瑪曲高寒草甸沙化特征及沙化驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究.pdf

1、沙化是引起草原持續(xù)退化和生產(chǎn)力不斷下降的主要原因之一，是我國(guó)西部草原區(qū)面臨的一個(gè)重要生態(tài)問(wèn)題。瑪曲高寒草甸為黃河上游重要的水源涵養(yǎng)地，近幾十年來(lái)，在全球氣候變暖及過(guò)度放牧等自然和人為雙重因素影響下，沙化面積持續(xù)擴(kuò)大，沙化程度不斷加劇，區(qū)域生態(tài)、經(jīng)濟(jì)均受到嚴(yán)重影響。深入研究該區(qū)域高寒草甸的沙化特征及沙化驅(qū)動(dòng)機(jī)制，有助于客觀認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)其沙化程度和影響，為高寒區(qū)沙化草甸生態(tài)治理及恢復(fù)實(shí)踐提供科學(xué)依據(jù)。 本研究采用生態(tài)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)收集、野外

2、樣地調(diào)查與室內(nèi)樣品測(cè)定分析相結(jié)合方法，以空間序列代替時(shí)間序列，研究探討瑪曲高寒草甸在沙化進(jìn)程中的土壤變化和植被變化特征，以及草甸沙化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制和治理對(duì)策，得到以下主要結(jié)論： 1.隨沙化程度加劇，高寒草甸土壤機(jī)械組成不斷變粗，容重依次增大而孔隙度相應(yīng)減小。與無(wú)沙化草甸相比，輕度、中度、重度和極重度沙化草甸0～20cm層砂粒含量分別增加9.19％、13.32％、13.45％和19.08％，土壤容重依次提高6.43％、9.29％、12

3、.86％和12.14％，土壤孔隙度分別減小7.19％、10.43％、14.61％和13.91％。表明在高寒草甸沙化進(jìn)程中，土壤物理性質(zhì)趨于向不良方向變化，而且這種不良變化隨沙化程度的加劇從表層向下層發(fā)展，到重度、極重度沙化草甸階段，20～40cm層土壤的物理性質(zhì)已發(fā)生了較為顯著的不良變化。 2.對(duì)土壤含水量和儲(chǔ)水量的影響強(qiáng)度隨沙化程度的加劇而增強(qiáng)。在7月中旬，輕度、中度、重度和極重度沙化草甸0～20cm層土壤含水量分別比無(wú)沙化草

4、甸降低57.65％、43.95％、64.77％和60.84％，土壤儲(chǔ)水量依次降低54.92％、38.73％、60.17％和55.98％，且表層比下層的降低更為顯著；草甸沙化對(duì)土壤含水量和儲(chǔ)水量的影響深度隨沙化程度的加劇而加深，到重度、極重度沙化草甸階段，土壤上下層的含水量和儲(chǔ)水量均有顯著減小；不同沙化程度草甸土壤含水量和儲(chǔ)水量的大小依次為：天然草甸>輕度沙化草甸>中度沙化草甸>重度沙化草甸。表明隨沙化程度的加劇，高寒草甸的涵養(yǎng)水源功能逐

5、步減弱。 3.高寒草甸土壤有機(jī)質(zhì)和N素含量隨沙化程度增加而顯著減少，輕度、中度、重度和極重度沙化草甸與無(wú)沙化草甸相比，0～20cm層土壤有機(jī)質(zhì)含量分別下降70.85％、80.3 1％、82.27％和80.24％，活性有機(jī)質(zhì)含量依次降低82.50％、95.43％、93.63％和97.24％，土壤速效N含量分別降低80.12％、81.95％、82．08％和86.75％。其中，以活性有機(jī)質(zhì)的降低最為顯著，而且表層比下層的降低更顯著；沙

6、化對(duì)土壤P、K含量影響相對(duì)較輕，表現(xiàn)為隨沙化程度的增加而小幅減小的態(tài)勢(shì)，且以極重度沙化階段的減小較為明顯；土壤速效養(yǎng)分受沙化程度影響較大，其變化幅度明顯高于全量養(yǎng)分；沙化對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響深度也隨沙化程度的增強(qiáng)而加深；沙化使高寒草甸的土壤pH值有所增加。 4．相關(guān)分析表明，草甸土壤的物理性狀退化和化學(xué)性質(zhì)變化間存在一定的相互影響和作用。土壤全氮含量隨有機(jī)質(zhì)含量的變化而變化，二者呈顯著正相關(guān)關(guān)系；土壤砂粒含量與土壤養(yǎng)分含量存在顯

