青藏高原高寒草地沙化特征的研究進(jìn)展

趙改紅，旦增塔慶，魏學(xué)紅

（西藏農(nóng)牧學(xué)院，西藏 林芝 860000）

青藏高原是中國最大的高原，世界平均海拔最高的高原，也是我國乃至世界的重要生態(tài)屏障。青藏高原大部分在中國西南部，包括西藏自治區(qū)和青海省的全部、四川省西部、新疆維吾爾自治區(qū)南部，以及甘肅、云南的一部分。青藏高原高寒草地連片，面積遼闊，約占全國草地總面積的38%，地帶性草地為各類高寒草地，由東南向西北依次為高寒草甸—高寒草甸草原—高寒荒漠草原—高寒荒漠更替分布［1］。該地區(qū)草地水熱條件差，生產(chǎn)力低，還有12%的草地目前難以利用。根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB19377－2003給出的定義，草地沙化是指不同氣候帶具沙質(zhì)地表環(huán)境的草地受風(fēng)蝕、水蝕、干旱、鼠蟲害和人為不當(dāng)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等因素的影響，如長(zhǎng)期超載過牧、不合理墾殖濫發(fā)樵采、濫挖藥材等，使天然草地遭受不同程度破壞，土壤受侵蝕，土質(zhì)變粗沙化，土壤有機(jī)質(zhì)含量下降，營養(yǎng)物質(zhì)流失，草地生產(chǎn)力減退，致使原非沙漠地區(qū)的草地，出現(xiàn)以風(fēng)沙活動(dòng)為主要特征的類似沙漠景觀的草地退化過程［2］。沙化是引起青藏高寒草地持續(xù)退化和生產(chǎn)力不斷下降的主要原因，同時(shí)也是我國廣大草原區(qū)面臨的一個(gè)重要生態(tài)問題，并引起各界廣泛的關(guān)注［3］。

1 土壤變化特征

1.1 土壤物理性質(zhì)變化特征

1.1.1 土壤機(jī)械組成 楊劍虹等［16］提到，土壤顆粒是構(gòu)成土壤結(jié)構(gòu)的骨架，顆粒組成越復(fù)雜，越易形成良好的土壤結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性也就越高。齊雁冰［4］在研究高寒草甸沙化土壤發(fā)生特性中表明，沙化導(dǎo)致土壤機(jī)械組成粗化，從淡栗鈣土、固定風(fēng)沙土、半固定風(fēng)沙土到流動(dòng)風(fēng)沙土，＞0.05mm的砂粒增加，＜0.01mm的物理性粘粒含量減少，即使是固定風(fēng)沙土，砂粒含量也比淡栗鈣土的砂粒含量（30.8%）多33.6%，而物理性粘粒含量卻少22.4%。王輝［5］在分析瑪曲高原沙化特征中報(bào)道，沙化程度加劇，高寒草甸土壤機(jī)械組成不斷變粗，與無沙化草甸相比，輕度、中度、重度和極重度沙化草甸0～20cm土層砂粒含量分別增加9.19%、13.32%、13.45%和19.08%，高寒草甸沙化進(jìn)程中，土壤物理性質(zhì)趨于向不良方向變化，而且這種不良變化隨沙化程度的加劇從表層向下層發(fā)展。王春杰等［6］在研究沙漠化演變機(jī)制的試驗(yàn)得出，隨沙漠化梯度增大，砂粒含量呈線性增加（y＝13.734x＋30.954，R2＝0.987 4，x：沙漠化梯度，y：土壤粒度含量），黏粒含量呈指數(shù)性減少（y＝28.249 0e－0.6143x，R2＝0.992 9，同上），粉粒含量也逐漸變小，土壤逐漸以砂粒為主。趙哈林等［7］在研究?jī)?nèi)蒙古東部?jī)纱笊车赝寥览砘再|(zhì)中也發(fā)現(xiàn)，與非沙漠化草地相比，嚴(yán)重沙漠化草地表層和下層土壤的黏粉粒含量，在科爾沁沙地分別下降了99.8%和99.1%，在呼倫貝爾沙地分別下降了59.5%和52.0%，而前者的砂粒含量分別增加了13.5%和9.3%，后者分別增加了5.5%和4.1%。綜上報(bào)道可知，隨沙化程度的加劇，高寒草地土壤機(jī)械組成粗化，砂粒含量線性增加，而粘粒含量則不斷減少，土壤結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，向不良方向發(fā)展。

