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西鄂尔多斯荒漠灌丛土壤粒径分形特征与养分的耦合关系

作  者：
董雪;迟悦春;许德浩;郝玉光;段瑞兵;张帅;黄雅茹;孙非
单  位：
鄂尔多斯市林业和草原局;中国林业科学研究院沙漠林业实验中心;内蒙古黄河工程管理局
关键词：
荒漠灌丛;土壤分形维数;土壤养分;垂直空间异质性;土壤颗粒;粒径分布;西鄂尔多斯;
摘  要：
植物适宜的生长和发育需要理想的土壤机械组成与养分保障,土壤分形维数和养分的分布特征及其关系对研究土壤结构的稳定性、抗风蚀性和水肥运动有着重要的作用。四合木（Tetraena mongolica）、沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）和霸王（Zygophyllum xanthoxylum）作为西鄂尔多斯地区广泛分布的3种孑遗濒危荒漠灌木物种,既是重要的自然资源,也是天然的生态屏障,对保障荒漠草原生态系统稳定安全具有重要意义。本研究通过测定分析3种灌丛0–60 cm土层深度的土壤颗粒机械组成、土壤体积分形维数和土壤养分含量的垂直分布特征,探讨荒漠草原土壤分形特征与土壤养分的关系,揭示灌丛植被生存与扩散机制。结果表明,3种典型灌丛拦截风沙流后沉积在灌丛土壤粒度特征不同,其中粘粉沙、极细沙体积百分含量和分形维数在不同物种间差异显著（P <0.05）,土壤分形维数表现为四合木（2.432±0.041）>沙冬青（2.391±0.046）>霸王（2.276±0.034）>裸沙地（2.218±0.059）;土壤分形维数主要由粒径小于0.5 mm的粘粉沙（<0.05 mm）、极细沙（0.05～0.1 mm）、细沙（0.1～0.25 mm）和中沙（0.25～0.5 mm）体积百分含量决定,其中0.1 mm作为临界粒径可以决定研究区灌丛下土壤分形维数的大小,小于该粒径的粘粉沙、极细沙含量越多,土壤分形维数越高。土壤速效钾含量随土层深度增加而递减,土壤有机质、碱解氮和速效磷随土层波动性较强,不同物种间土壤养分含量差异显著（P <0.05）。灌丛覆盖的土壤结构和养分含量均较裸沙地有明显改善。灌丛下土壤有机质和碱解氮含量与土壤分形维数存在极显著正相关关系（P <0.01）,速效磷和速效钾含量与土壤分形维数存在显著正相关关系（P <0.05）。利用土壤分形维数可较好地描述西鄂尔多斯荒漠草原区风沙土性质,并且适生灌丛四合木和沙冬青可较好地改善土壤颗粒及养分特征,遏制表层风沙土的持续粗化与恶化,可为荒漠灌丛发挥防风固沙和土壤保育功能的定量化评价提供科学依据。

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