全 文 ：第 6 卷
V ol
.
6 No
第 2 期
2
草 地 学 报
A CTA AG 刊臣m [A SIN CA
1卯8 年
19 8
毛乌素沙区柳湾灌丛草场荒漠化评价的指标体系
刘 玉 平
(国家环保局信息中心 , 北京 l〕I左9
慈 龙 骏
(林业部治沙办 ,北京 1(X) 7 14)
摘要 : 本文以毛乌素沙区柳湾灌丛草场荒淇化为例 , 应用植被分类 、 排序和梯度分析等技术 ,
探讨荒漠化评价的理论和方法 。 柳湾灌丛草场荒淇化的主要原因是沙丘扩展 、 地表覆沙 、 地下水
位下降 、 土壤贫痔和植被群落退化所致 。 初步提出柳湾灌丛草场在群落水平上的荒漠化评价指标
体系 。
关键词 : 毛乌素沙区 ; 柳湾灌丛草场 ; 荒漠化评价 ; 指标体系
1 前言
荒漠化造成土地和植被资源的丧失 ,是影响人类社会发展 的主要因素之一 。 草场是土地
利用中面积最大的类型 , 其退化面积也最大 。 全球干早区草场总面积为 45 . 56 亿公顷 , 其中已
经有 3 . 3 亿公顷发生了不同程度的退化 , 占全球荒漠化总面积的 93 . 6 % (UNEP , l卯 1)。 我国
干早区草场总面积为 1 . 86 亿公顷 , 其中 1 . 05 亿公顷已发生退化 , 占总面积的 56 . 6 % (CCI CCD ,
19 7 )
。 毛乌素沙区的柳湾草场是 由乌柳 (撇翻 che 汉帅hha ) 、酸刺 (月滋醚 , 哪 “乓罗”咖如 )和北
沙柳 (s以众 Ps al 朋汉p h而 )为建群种 , 在景观上是 由十分独特的植物群落组成的草场类型 , 广泛
分布在毛乌素沙区流沙带与滩地的过渡地带及滩地和丘间等地带 。 在毛乌素境内本世纪 40
年代大约有 6 . 7 万公顷 , 至 50 年代后期在人为因素和 自然因素交互作用下 , 柳湾灌丛林开始
死亡(李博 , 19男)) , 1964 年减少到 20 万公顷 , 80 年代中期 已不足 6 . 7 万公顷 。 40 多年间消失
了十分之九 。 研究柳湾草场荒漠化过程及其荒摸化评价的指标体系对保护柳湾灌丛草场 ,恢
复当地生态环境和资源评价有重要意义 。
2 材料和方法
2
.
1 自然概况
毛乌素沙区位于鄂 尔多斯高原 向陕北高原 的过渡地带 , 地处北 纬 3 7 “3理 一 390 20 ‘ , 东经
lm 呛0 , 一 1 1 10 30 ,之间 , 面积 4 万 拓112 , 海拔 130 一 16 汉)m 。 年均降水量 4 9() n m l(沙 区东部 )减至
25 0 11 111 1(西部 ) , 年均蒸发量 17 70 ~ (东部 )到 25 0 ~ (西部 )
, 是降水量的 4 一 9 倍 , 湿润指数在
0
.
5 一 0
.
65 之间(桑氏威特湿润指数 )。 年均风速 2 . 1 一 3 . 3耐 s , 年均大风 日数 ro 一 40 天 , 平均
最多 30 一 95 天 , 尤以冬春季风力强劲 , 加之气候干燥 , 地表盖度低 , 风蚀严重 , 是荒漠化发生发
展的直接动力 。
2
.
2 选择调查地点
在 TM 卫片 (19 4 )和不 同时期的航片初步解译判读的基础上 , 按毛乌素沙 区荒漠化主要
第 2 期 刘玉平等 :毛乌素沙区柳湾灌丛草场荒漠化评价的指标体系
类型和区域差异性 , 共选择 9 个调查地点 , 其中乌审旗 3 个 , 鄂托克旗 1 个 , 鄂托克前旗 2 个 ,
盐池县 1 个 , 榆林县 1 个 , 神木县 1 个 。
2
.
