Effects of different sand-fixation measures on vegetation and soil characteristics of high and flat mobile dunes

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00021

Journal of Desert Research ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (2): 273-282.DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00021

Effects of different sand-fixation measures on vegetation and soil characteristics of high and flat mobile dunes

Li Cheng¹^,²(), Zhiying Ning¹, Hongling Yang¹(), Yulin Li¹()

^1.Naiman Desertification Research Station，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China

Received:2023-11-21 Revised:2024-02-18 Online:2024-03-20 Published:2024-03-19
Contact: Hongling Yang,Yulin Li

Abstract

Abstract:

Desertification constitutes the primary catalyst for land degradation in the Horqin Sandy Land. Implementing scientifically sound measures to mitigate sand erosion can effectively curb wind-borne sand encroachment， thereby facilitating the restoration and rehabilitation of the vegetation-soil system. This study， focusing on the high and flat mobile dunes in the Horqin Sandy Land， investigates the vegetation community characteristics and soil physical and chemical properties under three sand-fixation measures， namely natural restoration， Artemisia halodendron planting， and grass checkerboard sand barriers. The findings aim to provide scientific guidance for selecting appropriate sand-fixation measures for this specific type of dunes. The results showed that：（1） Under different sand-fixation measures， the plant species richness of flat sand dunes was grass checkerboard （20 species） > planting A. halodendron （18 species） > natural restoration （15 species）； the plant species richness of high mobile dunes was grass checkerboard （14 species） > planting A. halodendron （8 species） > natural restoration （5 species）. （2） There was no significant difference in soil physical and chemical properties between the high and flat moblie dunes. Setting grass checkerboard sand barriers significantly increased soil organic carbon and total nitrogen contents （P <0.05）； with the extension of restoration years， soil nutrient content increased significantly （P <0.05）. （3） There was a significant positive correlation between soil organic carbon and total nitrogen contents and species richness in the high and flat sand dunes （P <0.05）. Establishing straw checkerboard sand barriers could significantly improve the species richness of plant communities and increase soil nutrients to improve soil quality， which was one of the most beneficial measures for the ecological restoration of mobile dunes in the study area. Ecological restoration is a relatively long process. With the extension of sand fixation years， natural restoration， planting A. halodendron and establishing straw checkerboard sand barriers were all beneficial to the ecological restoration of mobile dunes in Horqin Sandy Land.

Key words: sand fixation measures, mobile dunes, plant community characteristics, soil physical and chemical properties

CLC Number:

S153

Li Cheng, Zhiying Ning, Hongling Yang, Yulin Li. Effects of different sand-fixation measures on vegetation and soil characteristics of high and flat mobile dunes[J]. Journal of Desert Research, 2024, 44(2): 273-282.

Figures/Tables 9

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物种	重要值
	自然恢复			种植差不嘎蒿			设置草方格沙障
	2017年	2018年	2019年	2017年	2018年	2019年	2017年	2018年	2019年
蒺藜								0.010
大果虫实					0.008		0.038	0.016	0.028
地锦								0.021	0.007
锋芒草									0.015
狗尾草	0.058	0.046	0.097	0.072	0.048	0.025	0.070	0.054	0.370
画眉草				0.014	0.030		0.014	0.028
苦荬菜							0.013
毛马唐			0.059			0.009	0.065	0.059	0.053
沙蓬	0.942	0.763	0.807	0.351	0.447	0.223	0.792	0.706	0.443
砂蓝刺头							0.008
雾滨藜			0.020					0.047
猪毛菜						0.006		0.060	0.014
猪毛蒿									0.017
一年生植物	1	0.808	0.984	0.438	0.535	0.263	1	1	0.947
白草									0.035
扁蓿豆									0.003
差不嘎蒿		0.192	0.016	0.514	0.465	0.737			0.009
达乌里胡枝子				0.048					0.115
多年生植物	0	0.192	0.016	0.562	0.465	0.737	0	0	0.163
物种丰富度	2	3	5	5	5	5	7	9	12