1.1.2 土壤孔性 容重、三相率與孔隙度是土壤孔性的綜合指標(biāo)。隨沙化程度的加劇，土壤容重不斷增大，固相率也不斷增高，而孔隙度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正常的土壤。有諸多學(xué)者對(duì)青藏高原高寒草地沙化土壤做出了相關(guān)的研究，王輝［5］相關(guān)試驗(yàn)得出，隨沙化程度加劇，容重依次增大而孔隙度相應(yīng)減小。與無沙化草甸相比，輕度、中度、重度和極重度沙化草甸0～20cm土層土壤容重依次提高6.43%、9.29%、12.86%和12.14%，土壤孔 隙度分別 減小 7.19%、10.43%、14.61% 和13.91%，到重度、極重度沙化草甸階段，20～40cm土層土壤的物理性質(zhì)已發(fā)生了較為顯著的不良變化。范圣庫等［8］研究發(fā)現(xiàn)同樣的結(jié)果，沙化土壤的機(jī)械組成以砂粒為主，容重與固相率遠(yuǎn)高于正常的土壤，土壤總孔隙度相對(duì)一般土壤明顯偏低。王進(jìn)等［9］也有同樣地結(jié)論，隨著沙漠化的發(fā)展，沙地土壤容重呈增加趨勢(shì)，土壤硬度明顯下降。

1.1.3 土壤水分 風(fēng)蝕沙地土壤理化性質(zhì)如容重、孔隙度以及沙土的機(jī)械組成等直接影響土壤濕度，并且對(duì)降水的再分配起著重要作用。常兆豐等［10］在研究甘肅民勤縣沙化土壤特征中報(bào)道，土壤有機(jī)質(zhì)含量越高，其持水能力越強(qiáng)，土壤微生物活動(dòng)強(qiáng)烈，相反，如果土壤有機(jī)質(zhì)含量少，土壤持水力就弱，沙質(zhì)土壤則易干裂、沙化、活化和風(fēng)蝕。王輝［5］試驗(yàn)結(jié)果表明，高寒草甸沙化對(duì)土壤含水量和儲(chǔ)水量的影響強(qiáng)度隨沙化程度的加劇而增強(qiáng)，在7月中旬，輕度、中度、重度和極重度沙化草甸0～20cm土層土壤含水量分別比無沙化草甸降低57.65%、43.95%、64.77%和60.84%，土壤儲(chǔ)水量依次降低54.92%、38.73%、60.17%和55.98%，且表層的比下層的降低更為顯著。李春桃等［11］研究西藏東部沙化區(qū)域得到結(jié)果表明，土壤水分含量（W）可以影響土壤的密度，尤其在干旱、半干旱草原地區(qū)，W越低，密度越小，受風(fēng)蝕影響越大，導(dǎo)致沙化程度加劇。不同學(xué)者不同研究結(jié)果均表明，草地沙化對(duì)土壤含水量和儲(chǔ)水量的影響深度隨沙化程度的加劇而加深，不同沙化程度草地土壤含水量和儲(chǔ)水量的大小依次為：天然＞輕度沙化＞中度沙化＞重度沙化。由此表明隨沙化程度的加劇，無論是高寒草甸還是干旱、半干旱草原，其涵養(yǎng)水源功能都逐步減弱。

