蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)在荒漠化防治中的應(yīng)用研究

齊 昆

(陜西省林業(yè)科學(xué)院,西安 710043)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度不斷加快,當(dāng)前人們的生活水平及質(zhì)量得到了極大地改善。與此同時(shí),各種環(huán)境問(wèn)題所產(chǎn)生的影響也逐漸凸顯出來(lái)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中由于過(guò)度依賴環(huán)境,給環(huán)境造成的危害是不可逆的。其中土地荒漠化就是最為嚴(yán)重的一種現(xiàn)象。我國(guó)土地荒漠化現(xiàn)象主要集中于干旱和半干旱地區(qū),這些地區(qū)由于人為活動(dòng)或者是干旱等影響,導(dǎo)致原有非沙土地逐漸深化成類似荒漠景觀,給人們的居住環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的影響。當(dāng)前針對(duì)土地荒漠化問(wèn)題的防治主要是采取植樹造林、喬灌草結(jié)合固沙、固沙植物物種選育等方式進(jìn)行處理。其中蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)作為一種新型的治理方式,在我國(guó)沙漠地區(qū)荒漠化防治中得到了較好的應(yīng)用,能夠幫助荒漠的生態(tài)恢復(fù)［1］。因此,分析和研究蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)在荒漠化防治中應(yīng)用為本文的重點(diǎn),幫助解決嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的基礎(chǔ)上營(yíng)造良好的生態(tài)環(huán)境。

1 蘚類結(jié)皮在荒漠化環(huán)境中的形態(tài)結(jié)構(gòu)

蘚類結(jié)皮又稱生物土壤結(jié)皮、土壤微生物結(jié)皮等,主要是由微細(xì)菌、真菌、藻類、地衣、苔蘚等隱花植物及其菌絲、分泌物等與土壤砂礫粘結(jié)形成的復(fù)合物。在我國(guó)很多荒漠化和干旱地區(qū)的重要生長(zhǎng)物,同時(shí)也是沙漠化地區(qū)最具代表性的生物景觀之一,對(duì)于沙漠化地區(qū)的土地固定以及水土保持有著重要意義。根據(jù)多項(xiàng)調(diào)查研究結(jié)果表明,蘚類結(jié)皮應(yīng)用在沙漠化防治當(dāng)中具有較好的作用。在生長(zhǎng)過(guò)程中能夠較好的改善地層土壤的養(yǎng)分情況,對(duì)于維護(hù)沙漠土地中微生物的生長(zhǎng)有著非常重要的作用。同時(shí),蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)過(guò)程中能夠較好促進(jìn)沙漠植被的演化,為地衣和苔蘚的繁殖提供了條件,最后形成以規(guī)?；L(zhǎng)為主的蘚類結(jié)皮特征。當(dāng)前,我國(guó)很多干旱以及半干旱地區(qū)都將蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)作為荒漠化防治的一大方式［2］。例如,中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所研究表明,在古爾班通古特沙漠中的蘚類植物——齒肋赤蘚有望應(yīng)用于荒漠化防治,對(duì)于荒漠蘚類植物的生態(tài)恢復(fù)有著重要的助力作用。

2 研究地區(qū)與研究方法

2.1 研究地區(qū)概述

古爾班通古特沙漠位于我國(guó)準(zhǔn)噶爾盆地的腹地,地質(zhì)年代相當(dāng)?shù)墓爬?陸臺(tái)核心可以追述到6億年前之久。之前這里是一片汪洋大海,氣候溫潤(rùn),岸邊長(zhǎng)滿了植被森林。后來(lái)由于地質(zhì)變遷,湖水被分割退去,加上周圍山脈隆起,地層下陷,氣候開始變得干燥,近代人類的過(guò)度放牧和對(duì)水資源的過(guò)度開采,導(dǎo)致該沙漠開始呈現(xiàn)出沙漠化的現(xiàn)狀。古爾班通古特沙漠是我國(guó)第二大沙漠,世界第三大沙漠,同時(shí)也是中國(guó)面積最大的固定、半固定沙漠。沙漠面積有大約4.88萬(wàn)平方公里,海拔300～600 m,水源較多。沙漠的西部和中部以中亞荒漠植被區(qū)系的種類占優(yōu)勢(shì),沙漠的梭梭分布面積達(dá)100萬(wàn)公頃,在古湖積平原和河流下游三角洲上形成“荒漠叢林”。

