全 文 ：第21卷 第4期
Vol.21 No.4
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2013年 7月
July 2013
doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2013.04.004
川西北不同程度沙化草地植被和土壤特征研究
万 婷,涂卫国,席 欢,李裕冬,唐学芳,杨一川
(四川省自然资源科学研究院,四川 成都 610041)
摘要:以川西北不同程度沙化草地为研究对象,通过科学调查、采样和公式计算,对植被群落、生物量、土壤含水量、
容重和孔隙度等特征因子进行分析,以揭示川西北地区由湿地到严重沙化草地演替的不同阶段植被和土壤特征的
变化情况。结果表明:随着草地沙化程度加剧,群落呈现出“湿生-中生-旱生”的演替过渡格局,群落高度和盖度降
低,物种丰富度下降幅度达88%,优势物种构成也发生较大变化;生物多样性指数在轻度沙化草地群落中最高,总
生物量下降幅度达90.4%,群落地下生物量远大于地上生物量;沙化过程中,土壤中含水量和持水量下降、容重增
大、孔隙度减小。沙化初期土壤特征变化明显,应针对这一现象在沙化初期开展恢复治理工作。
关键词:草地;沙化;植被;生物量;土壤
中图分类号:Q948.155;S812.6 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2013)04-0650-08
StudyonVegetationandSoilCharacteristicsofDesertification
GrasslandinNorthwestSichuan
WANTing,TU Wei-guo,XIHuan,LIYu-dong,TANGXue-fang,YANGYi-chuan
(SichuanProvinceNaturalResourcesScienceAcademy,Chengdu,SichuanProvince610041,China)
Abstract:Desertificationgrasslandswithdifferentdegreeweretakenastheresearchobject.Thecharacter-
isticfactorsofvegetationcommunity,biomass,soilwatercontent,volumeweight,porositywereanalyzed
throughscientificinvestigation,samplingandformulastorevealthechangeofvegetationandsoilcharac-
teristicswithdifferentdesertificationgrasslandsinNorthwestSichuan.Resultsshowedthatcommunity
successionpresentedthepatternof“hygrophyte-mesophyte-xerophyte”withtheaggravationofdesertifi-
cationdegree.Theheightandcoverageofcommunitydecreased,speciesrichnessdeclined88%anddomi-
nantspecieschangedgreatly.Thediversityindexoflight-desertificationgrasslandwasthehighestone
amongtestedgrasslands.Totalbiomassdecreased90.4%,andtheundergroundbiomassdecreasedfar
morethanabovegroundbiomass.Indesertificationprogress,bothsoilwatercontentandcapacityde-
creased,thevolumeweightshoweduptrendandporosityshoweddowntrend,soilcharacteristicshadlarge
variationintheearlystageofdesertification.Aimingatthisphenomenon,therecoveryandtreatmentof
desertificationgrasslandshouldbecarriedoutintheearlystage.
Keywords:Grassland;Desertification;Vegetation;Biomass;Soil
