李新凱, 卜崇峰, 李宜坪, 李炳垠, 鞠孟辰, 王清玄

(1.中國(guó)科學(xué)院 水利部 水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100; 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049;3.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100; 4.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水利與建筑工程學(xué)院, 陜西 楊凌 712100)

生物土壤結(jié)皮是由土壤顆粒與藻類(lèi)、真菌、地衣、苔蘚以不同的比例緊密結(jié)合而形成，是干旱、半干旱地區(qū)常見(jiàn)的地表覆蓋物[1-3]。苔蘚、真菌和許多地衣的原絲體、菌絲和假根，以及許多藻類(lèi)產(chǎn)生的絲狀體能夠固定土壤顆粒，與高等植物根系固定土壤顆粒的功能很相似[4]。大量研究證實(shí)生物結(jié)皮能夠增強(qiáng)土壤穩(wěn)定性，提高土壤抵抗風(fēng)蝕和水蝕的能力[5-7]。沙漠地區(qū)的維管植物通常低矮稀疏，個(gè)體間出現(xiàn)較大的空地，枯落物量也比較少，在干旱、半干旱地區(qū)抵御土壤風(fēng)蝕的作用有限，生物結(jié)皮對(duì)土壤穩(wěn)定性的作用在這種情況下顯得尤為重要[8]。

在干旱、半干旱地區(qū)，水是限制植物生長(zhǎng)主要的因素之一[9]。生物結(jié)皮的存在會(huì)導(dǎo)致沙地生態(tài)系統(tǒng)土壤水分重分布[10]，生物結(jié)皮通過(guò)改變土壤理化性質(zhì)和生物學(xué)特性影響局部水文循環(huán)的不同方面[3,11]。而學(xué)者在騰格里沙漠和毛烏素沙地的研究表明，發(fā)育穩(wěn)定且具有高蓋度的生物結(jié)皮影響降水向深層土壤入滲，導(dǎo)致土壤水分淺層化，影響當(dāng)?shù)毓嗄旧L(zhǎng)[12-13]。干擾影響生物結(jié)皮蓋度、物種組成和生理功能[14-15]，生物結(jié)皮受到干擾后，土壤屬性、微地形等環(huán)境條件發(fā)生改變，土壤水文過(guò)程也隨之變化。因此，有學(xué)者提出了破壞生物結(jié)皮以增加干旱區(qū)植被生態(tài)用水、防治水土流失的構(gòu)想，我國(guó)學(xué)者也在1991年提出對(duì)生物結(jié)皮進(jìn)行適度干擾的生態(tài)管理理念[16]。少量研究初步證實(shí)，適度的移除、踩踏等人為干擾能夠在不顯著增加侵蝕的情況下增加入滲，改善土壤水分狀況[17-19]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，苔蘚主導(dǎo)的生物結(jié)皮在毛烏素沙地廣泛分布，放牧干擾是毛烏素沙地生物結(jié)皮主導(dǎo)的干擾類(lèi)型。截止目前，有關(guān)生物結(jié)皮土壤水文、風(fēng)蝕等對(duì)放牧干擾響應(yīng)的研究鮮有報(bào)道，生物結(jié)皮適度干擾的可行性尚有爭(zhēng)議[20]?；谝陨显颍狙芯吭谇捌谡{(diào)查的基礎(chǔ)上，在毛烏素沙地選定一處典型的蘚結(jié)皮樣地進(jìn)行土壤水分和風(fēng)蝕的長(zhǎng)期定位觀測(cè)，探討在放牧干擾的背景下，生物結(jié)皮對(duì)毛烏素沙地土壤水分和風(fēng)蝕的影響，并驗(yàn)證適度干擾的可行性，以期為毛烏素沙地生物結(jié)皮資源的保護(hù)和管理提供借鑒。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 研究地概況

