荒漠草原沙漠化對土壤物理和化學特性的影響①

閻 欣，安 慧，劉任濤

荒漠草原沙漠化對土壤物理和化學特性的影響①

閻 欣，安 慧*，劉任濤

(寧夏大學西北土地退化與生態恢復省部共建國家重點實驗室培育基地/西北退化生態系統恢復與重建教育部重點實驗室，銀川 750021)

以寧夏中北部荒漠草原不同沙漠化階段（荒漠草地、固定沙地、半固定沙地、流動沙地）草地土壤為研究對象，研究不同沙漠化階段土壤容重、孔隙度、土壤有機碳、全氮含量、碳密度、氮密度、NH4+-N和NO– 3-N的變異規律，分析荒漠草原沙漠化對土壤物理和化學性質的影響。結果表明：固定沙地、半固定沙地和流動沙地0 ~ 30 cm土層土壤容重較荒漠草地分別升高了0.3%、2.9% 和2.4%。土壤孔隙度隨草地沙漠化加重整體表現為線性遞減趨勢。同一沙漠化階段，隨著土層深度的增加，土壤容重表現出先降低后升高趨勢，而土壤孔隙度表現出相反的變化。隨著荒漠草原沙漠化程度加劇，NH4+-N、NO– 3-N、土壤有機碳、全氮含量和碳氮密度均呈線性下降趨勢。與荒漠草地相比，流動沙地0 ~ 30 cm土層土壤NH4+-N、NO– 3-N、土壤有機碳、全氮含量和碳氮密度分別降低了27.4%、31.8%、44.8%、56.7%、43.5% 和55.7%。荒漠草原沙漠化破壞了土壤物理和化學性狀。

土壤；理化特性；沙漠化；荒漠草原

土壤與大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈的變化聯系緊密，是陸地生態系統中最大的養分儲存體[1-2]。自然因素和人為干擾是驅動土壤物理和化學特性改變的主要動力。典型草原至荒漠草原土壤碳、氮含量因水分、溫度等自然條件不同表現出下降趨勢[3]；不同人為干擾形式下對典型草原土壤碳密度和儲量影響不同[4]；高寒草甸、寧夏中北部荒漠草原土壤化學性質(有機碳、土壤全氮含量等)和土壤物理特性(土壤容重、土壤孔隙度等)對放牧強度的響應程度不同[5-6]；自然和人為因素聯合造成草地退化過程中對土壤物理、化學性質具有相對一致的影響，如隨草地退化程度的加重，土壤含水量、土壤各種營養元素含量下降，土壤容重、砂粒含量升高[7-9]。自然因素和人為因素對草地生態系統的影響究其原因主要通過改變土壤的物理結構(如土壤緊實度、孔隙度等)，通過影響植物和其他有機物質的輸入和有機物質周轉造成的損失等影響草地生態系統營養物質的循環，進而影響草地土壤化學特性，而草地土壤物理和化學特性具有一定的交互作用[10]。

干旱、半干旱地區荒漠草原本身是一種不穩定的生態系統，隨著全球氣候變化和放牧等人為擾動加劇，草地土壤粗化、貧瘠化和草地潛在生產力降低等現象日益嚴重，草地表現出不同程度的退化。寧夏中北部96.9% 的草地出現退化和沙漠化，其中沙漠化草地面積占可利用草地面積的33%[11]。沙漠化對草地生態系統土壤物理和化學特性的影響引起國內外學者廣泛關注[12-13]。近年來許多學者對高寒草甸[14]和典型草原[3-4]退化過程中土壤物理和化學特征的研究較多，但對荒漠草原沙漠化過程中土壤物理和化學特性的研究較少。因此，本研究以寧夏中北部荒漠草原不同沙漠化階段的土壤為研究對象，采用空間序列代替時間序列的研究方法，分析土壤物理和化學特性的變異規律及兩者間的相互關系，探討草地沙漠化對土壤特性的影響機理，以期為荒漠草原生態系統的恢復提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

