科爾沁沙地植被恢復及其對土壤改良效應

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1、蔣德明等：科爾沁沙地植被恢復及其對土壤的改良效應1139科爾沁沙地植被恢復及其對土壤的改良效應蔣德明1，曹成有2，李雪華1，周全來1,2，李明1,21.中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所，遼寧沈陽110016；2.東北大學，遼寧沈陽110004；3.中國科學院研究生院，北京100049摘要：探討了對科爾沁沙地烏蘭敖都地區(qū)流動沙丘采取生物和工程措施建立起人工固沙植被的相關(guān)配套技術(shù)，并就植被恢復程度對土壤改良效應進行了對比研究。結(jié)果表明：在流動沙丘進行人工固沙時采用1.0m×1.0m草方格內(nèi)播種小葉錦雞兒(Caragana

2、microphylla)種子的措施具有較好的固沙效果，一般經(jīng)過2年可使沙丘表面得到固定。在圍欄封育條件下實施適宜的植被恢復措施，一般可在2~3年獲得明顯的固沙效果。小葉錦雞兒人工固沙群落內(nèi)土壤養(yǎng)分隨著群落的生長發(fā)育而發(fā)生變化，在0~30cm土層中，有機質(zhì)、速效鉀、全氮、水解性氮、全磷、有效磷含量都表現(xiàn)為：11年生群落＞6年生群落＞流動沙丘；小葉錦雞兒人工群落的建立可大幅度提高土壤微生物生物量，并隨著年齡的增加，微生物生物量C、N、P的含量均呈現(xiàn)增加趨勢。關(guān)鍵詞：流動沙丘；草方格；小葉錦雞兒；圍封；人工固沙群落；植

3、被恢復；土壤改良；科爾沁沙地中圖分類號：S156.5文獻標識碼：A文章編號：1672-2175（2008）03-1135-05蔣德明等：科爾沁沙地植被恢復及其對土壤的改良效應1139科爾沁沙地（119°15’～123°45’E，42°15’～45°47’N）地處東北平原與內(nèi)蒙古高原過渡區(qū)域，屬于半濕潤和半干旱氣候區(qū)。它是我國北方典型的農(nóng)牧交錯地區(qū)，總面積約有5.17×104km2，主要分布在內(nèi)蒙古東部的赤峰和通遼地區(qū)。歷史上的科爾沁沙地曾是湖泊眾多、林草繁茂的森林-草原景觀，是傳統(tǒng)的宜牧地區(qū)，但從上世紀以來由于受

4、干旱多風等氣候和“三濫”等人為活動的影響，生態(tài)環(huán)境發(fā)生了急劇變化，土地沙漠化現(xiàn)象十分突出[1,2]。特別是近40年來，隨著人口和牲畜數(shù)量的急劇增加，生態(tài)環(huán)境不斷惡化，干旱、洪水等自然災害頻繁發(fā)生，造成大面積草場退化，流動、半流動沙丘呈明顯擴大趨勢，其中沙地面積（流動沙地、半固定沙地和固定沙地）占總土地面積的43.1%[3]?；謴团c重建植被是土地沙漠化綜合防治中最主要和最基本的措施。流動沙丘是沙地植被退化的極點，其特點是植被覆蓋度極低，風蝕嚴重、土壤極度貧瘠且基質(zhì)極不穩(wěn)定。對這樣極度退化的生態(tài)系統(tǒng)來說，植被的自我恢

5、復能力十分微弱，必須要輔以人工手段才能在短時期內(nèi)得以恢復。采用草方格結(jié)合播種豆科植物是固定流動沙丘比較成功的方法之一[3]。近幾十年來，我國對科爾沁沙地進行了長期、大量的植被恢復試驗示范和定位觀測，在科爾沁沙地退化的原因、特征及恢復重建的可行途徑等方面取得了大量的科研成果[4-6]。中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所于20世紀70年代在科爾沁沙地沙漠化最嚴重的翁牛特旗建立荒漠化防治試驗站，開始系統(tǒng)研究生物和工程相結(jié)合的固沙配套技術(shù)[4]。本文研究了生物與工程措施相結(jié)合的流動沙丘固沙技術(shù)及在圍欄封育條件下不同生長年限小葉

6、錦雞兒人工固沙林的防風效能、土壤理化性質(zhì)和生物活性的變化特征，揭示沙地植被恢復過程中土壤與植被發(fā)育過程的相互關(guān)系，為本地區(qū)大規(guī)模開展植被恢復工程提供一定的理論指導。1研究區(qū)概況和研究方法1.1研究區(qū)概況本研究選擇了位于科爾沁沙地西部沙漠化嚴重的烏蘭敖都地區(qū)，海拔高度約479m，該地區(qū)屬溫帶半干旱氣候型。年平均降雨量330mm，夏季6—8月降雨量占全年的70%以上，潛在蒸發(fā)量是降雨量的6—7倍，干燥系數(shù)在1.0~1.8之間；季節(jié)變化明顯；年均溫度為5.8~6.4℃；≥10℃的年積溫為3000~3200℃，無霜期14

7、0~160d；年均風速4.5m/s，每年起風日數(shù)200d以上，冬春季大風發(fā)生頻率約占全年的69%~81%。地帶性土壤主要為沙質(zhì)栗鈣土，沙丘起伏，坨甸相間，為廣闊的沙地景觀，沙丘和甸子地呈東西排列。主要生境類型可分為：流動和半流動沙丘、固定沙丘、沙沼地、丘間低地和石質(zhì)殘丘。土壤類型主要有：風沙土、草甸土和鹽堿土。其原生植被屬于森林向草原的過度類型。原生植被已被破壞殆盡。目前植被表現(xiàn)出強烈的次生性，大部分已演變?yōu)樯成脖缓筒莸橹脖籟1,2,7]。區(qū)系分布上，為蒙古植物區(qū)系、華北植物區(qū)系和長白植物區(qū)系的交接地帶，其中分

8、布最廣、種類最多的是蒙古植物區(qū)系植物。本區(qū)代表性的植物有：小黃柳(Salixflavida)、小紅柳(S.microstachya)、小葉錦雞兒(Caraganamicrophylla)、麻黃(Ephedra蔣德明等：科爾沁沙地植被恢復及其對土壤的改良效應1139distachya)、白草（Pennisetumflaecidum）、霧冰草(Bassiadasyphyllu