1.2 土壤化學(xué)性質(zhì)變化特征

1.2.1 土壤有機(jī)質(zhì) 陳懂懂［12］在研究中提出，有機(jī)質(zhì)是土壤的重要組成物質(zhì)，其中，含有植物所需要的各種營養(yǎng)元素，能促進(jìn)土壤礦物質(zhì)的風(fēng)化和養(yǎng)分的釋放，提高其有效性；同時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)可以改善土壤的物理性質(zhì)，促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，協(xié)調(diào)土壤水、肥、氣、熱狀況，提高對(duì)酸、堿及有毒物質(zhì)的緩沖能力。常慶瑞等［13］在研究沙化地區(qū)土壤肥力水平得到，沙化地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)極為貧乏，無植被覆蓋的流動(dòng)沙丘有機(jī)質(zhì)含量低于1.0g/kg，年限較長(zhǎng)的固定沙丘也僅有厚度不超過1cm的結(jié)皮層，而其他剖面和層次的有機(jī)質(zhì)含量均在2.93g/kg以下，不同剖面土壤有機(jī)質(zhì)含量存在明顯差異，表現(xiàn)為固定沙丘＞半固定沙丘＞半流動(dòng)沙丘＞流動(dòng)沙丘，并且這種差異主要在表層。上述結(jié)果表明，荒漠化地區(qū)隨著植被恢復(fù)，有助于土壤有機(jī)質(zhì)的形成，但是腐殖化作用局限在表層，對(duì)整個(gè)土壤剖面的影響較小。王輝［5］在研究瑪曲高原高寒草甸土壤有機(jī)質(zhì)隨沙化程度增加而顯著減少，輕度、中度、重度和極重度沙化草甸與無沙化草甸相比，0～20cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量分別下降了70.85%、80.31%、82.27%和80.24%，活性有機(jī)質(zhì)含量依次降低了82.50%、95.43%、93.63%和97.24%，以活性有機(jī)質(zhì)的降低最為顯著，而且表層比下層的降低更顯著。

1.2.2 土壤pH值 土壤酸堿性不僅對(duì)土壤中營養(yǎng)元素的有效性及土壤離子的交換、運(yùn)動(dòng)、遷移和轉(zhuǎn)換有直接作用，而且影響物質(zhì)的溶解度和土壤微生物的活動(dòng)，并可改變土壤可溶性養(yǎng)分的含量。常慶瑞等［13］研究發(fā)現(xiàn)，沙化地區(qū)土壤剖面均呈現(xiàn)中性至微堿性反應(yīng)，不同剖面差異不明顯，土壤pH均介于7.47～8.65；同一剖面表面層pH較低，不超過7.9，隨土層加深pH緩慢升高，均在8.0以上，呈現(xiàn)出下部高、上部較低的趨勢(shì)。王輝［5］試驗(yàn)得出同樣的結(jié)果，沙化使高寒草甸的土壤pH有不同程度的增加。王艷等［14］在川西北草原退化試驗(yàn)中得出，隨著沙化程度的加劇，pH也有所增加。張芳等［15］在研究不同沙漠化程度高寒草甸土壤pH發(fā)現(xiàn)，0～10cm＜10～20cm＜20～30cm，隨沙漠化程度的增加而逐漸增大。

1.2.3 土壤養(yǎng)分 楊劍虹等［16］研究攀西地區(qū)草地沙化土壤養(yǎng)分特征的結(jié)果表明，在干旱少雨的氣候條件下，母質(zhì)土壤砂粒含量偏高，粘粒易流失，而土壤顆粒的團(tuán)聚度和主要養(yǎng)分水平與土壤粒級(jí)呈極顯著正相關(guān)，沙化導(dǎo)致大顆粒比例增大，亦不利于土壤養(yǎng)分的保持。Ronggui Wu和Tiessen H［17］在研究青藏高原土壤樣品時(shí)得出，退化土壤總N含量下降了33.28%。土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤團(tuán)聚體的形成，減少土壤粘粒的損失，保持良好的土壤結(jié)構(gòu)，防止土壤沖刷和沙化具有特殊的意義。在高寒地區(qū)，風(fēng)蝕導(dǎo)致地表有機(jī)質(zhì)、N、P、K等營養(yǎng)元素不斷流失，使土地生產(chǎn)力不斷降低［4］。王輝［5］得出N素含量隨沙化程度增加而顯著減少，輕度、中度、重度和極重度沙化草甸與無沙化草甸相比土壤速效 N 含量分別降低80.12%、81.95%、82.08%和86.75%；沙化對(duì)土壤P、K含量影響相對(duì)較輕，表現(xiàn)為隨沙化程度的增加而小幅減小的態(tài)勢(shì)，且以極重度沙化階段的減小較為明顯；沙化對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響也隨沙化程度的增強(qiáng)而加深。王艷等［14］分析，在沙化過程中，土壤養(yǎng)分變化表現(xiàn)為土壤的全氮、堿解氮、全磷、有效磷、有效鉀含量都是呈下降趨勢(shì)，各土壤在剖面上的分布是表層＞亞表層＞底層，全鉀含量略呈上升趨勢(shì)，但整體變化不大。有機(jī)質(zhì)與全N、全P、有效P、全K、有效K呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系。

