藓类结皮生长在荒漠化防治中的应用研究

齐 昆

(陕西省林业科学院,西安 710043)

随着我国经济发展的速度不断加快,当前人们的生活水平及质量得到了极大地改善。与此同时,各种环境问题所产生的影响也逐渐凸显出来。经济发展过程中由于过度依赖环境,给环境造成的危害是不可逆的。其中土地荒漠化就是最为严重的一种现象。我国土地荒漠化现象主要集中于干旱和半干旱地区,这些地区由于人为活动或者是干旱等影响,导致原有非沙土地逐渐深化成类似荒漠景观,给人们的居住环境带来严重的影响。当前针对土地荒漠化问题的防治主要是采取植树造林、乔灌草结合固沙、固沙植物物种选育等方式进行处理。其中藓类结皮生长作为一种新型的治理方式,在我国沙漠地区荒漠化防治中得到了较好的应用,能够帮助荒漠的生态恢复［1］。因此,分析和研究藓类结皮生长在荒漠化防治中应用为本文的重点,帮助解决严重的生态环境问题的基础上营造良好的生态环境。

1 藓类结皮在荒漠化环境中的形态结构

藓类结皮又称生物土壤结皮、土壤微生物结皮等,主要是由微细菌、真菌、藻类、地衣、苔藓等隐花植物及其菌丝、分泌物等与土壤砂砾粘结形成的复合物。在我国很多荒漠化和干旱地区的重要生长物,同时也是沙漠化地区最具代表性的生物景观之一,对于沙漠化地区的土地固定以及水土保持有着重要意义。根据多项调查研究结果表明,藓类结皮应用在沙漠化防治当中具有较好的作用。在生长过程中能够较好的改善地层土壤的养分情况,对于维护沙漠土地中微生物的生长有着非常重要的作用。同时,藓类结皮生长过程中能够较好促进沙漠植被的演化,为地衣和苔藓的繁殖提供了条件,最后形成以规模化生长为主的藓类结皮特征。当前,我国很多干旱以及半干旱地区都将藓类结皮生长作为荒漠化防治的一大方式［2］。例如,中国科学院新疆生态与地理研究所研究表明,在古尔班通古特沙漠中的藓类植物——齿肋赤藓有望应用于荒漠化防治,对于荒漠藓类植物的生态恢复有着重要的助力作用。

2 研究地区与研究方法

2.1 研究地区概述

古尔班通古特沙漠位于我国准噶尔盆地的腹地,地质年代相当的古老,陆台核心可以追述到6亿年前之久。之前这里是一片汪洋大海,气候温润,岸边长满了植被森林。后来由于地质变迁,湖水被分割退去,加上周围山脉隆起,地层下陷,气候开始变得干燥,近代人类的过度放牧和对水资源的过度开采,导致该沙漠开始呈现出沙漠化的现状。古尔班通古特沙漠是我国第二大沙漠,世界第三大沙漠,同时也是中国面积最大的固定、半固定沙漠。沙漠面积有大约4.88万平方公里,海拔300～600 m,水源较多。沙漠的西部和中部以中亚荒漠植被区系的种类占优势,沙漠的梭梭分布面积达100万公顷,在古湖积平原和河流下游三角洲上形成“荒漠丛林”。

2.2 研究对象的选择

古尔班通古特沙漠其本身具有较好的藓类植被孕育的优势,这一区域生长的生物土壤结皮主要是以藻类结皮、地衣结皮和藓类结皮等为主。其中,据统计数据显示齿肋赤藓的生长范围在所有的生物土壤结皮中占比最大。这种藓类结皮在整个沙漠的生长以及地表植被的维护中有着非常重要的意义。在生长过程中能够较为顽固的在沙地中生长,与土壤形成沙漠表面的保护层。当荒漠出现沙尘暴时,这种植物能够显著的降低起风的速度,对于维护整个沙漠的稳定性有着非常重要的作用。

2.3 研究方法

本研究的试验选择在古尔班通古特沙漠藓类结皮生长最为茂盛的区域,选择5种不同种类的藓类结皮斑块,每个斑块与周围裸地界限分明、形状相近(圆形)、面积大小同一级别的苔藓斑块(约r=10 cm),作为5个重复,斑块间距大于5 m。以不同的斑块设置为对应的中心点与周围的斑块之间形成取样范围。取样时深度的选择可以结合样本的自然脱落土壤层为主,将取样得出的样品分为2个不同等分,检测其土壤理化性质和土壤酶活性。本研究将对检测样本的土壤酶活性、有机质、全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K、pH值进行检测,并在此基础上应用土壤微生物生物量碳、氮采用氯仿熏蒸浸提法测定。

3 结果与分析

3.1 不同样品土壤理化性质变化特征比较

由表1的数据可以看出,距斑块中心不同距离的样品,有机质、全氮、全钾在斑块边缘显著低于内部两个圈层,全磷、速效氮、磷、钾含量及pH值在斑块内部表现的较为匀质性,无显著差异.

