紅原高寒草地沙化進(jìn)程中植物群落及土壤理化性狀特征研究.pdf

1、為研究沙化加劇過(guò)程中，高寒草地植物群落和土壤理化性狀的變化規(guī)律，選取四川省紅原縣一處典型沙化地為例，采用樣線與樣方相結(jié)合的方法，樣線共4條，每條樣線設(shè)置6個(gè)樣方，沿沙化程度加劇方向，依次為:沼澤區(qū)域（Swamp，S），沼澤草甸過(guò)渡區(qū)域(SM)，草甸區(qū)域(Meadow，M)，輕度沙化區(qū)域(Slight Desertification，SD)，中度沙化區(qū)域(Moderate Desertification，MD)和重度沙化區(qū)域(HeavyD

2、esertification，HD)。通過(guò)植物群落學(xué)調(diào)查和土壤理化性狀分析，得出如下結(jié)論:
　　(1)沙化加劇過(guò)程中，高寒草地物種組成發(fā)生了較顯著變化，豐富度和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)呈先增大后減小，M區(qū)域豐富度最大，而Simpson多樣性指數(shù)和Peilou均勻度指數(shù)呈先增加后保持平穩(wěn)，并且二者之間呈正相關(guān)。同時(shí)，草地群落密度、蓋度、地上和地下生物量隨沙化進(jìn)程加劇而降低，在S區(qū)域，地下20-40cm生物量達(dá)到1780

3、5.46±7635.396 kg·hm-2。此外，沙化進(jìn)程加劇過(guò)程中，密度(Y)與蓋度(X)呈正相關(guān)，Y=-214.469+X*14.043（R2=0.780，P＜0.05）。最后，生物量碳密度，包括地上生物量和地下各層碳密度，也是隨沙化進(jìn)程加劇而呈降低趨勢(shì)，并且地上生物量碳密度與地上生物量，地上生物量碳密度與地上生物量和土壤20-40 cm含水量之間擬合度較高，回歸系數(shù)分別達(dá)到0.994(F=654.572)和1.000(F=3971

4、.431)。因此，沙化進(jìn)程加劇，不利于高寒草地密度、蓋度、生物量和生物量碳密度的提高。
　　(2)土壤理化性狀方面，土壤容重隨沙化進(jìn)程加劇而增大，在S區(qū)域最小(0.95～1.00 g·cm-3)，HD區(qū)域最大(1.42～1.44 g·cm-3)。同時(shí)，土壤含水量、有機(jī)質(zhì)、全氮和全磷含量降低，土壤水分和養(yǎng)分在S區(qū)域最大，HD區(qū)域最小。其中，含水量大約從50％降低到7％左右，有機(jī)質(zhì)從2.2％降低到0.2％，全氮從0.11％降低到0.0

5、1％，全磷從0.15％降低到0.10％左右，全磷降低幅度較小。20-40 cm(Y1)和40-60 cm(Y2)深度容重與地上生物量負(fù)相關(guān)，Y1=0.844-X*4.769*10-6（R2=0.844，P＜0.05），Y2=1.427-X*5.332*10-6(R2=0.898，P＜0.05)。而土壤有機(jī)質(zhì)與含水量、蓋度、密度正相關(guān)，土壤碳密度與土壤有機(jī)質(zhì)、地下生物量正相關(guān)，并具有較高擬合度，其中20-40 cm土壤碳密度與同層土壤有機(jī)

6、質(zhì)(X1)和地下生物量(X2)擬合度最高，Y=1925.824+X1*16961.026-X2*0.663(R2=0.999，F(xiàn)=1417.193，P＜0.01)。因此，高寒草地沙化是一個(gè)土壤質(zhì)地粗粒化、干旱化和貧瘠化過(guò)程，并伴隨著土壤自身固碳潛力降低。
　　(3)高寒草地生態(tài)系統(tǒng)碳密度隨生物量碳密度和土壤碳密度的減小而降低，從S區(qū)域的82621.91 kg·hm-2，減小到HD區(qū)域的5485.50 kg·hm-2。草地生態(tài)系統(tǒng)碳

7、密度與豐富度、密度、地上生物量、地下0-60 cm生物量碳密度、40-60 cm有機(jī)質(zhì)和0-60cm土壤碳密度呈正相關(guān)，尤其是與0-60 cm土壤碳密度擬合較好，Y=-1392.481+X*1.159(R2=0.997, F=1289.929,P＜0.01)。
　　因此，沙化進(jìn)程加劇改變了物種組成，降低了植物密度、蓋度、地上和地下生物量及其碳密度。同時(shí)，沙化加劇過(guò)程中，土壤容重增大，土壤含水量、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和土壤碳密度降低。