2 草地植被變化特征

2.1 草地植被變化特征

2.1.1 群落組成 沙化分為流動(dòng)、半流動(dòng)、半固定沙丘和固定沙丘4個(gè)階段。陳永生［18］研究得出，從流動(dòng)沙丘到固定沙丘，根據(jù)群落演替規(guī)律也表現(xiàn)出，植被從一、二年生草本逐漸被多年生草本和灌木取代。趙麗婭等［19］在研究中發(fā)現(xiàn)，沙化草地地上植被與土壤種子庫密度隨著沙漠化程度增加而下降，但下降速率因沙漠化發(fā)展階段不同而異，從固定到半固定沙地是地上植被與土壤種子庫密度下降最快的時(shí)期。呂世海等［20］在研究中發(fā)現(xiàn)，呼倫貝爾草原隨草地沙化程度的不斷加重，未沙化和潛在沙化草地，建群植物主要是多年生叢生禾草；輕度沙化和中度沙化草地，建群植物則演替成蒿類半灌木，如小葉錦雞兒（Caragana microphylia）、差巴嘎蒿（Artemisia halodendron）、褐沙蒿（A.campestris）等；到嚴(yán)重沙化草地，則完全被季節(jié)性一、二年生植物如豬毛菜（Salsoa collina）等所替代，構(gòu)成半干旱草原區(qū)沙化草地特有植被景觀。曹子龍［2］研究發(fā)現(xiàn)，沙化草地草群蓋度和葉層高度均明顯降低，其中，草群總蓋度是22年前的60.7%，草本、灌木葉層高度分別是22年前的59.8%和91.6%；同時(shí)，原有優(yōu)勢(shì)植物如賴草、白草等減少，退化指示植物如蟲實(shí)、豬毛菜等增加。在沙化過程中，各個(gè)地區(qū)均表現(xiàn)出相同或者類似的特征，即禾本科、莎草科等優(yōu)勢(shì)植物被雜草、有毒植物所替代，產(chǎn)草量也明顯降低。王艷等［14］研究發(fā)現(xiàn)在川西北草原沙化地區(qū)雜類草成為群落中主要的建群物種，禾本科植物在群落中的比例非常小。

2.1.2 物種多樣性 常學(xué)禮、鄔建國等［24］在分析內(nèi)蒙古沙化地區(qū)物種多樣性指數(shù)表明，沙漠化過程是一個(gè)物種多樣性衰減的過程，沙漠化首先導(dǎo)致特有物種的絕滅，其次，稀有種和普通種，在沙漠化過程中物種的絕滅速率大于定居速率。王輝［5］研究表明，在高寒草甸沙化進(jìn)程中，植被中的嵩草類比例不斷減少，其優(yōu)勢(shì)地位逐漸被其他草類所代替，到重度、極重度沙化草甸階段，群落物種數(shù)量急劇減少，結(jié)構(gòu)組成已徹底改變。草地沙化，群落物種豐富度、多樣性、均勻性均呈不同程度的下降趨勢(shì)。

2.1.3 生物量 諸多研究表明，沙化草甸地上生物量隨沙化程度加劇而迅速減小，到重度和極重度沙化階段，草甸植被嚴(yán)重退化，其放牧利用價(jià)值已基本喪失。

2.2 草地植物生態(tài)適應(yīng)性

高寒草地植被從不同的生理、生態(tài)特征體現(xiàn)其對(duì)青藏高原獨(dú)特氣候的適應(yīng)性。脅迫是指對(duì)植物生長(zhǎng)和生存不利的各種環(huán)境因素的總稱［25］。植物只有不斷對(duì)非生物脅迫環(huán)境做出響應(yīng)，增強(qiáng)其抗性才能維持生存。青藏高原大部分地區(qū)常年無夏，霜雪不斷，年均氣溫大都低于5℃，氣溫低、日溫差大、年溫差小。同時(shí)，該區(qū)日照長(zhǎng)、輻射強(qiáng)、干濕季分明，干季多大風(fēng)。由于青藏高原寒冷、干旱等獨(dú)特的氣候，該區(qū)沙化草地植被具有適應(yīng)高寒環(huán)境脅迫的各種生理生態(tài)適應(yīng)性，包括對(duì)寒冷脅迫、干旱脅迫、強(qiáng)輻射UV－B、鹽化、草地鼠蟲害以及放牧強(qiáng)度等6個(gè)方面的生態(tài)適應(yīng)性。