本研究在寧夏回族自治區鹽池縣花馬池鎮皖記溝村(37°49′N，107°27′E)進行。該區位于寧夏回族自治區東部，是溫帶典型草原向荒漠草原過渡區，海拔1 411 ~ 1 435 m。氣候屬于典型中溫帶大陸性氣候，年平均氣溫8.2 ℃，四季溫差大，春秋季短，夏季干熱，冬季寒冷漫長，7月(平均氣溫22.4 ℃)和1月(平均氣溫–8.7 ℃)是該區最熱月和最冷月，≥10 ℃年積溫為2 751.7 ℃，≥0 ℃年積溫為3 430.3 ℃。年均降水量為289 mm，60% 以上降雨集中于7—9月，潛在多年蒸發量2 710 mm，年際變幅大。年無霜期165 d。年平均風速2.8 m/s，冬春風沙天氣較多，每年17 m/s以上的大風日數為24.2 d。

研究區土壤類型以地帶性的灰鈣土和淡灰鈣土為主，土壤質地多為沙壤、粉砂壤和沙土，土壤偏堿性。土壤肥力較差，植被多以旱生和中旱生為主，主要有：苦豆子()、中亞白草()、牛枝子()、賴草()、蟲實()、豬毛蒿()、阿爾泰狗娃花()等。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗設計 根據地上植被群落特征及蓋度的一系列變化過程可推斷草地沙漠化過程總體上表現為荒漠草地-固定沙地-半固定沙地-半流動沙地-流動沙地動態演化序列[15]。研究區在空間上鑲嵌分布著不同沙漠化階段草地，因此，根據地表風沙情況和植被蓋度[16](表1)，采用空間序列代替時間演替的方法，在研究區選擇不同沙漠化階段的荒漠草地(G)、固定沙地(FD)、半固定沙地(SFD)、流動沙地(MD)作為試驗樣地。以荒漠草地作為對照，每個樣地中設置3個50 m × 50 m的重復取樣區，每個取樣區間地形與環境條件基本一致。在每個取樣區內隨機設置3個1 m × 1 m的小樣方，每個樣方內按0 ~ 10、10 ~ 20、20 ~ 30 cm的層次，用直徑9 cm的土鉆采集土壤樣品，每個樣方內5鉆土壤混合均勻裝入土壤袋，放置在盛有冰袋的冷藏箱中低溫保存，帶回實驗室后過2 mm土壤篩并去除枯枝落葉和肉眼可見根等雜物，–4 ℃保存，用于測定土壤NH4+-N、NO– 3-N含量。取一部分土樣自然風干，用于測定土壤有機碳和全氮含量。

表1 草地沙漠化分級指數

1.2.2 土壤樣品測定 土壤有機碳采用重鉻酸鉀外加熱法測定，土壤全氮采用半微量凱氏定氮法測定，土壤容重采用環刀法測定，土壤孔隙度參考陳立新等[17]方法測定。

NH4+-N利用2 mol/L KCl浸提法測定[18]。取過2 mm細篩的鮮土樣10.00 g，置于100 ml三角瓶中，加入2 mol/L KCl溶液50 ml，塞緊瓶塞，在振蕩機上振蕩30 min，取出立即過濾于50 ml三角瓶中。吸取濾液25 ml放入半微量定氮蒸餾器的蒸餾管中，再加入10 ml 120 g/L MgO懸濁液蒸餾，蒸出液達30 ml后停止蒸餾，用少量水沖洗冷凝管。取下三角瓶，用0.005 mol/L1/2 H2SO4標準液滴定至紫紅色。

NO– 3-N采用還原蒸餾法測定[18]。取過2 mm細篩的鮮土樣50 g置于500 ml三角瓶中，加入CaSO4·2H2O 0.5 g和250 ml蒸餾水，蓋塞后，在振蕩機上振蕩10 min。放置5 min后過濾于干燥潔凈的三角瓶中。吸取濾液25.0 ml放入定氮蒸餾器中，加入MgCl210 ml以去除NH4+-N。加入硫酸亞鐵鋅還原劑1.0 g，繼續蒸餾，在冷凝管下端用硼酸溶液吸收還原蒸出的氨，用鹽酸標準溶液滴定。

土壤碳密度計算公式[19]：

SOCD=SOC×××(1–) (1)

土壤氮密度計算公式[19]：

SND=×××(1–) (3)

