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防沙治沙的关键是土壤和植被恢复,研究防沙治沙过程中土壤、植被的特征及相互作用,可以为土壤.植被的恢复提供科学依据。
本研究利用土壤学、恢复生态学、植物生理学和生态经济学等原理和监测技术,采用实地调查和观测,结合室内实验与分析等方法,系统地研究了青海湖防沙区生态恢复现状特征,包括土壤养分、土壤微生物、土壤机械组成、土壤容重、土壤饱和导水率、土壤水分的垂直变化和季节变化以及不同深度的土壤温度的变化,植被的现状特性包括植被的生长特征(高度、冠幅及地上生物量)和植被光合速率、蒸腾速率及水分利用效率,并对青海湖防沙治沙工程综合效益进行现状评价。具体研究结果如下:
(1)通过对不同高度风速的观测计算出地表粗糙度,得出植被覆盖较高的地表粗糙度远远高于草方格设置区及流动沙丘。通过对草方格沙障内积沙断面的测量,草方格沙障在固沙方面起到了明显作用,从蚀积系数K值,看出,K值均小于0.1,偏小,说明草方格集沙断面处于相对稳定的状态。
(2)通过对土壤物理性质和化学性质的研究分析,得出青海湖防沙措施区的土壤改良状况一般,沙漠化土地的治理还需进一步努力。总体看来,植被覆盖较高的样地微生物数量垂直分布表现为上层的高于下层,微生物含量也较其他点高,流动沙丘及近期草方格治理的沙丘,微生物数量非常少;植被覆盖较高的灌丛土壤各养分指标含量明显高于流动沙丘及近期治理草方格治理的沙区,草方格设置初期土壤的养分含量仍然比较低;植被盖度较高的土壤颗粒机械组成,各层均表现为中沙含量>细沙>粗沙,粉沙和极细沙含量较低,流动沙丘主要以中沙和细沙为主,粗沙次之,表层较深层颗粒粗,2008年和2009年草方格内,机械组成与流动沙丘相似,以中沙和细沙为主;植被盖度较高的饱和含水量和田间持水量均高于其他治理区,流动沙丘的最低;不同样地的土壤含水量随深度变化具有明显地垂直分布规律和季节变化规律;地表温度的变化幅度最大,地中温度的变化趋势较为平缓。
(3)利用Li-6400对不同季节青海湖沙区典型固沙植物的生理特性进行观测,研究结果表明,沙棘、乌柳、青杨和沙蒿的光合速率、蒸腾速率和水分利用效率均具有明显的日变化规律,不同季节各峰值出现的时间不同,峰值大小也有所不同。由于不同季节环境因子的不同,而各植物的生理特性也随着不同。不同固沙植物种的光合速率、蒸腾速率不同,通过植物蒸腾特性的观测,可以比较不同固沙植物种的耗水特性,这样可以为固沙植物的选择及栽植提供参考。
(4)根据模糊评价得出,植被在防沙治沙过程中更为重要,在青海湖沙漠化防治过程中具有非常重要的作用。从评价结果得出,目前青海湖防沙治沙工程生态恢复还处于初级阶段,生态系统仍非常脆弱。