2.2.1 寒冷脅迫 羌塘地區(qū)1月均溫＜－16℃，草地?zé)崃織l件較差，積溫由東南向西北減少，變動(dòng)于1 800～3 000℃。由于氣候寒冷，0℃為返青臨界值。生長(zhǎng)季隨緯度的增加而縮短，東南部河谷地區(qū)生長(zhǎng)季長(zhǎng)達(dá)200d，至西北部的昆侖山南麓則不足100d。植物的冷敏感性可以通過調(diào)節(jié)膜脂的不飽和脂肪酸水平而得到調(diào)控，植物耐寒性的強(qiáng)弱，在很大程度上取決于膜系統(tǒng)耐寒性的強(qiáng)弱。多年生草本植物是通過特異基因的轉(zhuǎn)錄激活及新蛋白質(zhì)的合成來適應(yīng)低溫。植物對(duì)低溫的適應(yīng)通常需要兩個(gè)條件，即特異基因的轉(zhuǎn)錄激活及在最大抗寒過程中新蛋白質(zhì)的低溫誘導(dǎo)合成，這也說明植物抗寒鍛煉實(shí)質(zhì)上是感受低溫信號(hào)、調(diào)節(jié)基因的表達(dá)和代謝的適應(yīng)過程，即低溫馴化的過程［29］。也正是在這種嚴(yán)酷的生態(tài)環(huán)境中，諸如老芒麥、藏篙草等多種高原植物卻能正常生長(zhǎng)、發(fā)育，說明其自身具備一套完善的耐低溫適應(yīng)機(jī)制。

2.2.2 干旱脅迫 青藏高原年降水量由東南向西北遞減，年均降水量100～300mm，80%集中在7～9月。而蒸發(fā)量均在2 500～3 300mm［27］。不論外界對(duì)植物施加的脅迫是大氣、土壤干旱還是土壤高含鹽量，植物的重要反應(yīng)之一是植物水勢(shì)相應(yīng)的增高或降低。干旱地區(qū)生長(zhǎng)的植物細(xì)胞和組織需要較低的水勢(shì)和滲透勢(shì)，以便在干旱土壤中吸取足夠的水分來滿足自身的生理、生化需要［28］。在干旱氣候環(huán)境下形成的旱生型作物其生理特征主要表現(xiàn)為根系發(fā)達(dá)，針葉，短生或葉小，葉有厚的角質(zhì)層或絨毛，葉肉細(xì)胞及其間隙小，細(xì)胞小，細(xì)胞液滲透濃度高，蒸騰效率高，遇旱時(shí)氣孔關(guān)閉［29］。水分脅迫是抑制植物光合作用的最主要的環(huán)境因子之一。此外，還表現(xiàn)在氣體交換的日變化特征上，CO2的同化高峰出現(xiàn)在上午，而H2O的蒸騰速率高峰則出現(xiàn)在下午，水分利用率上午高于下午。在大氣飽和差小的上午盡可能多地同化CO2，提高水分利用率，這也是對(duì)干旱的沙漠環(huán)境的適應(yīng)，是有利的生存策略［30］。

2.2.3 強(qiáng)輻射 UV－B 青藏高原日照多，輻射強(qiáng)，并由東向西漸增。年太陽輻射為4 000～8 000MJ/m2，年日照時(shí)數(shù)在1 500～3 500h［31］。臭氧層是地球生命的保護(hù)傘，他吸收大量對(duì)生物有害的太陽紫外射（UV－B，280～320nm），了解植物對(duì)UV－B輻射的忍受能力、敏感性及其適應(yīng)機(jī)理，會(huì)提高人們準(zhǔn)確估計(jì)投射到地球表面的太陽UV－B輻射發(fā)生改變后對(duì)植物的潛在效應(yīng)。UV－B輻射對(duì)基因調(diào)節(jié)主要集中在光合基因和類黃酮生物合成有關(guān)編碼蛋白基因。有些植物具有白色毛皮或密生白色絨毛，能反射強(qiáng)光避免受到灼傷［32］。