式中：SOCD表示某一土層土壤有機碳密度(kg/m2)；SND表示某一土層土壤氮密度(kg/m2)；SOCD表示土壤有機碳密度(kg/m2)；SND表示土壤氮密度(kg/m2)；SOC表示某一土層土壤有機碳含量(g/kg)；表示某一土層土壤全氮含量(g/kg)；表示某一土層土壤容重(g/cm)；表示土層厚度(cm)；表示粒徑大于2 mm石礫所占體積的百分比，本研究中土壤粒徑均小于2 mm，因此忽略不計。

1.3 數據處理

利用SPSS 19.0軟件進行數據統計與分析，采用單因素方差分析(One-Way ANOVA)和最小差異法(LSD)分析不同沙漠化階段各變量的差異顯著性(<0.05)。

2 結果

2.1 荒漠草原沙漠化對土壤容重和土壤孔隙度的影響

荒漠草原沙漠化顯著影響土壤容重和土壤孔隙度分布(<0.05，表2)。與荒漠草地相比，固定沙地、半固定沙地和流動沙地0 ~ 30 cm土層土壤容重增加了0.3%、2.9% 和2.4%，其中，荒漠草地和固定沙地土壤容重顯著低于半固定沙地和流動沙地。隨著土層深度的增加，土壤容重表現出先降低后升高趨勢，均在10 ~ 20 cm土層出現最小值，20 ~ 30 cm土層土壤容重均顯著高于10 ~ 20 cm。土壤孔隙度0 ~ 30 cm土層隨草地沙漠化加重表現出線性遞減趨勢，荒漠草地和固定沙地土壤孔隙度顯著高于半固定沙地和流動沙地。隨著土層深度的加深，土壤孔隙度呈先升高后降低趨勢，均在10 ~ 20 cm土層達到最大值。

2.2 荒漠草原沙漠化對土壤NH4+-N和NO– 3-N含量的影響

隨著荒漠草原沙漠化程度加劇，土壤NH4+-N和NO– 3-N表現出一定的分布規律(圖1)。固定沙地、半固定沙地和流動沙地0 ~ 30 cm土層土壤NH4+-N含量分別比荒漠草地減少了24.3%、25.2% 和27.4%。荒漠草地NH4+-N含量顯著高于固定沙地、半固定沙地和流動沙地，而固定沙地、半固定沙地和流動沙地之間差異不顯著(<0.05)。就同一沙漠化階段土壤剖面而言，隨著土層深度的增加，土壤NH4+-N含量差異不顯著。

表2 荒漠草原不同沙漠化階段土壤容重(g/cm3)和土壤孔隙度(%)

注：表中數據不同大寫字母表示不同沙漠化階段同一土層間差異達到<0.05顯著水平；不同小寫字母表示同一沙漠化階段不同土層間差異達到<0.05顯著水平，下表同。

荒漠草地、固定沙地、半固定沙地和流動沙地0 ~ 30 cm土層土壤NO– 3-N含量分別為3.42、2.76、2.36、2.34 mg/g，其中，固定沙地、半固定沙地、流動沙地土壤NO– 3-N比荒漠草地分別減少了19.3%、31.0% 和31.8%。隨著土層深度的加深，土壤NO– 3-N含量呈降低趨勢，其中，固定沙地土層間差異顯著。

(圖中不同大寫字母表示不同沙漠化階段同一土層間差異達到P<0.05顯著水平；不同小寫字母表示同一沙漠化階段不同土層間差異達到P<0.05顯著水平，下圖同)

2.3 荒漠草原沙漠化對土壤有機碳和全氮含量的影響

荒漠草原不同沙漠化階段土壤有機碳和全氮含量差異顯著(<0.05，圖2)。隨著草地沙漠化加劇，土壤有機碳和全氮含量0 ~ 30 cm土層均表現為降低趨勢。固定沙地、半固定沙地和流動沙地土壤有機碳和全氮含量分別比荒漠草地減少了18.3%、7.2%、25.4% 和53.0%、44.8%、56.7%，荒漠草地土壤有機碳和全氮含量均顯著高于流動沙地。土層深度對土壤有機碳和全氮含量影響顯著，隨著土層深度的增加，土壤有機碳含量呈先升高后降低趨勢，10 ~ 20 cm土層土壤有機碳含量最高；土壤全氮含量呈降低趨勢，0 ~ 10 cm土層有利于土壤全氮的富集。