草地沙化是指由于受自然和人为因素影响,草
地原生植被、群落结构等发生改变,土壤受侵蚀,土
质沙化,土壤含水量下降,营养物质流失,草地生产
力减退,致使原非沙漠地区的草地,出现以风沙活动
为主要特征的类似沙漠景观的草地退化过程[1]。川
西北草地位于四川省西北部,属长江、黄河上游重要
的水源涵养区,区域生态地位极其重要,同时也是四
川省沙化最严重的区域,沙化土地面积达82.19万
hm2,占全省沙化土地面积的89.9%,1994-2009
年间沙化总面积增加了28.1%[2]。
近年来,随着大规模生态建设工程的实施,我国
土地沙化和荒漠化发展势头得到初步遏制并有所好
转[3],但目前沙漠化治理工作的重点和热点主要集
中在北方干旱或半干旱区域草地沙化问题研究[4-8],
对南方湿润及半湿润区域草地沙化的研究相对较
少。川西北地区草地沙化发展的势头并未得到根本
收稿日期:2013-01-30;修回日期:2013-03-25
基金项目:四川省属科研机构基本科研业务费项目资助
作者简介:万婷(1986-),女,四川宜宾人,助理研究员,硕士,主要从事生态环境保护方面的研究,E-mail:xiaoyao328219@126.com
第4期 万 婷等:川西北不同程度沙化草地植被和土壤特征研究
控制,退化和沙化草地面积仍在扩展,已经严重影响
了区域生态安全和经济可持续发展[9],对该区域沙
化草地的研究和治理工作已迫在眉睫。而目前对该
区域草地沙化的研究多集中在影响因素和治理措施
2方面[10-12],草地沙化演替过程的研究一般仅从植
被、土壤或其他单方面进行[13-14]。本文以地处红原
县的典型川西北草地为研究点,以湿地和沙化程度
不同的5种草地类型为研究对象,从植被群落外貌、
物种结构、多样性、生物量及土壤含水量、容重和孔
隙度等多个方面展开,对不同程度沙化草地植被和
土壤特征进行分析,以揭示川西北地区由湿地到严
重沙化草地演替的不同阶段相关特征的变化情况,
为沙化草地的成因及治理方案等研究提供理论依
据,对区域草地生态恢复、维护地区生态安全具有重
要意义。
1 材料与方法
1.1 研究区域概况
研究区域所在的红原县位于四川省西北部、阿
坝藏族羌族自治州中部,地理坐标为N31°51′~33°
19′,E101°51′~103°23′。全县幅员面积8400km2,
属高原寒冷地区,海拔3210~4857m,气候特点冬
长无夏,春秋短,寒冷干燥,日照充足,昼夜温差大,
无绝对无霜期,年平均气温1.1℃,极端最高气温
26℃,极端最低气温-36℃,年均降水量753.0
mm,全年日照2417.9h,日照率55%。全县沙漠化
土地总面积6915.4hm2,主要分布于邛溪镇和瓦切
乡境内[15]。
研究区域属于川西北高原灌丛、草甸地带若尔
盖高原植被地区中的阿、若、红植被小区。植被组合
以亚高山草甸为主,沼泽草甸与沼泽植被较为发达,
植物群落外貌鲜艳,富有季相之变化。因长期受严
寒的高原气候影响,该区域亚高山草甸土、高山草甸
土和沼泽土壤分布较广泛,高山寒漠土、石灰岩土和
风沙土的岩成土壤亦有分布,且近年来风沙土的范
围不断扩大[16]。本次调查取样点分布于红原县瓦
切乡,红原至若尔盖公路旁(S209),海拔3450m以
上。由于受地形条件、居民生活、放牧等活动影响,
该区域内草地沙化现状差异较大,不同程度沙化草
地均有所表现。
1.2 样地设置
通过对研究区域进行资料收集和初步调查,了
解红原县沙化土地分布情况,在沙化土地面积较大
的瓦切乡选择调查采样点,采样季节为草地植被生
长最旺盛的7月。根据GB19377选择不同沙化程
度的草地作为研究样地,分别为:未沙化草地1#、
轻度沙化草地2#、中度沙化草地3#、严重沙化草
地4#,以红原县尚未退化的沼泽地0#作为参照样
地。采用GPS定位样地经纬度信息和高程信息,并
详细记录样地环境、植物群落特征等指标(表1)。
表1 不同程度沙化样地特征
Table1 Plotcharacteristicsofdifferentdesertificationlevels
样地
Plots
地理位置
Positions
群落特征
Community
环境条件
Environment
0# 沼泽地
Marshland
海拔3450m
N33°09′46.55″ E102°36′45.09″
平均盖度85%以上,平均高度
40cm;物种丰富度相对较低
地形为洼地,较湿润,有水长期
浸泡,存在放牧,人为干扰较少
1# 未沙化草地
Non-desertificationgrassland
海拔3474m
N33°11′17.05″ E102°35′39.75″
