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地理微专题:肥岛效应

归属:地理专题复习 2024-04-15 

  灌丛周围的土壤养分向灌丛中心聚集,灌丛中心的土壤电导率、有机质、全氮、速效磷和有效钾较灌从周围高,叫“肥岛”效应。

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柽柳肥岛效应

  灌丛“肥岛”是全球干旱生态系统中的普遍现象,其发生和发展对干旱灌木、草原生态系统的结构和功能都具有重要影响,但其物种效应容易得到忽视。

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  对准噶尔盆地南缘柽柳和梭梭这两种不同地表形态灌木的冠下、冠缘和灌丛间地3种生境的土壤研究表明:
  (1)柽柳和梭梭都存在“肥岛”现象,主要表现在土壤表层,其土壤性状与“岛”外土壤的差异随土壤深度增加而减弱;
        (2)生物性限制土壤养分由“岛”内向外梯度递减,而非生物性限制土壤要素可能高于、也可能低于“岛”外土壤,或者两者无显著差异;
        (3)从“肥岛”的空间尺度来看,柽柳“肥岛”的水平范围可能超出了本身冠幅覆盖区,而梭梭“肥岛”要小于本身冠幅覆盖区,其深度亦小于柽柳“肥岛”;
        (4)相对于不同土壤要素而言,即使是同一物种,其“肥岛”也具有不同的空间范围。
        总的来看,研究区灌丛“肥岛”的发育具有明显的物种效应,相对梭梭而言,柽柳“肥岛”发育更广、更深,养分聚集更明显,其原因主要是柽柳的半球型树冠更利于保护和捕获凋落物,而较多的凋落物输入与土壤结构和土壤养分间的正反馈机制使柽柳冠下加速的生物地球化学循环能达到更广、更深的范围。

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        灌丛“肥岛”的发育是干旱景观中生物过程与物理过程交互作用的产物,全面揭示其形成机理,探讨其对干旱生态系统结构、功能与动态的影响,需要更系统的研究。

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柽柳肥岛效应

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  典型例题一:(2021·黑龙江道里·哈尔滨三中高三月考)阅读图文资料,完成下列要求。

  “肥岛效应”是指干旱半干旱地区的灌丛下方土壤养分富集,灌丛冠下土壤肥力高于灌丛间空旷地带,其强度与灌丛生长状况密切相关。灌丛的植株、冠面越大,生长耗水量越多。从水源补给角度分析,荒漠化是地下水位下降、浅层土壤含水量减少的过程。下图为塔里木盆地北部荒漠化过程与肥岛效应强度变化关联模式图。

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(1)从土壤物质组成(结构)角度分析灌丛冠下土壤肥力高于灌丛间裸地的原因。

(2)运用地理环境整体性原理,结合模式图说明塔里木盆地北部荒漠化的过程。

(3)针对退化初始阶段的灌丛,从保障灌丛生长水量的角度提出合理保护措施。

参考答案:

(1)(与灌丛间空旷地带相比,)灌丛截留降水,(冠下遮阴)减少蒸发,(冠下)土壤水分含量高于周边;降风滞尘,截获沙尘;灌丛凋落物(及冠下动物排泄物)补给表层土壤有机质,土壤有机质含量高于周边。

(2)地理环境是各要素相互联系,相互渗透和相互影响的整体。受气候和水源的影响,灌丛化阶段,地下水位下降,浅层土壤含水量减少,根系更深的灌丛较(根系浅的)草甸能获取更多的水分,植被由草甸退化为灌丛;沙漠化阶段,灌丛大量消耗地下水,地下水位进一步下降,浅层土壤含水量进一步减少,灌丛死亡,植被由灌丛退化为荒漠。

(3)增加水量补给;适时适量引水灌溉灌丛;合理利用水资源,保证生态用水。

  典型例题二:(2022·山东·)阅读图文材料,完成下列要求。

  “肥岛效应”指干旱半干旱地区的灌丛下方土壤养分富集。肥岛效应强度与灌丛生长状况密切相关。灌丛的冠面越大,蒸腾量越大,灌丛的植株越大,生长所需水量越多。灌丛未完全退化前,冠下水、土、肥数量均高于灌丛间空旷地带。从水源补给角度分析,荒漠化是地下水位下降、浅层土壤含水量减少的过程。塔里木盆地北部的荒漠化表现为草甸退化为灌丛再退化为沙漠的过程。下图示意塔里木盆地北部荒漠化过程与肥岛效应强度变化关联模式。

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(1)说明灌丛冠下水、土、肥数量均高于灌丛间空旷地带的原因。

(2)描述该地荒漠化过程中灌丛化阶段肥岛效应的强弱变化,并从水源补给角度说明灌丛入侵的原因。

(3)从保障灌丛生长水量的角度,针对退化初始阶段的灌丛提出合理保护措施。

参考答案:

(1)与灌丛间空旷地带相比,灌丛能截留降水且遮阴,减少蒸发,因此冠下土壤水分含量高于周边;降风滞尘,截获沙尘;灌丛凋落物(及冠下动物排泄物)补给表层土壤有机质。

(2)灌丛化阶段肥岛效应增强。原因:灌丛化阶段,地下水位下降,浅层土壤含水量减少,根系更深的灌丛较草甸能获取更多的水分;

(3)适时适量引水灌溉灌丛;修剪灌丛,缩小冠面,减少蒸腾量;削减灌丛植株,控制灌从生长数量;铺设草方格,增加截水面积,减少土壤水分蒸发。

  典型例题三:(2022·北京·)柽柳为落叶灌木或小乔木,在干早沙漠地区,柽柳灌丛与沙粒相互作用,可形成干旱沙漠区特有的生物地貌景观——柽柳沙包(下图所示)。读图甲,回答下列问题。

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(1)描述图甲中景观的形成过程。

  土壤养分是由土壤提供的植物生长所必须的营养元素,图乙是柽柳沙包中土壤养分的分布特征(每隔100cm深度取样量测)。

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(2)概述柽柳沙包中土壤养分的分布特点。

  柽柳沙包中的土壤具有“肥岛效应”,管花肉苁蓉寄生于多枝柽柳的根部,具有重要的药用价值,在国内外有非常广阔的市场需求。图丙为管花肉苁蓉景观图。

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(3)你是否赞同在柽柳沙包附近大量种植管花肉苁蓉,请表明态度并阐述理由。

参考答案:

(1)柽柳在风沙层生长,在落叶季节时,叶子落到地面形成落叶层,在第二年生长季节,风沙埋没落叶层,年复一年循环往复,柽柳也在这一过程中不断长大。
(2)在深度400cm时各种养分含量达到最低;有机碳含量变化大,总氮和总磷含量变化小;三种养分含量都随深度增加呈先降后升的趋势。
(3)赞同。可以利用柽柳沙包中比较丰富的养分,防止养分的浪费;药用价值高可以增加经济效益。
反对。该地地处沙漠附近,降水少,水资源短缺,管花肉苁蓉在生长过程中会吸收地下水,使地下水位下降,加剧水资源短缺,破坏生态环境,且该区域劳动力不足,交通等基础设施条件差。

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