青藏高原东缘玛曲沙化高寒草地土壤理化性质

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00040

摘要/Abstract

摘要：

沙漠化是青藏高原东缘高寒草地退化的重要指征，土壤理化性质是反映草地沙化过程的重要特征参数。以青藏高原东缘玛曲县为例，分析天然草地和轻度、中度、重度、极重度沙化草地土壤粒度组成、温湿度、有机碳和养分等因子的差异特征，旨在阐明高寒草地沙化过程中土壤理化性质的变化。结果表明：草地土壤黏土和粉沙含量随着沙化的发展显著减小，而沙颗粒含量（细沙和中沙）随着沙化程度的增加而增大；5—8月生长季，重度沙化土壤相比轻度沙化土壤温度明显升高，土壤含水量明显降低；随着沙化程度的增加，土壤有机碳含量显著降低，轻度沙化减少50%以上，中度至极重度沙化草地减少91%—99%；土壤全氮（TN）、碱解氮（AN）、全磷（TP）、有效磷（AP）等含量在轻度以上沙化草地中显著降低，而全钾（TK）变化不明显，速效钾（AK）仅在中度至极重度沙化草地中含量降低。高寒草地沙化进程中，随着植被盖度的不断降低，表层细颗粒物逐渐风蚀、土壤养分流失，粗颗粒物质保留下来，土壤含水量降低，在风的分选作用下不断堆积形成流动性沙丘。

关键词: 高寒草地, 沙漠化, 土壤理化性质, 玛曲

Abstract:

Desertification is one of the important indicators of alpine grassland degradation in the eastern margin of the Qinghai-Tibet Plateau， and soil physical and chemical properties are important characteristic parameters reflecting grassland desertification process. Taking Maqu County in the eastern margin of the Qinghai-Tibet Plateau as an example， the differences of soil grain size， temperature and humidity， organic carbon and nutrients in natural， light desertification， moderate desertification， severe desertification， and very severe desertification grasslands were compared and analyzed in order to clarify the change process of soil physical and chemical properties during the desertification process of alpine grassland. The results showed that the contents of clay and silt decreased significantly with the development of desertification， while the contents of sand increased with the increase of desertification. During the growing season from May to August， the temperature of severe desertification soil was significantly higher than that of light desertification soil， and the soil water content was significantly lower. With the increase of desertification degree， the soil organic carbon content decreased significantly， the light desertification decreased by more than 50%， and moderate to very severe desertification decreased by 91%-99%. The contents of soil total nitrogen （TN）， alkali-hydrolyzable nitrogen （AN）， total phosphorus （TP） and available phosphorus （AP） decreased significantly in light and over light desertification grasslands， while total potassium （TK） did not change significantly， and available potassium （AK） decreased only in moderate to very severe desertification grassland. The results indicate that in the process of alpine grassland desertification， with the continuous decrease of vegetation coverage， the surface fine particles are gradually eroded by wind， resulting in the loss of soil nutrient， while coarse particles retain， and soil water content decreases； under the action of wind sorting， continuous accumulation of sand particles forms mobile dunes. The results can provide theoretical basis for alpine desertification grassland management and grassland ecosystem restoration.

Key words: alpine grassland, desertification, soil physicochemical properties, Maqu

中图分类号:

李世龙. 青藏高原东缘玛曲沙化高寒草地土壤理化性质[J]. 中国沙漠, 2022, 42(6): 44-52.

Shilong Li. Soil physicochemical properties of alpine grasslands under different desertification degrees in Maqu， Gansu， China[J]. Journal of Desert Research, 2022, 42(6): 44-52.