物种	重要值
	自然恢复			种植差不嘎蒿			设置草方格沙障
	2017年	2018年	2019年	2017年	2018年	2019年	2017年	2018年	2019年
蒺藜								0.010
大果虫实					0.008		0.038	0.016	0.028
地锦								0.021	0.007
锋芒草									0.015
狗尾草	0.058	0.046	0.097	0.072	0.048	0.025	0.070	0.054	0.370
画眉草				0.014	0.030		0.014	0.028
苦荬菜							0.013
毛马唐			0.059			0.009	0.065	0.059	0.053
沙蓬	0.942	0.763	0.807	0.351	0.447	0.223	0.792	0.706	0.443
砂蓝刺头							0.008
雾滨藜			0.020					0.047
猪毛菜						0.006		0.060	0.014
猪毛蒿									0.017
一年生植物	1	0.808	0.984	0.438	0.535	0.263	1	1	0.947
白草									0.035
扁蓿豆									0.003
差不嘎蒿		0.192	0.016	0.514	0.465	0.737			0.009
达乌里胡枝子				0.048					0.115
多年生植物	0	0.192	0.016	0.562	0.465	0.737	0	0	0.163
物种丰富度	2	3	5	5	5	5	7	9	12

物种	重要值
	自然恢复			种植差不嘎蒿			设置草方格沙障
	2017年	2018年	2019年	2017年	2018年	2019年	2017年	2018年	2019年
苍耳					0.013
刺蒺					0.006			0.006
大果虫实	0.043	0.007	0.015	0.019	0.017	0.038	0.055	0.019	0.031
地锦					0.004	0.007		0.011	0.006
狗尾草	0.176	0.108	0.204	0.129	0.096	0.189	0.232	0.127	0.381
画眉草	0.003				0.017	0.002	0.036	0.018	0.012
尖头叶藜							0.052
苦荬菜			0.002			0.003	0.008
牻牛儿苗								0.003
毛马唐	0.020	0.021	0.044	0.033	0.033	0.061	0.093	0.094	0.063
三芒草						0.005			0.047
沙地旋覆花	0.215	0.361	0.277				0.161	0.053
沙蓬	0.496	0.448	0.290	0.439	0.584	0.450	0.347	0.567	0.105
砂蓝刺头		0.002	0.025				0.014
菟丝子		0.009
雾滨藜			0.078		0.033	0.025		0.055	0.143
野菽						0.006
猪毛菜		0.010	0.010		0.042	0.004		0.024	0.004
猪毛蒿		0.001				0.031			0.015
一年生植物	0.954	0.968	0.944	0.621	0.845	0.823	0.996	0.977	0.806
扁蓿豆									0.017
差不嘎蒿			0.020	0.343	0.151	0.142		0.012	0.036
达乌里胡枝子				0.024	0.006	0.176	0.016	0.016	0.122
赖草									0.087
芦苇	0.046	0.032	0.032	0.018		0.014
小叶锦鸡儿			0.003			0.011
直立黄芪								0.004	0.020
多年生植物	0.046	0.032	0.056	0.385	0.157	0.342	0.016	0.032	0.282
物种丰富度	7	10	12	7	12	16	10	14	15

