摘"要：從白刺的分布及白刺沙堆形態(tài)特征分析、白刺沙堆土壤物理特性對(duì)水分空間分布及入滲的影響、白刺葉片與沙堆土壤化學(xué)計(jì)量學(xué)特征研究，以及白刺沙堆土壤顆粒組成特征研究4個(gè)方面對(duì)白刺沙堆的研究狀況進(jìn)行了綜述，并對(duì)白刺沙堆研究中存在問題及下一步的研究方向進(jìn)行了探討和展望。

關(guān)鍵詞：白刺沙堆; 形態(tài)特征; 水分; 土壤特性

中圖分類號(hào)：S157; Q948 """""文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"""""文章編號(hào)：1002-204X（2023）08-0023-03

doi：10.3969/j.issn.1002-204x.2023.08.007

Research Progress on Nitraria"L. Sand Dunes

Pan Zhanbing¹， Zuo Zhong^1*， Liu Xiaotong²， Huang Ting¹， Kong Liting¹

（1.Institute of Forestry and Grassland Ecology， Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Yinchuan， Ningxia 750002; 2.Crops Institute， Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Yinchuan，

Ningxia 750002）

Abstract"This review summarizes the research progress on Nitraria"L. sand dunes from four aspects： analysis of the distribution and morphology of Nitraria"L. sand dunes， the influence of soil physical properties on the spatial distribution of water and infiltration， the study of the chemical stoichiometry characteristics of Nitraria"L. leaves and sand dune soil， and the study of the particle composition characteristics of Nitraria"L. sand dunes. The review also discusses the existing problems in the research of Nitraria"L. sand dunes and provides insights into future research directions.

Key words"Nitraria"L. sand dunes; Morphology characteristics; Water; Soil properties

白刺屬（Nitraria L.）是蒺藜科的一個(gè)古老小屬，為旱生或超旱生灌木、小灌木，其抗干旱、耐鹽堿和固沙改土能力相對(duì)較強(qiáng)，在水土保持、改善生態(tài)環(huán)境等方面有著十分重要的作用[1]。白刺沙堆指的是風(fēng)沙流在干旱、半干旱半濕潤(rùn)荒漠地區(qū)被白刺灌叢的枝葉阻擋，從而讓沙物質(zhì)不斷累積而形成的一種生物風(fēng)積地貌類型[2-3]，是一種由白刺和沙粒組成的沙丘。由于白刺沙堆質(zhì)量輕，粒徑小和抗風(fēng)化性好。因此，它是一種不易運(yùn)動(dòng)的固定沙丘。白刺沙堆具有很強(qiáng)的防風(fēng)固沙、維護(hù)區(qū)域生態(tài)平衡、降低土壤碳排放的功能[4]。

1 白刺的分布及白刺沙堆形態(tài)特征分析

白刺屬植物分布范圍極廣，從我國(guó)的遼寧省到西班牙及阿富汗北部均有分布。從我國(guó)的角度看，以民勤縣、古浪縣、景泰縣為主的甘肅省河西地區(qū)分布面積為18.8萬(wàn)hm2，烏蘭、小柴旦、香日德、德令哈等地區(qū)的青海省柴達(dá)木盆地沙漠綠洲邊緣也是白刺屬的主要分布區(qū)，青海東部黃土丘陵的溝岔內(nèi)和干旱荒坡也有分布。此外，在我國(guó)的西藏、寧夏、內(nèi)蒙古、新疆各?。▍^(qū)）亦有分布[5]。

白刺沙堆的發(fā)育過程一般分為成長(zhǎng)、穩(wěn)定和退化3個(gè)階段。在其成長(zhǎng)階段，在傳輸、沉積、風(fēng)化和侵蝕等多重因素的共同作用下，沙粒會(huì)不斷地發(fā)生不同尺度的變化。這些變化指沙丘形態(tài)的變化、沙丘高度的增長(zhǎng)、沙丘之間的連通性等，與沙粒直徑、形態(tài)等特征，以及所處環(huán)境有關(guān);在穩(wěn)定階段，灌叢沙堆的大小不再顯著變化，這是因?yàn)槎逊e量和侵蝕量已經(jīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，白刺沙堆土壤表面上的生命現(xiàn)狀也同時(shí)進(jìn)行著一種演化過程，其所承載的生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境的適應(yīng)關(guān)系也是生態(tài)演化的一部分;在退化階段，灌叢植被會(huì)隨著土壤水環(huán)境和沙物質(zhì)的持續(xù)減少開始逐漸退化，沙堆侵蝕速度大于堆積速度，灌叢沙堆慢慢進(jìn)入退化階段。