图/表 6

参考文献 25

1	王庆辉，窦学诚，龚大鑫.高寒牧区草地沙化问题研究：以玛曲草原为例［J］.干旱区地理，2012，35（2）：302-308.
2	陈秋捷，张楠楠，仲波，等.若尔盖高寒草地退化沙化过程中土壤养分与团聚体结构的变化特征［J］.生态科学，2019，38（4）：13-20.
3	张有佳，李昌龙，金红喜，等.甘肃玛曲高寒草原沙化草地植物多样性研究［J］.安徽农业科学，2013，41（18）：7929-7932.
4	王辉，任继周，袁宏波.黄河源区天然草地沙化机理分析研究［J］.草业学报，2006（6）：19-25.
5	Dong Z B， Hu G Y， Yan C Z，et al.Aeolian desertification and its causes in the Zoige Plateau of China's Qinghai-Tibetan Plateau［J］.Environmental Earth Sciences，2010，59（8）：1731-1740.
6	逯军峰，董治宝，胡光印，等.甘肃省玛曲县土地沙漠化发展及其成因分析［J］.中国沙漠，2012，32（3）：604-609.
7	Hu G Y， Jin H J， Dong Z B，et al.Driving forces of aeolian desertification in the source region of the Yellow River：1975-2005［J］.Environmental Earth Sciences，2013，70（7）：3245-3254.
8	Hu G Y， Dong Z B， Lu J F，et al.The developmental trend and influencing factors of aeolian desertification in the Zoige Basin，eastern Qinghai-Tibet Plateau［J］.Aeolian Research，2015，19：275-281.
9	张余，张克存，孟宪红，等.高寒草地沙化过程的气候因子分析［J］.高原气象，2019，38（1）：187-195.
10	安志山，史博源，谭立海，等.玛曲高寒草甸风沙环境与沙化类型研究［J］.干旱区研究，2021，38（4）：1058-1064.
11	胡光印，董治宝，逯军峰，等.黄河源区1975-2005年沙漠化时空演变及其成因分析［J］.中国沙漠，2011，31（5）：1079-1086.
12	Le Houérou， Henry N.Climate change，drought and desertification［J］.Journal of Arid Environments，1996，34（2）：133-185.
13	Lu J， Dong Z， Li W，et al.The effect of desertification on carbon and nitrogen status in the northeastern margin of the Qinghai-Tibetan Plateau［J］.Environmental Earth Sciences，2014，71（2）：807-815.
14	安富博，李银科，纪永福，等.黄河首曲高寒草甸的土壤特征及其对沙化的响应［J］.中国水土保持，2014（12）：48-51.
15	Wang X M， Lang L L， Hua T，et al.Effects of aeolian processes on soil nutrient loss in the Gonghe Basin，Qinghai-Tibet Plateau：an experimental study［J］.Journal of Soils and Sediments，2018，18（1）：229-238.
16	万婷，涂卫国，席欢，等.川西北不同程度沙化草地植被和土壤特征研究［J］.草地学报，2013，21（4）：650-657.
17	Zuo X， Zhao X， Zhao H，et al.Spatial heterogeneity of soil properties and vegetation-soil relationships following vegetation restoration of mobile dunes in Horqin Sandy Land，Northern China［J］.Plant and Soil，2009，318（1）：153-167.
18	Allington G R H， Valone T J.Reversal of desertification：the role of physical and chemical soil properties［J］.Journal of Arid Environments，2010，74（8）：973-977.
19	蔡晓布，彭岳林，魏素珍，等.高寒草原土壤有机碳与腐殖质碳变化及其微生物效应［J］.土壤学报，2014，51（4）：834-844.
20	邹丽娜，周志宇，颜淑云，等.玛曲高寒草地土壤养分对不同利用方式的响应［J］.中国草地学报，2009，31（6）：80-87.
21	Jin Z， Dong Y S， Qi Y C，et al.Characterizing variations in soil particle-size distribution along a grass-desert shrub transition in the ordos plateau of Inner Mongolia，China［J］.Land Degradation & Development，2013，24（2）：141-146.
22	Su Y Z， Zhao H L， Zhao W Z，et al.Fractal features of soil particle size distribution and the implication for indicating desertification［J］.Geoderma，2004，122（1）：43-49.
23	Liu X， Zhang G C， Heathman G C，et al.Fractal features of soil particle-size distribution as affected by plant communities in the forested region of Mountain Yimeng，China［J］.Geoderma，2009，154（1/2）：123-130.
24	王涛.中国沙漠与沙漠化［M］.石家庄：河北科学技术出版社，2003.
25	胡光印，董治宝，王文丽，等.近30 a玛曲县土地利用/覆盖变化监测［J］.中国沙漠，2009，29（3）：457-462.