2.2.4 鹽化 青藏高原境內(nèi)有大量的湖泊，是沼澤草原與鹽化草原形成的基礎(chǔ)。沙化土壤層含鹽度較高，在0.2%～1.0%，鹽分組成以硫酸鹽或氯化物的鈉鹽為主。草皮層不發(fā)育，地表可見鹽斑、鹽霜，局部結(jié)鹽皮。土壤為粒狀、屑粒狀結(jié)構(gòu)，礫石含量低，主要為粉砂粒和粘粒，質(zhì)地為粘壤土或壤粘土，腐殖質(zhì)含量為4.0%。范秀艷等［33］研究發(fā)現(xiàn)，鹽生牧草主要通過積累脯氨酸提高滲透調(diào)節(jié)能力，鹽生植物可作為生物治堿的首選植物，沙生植物也可作為防風(fēng)固沙的優(yōu)質(zhì)牧草。

2.2.5 草地鼠蟲害 青藏高原高寒草地鼠害主要有西藏屬兔、草原田鼠、喜馬拉雅旱獺［34］。草地蟲害主要有草原毛蟲、草地螟、蝗蟲、葉蛾、地老虎、蚜蟲等。天然草地以草原毛蟲危害最大，人工草地則以地老虎破壞最厲害［35］。病蟲害使牧草凈初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）明顯降低，表現(xiàn)在粗蛋白含量、粗纖維含量等營養(yǎng)成分降低。天然草地的病蟲害的發(fā)病率比人工草地要低，牧草通過抗病基因的表達(dá)，抵御病蟲害。從而達(dá)到提高大面積牧草抗病能力。

2.2.6 放牧強(qiáng)度 過度放牧是青藏高原草地沙化的重要原因［36，37］。牧草葉片是家畜采食植物的主要部分，也是植物光合作用的主要器官。牧草的生長(zhǎng)速率不僅取決于葉片光合能力，而且還取決于牧草的萌蘗能力［38］。摘除莖葉或適度重牧有利于牧草莖部休眠狀態(tài)的蘗的發(fā)育，從而使蘗的密度增加。但是放牧條件下，隨著蘗密度的增加，株體變小、蘗和株體重量減輕，草地牧草現(xiàn)存量下降。重牧情況下，許多幼葉被家畜采除，植物葉面積指數(shù)下降，光合效率降低，葉片的生活力減弱。同一放牧強(qiáng)度下，根莖型禾草無芒雀麥的分蘗數(shù)顯著低于垂穗披堿草（Elymus nutans）或多葉老芒麥（Elymus sibiricus）。可見，放牧草地上，放牧強(qiáng)度是影響牧草分蘗能力的外部因素，草種特性是影響牧草分蘗能力的內(nèi)部因素。師玉環(huán)［32］研究沙生植物發(fā)現(xiàn)重度干擾下第1優(yōu)勢(shì)種沙生針茅（Stipa plareosa）重要值迅速降低而被高原芥（Christoleacrassi f olia）取代，群落特征發(fā)生質(zhì)的變化。中度干擾下群落多樣性程度最高，重度干擾下最低。

3 土壤－植被相互作用

根據(jù)不同學(xué)者相關(guān)分析表明，高寒草地土壤的物理性狀變化和化學(xué)性質(zhì)變化間存在一定的相互影響和作用。土壤全氮含量隨有機(jī)質(zhì)含量的變化而變化，二者呈顯著正相關(guān)關(guān)系；土壤砂粒含量、土壤孔隙度與土壤養(yǎng)分含量存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；土壤含水量與土壤有機(jī)質(zhì)及N、P、K含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系；土壤表層容重與土壤有機(jī)質(zhì)及N、P、K含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；土壤pH與土壤養(yǎng)分指標(biāo)呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。王輝［5］、王春杰等［6］也得出相同的結(jié)論，即土壤含水量與有機(jī)C、全N和C∶N均呈顯著性相關(guān)，土壤黏粒、有機(jī)C和全N這3者間呈極顯著正相關(guān)，植物和土壤C∶N、土壤容重與其他各指標(biāo)存在負(fù)相關(guān)關(guān)系［5，6］。王進(jìn)等［9］相關(guān)試驗(yàn)表明，土壤黏粒含量與土壤養(yǎng)分呈正相關(guān)，與土壤含水量呈負(fù)相關(guān)。