研究樣地位于陜西省榆林市榆陽(yáng)區(qū)孟家灣鄉(xiāng)，地理坐標(biāo)109°36′14.07″—109°36′24.68″E，38°32′50.57″—38°32′54.60″N，海拔1 148～1 153 m。該地區(qū)屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫8.3℃，年均降水量405 mm，降水主要集中在6—9月[21]。該樣地處于毛烏素沙地東南緣，地貌類(lèi)型以起伏的固定和半固定沙丘為主。主導(dǎo)的灌木為沙蒿(Artemisiadesertorum)、沙柳(Salixpsammophila)和檸條錦雞兒(Caraganakorshinskii)，在樣地內(nèi)多呈簇狀均勻散布。草本植物主要為沙竹(Psammochloavillosa)和狗娃花(Heteropappushispidus)，在樣地內(nèi)零星分布。蘚結(jié)皮在地勢(shì)低洼的丘間地多成斑塊狀或連片分布，沙蒿、沙柳和檸條的冠層下方及植被間空地都存在蘚結(jié)皮。通過(guò)對(duì)牲畜遺留的蹄印、糞便的分布情況的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，放牧干擾多發(fā)生在植被間空地，分布于植被間的蘚結(jié)皮更易受到干擾，而植被投影下方的蘚結(jié)皮幾乎無(wú)干擾發(fā)生。樣地內(nèi)的蘚結(jié)皮大多已發(fā)育至穩(wěn)定階段，結(jié)皮形態(tài)多呈丘狀起伏，具有較強(qiáng)的抗侵蝕能力[3]。因受干擾的程度不同，結(jié)皮蓋度在不同位置差異較大，蓋度最高可達(dá)90%以上。

1.2 研究方法

1.2.1 小區(qū)布設(shè) 試驗(yàn)小區(qū)設(shè)置及立地背景見(jiàn)表1,試驗(yàn)小區(qū)實(shí)景見(jiàn)圖1。植被投影下方小區(qū)由植被下蘚結(jié)皮和植被下裸地小區(qū)組成，按植被類(lèi)型分為3個(gè)對(duì)照組(以植被下裸地為對(duì)照)，每個(gè)對(duì)照組選取大小和形態(tài)特征相似灌叢，在其投影下方建立小區(qū)。沙蒿、檸條和沙柳下蘚結(jié)皮小區(qū)建立在蓋度較高且發(fā)育良好的蘚結(jié)皮斑塊上，植被下裸地小區(qū)建立在植被下方無(wú)結(jié)皮的裸沙上。植被間空地小區(qū)由裸地和不同干擾程度的蘚結(jié)皮小區(qū)組成。裸地小區(qū)建立在周?chē)鸁o(wú)植被的裸沙地塊上。放牧干擾在蘚結(jié)皮斑塊施加的壓力和剪力作用使完整的蘚結(jié)皮趨于破碎化，蘚結(jié)皮的蓋度與干擾強(qiáng)度呈正相關(guān)[14]。本研究中的放牧干擾為自然狀態(tài)下的隨機(jī)干擾，參考馮偉[18]、葉菁[19]等有關(guān)干擾強(qiáng)度的劃定方法，我們將樣地內(nèi)植被間蘚結(jié)皮的放牧干擾劃分為5個(gè)干擾強(qiáng)度：無(wú)干擾(蓋度>80%)、輕度干擾(60%<蓋度<80%)、中度干擾(40%<蓋度<60%)、重度干擾(20%<蓋度<40%)和劇烈干擾(蓋度<20%)。在樣地內(nèi)的植被間空地選定符合以上5個(gè)干擾強(qiáng)度的蘚結(jié)皮斑塊建立不同干擾強(qiáng)度下的蘚結(jié)皮小區(qū)。試驗(yàn)小區(qū)呈邊長(zhǎng)為1 m的正方形，每個(gè)處理2個(gè)重復(fù)，重復(fù)小區(qū)留1 m左右間隔，在小區(qū)的4個(gè)頂點(diǎn)釘上木樁以確定邊界。為防止小區(qū)在觀測(cè)期內(nèi)再次受到放牧的影響，小區(qū)劃定完成后，在周邊設(shè)置鐵絲網(wǎng)圍欄加以保護(hù)。最后在每個(gè)小區(qū)的中心位置用專(zhuān)用土鉆打孔，埋設(shè)2 m長(zhǎng)的TDR水分測(cè)管，用于剖面土壤水分的測(cè)定；并在每個(gè)小區(qū)中部垂直插入1根50 cm長(zhǎng)，直徑2 mm的鋼釬，所有鋼釬起始時(shí)地上部分長(zhǎng)30 cm，埋深20 cm，用于監(jiān)測(cè)各小區(qū)風(fēng)蝕量。