土壤养分	土壤深度/cm	天然草地	轻度沙化	中度沙化	重度沙化	极重度沙化
全氮	0—5	12.80±1.14^a	1.84±0.05^b	0.37±0.04^b	0.21±0.01^b	0.18±0.01^b
	5—10	9.96±0.87^a	1.54±0.02^b	0.50±0.10b^c	0.21±0.03^c	0.19±0.02^c
	10—20	6.39±0.34^a	2.13±0.16^b	0.51±0.11^c	0.19±0.01^c	0.18±0.02^c
	20—30	3.54±0.39^a	2.45±0.10^b	0.51±0.02^c	0.22±0.01^c	0.15±0.01^c
	平均值	8.17±0.69^a	1.99±0.08^b	0.47±0.10^c	0.21±0.02^c	0.18±0.02^c
碱解氮	0—5	1.40±0.04^a	0.27±0.005^b	0.061±0.023^c	0.014±0.001^c	0.011±0.008^c
	5—10	1.18±0.08^a	0.18±0.007^b	0.070±0.019^bc	0.023±0.004^c	0.010±0.004^c
	10—20	0.85±0.19^a	0.23±0.003^b	0.061±0.018^c	0.012±0.001^b	0.008±0.002^c
	20—30	0.32±0.04^a	0.24±0.006^b	0.070±0.027^c	0.013±0.003^c	0.006±0.003^c
	平均值	0.94±0.09^a	0.23±0.005^b	0.066±0.022^c	0.016±0.002^c	0.009±0.004^c
全磷	0—5	1.08±0.10^a	0.70±0.02^b	0.46±0.05^c	0.46±0.04^c	0.40±0.03^c
	5—10	1.25±0.04^a	0.64±0.09^b	0.47±0.04^c	0.44±0.01^c	0.40±0.02^c
	10—20	0.72±0.36^a	0.55±0.07^a	0.48±0.03^a	0.43±0.05^a	0.43±0.04^a
	20—30	0.75±0.05^a	0.56±0.05^b	0.48±0.04^b	0.45±0.01^b	0.43±0.04^b
	平均值	0.95±0.14^a	0.61±0.06^b	0.47±0.04^b	0.45±0.02^b	0.42±0.04^b
有效磷	0—5	0.025±0.009^a	0.012±0.0005^b	0.006±0.0009^b	0.004±0.0005^b	0.003±0.0007^b
	5—10	0.007±0.0006^a	0.004±0.0001^b	0.004±0.0004^b	0.003±0.0003^b	0.003±0.0008^b
	10—20	0.004±0.00008^a	0.004±0.0001^a	0.003±0.0003^a	0.003±0.001^a	0.003±0.001^a
	20—30	0.003±0.0002^b	0.004±0.0002^ab	0.005±0.001^a	0.003±0.0006^b	0.003±0.001^b
	平均值	0.01±0.0025^a	0.006±0.0002^b	0.005±0.0007^b	0.003±0.0004^b	0.003±0.0009^b
全钾	0—5	20.43±1.44^c	25.20±0.23^a	24.00±0^ab	24.03±0.12^ab	22.70±0.95^b
	5—10	23.73±0.64^a	17.13±2.61^b	24.05±0.57^a	23.37±0.22^a	23.39±0.38^a
	10—20	23.20±0.61^a	20.90±1.56^a	22.72±1.88^a	22..87±0.38^a	22.44±0.44^a
	20—30	24.30±0.23^a	21.93±1.59^a	23.54±1.94^a	23.47±0.44^a	22.97±0.13^a
	平均值	22.92±0.73^a	21.29±1.50^a	23.58±1.10^a	23.44±0.29^a	22.88±0.48^a
有效钾	0—5	0.26±0.02^a	0.21±0.01^b	0.07±0.004^c	0.05±0.003^cd	0.04±0.005^d
	5—10	0.10±0.002^a	0.10±0.003^a	0.07±0.005^b	0.05±0.007^c	0.04±0.002^c
	10—20	0.07±0.003^ab	0.08±0.006^a	0.06±0.008^b	0.04±0.006^c	0.04±0.002^c
	20—30	0.05±0.004^b	0.07±0.004^a	0.05±0.006^b	0.04±0.003^c	0.04±0.004^c
	平均值	0.12±0.007^a	0.11±0.006^a	0.06±0.006^b	0.05±0.005^b	0.04±0.003^b