2.2 研究對(duì)象的選擇

古爾班通古特沙漠其本身具有較好的蘚類植被孕育的優(yōu)勢(shì),這一區(qū)域生長(zhǎng)的生物土壤結(jié)皮主要是以藻類結(jié)皮、地衣結(jié)皮和蘚類結(jié)皮等為主。其中,據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示齒肋赤蘚的生長(zhǎng)范圍在所有的生物土壤結(jié)皮中占比最大。這種蘚類結(jié)皮在整個(gè)沙漠的生長(zhǎng)以及地表植被的維護(hù)中有著非常重要的意義。在生長(zhǎng)過(guò)程中能夠較為頑固的在沙地中生長(zhǎng),與土壤形成沙漠表面的保護(hù)層。當(dāng)荒漠出現(xiàn)沙塵暴時(shí),這種植物能夠顯著的降低起風(fēng)的速度,對(duì)于維護(hù)整個(gè)沙漠的穩(wěn)定性有著非常重要的作用。

2.3 研究方法

本研究的試驗(yàn)選擇在古爾班通古特沙漠蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)最為茂盛的區(qū)域,選擇5種不同種類的蘚類結(jié)皮斑塊,每個(gè)斑塊與周圍裸地界限分明、形狀相近(圓形)、面積大小同一級(jí)別的苔蘚斑塊(約r=10 cm),作為5個(gè)重復(fù),斑塊間距大于5 m。以不同的斑塊設(shè)置為對(duì)應(yīng)的中心點(diǎn)與周圍的斑塊之間形成取樣范圍。取樣時(shí)深度的選擇可以結(jié)合樣本的自然脫落土壤層為主,將取樣得出的樣品分為2個(gè)不同等分,檢測(cè)其土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性。本研究將對(duì)檢測(cè)樣本的土壤酶活性、有機(jī)質(zhì)、全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K、pH值進(jìn)行檢測(cè),并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用土壤微生物生物量碳、氮采用氯仿熏蒸浸提法測(cè)定。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同樣品土壤理化性質(zhì)變化特征比較

由表1的數(shù)據(jù)可以看出,距斑塊中心不同距離的樣品,有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀在斑塊邊緣顯著低于內(nèi)部?jī)蓚€(gè)圈層,全磷、速效氮、磷、鉀含量及pH值在斑塊內(nèi)部表現(xiàn)的較為勻質(zhì)性,無(wú)顯著差異.

表1 同樣品土壤理化性質(zhì)變化特征比較

3.2 土壤酶活性的變化特征

通過(guò)分析不同樣品土壤酶活性的變化特征的實(shí)際情況可以看出,不同種類的結(jié)皮斑塊邊緣效應(yīng)對(duì)脲酶和過(guò)氧化氫酶的酶活性影響顯著,主要集中于斑塊內(nèi)部的兩個(gè)圈層之間而蔗糖酶及堿性磷酸酶在斑塊不同部位均無(wú)顯著差異,在蘚類結(jié)皮斑塊內(nèi)部表現(xiàn)為勻質(zhì)性［3］。

4 討論

4.1 蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)對(duì)應(yīng)土壤理化性質(zhì)以及微生物生物量的影響

我國(guó)沙漠化區(qū)域主要集中在干旱與半干旱地區(qū)為主,這一地區(qū)的土壤資源呈現(xiàn)出高度的一致性。植被在實(shí)際生長(zhǎng)的過(guò)程中容易出現(xiàn)斑布分塊化的現(xiàn)象,加上這一區(qū)域的氣候以及水文條件等影響,絕大部分植被的生長(zhǎng)力度較大,其覆蓋面積也較廣。而整個(gè)斑塊的大小則是影響整個(gè)生態(tài)、水文以及生物地球化學(xué)的重要因素。蘚類斑塊在生產(chǎn)過(guò)程中為了提高自身對(duì)于營(yíng)養(yǎng)成分的吸收程度,通常會(huì)吸收較多的有機(jī)物質(zhì)、全氮、速效鉀等。而這些因素主要與整個(gè)土壤的相關(guān)有機(jī)物質(zhì)含量有著密切關(guān)聯(lián)［4］。本研究的結(jié)果表明,蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)過(guò)程中與全磷、速效氮、磷、鉀含量及pH值之間呈現(xiàn)出勻質(zhì)性的特點(diǎn),相互之間的差異明不明顯。分析原因主要是由于該地區(qū)蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)環(huán)境以及其他斑塊之間的生存條件以及生存策略的不同所導(dǎo)致的。臭草在生長(zhǎng)過(guò)程中為了吸取更多的養(yǎng)分通常都會(huì)與周圍的蘚類結(jié)皮進(jìn)行結(jié)合,導(dǎo)致自身的環(huán)境穩(wěn)定性較差,導(dǎo)致對(duì)于土壤養(yǎng)分的吸收有一定的差異。其次,斑塊生長(zhǎng)過(guò)程中受到沙塵暴、風(fēng)蝕、雨蝕等影響,也會(huì)導(dǎo)致自身的強(qiáng)度變低。