圖1 試驗(yàn)小區(qū)實(shí)景

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法 觀測(cè)試驗(yàn)開(kāi)始前1周測(cè)定蘚結(jié)皮蓋度、厚度和土壤容重指標(biāo)(表1)。生物結(jié)皮蓋度(%)用目估法測(cè)定，由2位不同的試驗(yàn)員分別進(jìn)行估計(jì)，每個(gè)處理得到2個(gè)蓋度估計(jì)值。生物結(jié)皮厚度(mm)用游標(biāo)卡尺測(cè)定，在每個(gè)生物結(jié)皮小區(qū)隨機(jī)選2小塊剖面完整的蘚結(jié)皮，用游標(biāo)卡尺測(cè)定剖面厚度，每個(gè)小區(qū)獲得2個(gè)厚度值。土壤容重用環(huán)刀在樣地內(nèi)隨機(jī)選3個(gè)裸地和3個(gè)蘚結(jié)皮地塊取土樣，用烘干法測(cè)定土壤容重。土壤體積含水量(%)用TDR(TRIME-PICO-IPH/T3)測(cè)定，1 m以?xún)?nèi)測(cè)定間隔10 cm，1～2 m測(cè)定間隔20 cm，從2017年7月24日起每周測(cè)定1次。風(fēng)蝕量(t/hm2)觀測(cè)從2016年9月3日起，每隔2個(gè)月測(cè)定1次。用鋼尺定期測(cè)定鋼釬露出土壤表面的高度，得到前后兩次高度差Δh，結(jié)合測(cè)得的不同斑塊類(lèi)型所對(duì)應(yīng)的土壤容重ρb，由下述公式[16]計(jì)算得到風(fēng)蝕量。土壤含水率和風(fēng)蝕量觀測(cè)截止日期為2017年9月23日。

表1 試驗(yàn)小區(qū)設(shè)置及立地背景

W=100ρbΔh

式中:W為風(fēng)蝕量(t/hm2)；Δh為風(fēng)蝕/風(fēng)積厚度(前后兩次測(cè)釬讀數(shù)差值，風(fēng)蝕為正，風(fēng)積為負(fù)值)(cm)；ρb為土壤容重(g/cm3)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2007處理，用GraphPad Prism 7進(jìn)行相關(guān)性分析和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘚結(jié)皮對(duì)土壤水分的影響