平均盖度95%以上,平均高度
30cm;物种最为丰富
土层较厚,较干燥,人为干扰较
少
2# 轻度沙化草地
Light-desertificationgrassland
海拔3460m
N33°11′9.31″ E102°35′51.67″
平均盖度55%左右,平均高度
25cm;物种丰富度较高
土层较厚,干燥,鼠害较少,存
在放牧
3# 中度沙化草地
Medium-desertificationgrassland
海拔3467m
N33°11′10.32″ E102°35′53.59″
平均盖度35%左右,平均高度
18cm;物种丰富度相对较高
多沙粒,干燥,有鼠害,放牧重
4# 严重沙化草地
Serious-desertificationgrassland
海拔3462m
N33°11′10.32″ E102°35′54.61″
平均盖度13%左右,平均高度
10cm;物种丰富度最低
极多裸露沙粒,干燥,人为干扰
较大,过度放牧
1.3 试验方法
在每个类型样地内,根据草本植物样方调查要
求,随机选取1m×1m样方9个,进行植物群落样
方调查,对样方内植物种类、高度、盖度、多度等进行
调查和现场记录(图1)。每一类型9个样方中随机
选取3个进行生物量调查,分别采集地上生物量和
地下生物量,生物量取样面积为0.25m2,地下生物
量取样深度为0.5m,地上部分齐地面刈割,地下部
156
草 地 学 报 第21卷
分通过挖掘法获得,除去粘附的土壤等杂物后全部
带回实验室进行后续研究。对采集的生物量样本使
用恒温干燥箱在85℃条件下烘干至恒重,分别记录
地上生物量和地下生物量数据。
用100cm3 环刀对样地土壤(0~10cm)进行取
样,每一类型样地取样9个,用于土壤物理性质测
定。使用精度为0.1g的电子天平对土壤样本进行
称重,除去环刀重量后记为土壤鲜重;将样本连同环
刀放入水中浸泡4h,取出称重,除去环刀重量后记
为饱水重;土壤样本放入恒温干燥箱中于105℃条
件下烘干至恒重,取出称量记为烘干重。计算土壤
含水量、持水量(饱和含水量)、容重、土壤孔隙度等
物理特征。
图1 样方调查采样点示意图
Fig.1 Theschematicdiagramofsamplingsurveypoints
1.4 数据分析与处理
植被群落特征分析包括对群落高度与盖度、物
种丰富度、重要值及生物多样性分析,涉及计算公式
如下:
丰富度指数用 Margalef指数公式计算:
D=S-1lnN
,式中:D 为丰富度指数,S为物种数,
N 为种的个体总数。
重要值计算公式:
IV=
相对高度+相对盖度+相对多度
3
Shannon-Wiener多样性指数公式:
H′=-∑PilnPi
式中,Pi=Ni/N,Ni 为物种i的个体数,N 为
所在群落所有物种的个体数之和。
Pielous均匀度指数公式:
E=H′/lnS
式中,H′为多样性指数,S为样方中观察到的
物种数。
采用SPSS19.0软件处理数据并进行差异显著
性检验。
2 结果与分析
2.1 不同程度沙化草地植被特征
2.1.1 高度与盖度 研究区域内不同程度沙化草
地植物群落在外貌变化上极其明显。伴随沙化严重
程度的增加,群落盖度急剧下降,同时植物平均高度
也明显降低(图2)。未沙化草地群落盖度最高,平
均在95%以上;而严重沙化草地盖度一般低于
10%。沼泽群落中物种平均高度最高,达到40cm
以上;而严重沙化草地植物平均高度仅10cm左右,
多属铺散或匍匐垫状类型。
2.1.2 物种丰富度 物种丰富度随沙化程度加重
明显下降(图3)。沼泽植被由于生存环境较为特
殊,仅适应潮湿和水生条件的植物生长,或部分旱生
植物生长在突出水面的岛屿状草丘中,其物种丰富
度较低。样方调查中,沼泽植被物种丰富度为21,
仅高于严重沙化草地的物种丰富度。未沙化草地群
落物种丰富度最高为50,在严重沙化草地中仅为6,
下降幅度达到88%。
2.1.3 物种构成 随着沙化程度的加重,禾本科
(Poaceae)和莎草科(Cyperaceae)的优质牧草类型
逐渐丧失优势地位,逐渐被一些菊科(Asteraceae)、
伞形科(Apiaceae)、毛茛科(Ranunculaceae)、瑞香
科(Thymelaeaceae)的双子叶物种所替代。这些植
物多具有较强的抗寒旱、快速繁衍、根系不发达、抗
啃食等特性,但牛羊多不喜。就群落中重要值排在
前10位的物种构成而言(表2),沼泽植被中禾本科
和莎草科植物的重要值之和为0.4663,具有明显优
势;未沙化草地禾本科+莎草科植物重要值之和为
0.3364,优势也较为突出;轻度沙化和中度沙化草地
中,禾本科+莎草科植物重要值之和分别为0.1821