白刺沙堆的典型形態(tài)特征是球冠狀沙包，其坡度較緩，丘頂渾圓，側(cè)面投影接近于拱形，垂直投影近似于圓形或者橢圓形，在背風(fēng)坡長(zhǎng)勢(shì)較差，迎風(fēng)坡長(zhǎng)勢(shì)良好。灌叢沙堆發(fā)育的規(guī)模由沙源狀況決定。沙堆密度從大到小的順序依次為戈壁、沙漠、荒漠草地，沙堆總體積和總底面積從大到小依次為荒漠草地、沙漠、戈壁，這說明控制沙堆單體規(guī)模的主要因素是沙源和植物生長(zhǎng)狀況[6]。具體講，沙堆形態(tài)由積沙量與風(fēng)力狀況決定[7];灌叢形態(tài)決定沙堆形態(tài)[8]，灌叢沙堆高度、體積和面積越大則說明灌叢生長(zhǎng)狀況越好[9]，三者共同決定沙堆特征。其中：對(duì)沙堆短軸影響較大的是灌叢寬度，對(duì)沙堆高度影響較大的是灌叢高度，對(duì)沙堆長(zhǎng)軸影響較大的是灌叢長(zhǎng)度，灌叢特征參數(shù)共同決定著沙堆形態(tài)特征，灌叢特征參數(shù)對(duì)沙堆形態(tài)參數(shù)的影響具有差異性[10]。在一定程度上可以推測(cè)出，白刺沙堆的演變方向能夠反映沙地的擴(kuò)張方向。

總體說，白刺沙堆的形態(tài)特征及演變過程是很復(fù)雜的，在多種因素的影響下，其結(jié)構(gòu)和形態(tài)特征會(huì)發(fā)生變化。了解白刺灌叢的形態(tài)特征和地貌演化機(jī)制，可以為研究其生態(tài)環(huán)境和資源開發(fā)提供指導(dǎo)，同時(shí)對(duì)于研究沙漠地貌形態(tài)的演化機(jī)制和探討海岸地貌演化的規(guī)律也有十分重要的意義。

2 白刺沙堆土壤物理特性對(duì)水分空間分布及入滲的影響

在白刺灌叢沙堆的演變過程中，土壤的理化性質(zhì)也發(fā)生了一系列變化，這是植被生長(zhǎng)和土壤相互作用的緣故。土壤緊實(shí)度和結(jié)皮層厚度是白刺沙堆的主要物理參數(shù)，依據(jù)緊實(shí)度高低和結(jié)皮層厚度大小可將沙堆分成3種類型，即固定沙堆、半固定沙堆和流動(dòng)沙堆。研究表明[11]，表層土壤的結(jié)皮層厚度由小到大依次為流動(dòng)白刺沙堆、半固定白刺沙堆、固定白刺沙堆;在表層田間持水量、毛管持水量、最大持水量和總孔隙度由大到小依次為固定白刺沙堆、半固定白刺沙堆、流動(dòng)白刺沙堆;而對(duì)于深層土壤，其中各物理因素變化規(guī)律性不明顯;三類沙堆的降雨量和累積入滲量之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)降雨量達(dá)到臨界值時(shí)，降雨量增加，累積入滲量也會(huì)隨之增大。另有研究表明，半固定白刺沙堆和固定白刺沙堆隨著降雨的發(fā)生立即發(fā)生入滲，而流動(dòng)白刺沙堆的降雨量達(dá)到臨界值之后水分才開始入滲，否則在降雨結(jié)束時(shí)水分將會(huì)全部蒸散損耗[12]。同時(shí)，土壤水分反過來也會(huì)影響白刺沙堆，土壤水分的減少會(huì)造成白刺沙堆的退化[13]，探討白刺沙堆土壤水環(huán)境對(duì)評(píng)價(jià)和揭示白刺沙堆的演變規(guī)律具有重要意義。