2.4 荒漠草原沙漠化對土壤碳氮密度的影響

荒漠草原不同沙漠化階段土壤碳、氮密度存在顯著差異(<0.05，表3)。0 ~ 30 cm土層土壤碳密度隨沙漠化程度的加劇而遞減，荒漠草地土壤碳密度顯著高于流動沙地。0 ~ 10 cm和10 ~ 20 cm土層土壤碳密度均隨沙漠化程度的加劇而下降；而20 ~ 30 cm土層除固定沙地外，土壤碳密度隨沙漠化程度的增加而降低。荒漠草原發生逆向演替過程中，固定沙地、半固定沙地和流動沙地0 ~ 30 cm土壤氮密度較荒漠草地減少了6.9%、51.6% 和55.7%，其中，荒漠草地和固定沙地土壤氮密度顯著高于半固定沙地和流動沙地。

荒漠草原不同沙漠化階段土壤碳、氮密度垂直分布隨土壤深度的增加變化規律不同(表3)。除荒漠草地土壤碳密度隨土層深度的增加呈減小趨勢外，固定沙地、半固定沙地和流動沙地土壤碳密度均表現為先升高后降低趨勢，均在10 ~ 20 cm土層達到最大值。荒漠草地、固定沙地、半固定沙地和流動沙地土壤氮密度均隨土層深度的增加呈降低趨勢，各土層間差異不顯著。

圖2 荒漠草原不同沙漠化階段土壤有機碳和全氮含量

表3 荒漠草原不同沙漠化階段土壤碳氮密度(kg/m2)

2.5 不同沙漠化階段土壤物理和化學性質的相關性

荒漠草原不同沙漠化階段土壤物理和化學性質相關性分析如表4。其中，土壤容重與土壤有機碳、土壤全氮、NH4+-N和NO– 3-N顯著負相關(<0.05)；土壤孔隙度與NH4+-N、NO– 3-N、土壤有機碳、全氮含量顯著正相關(<0.05)；土壤全氮、NH4+-N和NO– 3-N與土壤有機碳極顯著正相關(<0.01)。

3 討論

在干旱、半干旱地區，過度放牧和風蝕造成的荒漠草原沙漠化是土壤退化主要形式之一[20-21]。荒漠草原沙漠化過程中，首先表現為地上植物群落組成和結構的退化，其次為草地生態系統的土壤物理和化學性質的改變[22]。本文研究結果表明，荒漠草原沙漠化過程中，土壤孔隙度、土壤有機碳氮含量和碳氮密度呈線性下降趨勢，而土壤容重呈線性升高趨勢，與趙哈林等[23]、唐莊生等[15]對干旱、半干旱區草地沙漠化對土壤物理和化學特性影響結果一致。荒漠草原退化至流動沙地的過程中，不同沙漠化階段對應著適合本生境的典型群落類型[24]。荒漠草原原生地帶性植物群落物種豐富度高，植被蓋度高達70% ~ 80%。隨著草地沙漠化程度的加劇，原生地帶性植物逐漸消退，植物群落組成結構趨于簡單，植被蓋度下降至0 ~10%。流動沙地的地上和地下生物量較荒漠草地下降94% 和97%[25]。植被群落物種數量及結構的改變，首先減少地表凈初級生產量和枯死有機物質的滯留，直接降低土壤有機碳和土壤氮素的輸入[26-27]。同時，通過降低土壤微生物數量、生物量及土壤酶活性，間接或直接減少土壤有機碳和土壤氮素含量[28]。隨著地上植被蓋度的減少，地表裸露程度加劇，風蝕有選擇性地吹蝕土壤黏粒和粉粒。研究表明，土壤養分含量與土壤粒徑組成顯著相關[29-30]，其中黏粒和粉粒表面與土壤有機質結合的活性位點較多，對土壤物理吸附作用強[31-33]，荒漠草原沙漠化過程中土壤有機碳、土壤全氮含量與土壤黏粉粒含量顯著正相關(<0.05)，相關系數高達0.63和0.94[34]。寧夏東部荒漠草原發生逆向演替過程中，流動沙地土壤黏粒和粉粒含量較荒漠草地降低了98.1% 和74.4%[35]，造成土壤有機碳和土壤氮素的流失。