和0.2263,优势不明显;严重沙化草地仅发现赖草
(Leymussecalinus)这1种禾本科植物。
2.1.4 生物多样性 就不同沙化程度植物群落的
生物多样性指数看(图4),随着沙化程度的增加,
Shannon-Wiener多样性指数和Pielous均匀度指数
变化趋势一致,均呈现出先增加后下降的趋势。
Shannon-Wiener多样性指数和Pielous均匀度指数
256
第4期 万 婷等:川西北不同程度沙化草地植被和土壤特征研究
在轻度沙化草地群落中最高,其次是未沙化的草地
群落;在严重沙化的草地群落中,物种多样性指数和
均匀度指数均最低。
图2 不同程度沙化草地群落外貌特征变化情况
Fig.2 Changeofcommunityphysiognomyindifferentdesertificationgrasslands
注(Note):Mar.:沼泽样地 Marshland,ND:未沙化样地Non-desertificationgrassland,LD:轻度沙化样地Light-desertification
grassland,MD:中度沙化样地 Medium-desertificationgrassland,SD:严重沙化样地Serious-desertificationgrassland,下同(thesameasbelow)
图3 不同程度沙化草地物种丰富度变化情况
Fig.3 Changeofspeciesrichnessindifferentdesertificationgrasslands
图4 不同程度沙化草地物种多样性变化情况
Fig.4 Changeofspeciesdiversityindifferentdesertificationgrasslands
2.1.5 群落生物量 沙化过程中群落地上、地下生
物量和总生物量变化趋势一致,均为先增加后减少
(图5)。沼泽样地由于仅适应潮湿和水生条件植物
生长,总生物量低于轻度沙化草地。未沙化草地的
356
草 地 学 报 第21卷456
表
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第4期 万 婷等:川西北不同程度沙化草地植被和土壤特征研究
群落总生物量最大为3413.3g·m-2,随着沙化程
度加剧,生物量逐渐减小,至严重沙化草地总生物量
下降幅度达到90.4%。未沙化草地地上生物量和
地下生物量分别为408.1g·m-2和3005.2g·m-2,
严重沙化草地地上生物量和地下生物量为79.9
g·m-2和247.6g·m-2,分别下降了80.4%和91.8%。
调查样地群落地下生物量普遍大于地上生物量,未
沙化、轻度和中度沙化草地的地下生物量均为地上
生物量的7倍以上,严重沙化草地的地下生物量为
地上生物量的3倍。
图5 不同程度沙化草地生物量变化情况
Fig.5 Changeofbiomassindifferentdesertificationgrasslands
2.2 不同程度沙化草地土壤特征
不同程度沙化草地土壤特征变化明显,土壤含
水量、持水量、容重和孔隙度进行差异显著性分析后
结果如表3所示。
表3 不同程度沙化草地土壤特征
Table3 Soilcharacteristicsindifferentdesertificationgrasslands
样地
Plot
含水量
Watercontent/%
持水量
Watercapacity/%
容重
Volumeweight/g·cm-3
土壤孔隙度
Porosity/%
0# 沼泽地 Mar. 77.22±15.69a 80.94±14.91a 0.87±0.08a 67.03±3.14a
1# 未沙化草地ND 39.17±15.77b 62.88±17.63b 0.92±0.20a 65.31±7.64a
2# 轻度沙化草地LD 16.20±8.34c 33.25±10.70c 1.43±0.17b 46.22±6.54b
3# 中度沙化草地 MD 13.23±5.01c 27.28±5.20c 1.48±0.13b 44.07±5.03b
4# 严重沙化草地SD 9.12±1.17c 25.13±1.19c 1.62±0.04c 39.02±1.68c
注:同一列上标字母不同表示在0.05水平上差异显著
Note:Differentsuperscriptlettersinthesamecolumnindicatesignificantdifferenceatthe0.05level
随着沙化程度加剧,土壤含水量和持水量的变
化趋势均为:沼泽地>未沙化草地>轻度沙化草地
>中度沙化草地>严重沙化草地(图6),下降趋势
