毛乌素沙地沙障环境下的沙丘迎风坡植被及土壤养分变化

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00051

摘要/Abstract

摘要：

沙障在固定流沙、促进植被恢复和改良土壤等生态建设方面起着重要作用。对毛乌素沙地设置沙柳（Salix psammophila）沙障6、8、10、11、12年的沙丘迎风坡（裸露沙丘地作为对照）开展了植被调查和土壤养分测试分析。结果显示：设障8年后的沙丘迎风坡0—30 cm深度内的土壤有机质、全氮含量显著（P<0.05）高于流动沙丘，且设障10—11年沙丘迎风坡植被盖度、0—80 cm深度内土壤有机质和全氮含量达到最大，但全磷和全钾含量无明显的变化，所有样地间和3个深度层间的全磷、全钾含量均无显著性差异；植被总盖度、0—80 cm深度内土壤有机质含量及全氮含量相互之间存在极显著线性正相关关系（P<0.01），而且土壤pH值随有机质含量增加而线性降低。沙柳沙障固沙地的植被盖度、土壤有机质和全氮相互之间存在趋同性，且布设10年的沙障土壤改良和植被恢复成效达到最大，之后表现出下降趋势。据此建议活体沙柳沙障在维持其固沙功效的前提下以10年为限需进行平茬处理。

关键词: 毛乌素沙地, 沙柳（Salix psammophila）沙障, 流动沙丘, 土壤养分

Abstract:

Sand barrier plays an important role in the ecological construction such as sand fixation， vegetation restoration and soil improvement. Vegetation survey and soil nutrient test analysis were carried out on the sand dune windward slopes （with mobile dune as a comparison） for 6， 8， 10， 11 and 12 years of sand dune sand barrier in Mu US Sandy Land. The results showed that with the increase of the sand barrier setting age， the vegetation cover of the dune windward slope， as well as the value of soil organic matter， whole nitrogen content and pH values， changed significantly， but there was no significant change in total phosphorus total potassium. After setting the sand barrier for 8 years， the soil organic matter and total nitrogen content in the depth of 0-30 cm in the windward slope of the dunes were significantly higher （P<0.05） than that of mobile sand dune，and up to 10 to 11 years of sand barrier setting， the vegetation cover ， the organic matter and total nitrogen content of all layers of soil in depth of 0-80 cm all reached a peak， after that， organic matter and total nitrogen tends to be stable or decrease slightly at a depth of 0-30 cm， and decrease significantly within a depth of 30-80 cm. There is a significant linear positive correlation between the total vegetation cover， soil organic matter content and whole nitrogen content in the sand barrier environment， and the soil pH values decrease linearly with the increase of organic matter content. The sand barrier of 10 years has the greatest effect on soil improvement and vegetation restoration， and then it shows a downward trend. It is suggested that the artificial vegetation should be regenerated after 10 years with sand barrier under the premise of maintaining its sand-fixing effect.

Key words: Mu Us Sandy Land, Salix psammophila sand barrier, sand dunes, soil nutrients

中图分类号:

S288

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图/表 8

图1 研究区位置

Fig.1 Location of the study area

表1 不同设障年限样地的植物群落基本特征

Table 1 The information on samples and main communities

沙障设置年长	植被总盖度/%	物种	平均高度 /cm	平均冠幅 /cm	平均基径 /mm	密度 /（株/100m²）	样地内其他植物种
12年	37	沙柳	100.4	70.0	6.8	41	虫实
		杨柴	65.4	88.9	9.4	25
		油蒿	45.5	—	—	227
11年	46	沙柳	171.4	139.0	7.2	48	虫实、狗尾草、细叶苦菜、沙米
		杨柴	80.8	88.9	9.9	65
		油蒿	20.0	—	—	22
10年	55	沙柳	158.8	78.6	7.0	200	虫实
		杨柴	92.1	95.4	11.5	42
		油蒿	33.6	—	—	38
8年	45	沙柳	135.5	78.0	6.9	38	虫实、沙竹、沙米
		杨柴	72.6	84.1	10.6	19
		油蒿	64.0	—	—	39
6年	39	沙柳	129.5	76.5	6.3	32	无
		杨柴	73.0	99.3	11.8	26
		油蒿	48.2	—	—	350

表2 不同设障年限沙丘迎风坡0—80 cm深度土壤养分

Table 2 Summary of soil nutrients at a depth of 0-80 cm on windward slope of dune with different years of barrier installation

沙障设置年长	有机质/（g·kg^-1）	全氮/（g·kg^-1）	全磷/（g·kg^-1）	全钾/（g·kg^-1）	pH值
12年	1.28 ±0.83	0.051±0.019	2.79 ±0.26	28.52 ±1.74	8.10±0.15
11年	1.97 ±0.79	0.061±0.015	2.76 ±0.40	28.37 ±0.97	8.21±0.07
10年	2.29 ±0.39	0.058±0.017	2.83 ±0.23	28.07 ±1.31	7.44±0.17
8年	1.68 ±0.32	0.053±0.017	2.82 ±0.18	27.70 ±1.80	7.55±0.17
6年	0.98 ±0.32	0.038±0.014	2.85 ±0.11	27.94 ±1.33	8.16±0.09
裸露沙丘地	0.73 ±0.13	0.028±0.008	2.85 ±0.16	28.46 ±1.44	8.62±0.21

图2 不同沙障设置年沙丘迎风坡土壤有机质含量及pH值不同的字母表示差异显著（P<0.05）

Fig.2 Organic matter content and pH value of each layer on the windward slope of Salix sand barrier dune with different setting years

图3 沙柳沙障固沙地土壤全量养分的差异性不同的字母表示差异显著（P<0.05）

Fig.3 Change of total nutrients during the succession of vegetation in Salix sand barrier with different setting years

图4 沙柳沙障固沙地3个深度层土壤全量养分的差异性不同的字母表示差异显著（P<0.05）

Fig.4 Change of total nutrients in the different depths during the succession of vegetation in Salix sand barrier with different setting years

表3 活体沙柳沙障固沙地土壤养分指标的相关性

Table 3 Correlations of total nutrients during the succession of vegetation in Salix sand barrier with different setting years

项目	有机质OM	全氮TN	全磷TP	全钾TK
有机质OM	1
全氮TN	0.970^**	1
全磷TP	0.078	0.023	1
全钾TK	0.194	0.258	-0.442	1

图5 土壤有机质与植被总盖度、土壤pH值和全氮的拟合关系

Fig.5 The fitting relationship between soil organic matter and soil pH and total nitrogen of total vegetation coverage

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