3 调查点根据土壤类型 、地貌特征 、植被类型及其退化特征选择 1 一 9 个调查样地 , 样地为
长 伙幻米以上 的样条 。 样条沿草场退化的梯度方向或明显退化类型过渡方向设置 。
2. 4 各样条每隔 5 米设置一个 1扩 (1 x lm ) 的样方 , 测定植被盖度 , 用于统计样条盖度及
其空间分布特征 。 在样条 附近随机设置典型样方 (灌 木群落为 25 时 (5 x sm ) , 草本群落为
1扩 (1 x lm ) 3 一 10 个 , 测定盖度 、 植物种类组成 、 每个种的盖度及其高度 、 灌木密度等 。 记
录样地自然环境条件 (地理位置的经纬度 、 海拔高度 、 地形地貌 、 基质 、 土地利用类型及其强
度等)。
2. 5 在 9 个地点 , 共选择样条 34 个 , 调查植被样方 1卯 个 。 选择有代表性的植被类型 , 挖土
壤剖面 45 个 , 分层取样 。 记录土壤质地 、结构 、 紧实度 、颜色 、根系量 、 湿度等 。 取样分析 73
个 。 土壤按常规方法分析 。 土壤质地划分采用福斯(1盯 8) 土壤质地命名图解法 。
2. 6 群落分类
本文采用国际通用程序双向指示种分析 (叨邵四S刊以)分类技术 (惠特克 , 1卯8 )。
2. 7 排序方法
排序的 目的是为取得植被退化的梯度 , 以研究退化草场群落类型变化的规律及环境因子
变化的特征 , 总结草场荒漠化现状评价指标和不同退化程度的闽值 (临介值 )。 排序方法是除
趋势对应分析(DCA )技术(惠特克 , 1盯8) 。
2. 8 梯度分析
根据分类和排序结果 , 对章场退化植被进行梯度分析 。 将排序结果与植被群落及其环境
因子 , 包括土壤特性 、地貌特征 、地表固定状况等进行相关分析(小高奇 , 19 82 )。
2. , 种的多样性
采用 Sha n o n 信息多样性指数 。 草场荒漠化评价指标体系是在以上植被分类 、排序和梯
度相关分析的基础上 , 根据荒漠化发展程度判定 的原则综合确定的指标 。
3 结果与分析
3
.
1 柳湾灌丛的立地条件
柳湾灌丛生长的地方 , 一般沙地潜水埋藏浅 , 有潜水流通过 , 没有盐渍化的地段 。 分布区
是地形变化的转折处 , 如梁地下坡 , 干滩地流沙外缘和潜水流通道等 。 柳湾灌丛草场是毛乌素
沙区重要的草场类型之一 , 而且是重要的防沙林 、薪炭林和用材林 。 柳湾灌丛下的植被群落高
而密 , 夏季具有遮荫凉爽 , 冬季具有温暖避风 的特点 , 是牛和其它牲畜的主要放牧草场 。 l卯5
年在调查 中发现柳湾林的立地类型已发生较大的变化 , 过去面积较大 、分布较广的柳湾灌丛 已
经很少 , 大部分变成窄而稀疏 , 多生长在流动沙地的丘间地带 。 结果表明 , 柳湾林的流动沙丘
有了较大的发展 , 荒漠化严重 。
3
.
2 柳湾灌丛草场植被群落分类
从野外调 查资料 中选 择有代表性 的群落样方数据 (种的重 要值 , 表 1 ) , 对样方进行
叭仍NS刊以 分类 , 结果如图 1 所示 。
根据双向指示种分类结果和群落在植被演替中的地位 , 可将柳湾灌丛草场的植被群落类
型划分为 :
草 地 学 报 1的8 年
第一阶段 :乌柳灌丛 、酸刺 + 沙柳 、乌柳 + 沙柳
第二阶段 : 沙柳 + 油篙 、乌柳 + 油篙 、酸刺 + 油篙
第三阶段 : 油篙 十 酸刺 , 油篙 + 沙柳
第四阶段 : 油篙群落 , 油篙 + 牛心朴子 、牛心朴子群落等
毛乌素沙区柳湾灌丛草场的典型植被类型 (即未退化的状态 )的主要建群种是乌柳 、沙柳
和酸刺及其它伴生种 。 主要有乌柳灌丛 , 乌柳 + 沙柳 , 酸刺 + 沙柳 。 这是分析柳湾灌丛草场荒
漠化过程的“基线 ” 。
裹 1 柳海瀚丛草场退化群落类型
肠心e 1 0 扣犯川川ty typ 阳 成此 即n山详以l此 山能比击仪面阅
样方号
No
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群丛类型
Q翔口俪勺勺1瑙
样方号
No
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群丛类型
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酸刺 十 沙柳
135 Ele
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乌柳 + 沙柳
5
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乌柳
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乌柳 + 沙柳
S沈触认塑瓜勿 + 5 . 户山, 侧明瓜孙
沙柳 十 油篙
5
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沙柳 十 油篙
5
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乌柳 + 油篙
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油篙 + 杂类草
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乌柳 十 油篙
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油篙 + 牛心朴子
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油篙 十 芦苇
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沙柳 + 花棒 + 披针叶黄华
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沙柳 十 花棒 + 苦豆子
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坳而m 响衅帅山
沙柳 + 油蔺 + 披针叶黄华
S尹溯俐仰叩越丛 + A . 。阳公如 +
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沙柳 十 油蔺 .