土壤养分	土壤深度/cm	天然草地	轻度沙化	中度沙化	重度沙化	极重度沙化
全氮	0—5	12.80±1.14^a	1.84±0.05^b	0.37±0.04^b	0.21±0.01^b	0.18±0.01^b
	5—10	9.96±0.87^a	1.54±0.02^b	0.50±0.10b^c	0.21±0.03^c	0.19±0.02^c
	10—20	6.39±0.34^a	2.13±0.16^b	0.51±0.11^c	0.19±0.01^c	0.18±0.02^c
	20—30	3.54±0.39^a	2.45±0.10^b	0.51±0.02^c	0.22±0.01^c	0.15±0.01^c
	平均值	8.17±0.69^a	1.99±0.08^b	0.47±0.10^c	0.21±0.02^c	0.18±0.02^c
碱解氮	0—5	1.40±0.04^a	0.27±0.005^b	0.061±0.023^c	0.014±0.001^c	0.011±0.008^c
	5—10	1.18±0.08^a	0.18±0.007^b	0.070±0.019^bc	0.023±0.004^c	0.010±0.004^c
	10—20	0.85±0.19^a	0.23±0.003^b	0.061±0.018^c	0.012±0.001^b	0.008±0.002^c
	20—30	0.32±0.04^a	0.24±0.006^b	0.070±0.027^c	0.013±0.003^c	0.006±0.003^c
	平均值	0.94±0.09^a	0.23±0.005^b	0.066±0.022^c	0.016±0.002^c	0.009±0.004^c
全磷	0—5	1.08±0.10^a	0.70±0.02^b	0.46±0.05^c	0.46±0.04^c	0.40±0.03^c
	5—10	1.25±0.04^a	0.64±0.09^b	0.47±0.04^c	0.44±0.01^c	0.40±0.02^c
	10—20	0.72±0.36^a	0.55±0.07^a	0.48±0.03^a	0.43±0.05^a	0.43±0.04^a
	20—30	0.75±0.05^a	0.56±0.05^b	0.48±0.04^b	0.45±0.01^b	0.43±0.04^b
	平均值	0.95±0.14^a	0.61±0.06^b	0.47±0.04^b	0.45±0.02^b	0.42±0.04^b
有效磷	0—5	0.025±0.009^a	0.012±0.0005^b	0.006±0.0009^b	0.004±0.0005^b	0.003±0.0007^b
	5—10	0.007±0.0006^a	0.004±0.0001^b	0.004±0.0004^b	0.003±0.0003^b	0.003±0.0008^b
	10—20	0.004±0.00008^a	0.004±0.0001^a	0.003±0.0003^a	0.003±0.001^a	0.003±0.001^a
	20—30	0.003±0.0002^b	0.004±0.0002^ab	0.005±0.001^a	0.003±0.0006^b	0.003±0.001^b
	平均值	0.01±0.0025^a	0.006±0.0002^b	0.005±0.0007^b	0.003±0.0004^b	0.003±0.0009^b
全钾	0—5	20.43±1.44^c	25.20±0.23^a	24.00±0^ab	24.03±0.12^ab	22.70±0.95^b
	5—10	23.73±0.64^a	17.13±2.61^b	24.05±0.57^a	23.37±0.22^a	23.39±0.38^a
	10—20	23.20±0.61^a	20.90±1.56^a	22.72±1.88^a	22..87±0.38^a	22.44±0.44^a
	20—30	24.30±0.23^a	21.93±1.59^a	23.54±1.94^a	23.47±0.44^a	22.97±0.13^a
	平均值	22.92±0.73^a	21.29±1.50^a	23.58±1.10^a	23.44±0.29^a	22.88±0.48^a
有效钾	0—5	0.26±0.02^a	0.21±0.01^b	0.07±0.004^c	0.05±0.003^cd	0.04±0.005^d
	5—10	0.10±0.002^a	0.10±0.003^a	0.07±0.005^b	0.05±0.007^c	0.04±0.002^c
	10—20	0.07±0.003^ab	0.08±0.006^a	0.06±0.008^b	0.04±0.006^c	0.04±0.002^c
	20—30	0.05±0.004^b	0.07±0.004^a	0.05±0.006^b	0.04±0.003^c	0.04±0.004^c
	平均值	0.12±0.007^a	0.11±0.006^a	0.06±0.006^b	0.05±0.005^b	0.04±0.003^b