均为先急后缓,含水量下降幅度更大。在沙化初期,
草地由未沙化演变到轻度沙化,含水量和持水量下
降幅度为58.6%和47.1%,后期草地由中度沙化演
变到严重沙化,含水量和持水量下降幅度为31.1%
和7.9%。含水量和持水量在轻度、中度和严重沙
化草地中差异不显著,与沼泽和未沙化草地间差异
明显(P<0.05)。
沙化过程中土壤容重逐渐增大、孔隙度逐渐减
小(图7)。沼泽地和未沙化草地土壤容重和孔隙度
差异不明显,其数值分别为0.87g·cm-3,0.92
g·cm-3和67.03%,65.31%。轻度、中度和严重
沙化草地之间土壤容重和孔隙度相差较小,较大的
变化幅度出现在由未沙化演变到轻度沙化这一过程
中,容重增加幅度为55.4%,孔隙度降低幅度为
29.2%。
3 讨论与结论
3.1 植被特征的变化
草地生态系统退化过程中,群落物种组成发生
巨大变化,而且导致物种多样性发生改变,优势物种
出现更替[17]。在本研究中,从沼泽地到严重沙化草
地,群落呈现出一种“湿生-中生-旱生”的演替过渡
556
草 地 学 报 第21卷
图6 不同程度沙化草地土壤水分变化情况
Fig.6 Changeofsoilmoistureindifferentdesertificationgrasslands
图7 不同程度沙化草地土壤结构变化情况
Fig.7 Changeofsoilstructureindifferentdesertificationgrasslands
格局。伴随着沙化程度加剧,植物群落外貌表现出
较大的改变,群落高度和盖度逐渐降低,在中度和严
重沙化地下降尤为明显;伴随着微环境向旱生方向
变化,物种丰富度逐渐降低,优势物种构成也发生较
大的变化,表现在草地牧业上为优良牧草的种类和
优势度逐渐降低,杂草、毒草的种类和优势度逐渐增
加,草地生产力明显下降的特征。高寒草甸的优势
种主要是多年生莎草科植物,不仅营养价值较高,而
且在保持水土方面也有极其重要的作用[18]。
在沼泽植被样地和未沙化植被样地中,四川嵩
草(Kobresiasetchwanensis)、线叶嵩草(K.capill-
ifolia)、垂穗披碱草(Elymusnutans)、草地早熟禾
(Poapratensis)、密花早熟禾(Poapachyantha)等
优势禾草位于群落上层,形成了高而且较为茂密的
草群,抑制了杂草类和一些双子叶草本物种的发展,
使之处于群落的下层,表现出物种丰富、优势物种突
出、物种均匀度较低的特征。随着环境向旱生方向
发展,群落草质退化,上层草群的优势度逐渐丧失,
杂类草层片愈占优势,在轻度沙化的植被样地中,表
现出物种丰富,优势物种不明显,物种分布均匀,生
物多样性最高的特征。随着沙化的进程,仅有一些
耐性较强或短命的机会主义物种生存,物种丰富度
和均匀度均明显下降,在中度沙化和重度沙化的植
被样地中表现出生物多样性极低的特征。
由于沼泽地仅为湿生群落生长,物种丰富度和
生物多样性均低于未沙化草地,生物量也较小,研究
区域中未沙化草地生物量最大,且地下生物量普遍
大于地上生物量,这是由于在高寒草地区域,发达的
根系更利于吸收土壤中的水分和养分而促进植物生
长。朴世龙等[19]对中国植被生物量及其空间分布
调查研究表明,四川和重庆地区草地植被地下生物
量为地上生物量的6.9倍。本研究所在区域,随着
沙化程度加剧,地上和地下生物量下降趋势明显,生
物量作为群落植被的重要特征,也是草地沙化过程
的明显表征因子。在未沙化、轻度沙化和中度沙化
草地中,地上生物量与地下生物量比值为1∶7,与
区域平均值处于同一水平,而严重沙化草地中这一
比例为1∶3,地下生物量减少的幅度大,表明土壤
656
第4期 万 婷等:川西北不同程度沙化草地植被和土壤特征研究
严重沙化对植物根系部分影响更大。
3.2 土壤特征的变化
研究区域的沼泽样地含水量为77.22%,持水
量为80.87%,相对含水量高达95.50%,近似达到
饱和状态。在沙化过程中,含水量比持水量下降幅
度更大,未沙化、轻度沙化、中度沙化、严重沙化草地
的相对含水量分别为62.29%,48.72%,48.50%和
36.29%,沙化草地的含水量与其饱和状态差距较
大,在沙化治理过程中可通过工程措施提高土壤含
水量,同时加强对区域地下水和湿地的保护力度,以
满足植物生长对水资源的需求。
土壤含水量、持水量以及容重和孔隙度的较大
变化集中发生在沙化初期,即由未沙化演变到轻度
沙化这一过程,表明沙化初期土壤结构和物理性质
会发生较大变化,其他研究表明土壤养分和有机质
含量也在沙化初期变化较大[20]。应针对这一特征
在沙化初期展开治理工作,一旦发现轻度沙化趋势,