2.1.1 植被下土壤含水量 裸地小區(qū)土壤含水量在0—30 cm深度內(nèi)逐漸增大，30 cm深度處達(dá)到峰值，在30—120 cm深度內(nèi)波動(dòng)下降，在120—200 cm深度內(nèi)波動(dòng)上升。沙地淺層土壤對(duì)降水響應(yīng)迅速，受蒸散發(fā)影響強(qiáng)烈，地下水位呈波動(dòng)下降趨勢(shì)；深層土壤對(duì)降水的響應(yīng)相對(duì)滯后，受蒸散發(fā)影響微弱，接受降雨入滲補(bǔ)給后，地下水位呈緩慢上升趨勢(shì)[22-23]。學(xué)者們?cè)诿珵跛厣车氐难芯勘砻?，植被影響土壤含水量在土壤剖面的分布，植被的存在?dǎo)致根系層土壤含水量的下降[23-25]。沙蒿、沙柳和檸條根系垂直方向主要分布在0—90 cm土層[24,26-30]，從圖2A可以看出，3種植被下裸地小區(qū)的土壤含水量在0—70 cm深度范圍內(nèi)明顯低于裸地，證實(shí)了植被對(duì)土壤含水量的影響。在0—80 cm深度范圍內(nèi)，沙蒿、檸條和沙柳下蘚結(jié)皮小區(qū)的土壤含水量與對(duì)應(yīng)的植被下裸地小區(qū)相比，分別提高了62.8%，56.2%和67.5%，說(shuō)明蘚結(jié)皮的存在能夠提高植被根系層土壤水分。在80—200 cm深度范圍內(nèi)，植被下裸地和植被下蘚結(jié)皮小區(qū)土壤含水量均低于對(duì)應(yīng)的植被下裸地小區(qū)(表2)，植被下蘚結(jié)皮小區(qū)在120—200 cm深度內(nèi)土壤含水量的增幅也明顯低于對(duì)應(yīng)的植被下裸地小區(qū)。蘚結(jié)皮的存在使植被根系層下方80—200 cm深度內(nèi)的土壤含水量下降，這可能與蘚結(jié)皮限制降水入滲有關(guān)[12-13]。灌叢下方的蘚結(jié)皮在干燥情況下會(huì)吸收水分，結(jié)皮中微生物分泌的化學(xué)物質(zhì)吸水膨脹后會(huì)阻塞土壤孔隙，影響水分入滲[4]。因此，在毛烏素沙地，蘚結(jié)皮的存在有助于提高沙蒿、沙柳和檸條0—80 cm的根系層土壤水分，同時(shí)會(huì)造成80—200 cm的深層土壤含水量下降。

注：BL表示裸地；Ar表示沙蒿下裸地；Ca表示檸條下裸地；Sa表示沙柳下裸地；ArC表示沙蒿下蘚結(jié)皮；CaC表示檸條下蘚結(jié)皮；SaC表示沙柳下蘚結(jié)皮；UC表示無(wú)干擾蘚結(jié)皮；LC表示輕度干擾蘚結(jié)皮；MC表示中度干擾蘚結(jié)皮；SC表示重度干擾蘚結(jié)皮；EC表示劇烈干擾蘚結(jié)皮。

