若尔盖湿地草原土壤退化过程中土壤表层团聚体变化规律

林皓然

摘要 若尔盖湿地地处长江上游，是世界上面积最大的高原沼泽湿地。近年来，由于受气候变暖、过度放牧、鼠害严重等影响，若尔盖湿地草原出现了不同程度的沙化。以若尔盖县境内唐克镇为研究对象，根据植被覆盖度划分草地为100%覆盖度的草甸、60%覆盖度的固定沙地、25%覆盖度的半固定沙地，探究不同覆盖度草地土壤表层团聚体变化规律。结果表明：草甸土壤团聚体特征与固定沙地、半固定沙地拉开很大的差距，而后两者的植被覆盖度相差35%，但两者的土壤团聚体特征并没有很大差距，主要是因为60%覆盖度固定沙地的植物大多为东南景天、蒿类等浅根植物，导致土壤整体稳定性较差。因此，评价草地稳定性应综合评价植被覆盖度与植物种类，分析潜在退化草地，尽早治理。

关键词 若尔盖;植被覆盖度;土壤团聚体;土壤有机质;东南景天

中图分类号：S714.2 文献标识码：A 文章编号：2095–3305（2020）07–0–04

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.07.063

Changes of Soil Surface Aggregates During Soil Degradation in Zoige Wetland Steppe

LIN Hao-ran （Chengdu University of technology， Chengdu，Sichuan 610059）

Abstract The Zoige Wetland is located in the upper reaches of the Yangtze River and is the largest plateau swamp wetland in the world. In recent years， due to the effects of climate warming， overgrazing， and severe rodent damage， the Ruoergai wetland grassland has experienced varying degrees of desertification. Taking Tangke Town in Ruoergai County as the research object， according to the vegetation coverage， the grassland is divided into 100% coverage meadow， 60% coverage fixed sandy land， 25% coverage semi-fixed sandy land， and explore different coverage grassland The changes of aggregates in the soil surface layer. The results show that there is a big gap between the characteristics of meadow soil aggregates and the fixed and semi-fixed sands. The vegetation coverage of the latter two differs by 35%， but there is no big difference in the characteristics of soil aggregates between the two. The main reason is that most of the plants on the fixed sandy land with 60% coverage are shallow-rooted plants such as Sedum and Artemisia， resulting in poor overall soil stability. Therefore， the evaluation of grassland stability should comprehensively evaluate vegetation coverage and plant species， analyze potential degraded grassland， and control it as soon as possible.

Key words Zoige; Vegetation coverage; Soil aggregate; Soil organic matter; Sedum alfredii

若爾盖湿地地处长江上游，是世界上面积最大的高原沼泽湿地，被誉为“高原之肾”“黄河蓄水池”，对于保护生物多样性、维持区域，乃至全球碳循环平衡以及保障地区社会经济可持续发展具有重要作用[1]。调查表明，1994—2009年， 若尔盖沙化草地面积增加了28.1%， 2009年沙化草地面积达到82.19×104 hm2， 占川西北辖区面积25.85×106 hm2 的3.18% [2]。

土壤在物理方面的退化主要表现为土壤结构的退化，团聚体作为土壤结构的基本单元，是决定土壤侵蚀、压实、板结等物理过程速度和幅度的关键指标，影响土壤的孔隙性、持水性、通透性和抗蚀性[3]。草原在沙化过程中，原本储存在土壤团聚体内的养分，随着团聚体的破碎而严重流失，植物逐渐减少，草地逐渐沙化。因此，深入了解若尔盖湿地退化的机理、过程及效应，对若尔盖湿地草原的生态建设与水土保持研究、沙漠化治理和草原牧业生产方面的问题具有指引作用。

草地整体的稳定性与表层土壤的结构性，即表层土壤团聚体的大小、数量，密切相关。土壤团聚体常用的评价指标包括>0.25 mm水稳性团聚体含量（WSAC）、平均重量直径（MWD）、团聚体破坏率（PAD）、分形维数（FD）等[4]。本文选取若尔盖县唐克乡境内未受人为开垦的三种覆被程度不同的样地进行研究，采用沙维诺夫法分析0～20 cm表层的团聚体结构性，了解若尔盖湿地草原在退化过程中表层团聚体变化的规律。

1 研究区概况

研究区位于四川省北部的阿坝州若尔盖县唐克乡，位于33.40°N、102.46°E，辖区面积1 009.75 km2，海拔3 400～3 800 m，属丘陵状平原，地势平坦，为高原寒带季风气候，年平均气温1.3℃，年降雨量657～715 mm。若尔盖湿地土壤类型主要为草甸土及沼泽土，但近些年来，由于受气候变化、牦牛放牧，以及草原上旱獭、高原鼠兔等鼠类影响，草地植物种类减少，原本稳定的草甸受到破坏，逐渐向沙化草地转变，如果不采用人工干预，随着放牧、踩踏，草地会逐步沙化，形成大型的流动沙丘。

研究区范围内主要有四种类型，包括：状态最好的湿地草甸，植物种类繁多，以根系发达的禾本科植物为主，盖度为100%;固定沙地，植被覆盖率为60%，按沙化梯度为轻度退化沙地，地表植物主要有景天科植物东南景天、禾本科植物以及蒿类植物;半固定沙地，植被覆盖率为25%，地表植物主要为禾本科植物以及少量的蒿类。