表4 不同沙漠化階段土壤物理和化學性質的相關性分析

土壤容重和孔隙度是評估土壤質量的重要物理指標，通過調解土壤中的水、肥、氣、熱等因素的儲存和轉運影響地上植被的生長狀況[36]。隨著荒漠草原沙漠化程度加劇，多年生禾本科植物消失，禾本科植物根系減少，不利于土壤的固定，增加土壤的滲透阻力，使得土壤孔隙度減小[37-38]，水分不易于存留于土壤中。同時，有效增加地表熱量輻射，加劇土壤水分的散失[6]。本文研究結果表明，土壤孔隙度隨荒漠草原沙漠化程度加重表現出下降趨勢，而土壤容重表現出上升趨勢，這與前人研究結果一致[8-9]。

NH4+-N和NO– 3-N是土壤有效氮的主要成分，其含量的多少不僅影響地上植被的生長策略、群落組成及潛在生產力[39-40]，還影響土壤微生物群落的豐富度和均勻度[41]。本文研究表明，NH4+-N和NO– 3-N含量隨著草地沙漠化加劇而減小；NH4+-N、NO– 3-N含量與土壤容重顯著負相關，而與土壤有機碳、土壤全氮含量顯著正相關，表明荒漠草原沙漠化過程中土壤潛在生產力降低，土壤容重、土壤孔隙度的改變造成土壤NH4+-N和NO– 3-N含量的降低。不同沙漠化階段NH4+-N含量均高于NO– 3-N，這是由于土壤NH4+-N可通過硝化作用快速轉變為NO– 3-N[42]。

干旱、半干旱地區土壤有機碳、全氮是存留土壤養分的關鍵因子，是控制土壤潛在生產力的主要因子[14]，本文研究結果表明，流動沙地0 ~ 30 cm土層土壤容重較荒漠草地增加了2.4%。與荒漠草地相比，流動沙地0 ~ 30 cm土層土壤孔隙度、土壤有機碳含量、全氮含量、土壤有機碳密度和全氮密度分別下降了3.1%、44.8%、56.7%、43.5% 和55.7%，表明修復土壤物理結構和存留土壤養分是解決干旱、半干旱地區荒漠草原沙漠化的關鍵問題。

[1] Mccarl B A, Metting F B, Rice C. Soil carbon sequestration[J]. Climatic Change, 2007, 80(1): 1–3

[2] Zheng J F, Cheng K, Pan G X. Perspectives on studies on soil carbon stocks and the carbon sequestration potential of China[J]. Chinese Science Bulletin, 2011, 56(35): 3748– 3758

[3] 朱劍興, 王秋鳳, 何念鵬, 等．內蒙古不同類型草地土壤氮礦化及其溫度敏感性[J]. 生態學報, 2013, 33(19): 6320–6327

[4] 許中旗, 李文華, 許晴, 等. 人為干擾對典型草原土壤碳密度及生態系統碳貯量的影響[J]. 自然資源學報, 2009, 24(4): 621–629

[5] 安慧, 徐坤. 放牧干擾對荒漠草原土壤性狀的影響[J]. 草業學報, 2013, 22(4): 35–42

[6] 牛鈺杰, 楊思維, 王貴珍, 等. 放牧作用下高寒草甸群落物種分布與土壤因子的關系[J]. 應用生態學報, 2017, 28(12): 3891–3898

[7] 馮瑞章, 周萬海, 龍瑞軍, 等. 江河源區不同退化程度高寒草地土壤物理、化學及生物學特征研究[J]. 土壤通報, 2010, 41(2): 263–269

[8] 秦嘉海, 張勇, 趙蕓晨, 等. 祁連山黑河上游不同退化草地土壤理化性質及養分和酶活性的變化規律[J]. 冰川凍土, 2014, 36(2): 335–346

[9] Tang Z S, An H, Shangguan Z P. The impact of desertification on carbon and nitrogen storage in the desert steppe ecosystem[J]. Ecological Engineering, 2015, 84: 92–99