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酸刺 + 油篙 + 牛心朴子
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乌柳 + 牛心朴子
5
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油篙 + 披针叶黄华
A
.
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牛心朴子 + 油篙
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瓜 + A . 。阳公交。
3
.
3 柳湾灌丛草场群落的退化因素
对毛乌素沙区柳湾灌丛林退化的原因 , 已有的研究结果(李博 , 19男) ;徐树林等 , 1989 ;北京
大学地理系编 , 19 83 , )认为 , 退化 的原因主要是干旱条件的加剧和人为的破坏 , 而人为破坏则
第 2 期 刘玉平等 :毛乌素沙区柳湾灌丛草场荒漠化评价的指标体系
13 5 13 6 14 2 14 7 143 15 1 137 139 14 0 154 14 1 134 149 138 153 14 8 1 45 14 6 150
图 1 柳海灌丛草场退化植被群落分类结果
Fi g
.
1 11犯
~
勿 c la留访叻on of the dete ri o ra t曰 s世山 朋恤司 户”加比
图中数字为样方号 , 所代表的灌丛类型见表 1
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是主导因素 , 包括滥砍伐和过渡放牧等破坏因素 。
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叫川v科哪口。叫尸目PJO。ql恻侧辑处觉日帐
柳湾灌丛草场植被群落的退化 , 通 过
DCA 排序反 映在第一排序轴的梯度 , 是群
落退化的梯度 。 沿着该梯度 , 柳湾灌丛植
被从以乌柳 、酸刺和沙柳为主的群落类型 ,
逐步退化为 以沙柳与油篙 , 酸刺与油篙 , 乌
柳与油篙 为建群种 的群落类型 , 再进 一步
则退化为 以油篙为主的群落类型 (图 2 )。
3. 3
.
1 群落退化与地表覆沙的关系 植被
群落 的退 化 同样表 现在生态环境 的退 化 ,
群落退化梯度的排序值与样方环境因子的
相关分析 (表 2 和图 3) 结果表明 , 首先是柳
湾林地表覆沙厚度的增加 。 生长 良好的柳
湾林 , 地表基本没有覆沙 , 或风季有轻度覆
沙 , 不 会 影 响柳 湾林 的 生 长 。 当地 表 有
50
c m 的覆沙时 , 柳 湾林中的沙生植物开始
侵人 , 标志着柳湾灌丛草场 出现退化迹象 ,
0 100
第一排序梯度值 The v a u le o f f i r s t o r d i n a t i o n
盯a d 主e n t
图 2 柳湾灌丛草场退化样方排序图
Fi g
.
Z Qt 以玩t o ldj nati o n n 班p of p 明 tUre de 脚d a ti o n
令 :代表一个样方 , 数字表示样方号
In山eat e a 甲la (lra t , the fi gi l找粥 fo r 甲坦d n 政 n t』n l块 r
.
但对柳湾林的生长不会造成很大的影响 。 当覆沙厚度达 lm 左右时 , 地表有片状沙堆积 , 柳湾
灌丛建群种 已生长不 良 , 群落以 沙生植物油篙等为主 。 随着覆沙面积的继续扩大 , 立地条件 已
不适合柳湾灌丛的生长繁殖 , 逐渐从植被中消失 , 而为沙生植被所代替 , 至此柳 湾灌丛草场则
完全退化 。
3. 3
.
