植被和地形因子阐释了该区域土壤有机碳空间变异的主导因素。结果表明:(1)土壤有机碳含量随沙漠化程度的加剧表现出疏林草地(未沙漠化)>固定沙地(轻度沙漠化)>半固定沙地(中度沙漠化)>半流动沙地(重度沙漠化)>流动沙地(极重度沙漠化)。(2)固定沙地、半固定沙地、半流动沙地和流动沙地土壤有机碳密度分别比疏林草地降低了29.1%、49.3%、62.9%和84.1%。(3)随着沙漠化的发展,土壤质地发生粗化现象,即中、细砂粒含量明显增加,而土壤细颗粒(极细砂和黏粉粒)含量明显下降。(4)科尔沁沙地沙漠化过程中,土壤黏粉粒的损失是土壤粗化、有机碳含量下降的主要原因,而pH的变化受沙漠化影响较小。(5)气候因子是导致SOC含量受经纬度影响的主要因素,而地形因子的影响次之。     

黄河源区土地沙漠化及其对土壤碳库的影响研究

沙漠化过程不仅影响着区域社会经济稳定、可持续发展,而且对地球表层物质循环和能量转换过程产生重要的影响。因此,沙漠化对草地生态系统土壤碳库汇效应有重要的影响。结合黄河源区沙漠化过程的定量研究,探讨土地沙漠化过程对高寒草甸生态系统土壤碳库的影响。研究结果表明,从1990—2000年黄河源区沙漠化不仅表现为面积的扩展,而且表现为沙漠化程度的加重,沙漠化扩展和程度加重面积达1 067.69 km²。根据野外实测土壤剖面样品的理化分析测试确定的不同沙漠化土地的土壤有机碳密度,结合沙漠化土地的变化,获得从1990—2000年黄河源区沙漠化导致土壤有机碳流失量达4.11×10⁶ t,每年从土壤中流失的有机碳平均为0.41×10⁶ t。认为自然与人为因素导致的青藏高原高寒草甸生态系统的退化,不仅影响了高原区域可持续发展,而且将由碳汇转变为碳源并对全球气候的变化产生重大的影响。     

北方农牧交错区沙漠化的生物过程研究

通过对不同土地利用/覆盖下4种类型沙漠化土地的土壤与植被特征、变化规律、动因和互动关系的调查研究,结果表明土地沙漠化导致了土壤环境和植被的明显退化。其中严重沙漠化农田和非沙漠化农田相比,土壤有机质含量、速效氮、生长季土壤含水量分别下降66.2%、69.0%、74.8%,地温由21.5 ℃上升到22.4 ℃,其中干旱期严重沙漠化农田土壤含水量仅为23%,已无法满足作物生长需要。土壤环境恶化首先威胁土壤微生物和土壤动物的生存,使土壤微生物和动物数量分别下降95.0%和75.9%,酶活力下降39.5%~ 90.6%。同时植物多样性、种的饱和度和初级生产力大幅度下降,如严重沙漠化草地和非沙漠化草地相比,3项指标分别下降85.5%~883%,87.5%~ 950%和80.6%~ 967%,植被开始发生逆向演替,群落优势种不断更替,最终形成耐牧耐风沙的沙生植物群聚。旱作农田虽采取了施肥、中耕等管理措施,但光合转化效率和初级生产力还是下降了567%和574%。这一过程因其动因不同可分为植被退化(如放牧)引起的土地沙漠化和裸露地表风沙流活动直接导致的土地沙漠化(如农田风蚀和流沙迁移),前者是植被先行退化进而影响到土壤环境,其过程较为缓慢,后者是土壤环境首先恶化进而导致植。     

青海湖流域土地沙漠化及表土粒度特征

土地沙漠化是青海湖流域面临的重大生态环境问题之一。本文选取1977、1987、2000、2004年和2010年等5个年份的遥感影像,在地理信息系统技术支持下,得到流域30余年不同时段的土地利用类型及分布状况。空间分析结果表明:20世纪80年代是沙漠化土地增幅最大的时期,之后30年沙漠化土地面积趋于稳定; 1977-2000年是沙漠化土地增长时期,2000年以后沙漠化土地相对稳定并有轻微的逆转趋势。对典型样点的地表沉积物粒度分析结果显示:随着沙漠化程度的加剧,细颗粒物质含量减少,粗颗粒物质含量增加,平均粒径逐渐增大,标准偏差逐渐减少; 植被盖度与地表沉积物粒度特征不完全一致,判断土地沙漠化程度不能完全依赖植被状况,需要综合考虑植被和土壤粒度、养分、水分等其他信息。     