[10] Yigini Y, Panagos P. Assessment of soil organic carbon stocks under future climate and landcover changes in Europe[J]. Science of the Total Environment, 2016, 557-558: 838–850

[11] 趙哈林, 趙學勇, 張銅會. 沙漠化的生物過程及退化植被的恢復機理[M]. 北京: 科學出版社, 2007

[12] Korkan? S Y, Korkan? M. Physical and chemical degradation of grassland soils in semi-aridregions: A case from Central Anatolia, Turkey[J]. Journal of African Earth Sciences,2016, 124: 1–11

[13] 趙哈林, 周瑞蓮, 蘇永忠, 等. 科爾沁沙地沙漠化過程中土壤有機碳和全氮含量變化[J]. 生態學報, 2008, 28(3): 976–982

[14] 王瑞永, 劉莎莎, 王成章, 等. 不同海拔高度高寒草地土壤理化指標分析[J]. 草地學報, 2009, 17(5): 621–628

[15] 唐莊生, 安慧, 鄧蕾, 等. 荒漠草原沙漠化植物群落及土壤物理變化[J]. 生態學報, 2016, 36(4): 991–1000

[16] 趙哈林, 周瑞蓮, 趙學勇, 等. 科爾沁沙地沙漠化正、逆過程的地面判別方法[J]. 中國沙漠, 2008, 12(1): 8–15

[17] 陳立新. 土壤實驗實習教程[M]. 哈爾濱: 東北林業大學出版社, 2005: 17–50

[18] 鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 北京: 中國農業出版社, 2000

[19] 吳啟華, 李紅琴, 張法偉, 等. 短期牧壓梯度下高寒雜草類草甸植被/土壤碳氮分布特征[J]. 生態學雜志, 2013, 32(11): 2857–2864

[20] Zhao H L, Zhao X Y, Zhou R L. Desertification processes due to heavy grazing in sandy range land[J]. Inner Mongolia Journal of Arid Environments, 2005, 62: 309– 319

[21] Zhang C, McBean E A. Estimation of desertification risk from soil erosion: A case study for Gansu Province, China[J]. Stoch Environ. Res. Risk Assess, 2016, 30: 2215–2229

[22] 李亞娟, 曹廣民, 龍瑞軍, 等. 三江源區土地利用方式對草地植物生物量及土壤特性的影響[J]. 草地學報, 2016, 24(3): 524–529

[23] 趙哈林, 李玉強, 周瑞蓮. 沙漠化對科爾沁沙質草地生態系統碳氮儲量的影響[J]. 應用生態學報, 2007, 18(11): 2412–2417

[24] 左小安, 趙學勇, 趙哈林, 等. 科爾沁沙地草地退化過程中的物種組成及功能多樣性變化特征[J]. 水土保持學報, 2006, 20(1): 181–185

[25] 唐莊生, 安慧, 上官周平. 荒漠草原沙漠化對土壤養分與植被根冠比的影響[J]. 草地學報, 2015, 23(3): 463–468

[26] 陳朝, 呂昌河, 范蘭, 等. 土地利用變化對土壤有機碳的影響研究進展[J]. 生態學報, 2011, 31(18): 5358–5371

[27] 高志英, 汪詩平, 韓興國, 等. 退化草地恢復過程中土壤氮素狀況以及與植被地上綠色生物量形成關系的研究[J]. 植物生態學報, 2004, 28(3): 285–293

[28] 舒向陽, 胡玉福, 蔣雙龍, 等．川西北沙化草地植被群落、土壤有機碳及微生物特征[J]．草業學報, 2016, 25(4): 45–54

[29] Xu G C, Li Z B,Li P. Fractal features of soil particle-size distribution and total soil nitrogen distribution in a typical watershed in the source area of the middle Dan River, China[J]. Catena, 2013, 101: 17–23

[30] 舒向陽, 胡玉福, 蔣雙龍, 等. 川西北草地沙化對土壤顆粒組成和土壤磷鉀養分的影響[J]. 干旱區資源與環境, 2015, 29(8): 173–179

[31] Kalbitz K, Solinger S. Controls on the dynamics of dissolved organic matter in soils: A review[J]. Soil Science, 2000, 165(4): 277–304