2 群落退化与地下水位的关系 地下水位的变化对植被的影响与覆沙厚度相似 , 其作用
结果是一致的 。 覆沙越厚 ,地下水位就越低 。 而且地下水位的变化和降水量的关系密切 , 随着
12 8 草 地 学 报 1卯 8 年
降水量的年际波动而变化 。 一般情况下 , 柳湾灌丛草场的地下水位较高 , 在 印 一 70 cm 范围内
变动 , 属于流动性的地下潜水 ,基本无盐渍化现象 。
衰 2 柳海瀚丛草场退化群落样方排序值与环境因子的相关关系
孔凶 e Z 丁卜e 花l如以汕lps 晚h 收光n 平 .创肠 t or 击胭正o n val幽 田记 en 诚川皿此nt 习 丘屺t明 阴山 r de te ri咖t司 ~
山des
环境因子 样方排序值与环境因子相关关系
肠访拍~ n回 血d 诩 O呱此肠面二 喇成哪如p
地下水位 (C川明山时e r lev e l) 0. 9印 1
有机质含量(HUm uS c o n te nt ) 一 0. 9加3
土壤质地 (黝U te d比re ) 一 0. 头刃5
覆沙厚度(S肚记 de砂) 0. 953 5
群落盖度(。肛叨画勺加v e咚罗) 一 0. 892 6
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0 50 , 0 , 50 2的 2即 ,的
群落退化梯度
The det ri
o m 加d 毋a dlen t o f c o n u且切吐桩es
图 3 柳河草场复沙厚度的变化
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.
3 Cl团吧es of the de 砷 曲山 r 到飞1~
3. 3. 3 群落退化与土
壤性状的关系 和柳湾
草场植被退化梯度相一
致 , 土壤也存在 着相同
的退化梯度 。 沿着群落
退 化梯度的方 向 , 土壤
养分状况 和机械组成同
样发生退化 。 从表 3 和
表 4 可 以看出 , 未退化
的柳湾草场 , 土壤有机
质和其它 营养成分比较
丰富 , 有机质含量高达
2 %
, 全氮 0 . 1% 以上 , 速
效磷 (1 . 69 % )和速效钾
. -
20,S150
。留仁军SP目s怡召会兰l
(日。)侧殴澎叫
(69 % )都较高 。 土壤质地以机械组成中的物理性粘粒( < 0 . 01 ~ 粒级 )含量为标准
。 未退化
的柳湾土壤物理性粘粒含量在 28 一 42 % , 属于粉砂壤土和砂质壤土 。 当柳湾草场植被以沙柳
为主时 , 土壤有机质含量降低到 0 . 9 % 以下 , 土壤质地物理性粘粒含量 只有 14 % 以下 , 属于壤
砂土 。 发展到严重退化时 , 群落以沙生植物为主 , 土壤有机质含量仅有 0 . 2 % 左右 , 质地较粗 ,
物理性粘粒含量在 5 . 6 % 以下 , 相当于半固定或半流动沙地的水平 。
3
.
3
.
4 柳湾灌丛草场退化与种多样性的变化 柳湾灌丛草场的退化表现在植物种的多样性
变化见图 4 。 柳湾灌丛退化后 , 物种的多样性因“草场 ”退化而变化表现出持续降低 。 未退化
的柳湾灌丛群落 , 物种 比较丰富 , 除上层高大灌木外 , 下层耐荫喜湿的草本植物较多 , 种的多样
性较高 。 随着柳湾灌丛草场覆沙退化 , 林下植物减少 , 种的多样性降低 。 待进一步沙化后 , 沙
生植物逐步人侵定居 , 当柳湾灌丛草场完全退化 , 并进一步向流动沙丘发展 , 物种的多样性继
续降低 , 直至趋 于零 。
第 2 期 刘玉平等 :毛乌素沙区柳湾灌丛草场荒漠化评价的指标体系 129
裹 3 柳海湘丛草场退化土坟养分特点
刊日e 3 阮U n 川幼ti ve e玩川蛇勿山ds of 改触ri o lat 曰 S 吐如
~
石. 户”加比
地名
I门中, 石仲
样地号
No
.
深度
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海拔 有机质 全氮
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口
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速效磷 速效钾
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乌审旗
W 画抽呼
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乌审旗
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玩 , 卜甲
乌审旗
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il7 l 0 ~ 7 123 2 0
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.
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.
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35
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7 ~ 15
巧
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.
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0
.
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0 ~ 15 1328 0
.