7、著負(fù)相關(guān)關(guān)系；土壤含水量與土壤有機(jī)質(zhì)及N、P、K含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系；土壤表層容重與土壤有機(jī)質(zhì)及N、P、K含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。 5．嵩草類是高寒草甸原生植被的優(yōu)勢(shì)物種，但在高寒草甸沙化進(jìn)程中，植被中的嵩草類比例不斷減少，其優(yōu)勢(shì)地位逐漸被其它草類所代替，到重度、極重度沙化草甸階段，群落物種數(shù)量急劇減少，結(jié)構(gòu)組成已徹底改變；隨沙化程度的加劇，高寒草甸的物種豐富度指數(shù)和S-W指數(shù)均呈顯著下降趨勢(shì)，均勻度指數(shù)表現(xiàn)出先降后增變化，β多樣

8、性指數(shù)則是沙化初期較大而后期相對(duì)較??；沙化草甸的地上生物量隨沙化程度的加劇而迅速減小，到重度和極重度沙化階段，草甸植被嚴(yán)重退化，其放牧利用價(jià)值已基本喪失。 6．沙化草甸的土壤退化和植被退化相互作用，并具有負(fù)反饋效應(yīng)。沙化草甸地上部分生物量和物種多樣性指數(shù)與土壤有機(jī)質(zhì)、全N、P、K含量及粉粒含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與砂粒含量、土壤pH值、土壤容重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。沙化草甸植物多樣性變化、生物量銳減和生產(chǎn)力的下降是植被退化與土壤退化共同作

9、用的結(jié)果。 7．瑪曲縣高寒草甸沙化面積變化與牧業(yè)產(chǎn)值、年均氣溫、羊只存欄數(shù)、人口數(shù)量、牛羊肉產(chǎn)量、大牲畜存欄數(shù)、年均降水量等因子變化間存在正相關(guān)關(guān)系，而與黃河年徑流量、年均風(fēng)速、年大風(fēng)日數(shù)變化間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。 8．根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)大小得到各因子與草甸沙化的關(guān)聯(lián)序?yàn)椋耗翗I(yè)產(chǎn)值>人口數(shù)量>年均氣溫>羊只存欄數(shù)>牛羊肉產(chǎn)量>年均降水量>大牲畜存欄數(shù)>黃河年徑流量>年大風(fēng)日數(shù)>年均風(fēng)速。說(shuō)明在瑪曲縣高寒草甸沙化過(guò)程中，畜牧業(yè)產(chǎn)

10、值增加是主要的人為驅(qū)動(dòng)因子，而區(qū)域年均氣溫的不斷升高對(duì)高寒草甸沙化的驅(qū)動(dòng)作用要大于降水量的小幅減少和風(fēng)力因子變化的影響，是引起該區(qū)草甸沙化最重要的自然驅(qū)動(dòng)因子。 9．人為和自然兩類因子對(duì)草甸沙化的相對(duì)貢獻(xiàn)率綜合分析表明，人為因子的驅(qū)動(dòng)力比重為61.55％，自然因子的驅(qū)動(dòng)力比重為38.45％。表明在高寒陰濕的氣候條件下，區(qū)域氣候和水文因子在一定程度上的不良變化只是天然草甸沙化的一種誘導(dǎo)力，而人為過(guò)度和不合理利用是導(dǎo)致草甸植被衰退的

11、根本原因，二者結(jié)合導(dǎo)致了該區(qū)域草甸沙化的加速發(fā)展。 10．針對(duì)瑪曲縣高寒草甸沙化現(xiàn)狀及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件，依據(jù)高寒草甸的沙化特征及沙化機(jī)理，分析提出了做好規(guī)模治理的前期和基礎(chǔ)性工作，為綜合治理提供科學(xué)依據(jù)；積極爭(zhēng)取國(guó)家的生態(tài)投資，加快治理步伐；采取有效措施控制牲畜數(shù)量，加強(qiáng)天然草地的生態(tài)保護(hù)；努力改變和優(yōu)化傳統(tǒng)的草原畜牧業(yè)生產(chǎn)模式；以科技為引導(dǎo)，對(duì)沙化草地開(kāi)展綜合治理等治理對(duì)策。通過(guò)綜合治沙、控制超載過(guò)牧、加強(qiáng)草原保護(hù)，多管齊下，