圖2 土壤水分隨深度的變化表2 土壤體積含水量提高率

注：土壤體積含水量提高率=(V1-V2)×100%/V2，V1和V2為該深度范圍內(nèi)土壤體積含水量的均值。

2.1.2 植被間土壤含水量 無(wú)干擾蘚結(jié)皮在0—40 cm和70—140 cm深度范圍內(nèi)的土壤含水量高于裸地(圖2B)，與裸地對(duì)照相比，無(wú)干擾蘚結(jié)皮小區(qū)0—80 cm和80—200 cm深度內(nèi)的土壤含水量分別提高4%和0.2%(表2)。說(shuō)明植被間無(wú)干擾的蘚結(jié)皮同樣能提高土壤含水量。無(wú)干擾蘚結(jié)皮小區(qū)在80—200 cm深度內(nèi)的土壤含水量高于3種植被下蘚結(jié)皮小區(qū)，但與裸地相比并未明顯增加。0—200 cm深度內(nèi)，無(wú)干擾和干擾小區(qū)土壤含水量隨深度增加呈現(xiàn)出先升高后波動(dòng)下降的趨勢(shì)。輕度、中度和重度干擾小區(qū)土壤含水量?jī)H在幾個(gè)深度處高于無(wú)干擾小區(qū)；重度干擾小區(qū)僅在0—20 cm深度內(nèi)土壤含水量低于無(wú)干擾，20—200 cm深度內(nèi)土壤含水量均高于無(wú)干擾。從表2也可看出，與無(wú)干擾相比，輕度和中度干擾土壤水分含量在0—80 cm深度內(nèi)略有下降，在80—200 cm深度范圍內(nèi)明顯下降；重度干擾蘚結(jié)皮在0—80 cm和80—200 cm深度范圍內(nèi)的平均土壤含水量分別提高3.5%和16.3%；劇烈干擾蘚結(jié)皮小區(qū)的土壤含水量在0—80 cm深度內(nèi)下降10.8%，在80—200 cm深度內(nèi)略有下降。不同干擾強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的結(jié)皮蓋度與0—80 cm，80—200 cm深度內(nèi)土壤含水量均值的Person相關(guān)系數(shù)r分別為0.31和-0.29，統(tǒng)計(jì)上不顯著，表明干擾強(qiáng)度與0—80 cm，80—200 cm深度內(nèi)的土壤含水量非線性相關(guān)，土壤水分隨干擾強(qiáng)度變化似乎無(wú)規(guī)律可循。但從土壤水分含量上看，重度干擾蘚結(jié)皮小區(qū)0—80 cm和80—200 cm深度內(nèi)的土壤含水量與無(wú)干擾相比分別提高3.5%和16.3%，其余干擾強(qiáng)度的土壤水分含量?jī)H在幾個(gè)深度處高于無(wú)干擾小區(qū)。生物結(jié)皮對(duì)土壤蒸發(fā)有一定的抑制作用[31]，干擾使完整的生物結(jié)皮破碎，在促進(jìn)入滲的同時(shí)也會(huì)影響蒸發(fā)。輕度和中度干擾對(duì)結(jié)皮蓋度的影響并不能明顯提高土壤含水量，劇烈干擾對(duì)蘚結(jié)皮造成過(guò)度破壞，可能加劇土壤蒸發(fā)，導(dǎo)致0—80 cm深度內(nèi)的土壤含水量下降。相比之下重度干擾有利于提高0—80 cm的根系層和80—200 cm的深層土壤水分含量。

2.2 蘚結(jié)皮對(duì)風(fēng)蝕的影響

2.2.1 植被下土壤風(fēng)蝕量 裸地小區(qū)9—11月發(fā)生輕微風(fēng)蝕，11—3月風(fēng)積量逐漸增大，3—7月風(fēng)積逐漸減少，5—7月風(fēng)蝕量達(dá)到最大，7—9月出現(xiàn)少量風(fēng)積(圖3A)。植被下裸地和植被下蘚結(jié)皮小區(qū)風(fēng)蝕主要發(fā)生在5—9月，5月之前以風(fēng)積為主。沙蒿下裸地風(fēng)蝕頻率最高，其余小區(qū)風(fēng)蝕和風(fēng)積頻率相當(dāng)(表3)。植被下裸地小區(qū)觀測(cè)期內(nèi)的風(fēng)蝕總量排序?yàn)樯齿锵侣愕?沙柳下裸地>檸條下裸地。蘚結(jié)皮的存在能夠提高植被下方沙土的抗風(fēng)蝕能力。與植被下裸地相比，沙蒿、檸條和沙柳下蘚結(jié)皮小區(qū)的風(fēng)蝕量分別減少了92.8%，11.3%和104.2%。絕大多數(shù)研究都證實(shí)生物結(jié)皮具有減輕風(fēng)蝕的作用[8]。許多蘚類(lèi)植物的莖葉體和假根共同參與錨固土壤的過(guò)程，呈分枝狀的苔蘚原絲體在整個(gè)結(jié)皮層中散布，這些植物體結(jié)構(gòu)與土壤顆粒緊密結(jié)合，提高了表層土壤的穩(wěn)定性[2]。結(jié)皮中的藍(lán)藻、真菌分泌的多糖和有機(jī)膠體能粘結(jié)土壤顆粒，產(chǎn)生更大的土壤團(tuán)聚體，從而提高啟動(dòng)風(fēng)速，減輕土壤風(fēng)蝕[8]。我們的研究結(jié)果表明，研究樣地的風(fēng)蝕主要發(fā)生在5—9月，蘚結(jié)皮等存在能夠提高植被下方沙土的抗風(fēng)蝕能力，與植被下裸地相比，沙蒿、檸條和沙柳下蘚結(jié)皮小區(qū)的風(fēng)蝕量分別減少了92.8%，11.3%和104.2%。不同植被類(lèi)型下的小區(qū)和不同植被與蘚結(jié)皮組合小區(qū)的風(fēng)蝕量也都存在差異。董治寶等[32]研究表明，植物是通過(guò)改變氣流對(duì)地表物質(zhì)的作用效果來(lái)影響風(fēng)蝕，大約在植被高度以下，風(fēng)速變化明顯受植被個(gè)體影響。沙蒿、檸條和沙柳這3種植被在冠層結(jié)構(gòu)、植物體形態(tài)、莖葉疏密程度等方面的差異可能是引起地表風(fēng)蝕差異的主要原因。蘚結(jié)皮的蓋度差異以及植被與蘚結(jié)皮組合類(lèi)型也可能影響風(fēng)蝕量。

