古爾班通古特沙漠土壤理化性質(zhì)的空間變異及對植物多樣性的影響.pdf

1、植被是防風(fēng)固沙主體，而其分布與土壤屬性之間具有緊密聯(lián)系。土壤是沙漠生態(tài)系統(tǒng)的主要基底，在風(fēng)力波動作用下，不同土壤顆粒被分選，理化屬性分布格局重新形成，并表現(xiàn)出時空異質(zhì)性。研究沙漠土壤理化性質(zhì)的空間變異及對植物多樣性的影響對于了解風(fēng)蝕變化、沙丘移動狀況，剖析植物多樣性分布機制等方面具有重要意義。古爾班通古特沙漠是中國最大的固定、半固定沙漠，植物多樣性相對內(nèi)亞沙漠豐富，但受油田開采、放牧等人類活動影響，植被退化，植物多樣性降低。因此本文首次

2、從沙漠土壤屬性的空間分布特征上，以及對植物多樣性的影響，為分析沙丘變化特點，了解植被分布機制，進而為植被恢復(fù)奠定基礎(chǔ)。本文以植物多樣性分布具有代表性的古爾班通古特沙漠南部為研究區(qū)，根據(jù)沙丘起伏、降水大小和距離綠洲遠近，將整個研究區(qū)分為古瑪納斯湖地區(qū)、沙漠西部、沙漠腹地、沙漠東部和綠洲邊緣區(qū)域五個部分，使用地統(tǒng)計學(xué)等方法分析整個南部和五個分區(qū)的局域尺度沙漠理化性質(zhì)的空間分布，使用除趨勢典范對應(yīng)分析（DCCA）土壤理化性質(zhì)和植物多樣性特征之

3、間的關(guān)系。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴區(qū)域尺度上，土壤pH、電導(dǎo)率、硫酸根從沙漠西向東和從北向南遞減；全氮、速效鉀、速效磷、全磷從西向東的遞增；有機質(zhì)從西北向東南和沙漠南、北兩側(cè)向沙漠腹地遞減趨勢；鈉離子從沙漠東、西兩側(cè)向沙漠腹地遞減；但全氮、速效鉀和有機質(zhì)在局部具有斑塊狀分布特征。土壤平均粒徑表現(xiàn)為從沙漠西北向沙漠東南遞減。古瑪納斯湖地區(qū)土壤電導(dǎo)率顯著高于其它區(qū)域，平均粒徑介于142.2-152.2μm；綠洲邊緣地區(qū)土壤有機質(zhì)和

4、全氮含量最高，平均粒徑介于92.2-102.2μm之間；沙漠腹地地區(qū)土壤速效鉀含量較高，平均粒徑介于122.2-132.2之間。局域尺度上，土壤有機質(zhì)、全氮、鈉離子、硫酸根、速效鉀和速效磷的含量從坡頂向坡底遞增。土壤有機質(zhì)含量、全氮含量、速效鉀含量和速效磷含量的最大值均出現(xiàn)在東坡底，硫酸根和鈉離子含量最高值出現(xiàn)在西坡底。沙漠南部表層土壤平均粒徑多介于90μm–160μm，尤其在南部綠洲邊緣地區(qū)與沙漠腹地土壤粒徑存在顯著差異。沙漠腹地土壤

5、分形維數(shù)介于1.08–2.10，綠洲邊緣分形維數(shù)介于1.64–2.48，沙漠腹地土壤分選強烈。⑵沙漠主要分布于藜科、菊科、十字花科、豆科、禾本科、紫草科。優(yōu)勢的物種有梭梭 Haloxylon ammodendron、早熟豬毛菜Salsola praecox、角果藜Ceratocarpus arenarius、沙蓬A(yù)griophyllum squarrosum、卷果澀薺Malcolmia scorpioides、琉苞菊Hyalea pul

6、chella、庭薺Alyssum desertorum、倒披針葉蟲實Corispermum lehmannianum、彎花黃耆Astragalus flexus、羽芒三芒草Aristida adscensionis、尖花天芥菜Heliotropium acutiflorum、疏齒千里光Senecio subdentatus。古湖區(qū)、沙漠西部、沙漠腹地、沙漠東部和綠洲邊緣分別分布物種52種、42種、69種、73種和81種。⑶2010年到2

7、014年，5年內(nèi)不同區(qū)域土壤均有粗化發(fā)展的趨勢。綠洲至沙漠腹地的土壤退化程度不同，綠洲邊緣地帶，土壤粗化的現(xiàn)象明顯高于沙漠腹地，沙漠腹地粘粒損失率為36％，而綠洲邊緣地帶損失率為129%。土壤分形維數(shù)的變化能夠綜合反映土壤結(jié)構(gòu)和土壤養(yǎng)分的變化。研究表明三種沙漠主要斑塊（裸地、草本和灌叢）防止風(fēng)蝕能力不同，5年間，裸地土壤分形維數(shù)減小了0.15，草本基部分形維數(shù)增加了0.28，灌叢基部維數(shù)增加了0.11。依據(jù)Raupach的模型模擬綠洲邊

8、緣兩種地表阻擋風(fēng)蝕的作用，當(dāng)植被蓋度達到上限35%時，地表臨界摩擦速度是1.44m/s，增加了起沙風(fēng)速閾值；裸地區(qū)域地表臨界摩擦速度是0.65m/s，表層土壤極易流失，為土壤重新分布提供了重要動力。⑷DCCA分析發(fā)現(xiàn)電導(dǎo)率、平均粒徑、海拔、坡度等土壤環(huán)境因子對物種分布的影響極大。蝎尾菊、準(zhǔn)噶爾無葉豆、堿蓬、棱果芥、彎花黃耆主要受速效鉀、全氮和有機質(zhì)影響；氯離子主要影響駱駝蓬、刺頭菊；平均粒徑、坡度和海拔影響螺喙薺，矮蠅子草，沙大戟；速效