物种	重要值
	自然恢复			种植差不嘎蒿			设置草方格沙障
	2017年	2018年	2019年	2017年	2018年	2019年	2017年	2018年	2019年
苍耳					0.013
刺蒺					0.006			0.006
大果虫实	0.043	0.007	0.015	0.019	0.017	0.038	0.055	0.019	0.031
地锦					0.004	0.007		0.011	0.006
狗尾草	0.176	0.108	0.204	0.129	0.096	0.189	0.232	0.127	0.381
画眉草	0.003				0.017	0.002	0.036	0.018	0.012
尖头叶藜							0.052
苦荬菜			0.002			0.003	0.008
牻牛儿苗								0.003
毛马唐	0.020	0.021	0.044	0.033	0.033	0.061	0.093	0.094	0.063
三芒草						0.005			0.047
沙地旋覆花	0.215	0.361	0.277				0.161	0.053
沙蓬	0.496	0.448	0.290	0.439	0.584	0.450	0.347	0.567	0.105
砂蓝刺头		0.002	0.025				0.014
菟丝子		0.009
雾滨藜			0.078		0.033	0.025		0.055	0.143
野菽						0.006
猪毛菜		0.010	0.010		0.042	0.004		0.024	0.004
猪毛蒿		0.001				0.031			0.015
一年生植物	0.954	0.968	0.944	0.621	0.845	0.823	0.996	0.977	0.806
扁蓿豆									0.017
差不嘎蒿			0.020	0.343	0.151	0.142		0.012	0.036
达乌里胡枝子				0.024	0.006	0.176	0.016	0.016	0.122
赖草									0.087
芦苇	0.046	0.032	0.032	0.018		0.014
小叶锦鸡儿			0.003			0.011
直立黄芪								0.004	0.020
多年生植物	0.046	0.032	0.056	0.385	0.157	0.342	0.016	0.032	0.282
物种丰富度	7	10	12	7	12	16	10	14	15

项目	物种丰富度		植被盖度
项目	F	P	F	P
沙丘类型	48.25	< 0.001	4.926	0.029
固沙措施	12.93	< 0.001	2.601	0.080
年份	7.544	0.001	11.80	< 0.001
沙丘类型×固沙措施	1.010	0.406	0.525	0.717
沙丘类型×年份	0.573	0.566	8.081	0.001
固沙措施×年份	0.622	0.648	0.935	0.448
沙丘类型×固沙措施×年份	2.745	0.070	0.073	0.930

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项目	土壤含水量		土壤有机碳含量		土壤全氮含量		砂粒		粉粒		黏粒
项目	F	P	F	P	F	P	F	P	F	P	F	P
沙丘类型	0.004	0.950	1.008	0.318	1.514	0.222	0.025	0.874	1.852	0.177	2.048	0.156
固沙措施	4.537	0.013	70.334	< 0.001	45.542	< 0.001	8.353	< 0.001	1.487	0.232	7.154	0.001
年份	68.079	< 0.001	7.797	0.001	5.165	0.008	0.253	0.777	1.287	0.281	1.444	0.241
沙丘类型×固沙措施	0.255	0.960	0.822	0.514	0.349	0.844	0.982	0.422	0.323	0.862	1.246	0.297
沙丘类型×年份	0.566	0.570	0.001	1.000	0.052	0.949	2.025	0.138	4.059	0.060	4.088	0.060
固沙措施×年份	1.029	0.397	0.378	0.824	1.471	0.217	0.191	0.943	0.067	0.992	0.222	0.926
沙丘类型×固沙措施×年份	0.432	0.651	1.086	0.342	0.574	0.566	0.082	0.921	0.130	0.879	0.347	0.708

项目	土壤含水量		土壤有机碳含量		土壤全氮含量		砂粒		粉粒		黏粒
项目	F	P	F	P	F	P	F	P	F	P	F	P
沙丘类型	0.004	0.950	1.008	0.318	1.514	0.222	0.025	0.874	1.852	0.177	2.048	0.156
固沙措施	4.537	0.013	70.334	< 0.001	45.542	< 0.001	8.353	< 0.001	1.487	0.232	7.154	0.001
年份	68.079	< 0.001	7.797	0.001	5.165	0.008	0.253	0.777	1.287	0.281	1.444	0.241
沙丘类型×固沙措施	0.255	0.960	0.822	0.514	0.349	0.844	0.982	0.422	0.323	0.862	1.246	0.297
沙丘类型×年份	0.566	0.570	0.001	1.000	0.052	0.949	2.025	0.138	4.059	0.060	4.088	0.060
固沙措施×年份	1.029	0.397	0.378	0.824	1.471	0.217	0.191	0.943	0.067	0.992	0.222	0.926
沙丘类型×固沙措施×年份	0.432	0.651	1.086	0.342	0.574	0.566	0.082	0.921	0.130	0.879	0.347	0.708