圖3 各小區(qū)風(fēng)蝕量

2.2.2 植被間土壤風(fēng)蝕量 觀測(cè)期內(nèi)，植被間小區(qū)5月之前以風(fēng)積為主，劇烈干擾小區(qū)風(fēng)蝕量極大值(162.9 t/hm2)出現(xiàn)在7—9月，其余小區(qū)的風(fēng)蝕量極大值集中出現(xiàn)在5—7月，排序?yàn)槁愕?159.7 t/hm2)>中度干擾(155.9 t/hm2)>輕度干擾(148.8 t/hm2)>重度干擾(92.1 t/hm2)>無(wú)干擾(85.0 t/hm2)。在5—7月，裸地的風(fēng)蝕量高出無(wú)干擾近1倍，中度和輕度干擾風(fēng)蝕量明顯高于重度干擾和無(wú)干擾。裸地小區(qū)的風(fēng)積頻率為風(fēng)蝕頻率的2倍，風(fēng)積總量大于風(fēng)蝕總量，最終產(chǎn)生風(fēng)積(表3)。無(wú)干擾蘚結(jié)皮小區(qū)僅在5—9月出現(xiàn)風(fēng)蝕，整個(gè)觀測(cè)期內(nèi)的風(fēng)蝕總量低于風(fēng)積總量，最終出現(xiàn)風(fēng)積。說(shuō)明在5—9月風(fēng)蝕集中時(shí)期，無(wú)干擾的蘚結(jié)皮下層沙土并未發(fā)生風(fēng)蝕，出現(xiàn)的風(fēng)蝕量是蘚結(jié)皮表面風(fēng)積沙土在風(fēng)力作用下被重新搬運(yùn)的結(jié)果。無(wú)干擾小區(qū)和裸地小區(qū)的風(fēng)積總量基本相等。在風(fēng)蝕較弱的部分時(shí)段(9—翌年1月，3—5月)，隨著干擾強(qiáng)度增大，風(fēng)積量有減少趨勢(shì)，風(fēng)蝕量有增加趨勢(shì)。但在風(fēng)蝕集中的5—9月，這一趨勢(shì)并不明顯。不同干擾強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的結(jié)皮蓋度與平均風(fēng)蝕量之間的Person相關(guān)系數(shù)r為-0.77，統(tǒng)計(jì)不顯著，表明干擾強(qiáng)度與風(fēng)蝕量同樣無(wú)線性相關(guān)關(guān)系。輕度和重度干擾蘚結(jié)皮小區(qū)發(fā)生風(fēng)積，重度干擾的風(fēng)積總量高于輕度干擾；中度和劇烈干擾蘚結(jié)皮小區(qū)最終產(chǎn)生風(fēng)蝕，劇烈干擾風(fēng)蝕總量(109.8 t/hm2)高于中度干擾(14.2 t/hm2)。從風(fēng)蝕和風(fēng)積頻率來(lái)看，無(wú)干擾、輕度和中度干擾風(fēng)積頻率高于風(fēng)蝕頻率；重度干擾風(fēng)蝕頻率最低，風(fēng)積頻率最高；劇烈干擾風(fēng)蝕頻率最高，風(fēng)積頻率最低。放牧、踩踏等人類(lèi)活動(dòng)是干旱生態(tài)系統(tǒng)常見(jiàn)的干擾類(lèi)型，小尺度、低強(qiáng)度的干擾有助于生物結(jié)皮和其他植物的生長(zhǎng)，而超過(guò)環(huán)境承載力的強(qiáng)烈干擾必然會(huì)威脅生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定[15]，尤其是在生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)，過(guò)度的人為干擾會(huì)破壞地表穩(wěn)定性，影響生物結(jié)皮固碳、固氮等功能，加劇水土流失和養(yǎng)分損失[33]。在研究地，風(fēng)蝕集中的5—7月，輕度和中度干擾小區(qū)的風(fēng)蝕量接近裸地，重度干擾風(fēng)蝕量相對(duì)較低，劇烈干擾具有較高的風(fēng)蝕頻率和最高的風(fēng)蝕總量，且出現(xiàn)了風(fēng)蝕量極大值。因此，蘚結(jié)皮受到劇烈及以上強(qiáng)度的干擾會(huì)使土壤更易遭受風(fēng)蝕。重度干擾發(fā)生風(fēng)蝕的頻率最低，風(fēng)蝕嚴(yán)重期風(fēng)蝕量較小。