2 研究方法

2.1 土样采集方法

2019年7月，在唐克乡范围内未经人工扰动的草地上，在3种类型的沙地上各设置1个2 m×2 m的样方，每个样方内按对角线法选取5个样点，在不扰动样点的情况下，每个样点用刀割取20 cm×20 cm，自地面起厚度20 cm规格的样块，将15个样块封存好，保证完整性，避免土壤团聚体破坏，帶回实验室进行土壤团聚体性质测定。

2.2 土壤团聚体测试方法

将采集到的土样带回实验室，3种类型样地分别取0～10 cm，10～20 cm两层研究，分析3种典型样地表层团聚体结构性。将6组土样在室温下风干2～3 h，使其处于潮湿状态。按土块自然结构手掰成直径约15 mm的小土块，尽量避开植物根系茂盛的部分，每组取1 000 g左右，于室内自然风干。

采用沙维诺夫法干筛和湿筛法进行试验[5]。干筛法最大孔径选取10 mm套筛，向下依次设置为7 mm、5 mm、2 mm、1 mm、0.5 mm、0.25 mm 套筛，测定各个粒径土壤团聚体含量，套筛底部的筛盒收集<0.25 mm微团聚体。湿筛法最大孔径选取5 mm套筛，向下依次2 mm、 1 mm、 0.5 mm、 0.25 mm。

对团聚体的特征采用团聚体平均重量直径（MWD）、>0.25 mm水稳性团聚体含量（WSAC）、团聚体破坏率（PAD）以及分形维数（FD）等指标来评价不同样地的土壤团聚体质量。具体如下：

式中：表示某个粒级的团聚体的平均直径，wi表示某个粒级的团聚体的重量，md为干筛所获得的粒径>0.25 mm风干团聚体的质量，mw为湿筛获得的粒径>0.25 mm水稳定性团聚体风干后的质量，为粒径的团聚体的质量，Xmax为团聚体的最大粒径。

3 实验结果讨论

3.1 土壤团聚体分布特征

采用沙维诺夫法对土壤团聚体进行分析，干筛法测定的是自然状态下土壤机械稳定团聚体含量，较少破坏土壤中某些瞬变性、临时性有机胶结物质，湿筛法测得的土壤的水稳性团聚体含量，可以反映土壤潜在的抗蚀能力[6]。

每组湿筛实验所需的50 g样品按比例从干筛所得>0.25 mm土壤团聚体中获得，比例为每组中各粒级团聚体质量占>0.25 mm团聚体总量的百分比（图1）。

再经过湿筛之后，各组中>0.25 mm团聚体含量进一步减少，各组湿筛结果从各粒级团聚体占比来看，主要体现在>5 mm粒级团聚体的减少和<0.25 mm微团聚体的增加，其中草甸的>0.25 mm水稳性团聚体含量最高，半固定沙地次之，固定沙地反而最少，半固定沙地虽然>0.25 mm水稳性团聚体含量较高，但多为0.25～0.5 mm的小团聚体。固定沙地虽然植被较多，但较多为根系浅的东南景天、蒿类等植物，无法起到很好的固沙作用（图2）。因此，这两种类型的草地需要尽早治理，避免小粒级的水稳性团聚体被进一步破碎。

从同一类型样地的0～10 cm、10～20 cm深度组湿筛结果来看，草甸>0.25 mm水稳性团聚体减少量相差并不明显，仅为2.3%，可见在植被覆盖度高的草地上，0～10 cm、10～20 cm两层深度土壤的土壤结构性同样稳定，草地整体稳定性好，抗侵蚀能力强。固定沙地0～10 cm深度组的>0.25 mm水稳性团聚体含量要比10～20 cm深度组高出7.6%，10～20 cm深度组>5 mm水稳性团聚体含量要比0～10 cm深度组高出19.3%，可见10～20 cm深度大团聚体较稳定，尚未出现明显破碎;而0～10 cm深度组>5 mm水稳性团聚体已逐渐破碎成为更小的团聚体，固定沙地最表层（0～10 cm）已经开始发生退化。半固定沙地0～10 cm深度组>5 mm团聚体含量要比10～20cm深度组少3.9%，但0～10 cm深度组>0.25 mm水稳性团聚体含量要比10～20 cm深度组少6.3%，相差并不明显，因为此块样地所剩植被较少，无法保护表层土壤的稳定，土壤团聚体逐渐破碎，0～20 cm土壤已经发生退化，但由于0～10 cm深度土壤受到风蚀，雨蚀情况更加明显，因此退化程度稍严重。

3.2 土壤水稳性团聚体特征

>0.25 mm水稳性团聚体含量（WSAC）常被用来评价土壤团聚体的稳定性，是抗蚀能力的重要指标[7]。整合每种类型样地0～20 cm深度水稳性团聚体的数据，研究区3种不同覆盖度样地的WSAC，呈现出草甸（81.06%）>半固定沙地（49.83%）>固定沙地（45.28%）的规律（图3），且草甸的>5 mm水稳性团聚体占主要优势，同陈秋捷[8]研究的若尔盖麦溪乡不同沙化程度的草地土壤团聚体变化一致。随着植被覆盖程度的减少，0.25～2 mm粒级团聚体始终高于>2 mm粒级团聚体，且差值逐渐增大;而未发生退化的草地，>2 mm粒级团聚体远高于2～0.25 mm粒级团聚体，说明>2 mm粒级水稳性团聚体对草地的整体稳定性有很明显的作用。