3 白刺葉片與沙堆土壤化學(xué)計(jì)量特征研究

生態(tài)化學(xué)計(jì)量比是研究最基本元素在生態(tài)系統(tǒng)中的平衡和耦合關(guān)系的特征指標(biāo)，生態(tài)系統(tǒng)中最基本元素包括碳（C）、氮（N）、磷（P）等，生態(tài)化學(xué)計(jì)量比的量化變化能反映出植物的生態(tài)適應(yīng)對(duì)策[14]。關(guān)于白刺灌叢沙堆化學(xué)計(jì)量的研究結(jié)果表明，白刺葉片碳、氮、磷含量及其化學(xué)計(jì)量比季節(jié)性變化差異顯著，碳、氮、磷含量存在明顯的季節(jié)變異特征，具體表現(xiàn)為春天白刺沙堆對(duì)氮具有抑制作用，夏天則對(duì)磷的抑制作用明顯增強(qiáng)。白刺生物量的大小影響著其根、枝、葉生長(zhǎng)過程中的元素分配，磷對(duì)其生長(zhǎng)有一定的制約作用。同時(shí)，通過對(duì)白刺葉片及土壤的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在白刺冠層之下，土壤中的磷元素也是影響其碳、氮、磷化學(xué)計(jì)量學(xué)的重要因子。通過對(duì)白刺灌叢沙丘0～100 cm的土壤進(jìn)行分析，結(jié)果表明，土層深度對(duì)全磷影響不顯著，對(duì)全氮和有機(jī)碳影響顯著[15]。已有的關(guān)于白刺灌木林化學(xué)計(jì)量學(xué)的相關(guān)研究報(bào)道集中于葉片上，而關(guān)于土壤的相關(guān)研究報(bào)道很少。白刺葉片碳、氮、磷含量及其化學(xué)計(jì)量學(xué)有明顯的季節(jié)變異，春天易受氮的制約，夏天易受磷的制約[16]。但是，對(duì)于沙堆中的白刺，在其根、枝和葉生長(zhǎng)過程中的元素分布容易受生物量的大小影響。同時(shí)，磷元素也很容易限制它的生長(zhǎng)[17]。通過對(duì)白刺葉片及土壤進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在白刺冠層之下，土壤中的磷是影響其碳、氮、磷化學(xué)計(jì)量比的重要因子[18]。白刺灌叢沙堆各土壤理化性質(zhì)之間及其與化學(xué)計(jì)量比之間存在不同的相關(guān)關(guān)系，有機(jī)碳、全氮是調(diào)控白刺灌叢沙堆土壤化學(xué)計(jì)量比的主要因素[19]。

4 白刺沙堆土壤顆粒組成特征研究

粒度特征是沙堆土壤物理屬性中非常重要的部分，粒度組成除了影響土壤的抗蝕性、保水性、緊實(shí)度和土壤養(yǎng)分等方面，還顯著影響著土壤的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和生物性質(zhì)。在干旱荒漠區(qū)發(fā)育的初期階段，以細(xì)砂和中砂為主構(gòu)成白刺灌叢沙堆土壤;在穩(wěn)定、衰退、嚴(yán)重衰退演替階段，以極細(xì)砂和細(xì)砂為主構(gòu)成白刺灌叢沙堆土壤;隨著演替發(fā)展，白刺灌叢沙堆的細(xì)粒物質(zhì)占比增大、平均粒徑變細(xì)，分選系數(shù)從中等、較好、中等之間、較差、中等—較差，粒度頻率曲線逐漸變窄;從垂直分布看，不同土層粒度參數(shù)差異不顯著，白刺灌叢沙堆的4個(gè)演替階段都是一樣的結(jié)果[20]，其中不同演替階段白刺灌叢對(duì)土壤粒度的影響在0～10 cm較顯著[20]。對(duì)于不同的沙堆類型，固定、半固定和流動(dòng)沙丘黏粒、粉粒、細(xì)砂粒、粗砂粒含量差異較大;土壤細(xì)砂粒、黏粒和粉粒等細(xì)砂物質(zhì)含量與土壤養(yǎng)分含量呈現(xiàn)正相關(guān)性，粗砂粒含量與土壤養(yǎng)分含量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，表現(xiàn)為土壤養(yǎng)分含量隨土壤顆粒的增大，相關(guān)性減弱[22]。

5 展望

雖然，有學(xué)者從白刺沙堆的形態(tài)特征、白刺沙堆土壤理化特性以及白刺沙堆土壤對(duì)水分空間分布及入滲影響等方面對(duì)白刺沙堆作了細(xì)致的研究，并發(fā)表了與此相關(guān)的學(xué)術(shù)論文。但是對(duì)于白刺灌叢植物來說，受水分條件、沙源、當(dāng)?shù)貧夂?、植被長(zhǎng)勢(shì)和生長(zhǎng)階段等多種因素的影響，沙堆的形態(tài)和土壤理化特性也表現(xiàn)出多變的狀態(tài)，增加研究的難度，給研究帶來一定的挑戰(zhàn)性，白刺灌叢沙堆與不同影響因子之間的關(guān)系有待進(jìn)一步明確。同時(shí)，針對(duì)白刺沙堆的土壤特性研究較少，數(shù)據(jù)支撐力度不夠大，也缺少機(jī)理方面的研究。在以后的研究中，還需要對(duì)白刺沙堆進(jìn)行長(zhǎng)期的定位觀測(cè)，進(jìn)一步厘清各影響因素對(duì)不同時(shí)期的白刺沙堆的影響程度。同時(shí)，需要深入地對(duì)白刺灌叢和沙堆土壤之間的相互作用機(jī)制和關(guān)聯(lián)程度進(jìn)行探究。

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責(zé)任編輯：周慧