4.2 蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)與土壤環(huán)境以及微生物量的影響

蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)在實(shí)際生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)各種微生物養(yǎng)分的需求量較大,大量研究結(jié)果表明,土壤養(yǎng)分與土壤酶活性、微生物生物量之間有著非常密切的關(guān)聯(lián),且相互之間的關(guān)聯(lián)是成正比的關(guān)系。本研究中通過(guò)分析不同樣品土壤理化性質(zhì)變化以及土壤酶活性的變化特征兩個(gè)方面得出土壤養(yǎng)分與土壤酶活性、微生物生物量均是影響到斑塊生長(zhǎng)的重要因素,與研究結(jié)果相一致［5］。說(shuō)明在后續(xù)的荒漠化治理當(dāng)中可以直接將蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)的特性應(yīng)用于其中,結(jié)合分析結(jié)果的土壤理化性質(zhì)以及其他間接因素等制定出針對(duì)性的防治措施。

5 蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)在荒漠化防治中的應(yīng)用策略分析

5.1 應(yīng)用3S技術(shù)進(jìn)行荒漠化防治

荒漠化防治工作的開展對(duì)于地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人居環(huán)境的改善有著非常重要的作用。隨著我國(guó)信息技術(shù)的不斷發(fā)展,當(dāng)前將RS、GIS以及GPS等技術(shù)應(yīng)用于不同的領(lǐng)域中,對(duì)于信息的獲取已經(jīng)取得了顯著的成效。將3S技術(shù)應(yīng)用與荒漠化防治病當(dāng)中,不僅能夠有效的緩解水土流失以及土地荒漠化問(wèn)題的出現(xiàn),同時(shí)還能減少人力以及物力的大量消耗,對(duì)于提高荒漠化防治工作質(zhì)量有著重要意義。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)詳情見表2。

表2 3S技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)比較

此外將3S技術(shù)應(yīng)用于蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)荒漠化防治當(dāng)中,3S技術(shù)能夠針對(duì)蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)的特性,幫助尋找顯斑塊生長(zhǎng)的最佳面積以及位置。結(jié)合研究得出的結(jié)論以及影響因素等進(jìn)行分析,有助于技術(shù)人員加深對(duì)荒漠蘚類植物應(yīng)用于荒漠化環(huán)境這一特性的理解,從而采取針對(duì)性的防治措施。這樣的防治方式不僅體現(xiàn)了將信息技術(shù)應(yīng)用于荒漠化防治中的基礎(chǔ)要求,同時(shí)對(duì)于研究人員了解癬類生物土壤潔癖特性也有一定的助力作用［6］。

5.2 提高蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)在荒漠化防治中的作用

蘚類結(jié)皮植物在荒漠化地區(qū)生長(zhǎng)中不僅能夠改善荒漠化的理化性質(zhì),同時(shí)在生長(zhǎng)過(guò)程中分泌出來(lái)的一些酸性代謝物質(zhì),降低空氣中的粉塵和水分等。在不斷分解的過(guò)程中還能為其他的微小生物提供一定的養(yǎng)分環(huán)境,從而形成斑塊化的蘚類結(jié)皮特征。因此,在荒漠化防治過(guò)程中應(yīng)當(dāng)重視對(duì)蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)植物的使用,改善荒漠化地區(qū)的地質(zhì)條件以及水文條件［7］。此外,蘚類結(jié)皮在生長(zhǎng)時(shí)主要是以矮叢集的生活方式為主,并通過(guò)自身分泌的物質(zhì)以及自身生理生化的調(diào)節(jié)機(jī)制來(lái)改善周圍的微生物環(huán)境,實(shí)現(xiàn)對(duì)蘚類結(jié)皮植物的水分儲(chǔ)存營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及個(gè)體之間的營(yíng)養(yǎng)交換等,從而改善荒漠化環(huán)境。因此,在后續(xù)荒漠化防治中可以將蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)植物作為重點(diǎn)培育的植物之一,幫助降低荒漠化、沙塵暴等影響對(duì)環(huán)境造成的危害,從而恢復(fù)荒漠蘚類植物的生態(tài)環(huán)境［8-10］。

6 結(jié)語(yǔ)

本研究通過(guò)分析蘚類結(jié)皮植物在荒漠化地區(qū)的生長(zhǎng)特點(diǎn),以古爾班通古特沙漠作為研究對(duì)象進(jìn)行蘚類植被的分析。研究結(jié)果顯示蘚類結(jié)皮生長(zhǎng)對(duì)應(yīng)土壤理化性質(zhì)、微生物生物量以及土壤環(huán)境以及微生物量之間有著密切的關(guān)聯(lián),相互之間的關(guān)聯(lián)是成正比的關(guān)系。因此,在后續(xù)荒漠化防治中可以有效利用蘚類結(jié)皮植物,通過(guò)利用3S技術(shù)以及加大種植面積等形式達(dá)到較好的防治效果,幫助地區(qū)的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)到較佳水平。