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本文通过对科尔沁沙地流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘土壤磷的输入和输出途径采取野外凋查、定位监测、模拟试验和定量分析等方法,量化大气降尘和凋落物对沙地土壤磷输入和凋落物风力输出、土壤淋溶和土壤风蚀对沙地土壤磷输出的通量,研究沙地不同沙丘类型土壤磷输入与输出对磷平衡的影响,为沙地植被恢复提供理论依据。本文主要结论如下:
大气降尘是科尔沁沙地土壤磷主要来源之一,每年降尘量累计达606.1gm-2。从流动沙丘到固定沙丘,大气降尘量的明显增加,占土壤磷输入总量的91.2％、74.4％和59.6％。大气降尘对沙地生态系统磷的输入和维持稳定的土壤生产力起关键作用,如果没有大气降尘对土壤磷的输入,不同沙地土壤磷都会亏损。沙地植被凋落物是沙地土壤磷输入的重要组成部分,从流动沙丘到固定沙丘,凋落物磷输入量占总输入量的8.8％、25.6％和40.4％,而不同类型沙丘草本植物对土壤磷的贡献占总凋落物输入磷的60％以上,是沙地凋落物磷的主要贡献者。
沙地生态系统植被凋落物叶的60％以上可被风力输出,从流动沙丘到固定沙丘,输出的凋落物磷量分别是7.1、46.9和69.8 mg m-2,占总输入磷量的56.3％、49.6％和34.6％。沙地生态系统土壤磷淋溶量受土壤磷固持能力、地表植被生物量、土壤含磷量和淋溶时间等因素影响。从流动沙丘到固定沙丘,当年淋溶输出磷量分别是201.0,135.2和101.3 mg m-2。从流动沙丘到固定沙丘,地表风蚀量分别为51497.4、1.1和0.1 mg m-2,随地表草本植物生物量增加,风蚀引起的土壤磷输出量迅速降低。
流动沙丘土壤磷平衡量是-51563.2 mg m-2,是其它生态系统土壤磷的源,而半固定沙丘和固定沙丘土壤磷平衡量是分别是185.5和328.0 mg m-2,是沙地生态系统土壤磷的汇。三种类型沙丘草本植物生量与土壤磷平衡之间成倒数函数曲线关系,根据该曲线,预测出沙地草本植物生物最达到20.8 g m-2时,土壤磷平衡达到盈亏临界点。