沙化草地的土壤退化和植被退化相互作用，并具有負(fù)反饋效應(yīng)。沙化草地地上部分生物量和物種多樣性指數(shù)與土壤有機(jī)質(zhì)、全N、P、K含量及粉粒含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與砂粒含量、土壤pH、土壤容重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。沙化草地的植物多樣性變化、生物量銳減和生產(chǎn)力的下降是植被退化與土壤退化共同作用的結(jié)果。

4 討論和結(jié)論

（1）土壤物理性質(zhì)變化特征。高寒草地隨著沙化程度的加劇，土壤機(jī)械組成粗化，砂粒含量線性增加，而粘粒含量則不斷減少，土壤結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，向不良方向發(fā)展。土壤容重、固相率不斷增高，而孔隙度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正常的土壤，土壤硬度明顯下降。草地沙化使土壤含水量和儲(chǔ)水量明顯降低，且不同沙化程度草地土壤含水量和儲(chǔ)水量的大小依次為天然＞輕度沙化＞中度沙化＞重度沙化。

（2）土壤化學(xué)性質(zhì)變化特征。高寒草地中的土壤有機(jī)質(zhì)隨沙化程度增加而顯著減少，降低比率高達(dá)70.85%～97.24%。沙化地區(qū)土壤剖面pH均呈現(xiàn)中性至微堿性反應(yīng)，并呈現(xiàn)出上部較低、下部偏高的趨勢(shì)。土壤養(yǎng)分變化表現(xiàn)為土壤的全氮、堿解氮、全磷、有效磷、有效鉀含量都是呈下降趨勢(shì)。

（3）植被群落及變化特征。隨著沙化程度的加劇，草群蓋度和葉層高度均明顯降低，禾本科、莎草科等優(yōu)勢(shì)植物在植物群落中所占比例非常小，其優(yōu)勢(shì)地位被雜草、毒草類植物所取代，土壤種子庫明顯下降，同時(shí)群落物種豐富度、多樣性指數(shù)、均勻性均呈不同程度的下降趨勢(shì)。植物在個(gè)體生理特征上表現(xiàn)出了對(duì)寒冷脅迫、干旱脅迫、強(qiáng)輻射UV－B、鹽化、草地鼠蟲害以及放牧強(qiáng)度等6個(gè)方面的生態(tài)適應(yīng)性。

（4）土壤理化性質(zhì)與植被之間的互作。土壤含水量與土壤有機(jī)質(zhì)、孔隙度及N、P、K含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系；土壤砂粒含量、土壤表層容重及pH與土壤有機(jī)質(zhì)及N、P、K含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。沙化草地地上部分生物量和物種多樣性指數(shù)與土壤有機(jī)質(zhì)、全N、P、K含量及粉粒含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與砂粒含量、土壤pH、土壤容重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。沙化草地的植物多樣性變化、生物量銳減和生產(chǎn)力的下降是植被退化與土壤退化共同作用的結(jié)果。

草地沙化過程中植被的演替是植物群落組成、結(jié)構(gòu)、功能變化與草地生境水熱狀況、養(yǎng)分狀況、緊實(shí)度等理化性質(zhì)變化相互作用和相互反饋的結(jié)果。任何外部因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾都是通過直接或間接地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中的植被及其生境進(jìn)行干擾實(shí)現(xiàn)的。因此，深入研究沙化草地植被及其生境之間相互作用及反饋機(jī)制，掌握沙化草地植被演替規(guī)律和演替機(jī)理十分必要［40］。針對(duì)不同草地沙化現(xiàn)狀及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件，依據(jù)草地的沙化特征及沙化機(jī)理，提出了做好規(guī)模治理的前期和基礎(chǔ)性工作，為綜合治理提供科學(xué)依據(jù)；積極爭(zhēng)取國家的生態(tài)投資，加快治理步伐；采取有效措施控制牲畜數(shù)量，加強(qiáng)天然草地的生態(tài)保護(hù)；努力改變和優(yōu)化傳統(tǒng)的草原畜牧業(yè)生產(chǎn)模式；以科技為引導(dǎo)，對(duì)沙化草地開展綜合治理等治理對(duì)策。通過綜合治沙、控制超載過牧、加強(qiáng)草原保護(hù)，多管齊下，遏制草地沙化發(fā)展態(tài)勢(shì)，促進(jìn)區(qū)域生態(tài)的良好恢復(fù)。

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