就应进行围栏封育,减少人类活动影响,同时采取工
程措施和化学措施,保护草地植被,避免土壤沙化进
一步恶化,在草地资源保护中也应更重视沙化预防
工作,严格在合理载畜量范围内进行放牧,尽量避免
沙化发生。
随着草地沙化程度加剧,土壤中含水量和持水
量明显降低、容重增大、孔隙度减小,土壤结构逐渐
恶化,其透气性、透水性和保水性能下降,不利于植
物根系的生长发育和对土壤养分的有效吸收,使草
地植被进一步退化和减少。而土壤失去了植物根系
的保护作用,在人类活动、自然因素和鼠害的影响
下,沙化趋势愈加严重,草地土壤和植被之间相互作
用,形成了恶性循环。植被恢复过程中,植被的恢复
促使土壤养分含量增加和土壤质量提高,这些反过
来又为植被生长提供营养物质,植被与土壤间逐渐
形成一个相互作用的良性循环系统[21]。因此,沙化
防治工作应从植被恢复和土壤治理2方面同时展
开,使之相互促进,提高沙化草地恢复治理效果。
参考文献
[1] 国家林业局.中国荒漠化和沙化状况公报[R].北京:国家林业
局,2005
[2] 刘朔,蔡凡隆,杨建勇,等.川西北沙化治理现状及治理区划
[J].林业调查规划,2011,36(3):122-126
[3] 廖雅萍,王军厚,付蓉.川西北阿坝地区沙化土地动态变化及驱
动力分析[J].水土保持研究,2011,18(3):51-54
[4] KropflAI,CecchiGA,VilasusoN M,etal.Degradation
andrecoveryprocessesinsemi-aridpatchyrangelandsofnorth-
ernPatagonia,Argentina[J].LandDegradationandDevelop-
ment,2011:DOI:10.1002/ldr.1145
[5] 艳燕,胡云峰,刘越,等.内蒙古草地样带地上生物量变化[J].
草业科学,2012,29(10):1497-1502
[6] 陈子萱,田福平,牛俊义,等.玛曲高寒沙化草地植物生态位特
征研究[J].草地学报,2007,15(6):525-530
[7] 赵哈林,周瑞莲,苏永中,等.我国北方半干旱地区土壤的沙漠
化演变过程与机制[J].水土保持学报,2007,21(3):1-5
[8] 郑晓翾,赵家明,张玉刚,等.呼伦贝尔草原生物量变化及其与
环境因子的关系[J].生态学杂志,2007,26(4):533-538
[9] 王艳,杨剑虹,潘洁,等.川西北高寒草原退化沙化成因分析
[J].草原与草坪,2009(1):20-25
[10]TsuyoshiAkiyama,KensukeKawamura.Grasslanddegrada-
tioninChina:Methodsofmonitoring,managementandresto-
ration[J].JapaneseSocietyofGrasslandScience,2007,53(3):
1-17
[11]邓东周,王朱涛,蒙嘉文,等.川西北地区土地沙化成因探讨及
对策建议[J].四川林业科技,2010,31(3):83-88
[12]张顺谦,郭海燕,罗勇.气候变化和载畜量对若尔盖草地沙化的
驱动力评价[J].中国草地学报,2007,29(5):64-70
[13]史长光,泽柏,杨满业,等.川西北沙化草地植被恢复后土壤理
化性质的变化[J].草业与畜牧,2010(4):1-4
[14]刘伟,周华坤,周立.不同程度退化草地生物量的分布模式[J].
中国草地,2005,27(2):9-15
[15]王信建,林琼,戴晟懋.四川西北部土地沙化情况考察[J].林业
资源管理,2007(6):16-20,28
[16]王艳.川西北草原土壤退化沙化成因及特征分析[D].重庆:西
南农业大学,2005:14-15
[17]赵玉红,魏学红,苗彦军,等.藏北高寒草甸不同退化阶段植物
群落特征及繁殖分配研究[J].草地学报,2012,20(2):221-228
[18]星学军.黄河源区高寒草甸不同退化阶段草地特征研究[J].安
徽农业科学,2009,37(22):10578-10580
[19]朴世龙,方精云,贺金生,等.中国草地植被生物量及其空间分
布格局[J].植物生态学报,2004,28(4):491-498
[20]许冬梅,张晶晶,谢应忠,等.盐池县草地不同沙化阶段土壤生
物学特征[J].农业科学研究,2011,32(1):16-19
[21]王蕙,王辉,黄蓉,等.不同封育管理对沙质草地土壤与植被特
征的影响[J].草业学报,2012,21(6):15-22
(责任编辑 李美娟)
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