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随着全球气候变化和人类活动的日益加剧，青藏高原土地沙漠化问题目益引起人们的重视，进行有关高寒地区沙漠化动态变化和驱动机制以及沙漠化过程中植被与土壤退化的研究，对青藏高原退化生态系统的管理和恢复具有重要的指导意义。本研究以黄河源区主要水源涵养地玛曲县不同沙漠化程度高寒草地为研究对象，从区域30年的沙地景观格局变化分析从发，应用定量化研究方法，通过一系列的研究实验，系统分析沙漠化发展过程中的植物群落组成结构、物种多样性、生物量、营养元素含量和土壤物理、化学性质的变化特征，基于植被、土壤以及两者关系的综合研究，探讨沙漠化过程中高寒草甸沙漠化机理。结论如下：
(1)玛曲县30年来的景观格局分析表明，从1975年到1990年研究区沙漠化斑块数量增加，固定沙地、半固定沙地的平均斑块面积显著增加；沙漠化土地总面积增加了44093．8hm2，其中流动沙地、半固定沙地、固定沙地面积分别增加了39．9hm2、27702．7hm2、16351．2hm2，这一时期土地利用的主要转化形式是草地转化为各类型沙漠化土地。1990-2000年沙漠化程度加重，沙漠化斑块减少了67个，各类型沙漠化土地的平均斑块面积均增加；沙漠化土地总面积增加了142．4hm2，固定沙地面积减小，而流动沙地和半固定沙地面积增加。2000-2005年玛曲县沙漠化发生逆转，沙漠化斑块数量减小，沙漠化土地面积减少了3226．2hm2，发生逆转的沙漠化土地主要转变为低覆盖度草地。30年来固定沙地和半固定沙地的面积加权平均缀块分维数呈增加趋势，流动沙地的面积加权平均缀块分维数变化不显著。玛曲县景观水平面积加权平均缀块分维数和缀块面积变异系数呈减小趋势，斑块数量增加，平均斑块面积呈减小趋势，景观破碎化程度呈增加的趋势。
(2)样方调查结果表明随着沙漠化的发展，高寒草甸植物群落盖度、密度、地上总生物量与地下生物量(0-40cm)均减小。以嵩草类为优势种的高寒草甸植物群落逐渐被中生植物、旱生植物和沙生植物所代替；优势种的重要值增加，群落的稳定性降低；可食性牧草减小，而非可食性牧草和毒草增加。
(3)随着沙漠化的发展，物种丰富度和Shannon-wiener多样性指数呈减小趋势，均匀度指数先增加后减小，而优势度指数呈增加趋势。轻度沙漠化与未沙漠化的B多样性高，说明轻度沙漠化阶段以前的植物群落稳定性高，轻度与中度沙漠化之间的β多样性最低，说明其稳定性较低。高寒草甸沙漠化过程中地上、地下生物量与物种丰富度和S-W指数均呈正相关性。
(4)沙漠化对高寒草甸植物群落碳、氮含量有显著影响。随着沙漠化的发展，禾本科、杂草、莎草科的碳含量增加，而氮含量均减小；禾本科、杂草、莎草科的C/N比增加。地下生物量的碳、氮含量随着沙漠化的发展均增加，而C/N比率减小。地上和地下生物量的碳、氮总储存量显著减小，沙漠化造成植物群落碳、氮储存量的损失，对高寒草甸生态系统物质循环产生重要影响。
(5)沙漠化导致高寒草甸土壤质地粗化，土壤容重增加，土壤孔隙度和土壤含水量减小。沙漠化发展过程中土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾减小、土壤pH值增加。沙漠化对土壤表层理化性质的影响更大，随着沙漠化程度的加剧土壤表层与下层土壤养分的差异性减小。
(6)相关性分析表明，沙漠化发展过程中植被盖度、密度、物种丰富度、Shannon-Wiener指数与土壤有机质、全氮、全钾、全磷、土壤粘粒、土壤粉粒、土壤含水量呈正相关，与土壤砂粒含量、土壤容重和pH值呈负相关；植被各指标与土壤表层因子之间的相关性大于土壤下层因子。RDA分析表明，防风、西伯利亚蓼、异叶青兰、沙生苔草、赖草、冰草、二裂萎陵菜、蓬子菜、草地早熟禾、黄帚橐吾、兰石草与土壤表层沙粒，容重、pH和土壤下层沙粒呈正相关；矮嵩草、线叶嵩草、小嵩草、草玉梅、垂穗披碱草、狼毒、异针矛、火绒草与土壤表层沙粒，容重、pH和土壤下层沙粒呈负相关。土壤表层有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、水分含量、孔隙度、粉粒、粘粒和土壤下层容重、pH值与矮嵩草、线叶嵩草、小嵩草、草玉梅、垂穗披碱草、狼毒、异针矛、火绒草呈正相关；而与防风、西伯利亚蓼、异叶青兰、沙生苔草、赖草、冰草、二裂萎陵菜、蓬子菜、草地早熟禾、黄帚橐吾、兰石草呈负相关。相关分析和RDA分析结果表明高寒草甸沙漠化过程中土壤表层因子是控制植物群落的主要因素。
(7)趋势分析和主成分分析表明玛曲县土地沙漠化发展是人文因素和气候因素综合作用的结果。气温显著升高是造成沙漠化的主要气候因素，长期过度放牧、人为破坏草皮、黄河径流量的减小以及鼠虫害的泛滥加剧了玛曲县土地沙漠化的发展。2000-2005年大牲畜数量得到初步控制、退牧还草工程的实施和降水量的增加是该时期沙漠化发展逆转的主要因为。
(8)根据玛曲县实际情况，初步提出以下沙漠化防治措施：积极发展科学教育、推进生态环境建设；改变传统的畜牧业生产模式、加强草地的合理利用，控制家畜数量，减轻草地放牧强度；加强天然草地的培育和更新；加强草地鼠虫害防治；积极争取国家生态投资，实施生态补偿机制。