荒漠化土壤养分变化的影响因素研究进展

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1、吕贻忠等：荒漠化土壤养分变化的影响因素5荒漠化土壤养分变化的影响因素研究进展吕贻忠1，马兴旺21.中国农业大学资源与环境学院，北京100094；2.新疆农业科学院土壤肥料研究所，新疆乌鲁木齐830001摘要：土壤养分的变化与荒漠化植被演替有密切的关系，当草地生态系统演变为以灌丛为主的生态系统时，土壤养分的空间变异性增强，形成以灌丛为核心的“肥岛”；风蚀是造成荒漠化土壤养分迁移的重要动力，而降尘对荒漠化表层土壤养分具有富集作用；如果降尘作用大于风蚀作用，土壤养分将增加，如亚马逊盆地通过降尘每年获得的磷为1~4kg/hm2。水蚀也是荒漠化地区土壤养分损

2、失的主要途径，灌丛生境每年径流的损失量比草地生境的径流损失量大得多，而且草地生境发生荒漠化时其灌丛的入侵可能与土壤氮素的损失有关。在荒漠化地区，火烧可导致凋落物中43%的全氮在燃烧中逸失，火烧后土壤的侵蚀模数增加，频繁的火烧会导致灌丛草原的“肥岛”消失。对荒漠化地区自然土壤的农业开垦一般导致土壤有机质质量分数的下降，风蚀作用加强而往往导致土壤退化；但经过恢复植被和土壤改良，表层土壤养分可明显提高。目前专门针对荒漠化土壤养分循环的模型尚未报道；但荒漠化地区主要集中于干旱、半干旱地区的草原、荒漠草原地区，针对草地生态系统中土壤C、N、P、S等养分循环已

3、经有不少模型，如EIPC模型、SPUR模型、CENTRUY模型等；它们也可以用来揭示荒漠化土壤的养分循环以及与荒漠化之间的关系；把这些模型进一步与GIS相结合，研究区域尺度上土壤养分的变化与荒漠化的关系更有现实价值。文章从多方面概括了风蚀、水蚀、火烧、植被演替、农业措施对荒漠化土壤养分的影响，以及目前荒漠化土壤养分的空间变异和荒漠化土壤养分循环的定量化研究现状。关键词：荒漠化；土壤养分；风蚀；水蚀；空间变异中图分类号：S158文献标识码：A文章编号：1672-2175（2003）04-0473-05吕贻忠等：荒漠化土壤养分变化的影响因素5在脆弱的生

4、态环境中，土壤养分与植被之间存在着密切的相互联系。荒漠化一般发生在干旱、半干旱或亚湿润半干旱地区（湿润系数0.05~0.65），从生态学的角度看，这些地区均属于脆弱的生态环境。荒漠化的过程是土地退化的过程，其实质是土壤水分、养分与植物生长之间的自然平衡被打破，脆弱的生态系统失去了自我修复的能力，而向更低级的生态环境演化的过程。荒漠化土壤养分的变化是荒漠化过程中能流、物流中的重要一环，土壤养分的变化直接影响荒漠化的程度与发展。1国内外研究状况1.1土壤养分变化与荒漠植被演替的关系在荒漠化过程中，随着植被的退化演替，地表和地下生物量逐渐减少，土壤有机质

5、和全氮的积累减弱；同时由于沙化作用也导致土壤养分退化，从而加剧了植被的退化，促进荒漠化的发展。美国Whitford等[1]发现当多年生草地生态系统演替为以灌丛为主的生态系统时，原有的水分胁迫的生态系统变为水-氮胁迫的生态系统，氮和水的有效性取决于风蚀、径流、动物活动和土壤有机质的迁移、再分布。Schlesinger等[2]通过系统调查分析表明，在荒漠生境中，土壤N、P、K的空间变异性分布与灌丛植被的出现高度相关，灌丛植被通过对这些元素的生物富集，在灌丛覆盖区形成一个个“肥岛”（Islandsoffertility）；而在灌丛间区，生物活性明显较低，

6、碱金属、碱土金属元素质量分数则相对较高。灌丛“肥岛”的形成涉及到物理和生物过程。在半干旱地区地表物质损失促进了灌丛的发育，并导致土壤氮等营养元素的空间变异增大；土壤氮素等养分的变异又进一步促进灌丛的入侵和发展。而生境的变化又会引起荒漠化与地球气候之间的反馈作用。土壤与植被之间的交互作用在荒漠化发生过程中是不可忽视的。对锡林郭勒大针茅草原不同退化阶段植物和土壤化学性状的研究[3]表明，随着草地退化程度的加剧，植物群落特征、植物碳水化合物质量分数和土壤化学性状存在明显的差异：土壤有机质、氮和磷的质量分数下降，土壤有机质质量分数与土壤全氮、全磷和速效氮的

7、质量分数呈明显的正相关，与植物根系也呈较强的正相关。我国河北坝上的沙漠化土地，沿丘陵阴坡、平滩草地、丘陵顶部、丘陵阳坡、固定沙地、半固定沙地依次逐渐严重的土壤退化梯度，土壤中<0.05吕贻忠等：荒漠化土壤养分变化的影响因素5mm的颗粒的质量分数以及有机质、全N、全P、全K质量分数均呈减少的趋势，而褐沙蒿在群落中的数量增加[4]。荒漠化过程可导致土壤水和养分的再分布。风蚀荒漠化导致土壤中细粒物质减少，适口性好的植物被适口性差的植物取代，地表植被覆盖度降低；而植被的变化又可导致气体对流及土壤向大气中产生大量的挥发性有机物质，这些变化导致氮素循环过程的改

8、变，从而使氮素等养分的时空分布与非荒漠化生态系统不同[5]。1.2风蚀对荒漠化地区土壤养分的影响风蚀作用是荒漠化地区土壤养