表3 風(fēng)蝕總量與風(fēng)蝕、風(fēng)積頻率

注:風(fēng)蝕總量正值表示風(fēng)蝕，負(fù)值表示風(fēng)積；風(fēng)蝕或風(fēng)積頻率為風(fēng)蝕或風(fēng)積出現(xiàn)次數(shù)與觀測(cè)總次數(shù)(6次)的百分比。

綜合上述土壤水分和風(fēng)蝕的結(jié)果來(lái)看，重度干擾能夠在不加劇侵蝕的情況下提高土壤水分含量，這證實(shí)了適度干擾的可行性。關(guān)于不同干擾類(lèi)型對(duì)生物結(jié)皮風(fēng)蝕的影響已有大量報(bào)道[14-15]，但目前尚缺乏有關(guān)干擾強(qiáng)度對(duì)生物結(jié)皮風(fēng)蝕影響機(jī)理的研究。我們的試驗(yàn)結(jié)果也局限于小尺度地塊，還需要在更多地區(qū)和更大尺度上加以驗(yàn)證。

3 結(jié) 論

(1) 蘚結(jié)皮的存在能夠提高沙蒿、沙柳和檸條0—80 cm的根系層土壤水分，同時(shí)也使80—200 cm的深層土壤含水量下降。干擾強(qiáng)度與土壤水分含量非線性相關(guān)。植被間無(wú)干擾的蘚結(jié)皮同樣能提高土壤含水量。重度干擾有利于提高0—80 cm的根系層和80—200 cm的深層土壤水分含量。

(2) 觀測(cè)期內(nèi)，風(fēng)蝕主要發(fā)生在5—9月。蘚結(jié)皮的存在有利于減輕植被下方沙土風(fēng)蝕，沙蒿、檸條和沙柳下蘚結(jié)皮小區(qū)的風(fēng)蝕量與植被下裸地相比分別減少了92.8%，11.3%和104.2%。干擾強(qiáng)度也與風(fēng)蝕量非線性相關(guān)。蘚結(jié)皮受到劇烈及以上強(qiáng)度的干擾會(huì)使土壤更易遭受風(fēng)蝕，重度干擾風(fēng)蝕發(fā)生頻率最低，風(fēng)蝕嚴(yán)重期的風(fēng)蝕量也較小。

(3) 從植被間小區(qū)的土壤水分和風(fēng)蝕量綜合來(lái)看，重度干擾蘚結(jié)皮小區(qū)在不加劇風(fēng)蝕的情況下，有利于提高0—200 cm深度內(nèi)的土壤水分，肯定了適度干擾的可行性。