西藏日喀则地区土地沙漠化及其防治对策

日喀则地区是西藏自治区沙漠化最严重的地区,沙漠化土地总面积３３２．８９万ｈｍ２,沙漠化对区内农、牧业生产、交通运输及人民生活带来极大的危害,初步估计全区由此而造成的直接损失,折合人民币约５亿元以上。区域沙物质除来自周围山地外,冰川后退形成冰碛屑物质及冰川运动产生的大量沙物质,是沙漠化土地在河流上游宽谷地区得以广泛分布的重要物质基础。论文从自然和人为沙漠化过程方面进行了成因及趋势的分析。同时,提出了控制人口增长,建立完整的防护体系,改变生产方式,防止农田土壤风蚀,将减轻冬春草场载畜压力作为防治草场沙漠化的重点及多能互补等基本对策。     

围封对沙漠化草地土壤理化性质和固碳潜力恢复的影响

过度放牧是科尔沁沙地退化的主要原因,禁牧围封可以有效地控制牲畜对植被-土壤系统的破坏,促进退化生态系统的有效恢复。以过度放牧后的沙漠化草地为对象,调查了禁牧围封13年后沙漠化草地土壤理化性质的变化特征,并分析了围封对土壤固碳潜力的影响。结果表明：（1）沙漠化草地围封13年后,土壤砂粒含量减少、粉粒和黏粒含量增加,且粉粒增加最为明显,平均含量增加123%;土壤容重在不同土壤深度均呈下降趋势。（2）围封后土壤有机质、全氮、速效氮和速效钾含量呈增加趋势,分别增加了102%、97%、123%和24%,但土壤有效磷和缓效钾呈减少趋势;土壤pH显著升高,阳离子交换量呈现增加趋势。（3）除土壤有效铁外,其余有效微量元素包括有效铜、有效锰和有效锌平均含量均呈增加趋势,分别增加44%、30%和82%。（4）土壤有机质与pH值、阳离子交换量、全氮、速效氮、速效钾、有效铜、有效锰、有效锌含量呈显著正相关关系。（5）沙漠化草地围封13年后,100 cm深度土壤有机碳储量增加393.45 g·m^-2,碳截存速率为30.27 gC·m^-2·a^-1。对于因持续过度放牧所导致的严重退化草地,禁牧围封可有效促进土壤有机质、养分和微量元素的增加,影响土壤质地及固碳潜力等的变化,但严重退化沙漠化草地的恢复需要一个长期的过程,土壤有机碳储量要恢复到科尔沁非沙漠化草地水平至少需要百年的时间尺度。     

流沙地恢复过程中土壤特性演变研究

以毛乌素沙地西南缘的盐池县沙边子及位于腾格里沙漠东南缘的沙坡头地区为例,研究了该地区不同程度沙漠化土地恢复过程中土壤机械组成及土壤养分的动态变化。结果表明:不同地区或同一地区不同区域的沙漠化土地中,随着植被盖度的增加及恢复程度的增强,土壤中的粉粒、粘粒含量都有显著增加（P<0.05）,土壤质地向着壤质化和细粒化方向发展;土壤的有机质、全氮、全磷含量也有显著增加（P<0.05）;速效氮、速效磷含量也有相应的增加。土壤有机质、全氮和全磷的含量与土壤粉粒、粘粒含量呈显著正相关,且前三者之间也呈极显著正相关;但是土壤粉粒和粘粒含量与速效氮、速效磷和速效钾之间的关系则因区域和土地利用的不同表现出明显的差异。     

干旱区防护林营造方式对沙漠化土地恢复能力的影响研究

通过对防护林体系营造方式对沙漠化土地的恢复和重建能力的研究,发现固氮灌木树种对沙漠化土地肥力恢复的作用十分显著。采用工程措施与生物措施相结合的组合造林技术是恢复沙漠化土地肥力最有效的方法。在沙漠化土地上营造乔、灌混交防沙阻沙林带,可以明显地提高土壤的有机质和氮素水平。建立农田防护林网可以有效地改善土壤水环境和物理性质,并能增加土壤微生物,使土壤微生物的种群数量较荒漠化土地有较大幅度提高。土壤微生物的数量分布与种植植物的种类和人为经营强度有关。草田轮作是干旱区改土培肥的好形式,新开发荒漠地以第一年农作物+第二年牧草+第三年农作物的轮作制度较好。     