表1 同样品土壤理化性质变化特征比较

3.2 土壤酶活性的变化特征

通过分析不同样品土壤酶活性的变化特征的实际情况可以看出,不同种类的结皮斑块边缘效应对脲酶和过氧化氢酶的酶活性影响显著,主要集中于斑块内部的两个圈层之间而蔗糖酶及碱性磷酸酶在斑块不同部位均无显著差异,在藓类结皮斑块内部表现为匀质性［3］。

4 讨论

4.1 藓类结皮生长对应土壤理化性质以及微生物生物量的影响

我国沙漠化区域主要集中在干旱与半干旱地区为主,这一地区的土壤资源呈现出高度的一致性。植被在实际生长的过程中容易出现斑布分块化的现象,加上这一区域的气候以及水文条件等影响,绝大部分植被的生长力度较大,其覆盖面积也较广。而整个斑块的大小则是影响整个生态、水文以及生物地球化学的重要因素。藓类斑块在生产过程中为了提高自身对于营养成分的吸收程度,通常会吸收较多的有机物质、全氮、速效钾等。而这些因素主要与整个土壤的相关有机物质含量有着密切关联［4］。本研究的结果表明,藓类结皮生长过程中与全磷、速效氮、磷、钾含量及pH值之间呈现出匀质性的特点,相互之间的差异明不明显。分析原因主要是由于该地区藓类结皮生长环境以及其他斑块之间的生存条件以及生存策略的不同所导致的。臭草在生长过程中为了吸取更多的养分通常都会与周围的藓类结皮进行结合,导致自身的环境稳定性较差,导致对于土壤养分的吸收有一定的差异。其次,斑块生长过程中受到沙尘暴、风蚀、雨蚀等影响,也会导致自身的强度变低。

4.2 藓类结皮生长与土壤环境以及微生物量的影响

藓类结皮生长在实际生长过程中对各种微生物养分的需求量较大,大量研究结果表明,土壤养分与土壤酶活性、微生物生物量之间有着非常密切的关联,且相互之间的关联是成正比的关系。本研究中通过分析不同样品土壤理化性质变化以及土壤酶活性的变化特征两个方面得出土壤养分与土壤酶活性、微生物生物量均是影响到斑块生长的重要因素,与研究结果相一致［5］。说明在后续的荒漠化治理当中可以直接将藓类结皮生长的特性应用于其中,结合分析结果的土壤理化性质以及其他间接因素等制定出针对性的防治措施。

5 藓类结皮生长在荒漠化防治中的应用策略分析

5.1 应用3S技术进行荒漠化防治

荒漠化防治工作的开展对于地区经济发展以及人居环境的改善有着非常重要的作用。随着我国信息技术的不断发展,当前将RS、GIS以及GPS等技术应用于不同的领域中,对于信息的获取已经取得了显著的成效。将3S技术应用与荒漠化防治病当中,不仅能够有效的缓解水土流失以及土地荒漠化问题的出现,同时还能减少人力以及物力的大量消耗,对于提高荒漠化防治工作质量有着重要意义。该技术的优势详情见表2。

表2 3S技术的优缺点比较

此外将3S技术应用于藓类结皮生长荒漠化防治当中,3S技术能够针对藓类结皮生长的特性,帮助寻找显斑块生长的最佳面积以及位置。结合研究得出的结论以及影响因素等进行分析,有助于技术人员加深对荒漠藓类植物应用于荒漠化环境这一特性的理解,从而采取针对性的防治措施。这样的防治方式不仅体现了将信息技术应用于荒漠化防治中的基础要求,同时对于研究人员了解癣类生物土壤洁癖特性也有一定的助力作用［6］。

5.2 提高藓类结皮生长在荒漠化防治中的作用

藓类结皮植物在荒漠化地区生长中不仅能够改善荒漠化的理化性质,同时在生长过程中分泌出来的一些酸性代谢物质,降低空气中的粉尘和水分等。在不断分解的过程中还能为其他的微小生物提供一定的养分环境,从而形成斑块化的藓类结皮特征。因此,在荒漠化防治过程中应当重视对藓类结皮生长植物的使用,改善荒漠化地区的地质条件以及水文条件［7］。此外,藓类结皮在生长时主要是以矮丛集的生活方式为主,并通过自身分泌的物质以及自身生理生化的调节机制来改善周围的微生物环境,实现对藓类结皮植物的水分储存营养物质以及个体之间的营养交换等,从而改善荒漠化环境。因此,在后续荒漠化防治中可以将藓类结皮生长植物作为重点培育的植物之一,帮助降低荒漠化、沙尘暴等影响对环境造成的危害,从而恢复荒漠藓类植物的生态环境［8-10］。

6 结语

本研究通过分析藓类结皮植物在荒漠化地区的生长特点,以古尔班通古特沙漠作为研究对象进行藓类植被的分析。研究结果显示藓类结皮生长对应土壤理化性质、微生物生物量以及土壤环境以及微生物量之间有着密切的关联,相互之间的关联是成正比的关系。因此,在后续荒漠化防治中可以有效利用藓类结皮植物,通过利用3S技术以及加大种植面积等形式达到较好的防治效果,帮助地区的生态环境恢复到较佳水平。