[1]	闫蒙, 王旭洋, 周立业, 李玉强. 科尔沁沙地沙漠化过程中土壤有机碳含量变化特征及影响因素[J]. 中国沙漠, 2022, 42(5): 221-231.
[2]	胡菁菁, 胡光印, 董治宝. 黄河源区玛多盆地沙漠化土地粒度特征[J]. 中国沙漠, 2022, 42(4): 242-252.
[3]	安晨宇, 王仁德, 周海涛, 李庆, 张新军, 常春平, 郭中领, 李继峰. 秋免耕对坝上地区农田风蚀及土壤理化性质的影响[J]. 中国沙漠, 2022, 42(2): 95-103.
[4]	孙迎涛, 岳艳鹏, 成龙, 庞营军, 赵河聚, 费兵强, 修晓敏, 吴波, 赵雨兴, 石麟, 何金军, 贾晓红. 毛乌素沙地油蒿（*Artemisia ordosica*）生长及生物量分配对沙漠化的响应[J]. 中国沙漠, 2022, 42(1): 123-133.
[5]	胡光印, 董治宝, 逯军峰, 杨林海, 南维鸽, 肖锋军. 黄河流域沙漠化空间格局与成因[J]. 中国沙漠, 2021, 41(4): 213-224.
[6]	李军豪, 陈勇, 杨国靖, 周立华. 1975—2018年民勤绿洲沙漠化过程及其驱动机制[J]. 中国沙漠, 2021, 41(3): 44-55.
[7]	王文帆, 刘任涛, 郭志霞, 冯永宏, 蒋嘉瑜. 腾格里沙漠东南缘固沙灌丛林土壤理化性质及分形维数[J]. 中国沙漠, 2021, 41(1): 209-218.
[8]	王琨, 淮孟姣. 科学计量视角下的荒漠化研究热点[J]. 中国沙漠, 2020, 40(6): 201-211.
[9]	赵媛媛, 武海岩, 丁国栋, 高广磊, 屠文竹. 浑善达克沙地土地沙漠化研究进展[J]. 中国沙漠, 2020, 40(5): 101-111.
[10]	胡光印, 董治宝, 张正偲, 周明, 尚伦宇. 若尔盖盆地起沙风风况与输沙势特征[J]. 中国沙漠, 2020, 40(5): 20-24.
[11]	陈勇, 周立华, 王伟伟, 侯彩霞. 典型沙漠化逆转区人地系统脆弱性及其障碍因子[J]. 中国沙漠, 2020, 40(4): 63-70.
[12]	张维军, 聂庆华, 何兴东. 宁夏哈巴湖国家级自然保护区土壤养分5年变化[J]. 中国沙漠, 2020, 40(3): 27-32.
[13]	冯筱, 屈建军, 范庆斌, 谭立海. 鼠兔(Ochotona curzoniae)洞穴堆积体对草地沙化的影响及防治[J]. 中国沙漠, 2020, 40(3): 168-176.
[14]	韩超, 肖生春, 丁爱军, 滕泽宇. 腾格里沙漠南缘青海云杉(Picea crassifolia)和油松(Pinus tabulaeformis)年轮记录的气候变化[J]. 中国沙漠, 2020, 40(2): 50-58.
[15]	赖炽敏, 赖日文, 薛娴, 李成阳, 尤全刚, 黄翠华, 彭飞. 基于植被盖度和高度的不同退化程度高寒草地地上生物量估算[J]. 中国沙漠, 2019, 39(5): 127-134.