土壤沙漠化破壞土地資源，使可利用土地減少、質量下降，造成農牧業生產減產甚至絕收，對生物多樣性構成嚴重威脅。現已成為危及我國廣大干旱和半干旱地區社會經濟發展的重要因素。
我國北方地區，尤其是內蒙古自治區是沙塵暴向南運動的必經之地。從當地植被的退化情況看，中度、重度退化的草地占50%以上。沙質、石質土壤占50%以上，潛在的沙漠化土壤面積占有相當大的比例，而且情況有越來越嚴重的趨勢。本文重點研究土壤不同沙漠化階段與沙漠化過程中的土壤碳、氮含量變化和土壤質地有何關系以及C/N比的變化規律等。
試驗地境內土壤為栗鈣土，也有少部分灰褐土、黑鈣土和風沙土。實驗前從0-20cm處的土壤取75個樣點混合封裝，風干后過篩處理，最后烘干。使用臺式壓片機將土壤樣品壓片，壓力20噸，保壓時間4分鐘。利用激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術快速測量碳和氮的含量。
激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術是一種新興的元素檢測和分析技術。當激光作用于樣品表面時，在極短的時間內誘導產生含有樣品物質信息的等離子體。通過對等離子體發出的光譜進行收集分析，建立光譜與元素一一對應的關系。由此可以檢測出元素周期表中的大部分元素，檢測限可達ppm級。通過標準物質定標后可以進一步得到元素的含量信息。該技術測量速度快，無需前處理，無污染。
碳元素的檢測
氮元素的檢測
將全部土壤樣品分為5類，再與地上的群落類型相對應，把這5個階段視為沙漠化潛在階段、輕度階段、中度階段、重度階段和極度階段。通過實驗可以看出，不同類型間有著明顯的差異。采用方差分析、相關分析，對所取得樣地數據、土壤碳、氮含量以及土壤顆粒組成進行分析，可以得到土壤沙漠化過程中的碳氮衰減規律。
從左下表中可以看出，三個因素間是正相關關系，而且氮元素與粘粒含量間得相關系數分別大于碳氮含量間的相關系數和碳含量與粘粒含量間的相關系數，可見三者間雖然有著同增同減性，但是氮與粘粒含量間的關系要密切于碳氮間的關系。因此，土壤中的粘粒含量的顯著減少將導致土壤氮的明顯衰減。
土壤沙漠化過程的每一個階段變化都體現在土壤碳氮含量和粘粒含量有規律的變化上，反映在土壤碳氮含量的減少、質地變粗。從右上表中可以看出3個因素在5個類型間的差異極為明顯，表明土壤全碳、全氮以及粘粒含量在5個類型中差異顯著。
土壤中的C/N比是一個重要的指標，如果C/N比值很大，則在其礦化作用的最初階段，微生物的同化量會超過礦化作用所提供的有效氮含量，可能使植物缺氮的現象更為嚴重。如果C/N比值很小，則在其礦化作用之初就能供應給植物所需的有效氮含量，因此C/N比對植物的生長至關重要。
土壤沙漠化不同階段的C/N比呈現增加的趨勢，按階段順序為：8.11 -> 13.96 -> 12.36 -> 19.96 -> 28.17，在相同的氮含量條件下，C/N比小則更能有效地為植物提供養分，隨著沙漠化進程，土壤碳氮含量顯著下降，而C/N比不斷上升，說明在土壤質地變粗地過程中，氮含量的減少比碳含量的減少更顯著，也可能使植物缺氮的現象更為嚴重。
土壤沙漠化過程每一階段有其對應的群落類型，階段的變化體現在土壤碳氮和粘粒含量的有規律變化，反映出土壤碳氮含量減少，質地變粗。氮含量與粘粒含量間的相關系數0.901分別大于碳氮含量間的相關系數0.627和碳含量與粘粒含量間的相關系數0.642。因此，土壤中粘粒含量的顯著減少，土壤中氮元素的衰減要明顯大于碳元素。在總氮含量已很少的情況下，加重了氮含量的缺乏，加劇了土壤的貧瘠，沙漠化的不同階段的C/N比呈現增加的趨勢。
碳氮元素的快速檢測我們采用EcoChem 激光光譜元素分析系統，該系統采用激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術。激光能量200mJ@1064nm，能量輸出0-99%可調；重現率20Hz；光斑大小20-200μm連續可調；檢測器譜寬190-1040nm；三維全自動工作臺；樣品室可通入氦氣或氬氣。
本文研究了土壤碳氮元素的光譜特性，快檢方法，土壤不同沙漠化階段與沙漠化過程中的土壤碳氮元素含量變化以及C/N比的變化規律等。激光誘導擊穿光譜技術作為一種新興的、快速的、微損的化學分析技術，具有目前傳統儀器不具備的更多功能，隨著這一技術的發展，它必將在元素分析領域發揮越來越重要的作用。
