生物土壤结皮对治沙的影响

生物土壤结皮对治沙的影响

吕昌儒

St.CroixLutheranAcademy，美国，明尼苏达州圣保罗市55101

摘要：建国时期，国家为了加强包头到兰州的运输以及物资，文化等来往，建设了一条长990公里的铁路。但是要想成功抵达目的地，就得过腾格里140公里蜿蜒曲折的沙漠这一关[1]。而其中最棘手的，便是宁夏沙坡头沙区。这里十面埋伏着高大的格状流动沙丘，使铁路时刻面临着被埋没的风险。研究站为了解决这个棘手的“敌人”，发明了固沙墙，草方格以及固沙植物并用的应对措施，极好的稳固了沙土并且改善了沙漠化趋势。而生物土壤结皮通过改变环境变量，为固沙植物提供了必不可少的，良好的生长环境，是治沙行动中功不可没的一份子。

关键词：生物土壤结皮、植被覆盖率、治沙

一.腾格里沙漠的地理位置和沙漠化状况

腾格里沙漠位于内蒙古自治区阿拉善左旗西南部和甘肃省中部边境。南越长城，东抵贺兰山，西至雅布赖山，是阿拉善沙漠的东部，在银额盆地底部。南北长240公里，东西宽160公里，总面积约4.3万平方公里，为中国第四大沙漠。

沙漠内部沙丘、湖盆、山地、平地交错分布。其中沙丘占71%，湖盆占7%，山地残丘及平地占22%。在沙丘中，流动沙丘占93%，余为固定、半固定沙丘。高度一般为10至20米，主要为格状沙丘及格状沙丘链，新月形沙丘分布在边缘地区。高大复合型沙丘链则见于沙漠东北部,高度约50-100米。

此次生物结皮对土壤环境影响的研究区域为宁夏省中卫市沙坡头沙区，调查研究的地点主要为腾格里沙漠的东南部，海拔1200-1400米。（经度：37°30′35″,纬度：105°11′23″）此区域属于温带大陆性气候，年平均气温9.6摄氏度。最高38.1℃，最低-25.1℃。年降水量186.6毫米，年蒸发量约3000毫米，是年均降水量的16倍。

二.调研方法

为达到实验目的，我们采用了针点样方框法。首先在选定区域内用铲子大概画出一个10cmx10cm的样方格，然后用喷壶均匀地喷湿。生物土壤结皮因为亲水性强，开始迅速进行光合作用并显出颜色。这样，我们可以更精确地测算盖度以及结皮中不同构成所占的比例。为了保证数据的准确性。我们采取了“综合数据，取平均值的方法”，把每个小组成员估算的数据收集起来，再取平均值以尽量的缩小误差。记录完盖度及其组成之后，用铲子轻轻铲起小部分结皮，用刻度尺测量厚度（包括最大值和最小值）并且录入测量数据。我们的方法简单省时，但是采集到的数据量和广度也相对有限。所以我们同步选取了不同并且多样的样地，使囊括的情况和数据更加的全面化（例如山顶一个，山下一个，迎风坡又是一个），为后期分析不同环境因素对生物结皮的影响提供了更加全面的数据，使往后的数据分析更加方便快捷。

三.调研结果

此研究主要用空间代替时间的方法，在不同的样地进行实地考察，并对所得数据进行分析，并且在数据变化规律的基础上推算出实验结果。

调查研究了在不同区域环境下生物土壤结皮的盖度和厚度：

●流沙地区结皮的覆盖率为0%。流动沙不适合生物土壤结皮的生长，而且还会掩埋已存活结皮并阻止其进行光合作用。

●1987年植被区迎风坡上结皮覆盖率达80%及以上，藻类遇水情况下可以观察到一部分。苔藓覆盖率较低，结皮的平均厚度大约在0.5cm左右。

●1956年植被覆盖区结皮覆盖率达到100%，其遇水没有发现有明显的藻类，苔藓覆盖率在迎风坡地区达80%-90%，迎风坡顶的覆盖率低于60%。发现明显的地衣，其覆盖率在迎风坡地区为10%-15%，迎风坡顶的覆盖率为45%-55%左右。结皮的平均厚度大约为1cm。迎风坡坡顶因为风速最高，风蚀相较与其他地区更加严重，结皮覆盖率只达到了55%-60%,厚度也因此减少。

随着区域年限的增长，结皮覆盖率明显增高且厚度增加，藻类变的少而不可见，苔藓覆盖率也有提高，开始出现了地衣。流沙地区很单调，地表黄沙遍布。但在经过了生物结皮30年治理的1987年的植被区，植被覆盖率明显增加。可是虽然在60年治理之后的1956年植被区土壤化更加明显。通过我们实地的考察和对文献的参考，确定了结皮的生长，可以达到固沙的效果以便逐渐改善或缓慢沙漠化的进程，并且随着年龄的增长效果会愈加明显，是生态恢复过程中的重要组成部分。

在分析之后，发现随着固沙工程的演化，生物土壤结皮经时间的推移,覆盖率逐渐增加，厚度也逐渐增大,而其造成的沙漠土壤化也愈加明显。因此，我们推测结皮盖度越广，厚度越大，当地植被覆盖率会因为土壤更加肥沃而变高，并且密度增大。

总结：

根据研究结果表明，发现在固沙30年以上的区域，随着固沙的演变，结皮厚度和覆盖度的增加，愈加地减缓了沙漠化的进程。结合期间对土壤样本的观察，相应的论文和水文调研的数据，猜测生物土壤结皮通过稳固水土，调节酸碱值，捕获大气降尘，粘结沙粒使土表稳定避免风蚀水蚀，促进矿物风化（荒漠土壤形成的主要原因），升高表面温度，促进种子萌发，分配降水，增加化学养分，使土表粗糙化等等方式，捕获风和水带来的种子，有机质，土壤微粒和水分[3][4]。为将来的固沙植物以及维管束植物生长提供必要的条件，并且为微小节肢动物和菌类提供了生长环境。和预期不同的是，固沙60年以上的植被区虽然土壤化更加明显，灌木植物却越来越少。我们推测是因为结皮吸收了大部分的地表水和地下水，而作为深根系植物的灌木又依赖地下水以及其中的营养存活，进而抑制了灌木的生长。

虽然结合生物土壤结皮等治沙方法，宁夏沙坡头地区的沙漠化趋势得到了很大程度上的缓解。甚至很多植被区正在慢慢转变为以前生机盎然的模样。但是，天上没有掉下来的馅饼。腾格里沙漠的沙漠化维护也无可避免得影响了周围森林得生长环境，对附近的植被有着一定程度上消极的影响。因此可以得知，维护和救治固然有效，但是最好和最长久的方式仍然是防范于未然。爱护环境，珍惜植被，我们才能共享一个绿色美丽的地球家园!

参考文献：

[1]https://baike.baidu.com/item/包兰铁路/746561?fr=aladdin

[2]https://baike.baidu.com/item/宁夏沙坡头国家级自然保护/5892581?fr=aladdin&ivk_sa=1022817p7/20/19

[3]生物土壤结皮研究：进展，前沿与展望（李新荣，张元明，赵允格）7/22/19

[4]宁夏沙坡头研究站科技成果展览馆提供的信息