干旱区固沙植被的地形塑造及成土作用研究

In arid and semi-arid desert area, topography shaping and pedogenesis functioned by vegetation is charactered by formation and development of Nabkha dunes. Through canopy interception of dustfall and rainfall, sand-fixed shrubs affect topography shaping, biological soil crusts (BSCs) development and pedogenesis. How sand-fixed shrubs shape topography and affect pedogenesis during their growing and succession? and how different types and arrangement of sand-fixed shurbs with various roughness affect dustfall entrachment and deposition of sediments by winds? To answer these questions is a foundation on correctly understanding eclogical pattern and process in arid and semi-arid desert area. The project will monitor the interception of dustfall and rainfall by sand-fixed shrubs from early stage, and also observe continuously plants growth, topographic variation, BSCs development and pedogenesis process, combining with investigation on the development and pattern of nabkha dunes using space-for-time method, to illustrate effects and its mechanisms of sand-fixed shrubs on topography shaping and pedogenesis.

在干旱半干旱沙区，植被塑造地形和影响成土作用的典型例证是灌丛沙堆的形成和发育。固沙植被通过截留大气降水和降尘，影响到固沙区的地形塑造、生物土壤结皮（BSCs）的发育和成土作用。固沙植被在其生长和演替过程中如何塑造地形及影响成土作用？不同类型和配置的固沙植被由于粗糙度的差异如何影响降尘的捕获和风蚀物质的堆积？对这些问题的回答是正确理解干旱半干旱沙区生态格局和过程的基础。本研究将从固沙灌木刚刚建立的初期开始观测灌木对降水和降尘的截留，通过连续监测植物生长、地形地貌变化、BSCs的形成发育及土壤形成过程，结合空间代替时间研究灌丛沙堆的发育及格局，阐明干旱沙区固沙植被对成土过程和地形塑造的影响及其机理。

在干旱沙区，固沙植被通过截留大气降水和降尘，影响到固沙区的地形塑造、生物土壤结皮（BSC）的发育和成土作用。研究固沙植被在生长和演替过程中的地形塑造及其对成土作用的影响，是正确理解干旱沙区生态格局和过程的基础。以2010年新建固沙区的不同配置的样地为对象，2013-2018年连续监测了植物生长、冠层降水和降尘截留、微地形变化、BSC及土壤形成过程，结合空间代替时间研究灌丛沙堆的发育，试图阐明固沙植被对成土过程和地形塑造的影响及机理。. 结果表明：2013—2018年，各配置样地中油蒿形态学属性表现为波动式变化，柠条呈现缓慢增加趋势，点状栽植的柠条生长优于带状栽植的。草本植物属性年际变化平稳，点状和带状柠条配置促进了禾本科植物拓殖。固沙灌木建植后的第二年藻类结皮开始拓植，第五年藓类结皮出现；带状格局更有利于BSC拓殖和演替。.对10年的降水统计表明，研究区降水具有小雨量、低强度和长间雨期的特征，且每次降水都有风；柠条和油蒿的穿透量和截留量主要受降水属性影响；而穿透率和截留率分别受降水属性和冠层结构影响。单个灌木的雨影效应体现在同一距离不同方向的穿透雨变异高于同一方向不同距离的，主要受灌丛形状的影响。带混、点油和点柠样地0-3.0 m土壤含水量高于其他配置，建植初期油蒿对深层土壤水分的影响大于柠条。.2008—2018年间，柠条和油蒿冠层降尘捕获量表现出一致的年、季、月变化趋势，夏季显著高于其他季节，柠条的明显少于油蒿。带状混林降尘捕获量最高，但均明显少于无植被的对照样地，呈现出夏>春>秋>冬的变化趋势。.各样地微地形变化均呈现出明显的季节变化特征，即春、秋、冬季表现为地形降低、为风蚀，夏季表现为地形升高、为风积；点状格局较带状格局有明显的地形起伏，且受到BSC和草本的影响。.固沙植被对成土过程的影响具有长期效应。随着植被的演替，25年后BSC的地形分异影响到土壤性质，植物根系分布趋于浅层化，根碳对浅层土壤有机碳贡献明显，土壤微生物在18~24 年时有最大恢复速率。