浑善达克沙地土地沙漠化过程中土壤粒度与养分变化研究

粒组 中粗沙( > 0. 25 m m) 细沙 ( 0. 25 ) 0. 05 mm) 粉沙粘土( < 0. 05 m m)
对照样地/ % 12. 76 ? 6. 67 79. 17 ? 6. 45 8. 08 ? 6. 86
轻度沙漠化/ % 16. 24 ? 14. 82 82. 97 ? 14. 54
表 3 浑善达克沙地腹地不同活化程度沙丘土壤粒度组成变化 Table 3 Soil grain- size fraction change of reactivated dunes with diff erent
severities in the hinterland of Hunshandake Sandy Land
2. 1. 1 土壤机械组成空间差异
简单地用土壤粒级差异反映整个浑善达克沙地的土
为了探讨土壤机械组成空间差异, 我们对浑善 地沙漠化程度差异。
表 2 浑善达克沙地流动沙丘表层土壤粒度组成空间差异
Table 2 Spatial diff erence of top layer soil grain- size fraction of shifting dunes in Hunshandake Sandy Land
黄土质耕地明显出现小 片流沙, 风蚀耕地明显低下, 土壤 腐植质 层风蚀厚度超过 50%
重度沙漠化土地 严重沙漠化土地
沙地成为半流动 状态, 流沙面 积 超过 50% , 植被盖度小于原始状 态的 50%
流动沙丘地; 植被盖度< 10%
灌丛开始大片死亡, 盖 度小于 25% , 流沙面积 超 过 50% ; 或地面出现风蚀 残墩、风蚀 残丘的低 级 形态, 之间平地有零星草被, 砾质化耕地弃 耕; 或 地面完全为砾石 覆盖, 砾 石间少 有砂粒, 植被 盖 度 10% ~ 25%
程度的增加, 中粗沙含量明显增加, 粉沙粘土含量显 平均 81 08% 减少到了轻度沙漠化土地的 01 80% , 减 著减少( 表 3) 。细沙含量呈减小趋势。在沙漠化不 少幅度达 91% 。中度沙漠化向重度沙漠化转变的 同阶段损失掉的物质不同, 从对照的非沙漠化样地 过程, 细沙和中粗沙发生跳跃性变化, 尤其中粗沙比 到潜在沙漠化土地, 粉沙粘粒含量减少极其显著, 从 例增加幅度高达约 18% 。
SOC 含量比 TN 含量存在更大的空间差异和随沙漠化土地发展更快 的下降速率, 致使土壤 表层 C/ N 值存在明显 下
降趋 势。沙漠 化土地表层土壤中 SOC 含量和 TN 含量与 土壤粘粒含量和粗粉沙含量之间存在 很好的相 关性, 尤 其
与土 壤粘粒含量的相关性非常高; 而且与 TN 含量的相关性高于与 SOC 含量的相关性。各 种原因引 起的土壤风 蚀
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中国沙漠
第 28 卷
表 1 浑善 达克沙地不同类型/ 程度沙漠化土地分类分级表 Table 1 Classif ication of desertif ied lands with different types and severities in Hunshandake Sandy Land
1. 2 研究方法
在遥感解译和大量实地调查的基础上, 先后于 2003 ) 2006 年, 在浑善达克沙地不同区域 (主要包 括 正蓝 旗中 北部、锡林 浩特 南部 ) 及苏 尼特 左旗 中部 等样点, 对不同类型(草原、农田、沙丘)、不同程度沙 漠化土地和对照样地( 表 1)分 0 ) 2 cm 和 2 ) 10 cm 上下两层采集土壤样品, 每样随机选取 3 个, 然后均 匀混合后得到 120 余个土壤样品。分拣掉其中的草 根石块, 风干分装, 然后运回实验室测定土壤粒度组 成和土壤有机碳( SOC)和全氮(TN)含量。
流动起 伏沙 地, 植被 盖度 < 10% ; 或 雅丹; 或 戈 壁, 植被盖度< 10%
风蚀耕地腐殖质层及乎 蚀净, 出 露钙积层或土壤母质, 沙 漠化耕 地流沙面积超过 25% , 大部弃耕
平沙地 或 砾 石 地, 植 被 盖 度 < 10%
土壤样品用玛瑙碾钵磨碎, 过 100 目筛待测。土壤 达克沙地不同区域流动沙丘沙的粒度组成进行了采
7
宝绍岱
54. 70 0. 07 0. 10 0. 20 0. 10 0. 44 43. 34
31. 53 31. 67 22. 83 22. 80 17. 40 36. 47 38. 06
11. 87 63. 10 75. 71 69. 93 79. 43 59. 97 9. 29
1. 90 5. 17 1. 36 6. 90 2. 93 3. 13 9. 29
土壤粒度组成主要采用筛分法完成。分析风干