中国北方沙漠化过程及其防治研究的新进展

国家973项目“中国北方沙漠化过程及其防治研究”（G2000048700）恢复了过去2 ka来我国北方沙漠化过程、演变、格局和驱动机制;揭示了土壤风蚀和沙尘起动的物理机制,确定了土壤风蚀容忍量、定量评价体系,风沙电场形成机理、分布规律和影响;确定了主要沙尘源区、沙尘暴移动规律和形成机制,建立了沙尘暴监测、预报预警方法和系统;研究了土壤碳、氮衰减规律及其对沙区植被的影响,揭示了沙漠化过程中植物的受损过程、适应对策和植被恢复机理,阐明了我国近50 a沙漠化的过程、成因、现状及其发展趋势,定量给出沙漠化空间变化态势,提出了重点地区防治沙漠化、社会经济与环境协调发展的模式和对策。为国家防沙治沙和干旱地区生态环境和社会经济可持续发展战略决策提供了科学依据。发展和完善了中国沙漠与沙漠化科学。     

青藏高原东缘玛曲沙化高寒草地土壤理化性质北大核心CSCD

沙漠化是青藏高原东缘高寒草地退化的重要指征,土壤理化性质是反映草地沙化过程的重要特征参数。以青藏高原东缘玛曲县为例,分析天然草地和轻度、中度、重度、极重度沙化草地土壤粒度组成、温湿度、有机碳和养分等因子的差异特征,旨在阐明高寒草地沙化过程中土壤理化性质的变化。结果表明:草地土壤黏土和粉沙含量随着沙化的发展显著减小,而沙颗粒含量(细沙和中沙)随着沙化程度的增加而增大;5—8月生长季,重度沙化土壤相比轻度沙化土壤温度明显升高,土壤含水量明显降低;随着沙化程度的增加,土壤有机碳含量显著降低,轻度沙化减少50%以上,中度至极重度沙化草地减少91%—99%;土壤全氮(TN)、碱解氮(AN)、全磷(TP)、有效磷(AP)等含量在轻度以上沙化草地中显著降低,而全钾(TK)变化不明显,速效钾(AK)仅在中度至极重度沙化草地中含量降低。高寒草地沙化进程中,随着植被盖度的不断降低,表层细颗粒物逐渐风蚀、土壤养分流失,粗颗粒物质保留下来,土壤含水量降低,在风的分选作用下不断堆积形成流动性沙丘。     

固沙植被区土壤质地与土壤微生物数量的关系

土壤微生物是荒漠生态系统的重要组分，参与成土过程与生物地球化学循环，其数量反映土壤质量，是判别退化生态系统恢复程度的重要指标。选取沙坡头固沙植被区土壤中的真菌、细菌、放线菌数量进行研究，分析了其时空分布、恢复特征及影响因子。结果表明：土壤微生物数量随固沙年限增加而增加，随土层深度增加而减少，夏秋季显著大于冬春季。三大类群微生物数量恢复曲线均呈现S型，在固沙植被建立18~24 a后恢复速率达到峰值，24~36 a后数量能够达到天然植被区的31.6%~83.7%。土壤微生物数量恢复过程主要受土壤细物质含量的影响，土壤pH是限制因子。土壤微生物对土壤状况与覆被变化敏感，能较早且敏感地指示生态系统功能的变化。     

科尔沁地区现代沙漠化过程的驱动因素分析

基于近50a科尔沁地区沙漠化土地发展-再发展-逆转的时空变化的研究结果, 以气候波动和人类活动变化作为主驱动因子, 探讨现代沙漠化过程的驱动因素的作用。近40多年气候的波动在一定程度上直接地通过不同时期的降水-温度组合影响着沙漠化的进程, 间接地通过人类对气候波动的响应而产生的经济活动来加速沙漠化的进程。尽管科尔沁地区的气候驱动因子呈现出有利于沙漠化发展过程的趋势, 但在近10多年来, 这种驱动力的作用被有利于沙漠化逆转过程的驱动力所抵消。人类活动是研究区沙漠化过程中更加活跃的驱动因子, 体现在土地利用方式的转变和强度的增加, 以及由此而产生的对自然植被群落毁灭性的破坏而加速了沙漠化的进程。以土壤风蚀为例, 这种加速可以是自然条件下的4~10倍; 随着沙漠化程度的加剧, 所产生的在土壤养分、生物多样性和生物生产量等方面退化的加速也与自然条件下的情况相差3~10倍以上。同样是人类活动, 在合理的土地利用、采取各种沙漠化防治措施的情况下, 又可使沙漠化过程逆转。从这一点上来说, 人为驱动因素应是起绝对主导作用的。     

