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景观界面深刻影响着生态系统的结构、功能以及不同尺度景观的生态过程。宁夏盐池县位于毛乌素沙地西南边缘,是鄂尔多斯高原向黄十高原过渡的地带,也是沙地到荒漠草原到典型草原的过渡带,沙漠化非常严重。本研究以盐池县草原为研究对象,于2005-2006年分别在沙地-荒漠草原、典型草原-沙地景观界面设置3条平行样线(沙地-荒漠草原界面样线长3.1-4.4km,样方间隔为100m;典型草原-沙地界面样线长110km,样地间隔为2km),对植被、土壤及微气候进行调查,采用游动分割窗技术判定沙地-草地过渡带界面位置,并将整个沙地-草地景观界面划分为不同的沙化类型草地,进一步探讨不同沙化类型草地植被、气候和土壤的变化。结果表明:
依据植被和土壤参数判定,景观界面位置有一定重叠,但不完全相同。在草地系统向沙地系统的生态转换过程中,植被变化先行于土壤变化。综合植被和土壤的判定结果,毛乌素沙地南缘沙地-荒漠草原过渡带存在3个边界,由此将整个界面划分为流动半流动沙丘草地、固定半固定沙地草地、盐化丘间低地草地和缓坡丘陵梁地草地4个类型;典型草原-沙地过渡带存在3个明显的边界,由此将整个界面划分为潜在沙漠化草地、轻度沙漠化草地、中度沙漠化草地和严重沙漠化草地4个类型。
在沙地-草地景观界面,自草地到沙地,植被组成发生变化,多年生草本植物逐渐减少,一年生草本植物、灌木和半灌木逐渐增加,群落物种多样性降低;植物通过增强渗透调节能力和酶促防御系统以适应和抵御环境胁迫。
该地区土壤颗粒组成以细沙为主,含水量低,结构松散,养分贫瘠。不同尺度景观界面自草地到沙地,土壤含水量下降;表层(0-20cm)土壤颗粒组成变化明显,砂粒含量增加,粘、粉粒含量减少;有机碳、氮、磷、钾含量降低;pH值和全盐含量无明显变化规律。
在沙地-草地景观界面,自草地到沙地,土壤生物学活性降低。土壤微生物总量、三大菌数量及微生物各类生理群数量下降;土壤过氧化氢酶、脱氢酶、磷酸酶、脲酶、转化酶活性总体降低。微生物数量及各类土壤酶活性与土壤粘粒、有机碳、氮、磷、钾含量呈显著正相关。除沙化顶级类型草地外,0-5cm土层各类微生物数量及酶活性均高于 5-20cm土层。
毛乌素沙地南缘沙地-草地景观界面土壤性状具有高度的空间异质性。除pH值空间相关性较弱外,土壤粘粒、有机碳、氮、磷、钾和全盐具有明显的空间自相关现象。住沙地-荒漠草原景观界面,各要素的空间变异发生在较小尺度:在典型草原-沙地景观界面,除速效磷外,其它性状均表现出较大尺度的空间自相关性。
沙地-草地景观界面自草地到沙地,光照强度增加,空气湿度下降,气温、土壤温度变幅加大,群落小气候向着更为干旱和不稳定的方向发展。