机械沙障固沙是荒漠化防治的一种主要工程措施,在流沙治理及植被恢复中发挥着不可替代的作用。沙柳沙障是我国西北干旱、半干旱地区广泛使用的植物沙障,可降解聚乳酸(PLA)纤维沙袋沙障是近十年发展起来的一种绿色环境友好型纤维沙障,具有可完全降解、使用寿命长、生态效益好等优点,已在我国多个气候类型区实地推广应用,具有良好的防风固沙效果。本文以沙柳沙障和可降解聚乳酸纤维沙袋沙障作为研究对象,通过测定不同规格沙障(1 m×1 m、2 m×2 m)迎风坡上部、中部、下部的植被种类、数量、株高、冠幅、频度等指标,分析2种沙障对植被空间格局的影响及差异;通过测定土壤物理、化学性质、土壤酶活性以及土壤细菌多样性等指标,结合风速流场的模拟,分析2种沙障对流沙生境的作用效果,初步揭示了沙障对植被恢复与流沙生境的影响。主要结果如下:(1)不同材料及规格沙障对植被恢复的作用效果不同。PLA沙障与沙柳沙障均提高了植被密度、植被覆盖度。1 m×1 m、2 m×2 m PLA沙障的植被密度分别是裸沙丘的8.33倍、8.42倍,1 m×1 m、2 m×2 m沙柳沙障分别是裸沙丘的3.67倍、3.46倍。在不同沙丘部位上,PLA沙障沙丘中部植被密度较大,沙柳沙障沙丘下部植被密度较大。1 m×1m、2 m×2 m PLA沙障的植被覆盖度分别是裸沙丘的13.32倍、13.68倍,1 m×1 m、2m×2 m沙柳沙障植被覆盖度分别是裸沙丘的8.15倍、8.38倍。在不同沙丘部位上,PLA沙障在沙丘中部植被覆盖度较大,沙柳沙障在沙丘下部覆盖度较大。PLA沙障植物多样性高于沙柳沙障,且1 m×1 m PLA沙障植物多样性优于2 m×2 m PLA沙障。总体上,铺设沙障有利于沙丘植被的恢复,且PLA沙障优于沙柳沙障。(2)沙障障格内部植被的生长位置与空间格局表现各异。铺设1年的PLA沙障与沙柳沙障障格内植被多生长于上风向与下风向靠近障角与障边。由于沙障对风沙流的阻碍,障体前后发生不同程度的沙粒沉积,对植物种子产生一定的沙埋,促进了种子的着床萌发。在2 m×2 m障格内,PLA沙障障格内植被在小尺度上(r<7 cm)为聚集分布,随着尺度增加呈现均匀分布,最后为随机分布;沙柳沙障障格内植被呈现为随机分布。(3)沙障铺设后能够在一定程度上改善土壤物理性状。1 m×1 m PLA沙障均显著提高了0-10 cm层土壤含水量,2 m×2 m PLA沙障对0-10cm土壤含水量影响不明显;2 m×2 m沙柳沙障均显著提高了0-10 cm层土壤含水量,1 m×1 m沙柳沙障对0-10cm土壤含水量影响不明显。PLA沙障障格内中部区域的土壤含水量高于障格边缘区域,而沙柳沙障障格内各区域土壤含水量差别不明显。2种材料沙障作用下的土壤温度日变化表现一致:随着土壤垂直深度的增加,土壤温度日变化趋于稳定;5 cm、10 cm、20 cm土层土壤温度日变化幅度较大,变化趋势为先增大后减小;30cm、50cm层土壤温度较稳定,且沙障障格内土壤表层温度分布随着太阳辐射角度变化而变化。PLA沙障与沙柳沙障均增强了土壤表层硬度。两种规格PLA沙障障格内上风向与下风向硬度较小,障格中部硬度较大;1 m×1 m沙柳沙障障格内靠近上风向土壤硬度较小,2 m×2 m沙柳沙障障格内靠近下风向土壤硬度较小。铺设1年的沙柳沙障沙丘粗砂砾与粉沙含量增加;铺设1年的PLA沙障对土壤机械组成影响不明显;沙柳沙障粉粒与粗砂砾粒体积含量均大于PLA沙障沙丘与裸沙丘。(4)铺设1a的PLA沙障与沙柳沙障对土壤p H没有显著影响;铺设1a的PLA沙障土壤p H大于10a的PLA沙障,随着铺设年限的增长土壤p H有下降的趋势。土壤酶是土壤重要组成部分之一。铺设1a的PLA沙障与沙柳沙障对土壤脲酶、蔗糖酶酶活性没有显著影响;但沙柳沙障增加了过氧化氢酶活性。铺设10a的PLA沙障土壤酶活性大于铺设1a的PLA沙障,说明随着铺设年限的增加,土壤酶活性有增强的趋势。土壤微生物是土壤系统的重要组成部分。PLA沙障与沙柳沙障均能提高沙丘土壤细菌丰富度。1a的沙柳沙障土壤细菌丰富度高于1a的PLA沙障土壤细菌丰富度;10a的PLA沙障土壤细菌丰富度大于铺设1a的PLA沙障,随着设障年限增加土壤细菌丰富度有增加的趋势。(5)风速流场的模拟分析,气流经过PLA沙障障格内的风速流场变化趋势为:障前减速区、沿障体气流加速区、障后涡流减速区,障中加速区、障前减速区、沿障体加速区、障后涡流减速区。由于气流经过PLA沙障障格时的变化趋势,在障格内土壤表面蚀积强度不同形成凹曲面形态。通过对2种规格PLA沙障障格内风蚀情况进行分析,1 m×1 m规格障格内风蚀较深处靠近上风向障角或障边,2 m×2 m规格风蚀较深处靠近障格中间部位,且2 m×2 m规格风蚀深度是1 m×1 m规格的大约2倍。