干旱区沙漠化逆转过程土壤水分的空间异质性特征

土壤水分是干旱地区固沙植被生长发育的主要限制因素,是决定沙地生态系统结构和功能的关键因子。在腾格里沙漠南缘,应用空间代替时间的方法,选择流动沙丘以及封育恢复5 a、15 a和25 a的沙漠化逆转过程序列样地,研究了沙漠化逆转过程不同层次土壤水分的动态变化特征;采用地统计学原理与方法,分析了沙漠化逆转过程不同层次土壤水分的空间异质性。结果表明:干旱区沙漠化逆转过程中,土壤水分含量以初始阶段流动沙丘最大,之后逐渐降低,到封育恢复25 a后又出现恢复趋势,而且不同阶段样地及其不同层次土壤水分总体差异显著。不同逆转阶段样地各层土壤水分模型均为指数模型和球状模型,土壤水分呈现斑块状分布,具有明显的空间异质性,其中由自相关部分引起的空间异质性占总空间异质性的程度均高于50%。0~20 cm土壤水分总空间异质性程度随沙漠化逆转过程逐渐增强,而20~40 cm和40~60 cm土壤水分的总空间异质性程度随沙漠化逆转过程呈现先增强后减弱趋势。研究认为干旱区流动沙丘固沙植被的恢复首先降低土壤水分含量,增强了土壤水分的空间异质性,但伴随植被-土壤系统的恢复,封育恢复25 a后土壤水分含量出现增加趋势,空间异质性出现减弱趋势,土壤水分与植被间逐渐趋于平衡,该结论有助于进一步认识土壤水分与固沙植被相互作用的生态学机制。     

宁夏中东部沙漠化草原的植被演替

宁夏中东部地处黄土高原风沙区暖温性典型草原与荒漠草原的过渡地带。干旱多风的气候条件, 含沙丰富的地表物质组成和超负荷的人为活动影响, 使其成为宁夏土地沙漠化最严重的地区之一。草原沙漠化的植被演替阶段往往不易判别, 我们有用数量分类中的聚类分析法成功地将其划分为两大类群, 四个阶段。老瓜头(Cynanchumkomarovii), 骆驼蒿(Peganumnigellastrum)等植物在草原沙漠化演替的起始和发展阶段具指示意义。草原沙漠化的植被演替不同于撂荒地和沙地植被的演替, 而且在积沙地其演替过程一般是不可逆的。     

河北坝上沙漠化地区土壤特性研究─—以丰宁试验区为例

本文分析了丰宁试验区土壤类型、分布特点、成土条件、土壤养分、可溶性盐分、机械组成、矿物元素含量、微量元素、水分状况，并对各类土壤的生产力进行了评价。结果表明：栗钙土是本区生产力最高的土类，风砂土是栗钙土退化的产物，也是栗钙土重新发育的不同阶段，这种退化主要是土壤中细颗粒物质及养分的损失，而土壤矿物元素、微量元素并无明显变化。本区风砂土相对其它典型沙地生产力较高，与地带性土壤栗钙土相比无钙积层，适宜多种深根性植物特别是乔灌木的生长，所以本区目前沙漠化土地治理相对容易。     

退化生态系统土壤微生物种群数量和分布对植被恢复的响应

通过生态退化区不同植被恢复类型对土壤微生物种群数量和分布的影响研究,揭示植被恢复过程中土壤微生物种群的变化.结果表明,沙米荒地、白沙蒿、柠条、沙冬青、人工乔木林+樟子松土壤微生物种群数量和分布明显不同,土壤细菌、真菌、放线菌种群数量差异显著(P<0.05),细菌种群数量最高,其次为放线菌,真菌种群数量最小.通过主成分分析,影响该保护区土壤三大类微生物种群总数量的主要因子是植被、土壤有机质、pH、土壤速效钾、土壤水分含量、土壤全磷和速效磷、土壤放线菌、土层深度、土壤真菌种群数量和土壤全氮含量.     

地表物质组成与土地沙漠化

土地沙漠化是在干旱、半干旱地区,由于特定的自然条件和人类不合理地利用自然资源,所引起的环境退化过程。随着这个过程的进一步发展对人类的不利影响越来越大。因此,对土地沙漠化的问题,也越来越得到人们的普遍重视。在内蒙伊克昭盟及宁夏、陕北地区,沙漠化的土地面积,分别占总土地面积的32%、25.2%和45.9%。这说明了在上述地区土地沙漠化是相当严重的。造成土地沙漠化的自然因素,除气候的干旱、多风外,地表物质的组成是其物质基础。而地表物质组成与沉积条件密切相关,因此,不同的沉积环境形成不同的沉积物,其质地性质差异很大。这些不同的沉积物,对土地沙漠化的发生及发展速度、类型和治理措施都有直接关系。因此,研究地表物质组成与土地沙漠化之间的关系是极为重要。