宁夏盐池沙地土壤结皮理化性质对环境的影响及反射光谱的分析

宁夏盐池沙地土壤结皮理化性质对环境的影响及反射光谱的分析通过大量的野外调查,确定了宁夏盐池沙地土壤结皮的主要类型,从颜色、厚度等方面阐述了土壤物理结皮和生物结皮(藻结皮、地衣结皮、苔藓结皮)的主要特征。并对不同沙丘类型、不同沙丘地貌部位、主要灌丛植物下土壤结皮的分布特征进行调查分析。系统研究了盐池沙地生物结皮的光谱特征及土壤结皮的理化性质,并在结皮对土壤水分、植被种类、盖度、多样性的影响等方面进行了初步研究,探讨了宁夏盐池沙地土壤结皮的理化性质对环境的影响。通过盐池沙地遥感图像的辅助分析,为宁夏盐池沙地退化生态系统的恢复与管理提供理论支持,具体结论如下：(1)宁夏盐池沙地上的土壤结皮分为物理和生物结皮。物理结皮广泛分布在封育3年以上的沙地上,藻结皮与地衣结皮广泛分布在封育5年以上的沙地上,苔藓结皮广泛分布在封育期达到9年左右的沙地上。土壤结皮的分布与沙丘的稳定程度间存在一定的相关性。流动沙丘上无土壤结皮存在,半流动沙丘上主要为物理结皮,固定沙丘上以生物结皮为主。固定沙丘的顶部主要生长着物理结皮,从顶部到侧坡间开始出现发育较差的藻结皮,至坡中部开始出现发育较好的藻结皮,有时会在小范围内出现地衣结皮。丘间地生长着发育程度较高的苔藓结皮。迎风坡以藻结皮为主,背风坡上部以藻结皮为主,底部开始出现地衣结皮。沙蒿(Artemisiasphaerocepha)、白刺(Nitrariatangutorum)、沙柳(Salixcheilophyla)和柠条(Caraganakorshinskii)是宁夏盐池县常见的灌丛植物,因灌丛植物本身的特点及结构差异,造成土壤结皮类型的分布差异。(2)藻结皮年代越长,厚度越厚,反射率也随之增大。洒水后的生物结皮的反射率明显低于干燥条件下,且老时段的结皮反射光谱与绿色植被相似。因此,在利用遥感影像进行荒漠化评价时,须注重影像的选择,尽可能的剔除其他干扰对评价所产生的的影响。(3)随着封育年限的增加,土壤结皮生境的改善,土壤结皮逐渐由物理结皮向发育程度较高的藻结皮、地衣结皮和苔藓结皮发展。土壤结皮的厚度也随之逐渐增加,容重逐渐降低,粗砂量不断减少,细砂与粉、粘粒不断增加。不同沙丘地貌部位的土壤结皮厚度与结皮的生物组分有密切关系。丘顶结皮厚度较小,背风坡结皮层厚度比迎风坡结皮层有所增加,丘间地结皮类型为苔藓结皮,厚度最高。沙丘顶部与迎风坡的土壤结皮的容重较高,背风坡与丘间地土壤结皮的容重有所降低。丘顶、迎风坡、背风坡部位的生物结皮机械组成均以细砂为主,粗砂次之。在丘间地以细砂为主,粉、粘粒次之。土壤结皮的生长发育,能够降低土壤的pH,增加土壤的EC,增加土壤中养分含量。苔藓结皮对土壤养分有明显的积累效应。生长在4种植物下的土壤结皮所含的各种养分含量都高于流沙,可见土壤结皮对土壤养分具有一定的富集作用。(4)土壤结皮覆盖直接影响着土壤自然含水量,并且,生物结皮类型的差异对土壤自然含水状况的影响也不同。土壤结皮对降雨具有拦截作用,土壤结皮层的毛管持水量明显高于流沙,毛管持水量也因结皮类型不同而存在显著差异。不同结皮覆盖下的土壤渗透性能也表现出较大差异,在水分入渗的初始阶段,入渗速度较快,随着时间的不断增加,入渗速率急剧降低,渐渐达到稳定入渗。稳渗时间随着结皮的发育程度、结皮厚度的增加而减小。生物结皮的存在阻碍了水分的入渗,抑制了植被的生长。封育9年以上的地区,生物结皮导致降雨在入渗过程中发生损失与消耗；对降雨有明显拦截作用,使大部分降雨成为无效降雨；降低水分入渗量,对植物的生长产生抑制。应对封育区内结皮适度控制,采取适度翻耕,减少对水分入渗的不利影响。(5)盐池县的土地整体向着中度荒漠化方向发展,且发展趋势趋于缓和。气候与人为因素成为盐池县荒漠化动态变化的驱动力。全县实行禁牧以来,封育条件下荒漠化得到明显治理。随着封育年限的增加植被盖度呈现先增加后减少的趋势,封育年限超过8年后植被盖度有下降趋势。封育初期,生物结皮与植物之间存在一个相互促进的阶段。但随着封育年限的增加,生物结皮与植被之间存在一个由相互促进生长到相互抑制的过程。9年以上封育区内生物结皮降低了植物的多样性与稳定性。(6)土壤生物结皮的发育需要5年以上的时间,而在封育9年以上的区域内土壤