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0 5 0 10 0 15 0 2 0 0 2 50
群落退化梯度
Th e d e te ri o ral te d gr ed ie nt of co n u n 切苗ti es
图 4 柳海滋丛草场退化与物种多样性指数的变化
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.
4 S卿 ies di v e花lty c ha ng es in ds gr a浅刃 S以众 v卿刚。
3 0 0
草 地 学 报 1卯8 年
表 4
毛山le 4 阮d Phys ical
柳淹灌丛退化土坟物理组成特点
仪肛甲圈 . tion of de te ri o叫司 s以众 c
~
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地名
1祝at lo n
样地号
N o
.
植被类型 深度
V e ge颐o n d ePth
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0
.
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0 1
732552.l4.53864l.so
030.
42~42
月了
乌审旗
W 比山e呵
乌审召
W us 境m 如ao
乌审旗
W幽he师
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毛劝U
乌审旗
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陶利
毛犯U
乌审旗
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达镇
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乌审旗
W us h
e呷
达镇
D血he n
桃巧 1 乌柳 + 沙柳 0 ~ 17 0 .仍 2 1 . 3 2 24 . 70 5 . 98 加 . 0 23 . 0 3 . 0 2 . 0 28 . 0
5
.
c触边叩越阮
+ 5
. 那朋附树山
4
.
11
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.
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.
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S小 ,助功呷沪山 3 一 10
+ 5
.
c杨娜帅山 10
40
.
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.
39
巧 . 1 1 76 . 为
6
.
2 1 4
.
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.
0 0
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2 0 3
.
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.
39
沙柳 0 ~ 7 8 . 23 5 2 . 78 8 . 79 16 . 0 l2 . 5() 3 0 . 4 14 . 2
S小,朋帅材山 7 一 1 5
巧
3 1
.
36 55
.
95
23
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.
19 5
.
0 0 0
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5
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12 2
.
5
烈卢1 沙柳 + 油篙 0 ~ 15 0 . (X) 2() . 55 62 .以 4 . 4 1 7 . 4 2 . 6 . 0 2 . 0 5 . 6
5
. 那山, , 叩越如 15 ~ 30 0 . 0 33 . 73 58 . 37
3() 23
.
30 5 1
.
16
4
. 印 1 . 6 4 0 . 2 0 . 1 1 . 7
十 A . 0 改忍,应刀 9 . 54 8 . 0 6 . 0 5 0
.
5 8
.
0
撇p Z 油篙 。一 17 24 . 肠 62 . 12 5 . 72 4 . 7 1 . 8 0 . 5 0 . 5 1 . 5
A
. 。阴公配口 1 7 2 1 . 43 72 . 7 3 4 . 34 1 . 0 0 . 2 0 . 3 0 . 0 0 . 5
根据上述分析 ,柳湾草场群落的退化过程主要表现在群落的逆向演替型和盖度变化 , 地表
覆沙厚度 、地下水位 、土壤有机质和质地变化 。 评价其退化水平的评价指标体系见表 5 。
4 结语
柳湾灌丛草场是毛乌素沙区的一种独特类型 , 由柳湾林和沙丘共生的草场 。 其荒漠化过
程主要是沙丘的扩展和柳湾林覆沙的退化过程 。 ’ 通过分类和排序 , 柳湾灌丛草场在群落水平
上退化过程表现在 以下几个方面 :群落类型从轻度退化发展到极严重退化的顺序是 , 乌柳群
落八酸刺 + 沙柳群落 、乌柳 + 沙柳群落一沙柳 + 油篙群落 、乌柳 + 油篙群落 、酸刺 + 油篙一油篙 + 酸刺群落 、油篙 + 沙柳群落一油篙群落 、油篙 + 牛心朴子群丛 、牛心朴子群落 。 随着退化梯度的进展 , 地表覆沙厚度随之增加 , 地下水位降低 , 土壤变得清薄 、结构变差等物种的多
样性沿退化梯度呈下降趋势 。 提出评价柳湾灌丛草场在群落水平的荒漠化评价指标体系(如
表 5 )。
第 2 期 刘玉平等 : 毛乌素沙区柳湾灌丛草场荒漠化评价的指标体系 13 1
衰 5 以柳海泊丛草场群落水平的变化评价荒澳化的指标体系
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轻度荒漠化 5 . 血汲神山
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严重荒漠化 油蔺 + 沙柳 功 ~ 10 50 ~ 1加 0 . 3 ~ 1 砂土 20 · 40
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