收稿日期: 2007 07 19; 改回日期: 2007 10 13 基金项目: 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所知识创新工程项目( O65044A001) 资助 作者简介: 刘树林( 1979 ) ) , 男, 山西河曲人, 助理研究员, 主要从事沙漠化过程与环境遥感等研究。Email: liusl@ l zb. ac. cn
程度
沙丘活化或流沙入侵
草原沙漠化
耕地沙漠化
分布区域 起始状态
整个浑善达克沙地
浑善达克沙地外围, 尤其西、北部, 也包括南部
固定、半固定 沙丘 或绿 洲草 地、 农田
沙质草地
主要在浑善达克沙地南 部、少量 在北部
农田
轻度沙漠化土地
沙丘迎风坡出现 风蚀坑; 流沙 斑 点状分布, 面积 5% ~ 25% ; 植被 盖度为原始状态的 90% 以上
0 0 0 0. 17 0. 13 0 0
2. 1. 2 土壤养分含量空间差异 为了探明土壤养分的空间差异, 我们对沙漠化
背景( 即非沙漠化土地) 土壤 SOC 和 T N 含量进行 了测定。结果表明, 表层土壤 ( 0 ) 10 cm ) T N 含量 相对稳定, 而 SOC 含量空间差异很大, 导致 C/ N 比 值也存在较大空间差异( 图 1) 。
采样 编号
采样 地点
极粗沙、粗沙 ( 21 0 ) 0. 5 mm)
中沙
细沙
极细沙
( 0. 5 ) 0. 25 mm) ( 0. 25 ) 0. 10 mm ) ( 0. 10 ) 0. 05mm)
粉沙 ( < 0. 05 m m)
1
灰腾梁
2
桑根达赖 A
3
桑根达赖 B
4
贺日斯台 A
5
贺日斯台 B
6
赛音呼都嘎
0. 80 ? 0. 53
中度沙漠化/ % 20. 65 ? 6. 29 74. 85 ? 14. 14 0. 50 ? 0. 32
重度沙漠化/ % 38. 18 ? 15. 99 61. 81 ? 15. 93
0. 04 ? 0. 09
严重沙漠化/ % 39. 56 ? 26. 35 60. 39 ? 26. 31
第 28 卷 第 4 期 2008 年 7 月
文章编号: 1000-694X( 2008)04-0611-06
中国沙漠
JO U RN A L O F DESERT R ESEA RCH
V ol . 28 N o. 4 Jul. 2008
浑善达克沙地土地沙漠化过程中 土壤粒度与养分变化研究
刘树林, 王 涛, 屈建军
1 研究区概况与研究方法
1. 1 研究区概况
浑善达克沙地, 是我国十大沙漠(地)之一, 主体
部分地理位置在 42b ) 45bN、112b ) 118bE 之间, 位于内蒙古高原中部, 按行政区划属于锡林郭勒盟 和赤峰市。地貌区划上处于内蒙古北部干燥剥蚀高 平原、北东向大兴安岭山地和东南向阴山山地三者 的交汇部位。属中温带半干旱、干旱大陆性季风气 候, 研究区大部分处于中国季风边缘地区。年平均 降水量从东南部的 400 mm 左右, 向西北递减至约 200 mm。植被以草原为主, 榆树疏林等具有明显超 地带性, 自东向西依次分布有草甸草原、典型草原和 荒漠草原等。土壤类型自东向西依次发育有暗栗钙 土、栗钙土和棕钙土, 非地带性土壤主要为风沙土和 沼泽土。
0. 04 ? 0. 07
2. 2. 2 不同程度沙漠化土地土壤养分含量变化 按照沙丘活化程度分类, 对浑善达克沙地腹地
区表层土壤养分资料分析结果如图 2。SOC 的含量 显著高于 T N 的含量, 且随着沙漠化土地严重程度 的增加, SOC 和 T N 的含量都在减少, SOC 减少的 幅度更大, 使 C/ N 比值随着沙漠化严重程度成减小 趋势, 这一结论与李玉强等在科尔沁沙地[ 8] 和付华 等在阿拉善高原[ 9] 的研究结果基本一致; 而与刘颖 如等在浑善达克沙地多伦县的研究结论相反, 他们 认为沙质草原沙漠化不同阶段的C/ N 呈现 增加的
T N 含量用开氏法测定。土壤 SOC 含量用重 铬酸 钾容量法测定。
样分析研究。表层土壤粒度分析表明, 浑善达克沙 地土壤粒度组成存在明显的空间差异。浑善达克沙
2 结果与分析
2. 1 土壤物质组成存在明显空间差异
地土壤存在南北以中粗沙为主( 灰腾梁中粗沙占到 861 23% ; 宝绍岱中粗沙 占到 811 4% ) , 沙地腹地以 细沙为主( 细沙可 达 591 97% ~ 791 43% , 而中粗沙 仅占 171 5% ~ 361 91% ) 的特征( 表 2) 。因此, 不能
图 1 浑善达克沙地不同空间位置非沙漠化土地 SO C、T N 和 C/ N 比值变化情况 Fig . 1 Spat ial differ ence of to p layer SO C, T N and C/ N o f non- desertified lands in H unshandake Sandy Land
是造成沙漠化发展中土壤过程的主要动力因素, 严重影响着土壤的稳定与土壤细物质和养分的迁移。