2020年05月26日 星期四
放牧对荒漠草原不同植被土壤风蚀速率的影响
2019-12-09

作为脆弱生态系统之一,荒漠草原土壤风蚀灾害极为严重,特别是当荒漠草原受到放牧扰动时。因此,研究放牧扰动对土壤风蚀速率的影响,对于深入理解放牧强度对草地退化的作用并制定合理的放牧政策具有重要的研究意义。依托乌拉特荒漠草原站的放牧实验平台,来研究放牧强度对土壤风蚀的影响。放牧实验包括两种植被类型:以灌丛为主的灌木区和以草本为主的典本区。每种类型设置三种放牧强度:对照(CK)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)。在放牧实验开展4年后,在放牧样地内架设集沙仪对水平风蚀通量进行观测。研究结果表明,无论在灌木放牧区还是草本放牧区,中度放牧与重度放牧样地内的植被覆盖度(VC)和地上生物量(AGB)明显低于对照样地。土壤粒度分析结果表明,相对于对照样地,可蚀性粒径(60-200 μm)在中度放牧和重度放牧样地内所占比例显著降低(图1)。在草本区,随着放牧强度的增加,土壤颗有明显粗化趋势。受放牧扰动的影响,乌拉特荒漠草原土壤风蚀速率有明显增加趋势。在灌木区,中度和重度放牧样地内,平均风沙水平通量分别是对照区的1.78倍和2.06倍。在草本区,放牧扰动效应更加显著,中度放牧和重度放牧样地内平均风沙水平通量分别是对照区的17.86倍和56.53倍(图2)。除了草本区的重度和中度放牧样地内,其余样地内沙粒的跃移高度均在20 cm以下。在灌木区,沙粒跃移粒径主要分布在80到200 μm之间,而在草本区,其粒径主要分布在80到300 μm之间。该结果也证明了邵亚平沙粒起动模型的合理性。粒径分析结果还显示,跃移沙粒的中值粒径随着跃移高度的增加而增大。根据风沙跃移通量的分布方向,我们估算了未受放牧扰动样地的沙粒的起动风速,即灌木区和草本区的其起动风速分别为16.5 m/s和15 m/s。用我们之前构建的土壤风蚀模型,估算了整个荒漠草原在不同放牧强度下的粉尘释放率,发现随着不同的放牧情境下,粉尘释放强度与分别均有显著变化。相关成果于2019年发表在国际SCI杂志Agriculture Ecosystems & Environment期刊上。

图1. 不同放牧下灌木和草本植被的土壤颗粒组成分布图(a. 灌木区不同放牧下内粒径分布;b. 草本区不同放下粒径分布;c. 可蚀性风蚀物含量)

图2. 草本区中度(MG)和重度(HG)放牧下输沙率随高度的变化