[32] Fullen M A, Booth C A, Brandsma R T. Long-term effects of grass ley set-aside on erosion rates and soil organic matter on sandy soils in east Shropshire, UK[J].Soil & Tillage Research, 2006, 89: 122–128

[33] 劉滿強, 胡鋒, 陳小云. 土壤有機碳穩定機制研究進展[J]. 生態學報, 2007, 27(6): 2642–2650

[34] 閻欣, 安慧. 沙化草地恢復過程中土壤有機碳物理組分和全氮含量的變化[J]. 西北植物學報, 2017, 37(6): 1242– 1251

[35] 閻欣, 安慧.寧夏荒漠草原沙漠化過程中土壤粒徑分形特征[J]. 應用生態學報, 2017, 28(10): 3243–3250

[36] 喬宇鑫, 朱華忠, 鐘華平, 等. 內蒙古地區草地表層土壤容重空間格局分析[J]. 草地學報, 2016, 24(4): 793–801

[37] 周李磊, 朱華忠, 鐘華平, 等．新疆伊犁地區草地土壤容重空間格局分析[J]. 草業學報, 2016, 25(1): 64–75

[38] 萬里強, 陳瑋瑋, 李向林, 等. 放牧對草地土壤含水量與容重及地下生物量的影響[J]. 中國農學通報, 2011, 27(26): 25–29

[39] 李志萍, 李維民, 吳福忠, 等. 川西亞高山森林林窗對不同關鍵時期土壤硝態氮和銨態氮的影響[J]. 土壤保持學報, 2013, 27(6): 270–274

[40] 苗艷芳, 李生秀, 扶艷艷, 等. 旱地土壤銨態氮和硝態氮累積特征及其與小麥產量的關系[J]. 應用生態學報, 2014, 25(4): 1013-1021

[41] 王杰, 李剛, 修偉明, 等. 貝加爾針茅草原土壤微生物功能多樣性對氮素和水分添加的響應[J]. 草業學報, 2014, 23(4): 343–350

[42] Wang Z H, Miao Y F, Li S X. Effect of ammonium and nitrate nitrogen fertilizers on wheat yield in relation to accumulated nitrate at different depths of soil in drylands of China[J]. Field Crops Research, 2015, 183: 211–224

Effects of Desertification on Soil Physiochemical Properties of Desert Grassland

YAN Xin, AN Hui*,LIU Rentao

(Breeding Base for State Key Laboratory of Land Degradation and Ecological Restoration in Northwest China/Ministry of Education Key Laboratory for Restoration and Reconstruction of Degraded Ecosystem in Northwest China, Ningxia University, Yinchuan 750021, China)

The effects of different desertification stages (grasslands, fixed dunes, semi-fixed, mobile dunes) on soil bulk density, porosity, the contents and densities of organic carbon and total nitrogen, and the contents of ammonium nitrogen and nitrate nitrogen were studied in desert grassland located in north central Ningxia, China. The results showed that desertification of desert grassland had significant effects on soil physiochemical properties. As compared with grasslands, soil bulk densities of the fixed, semi-fixed and mobile dunes were increased by 0.3%, 2.9% and 2.4%, respectively. Soil porositygradually decreased with increasing desertification stage.With the increase of soil depth, soil bulk density increased first, and then decreased under different desertification stages, but soil porosity first decreased and then increased. The contents of ammonium nitrogen, nitrate nitrogen, organic carbon and total nitrogen, and the densities of organic carbon and total nitrogen decreased gradually during the desertification process. As compared with grasslands, the contents of ammonium nitrogen and nitrate nitrogen, the contents and densities of organic carbon and total nitrogen in mobile dunes were increased by 27.4%, 31.8%, 44.8%, 56.7%, 43.5% and 55.7%, respectively. The above results suggested that desertification of desert grassland can deteriorate soil physiochemical properties.

Soil; Physiochemical properties;Desertification; Desert grassland

寧夏自然科學基金項目(NZ17004)和寧夏回族自治區西部一流學科項目(NXYLXK2017B06)資助。

anhui08@163.com)

閻欣(1992—)，女，山西臨汾人，碩士，主要從事植物生態學研究。E-mail: yanxinyx92@163.com

S153.6

A

10.13758/j.cnki.tr.2019.05.023