沙障鋪設方式對水沖法植柳造林效果的影響

呂新豐，汪 季，張 燕，喬 榮，徐 麗，肖 芳

沙柳（Salix psammophila）又名北沙柳、西北沙柳，是楊柳科柳屬灌木，廣泛分布于鄂爾多斯、東阿拉善、陜西省北部及寧夏自治區東部［1－2］。沙柳是良好的防風固沙物種，它在一定程度上控制風沙流動的方向、速度及結構，改變地表蝕積狀況，從而達到固定沙面、防治沙害的目的［3－4］。此外，沙柳還是分布區重要的生物經濟資源之一。近年來，隨著相關研究的發展和開發利用技術的進步，沙柳已經成為分布區刨花板生產和造紙業的重要原材料［5－7］。隨著這些產業的發展，對沙柳的需求量逐年增加。加之長期的過度放牧和樵采，分布區的沙柳林受到了前所未有的破壞，對沙柳資源的可持續性、以沙柳為主要建群種的生態系統及其服務功能構成了嚴重威脅［8－9］。因此推廣沙柳造林，減緩沙丘移動，促進植被恢復，逐漸恢復沙區脆弱的生態系統，對防止北方地區的沙塵暴，遏制沙漠化的蔓延和發展以及實施西部大開發戰略具有重要意義［10－12］。本研究在3種不同鋪設方式的沙障內通過采用水沖扦插造林技術人工種植沙柳，將沙障和植物固沙有機結合起來，通過測定造林保存率及沙柳的生長指標，分析沙障對沙柳生長狀況的影響。

1 試驗區概況

試驗區位于鄂爾多斯高原西北部杭錦旗境內庫布齊沙漠，地跨鄂爾多斯高原與河套平原，地理坐標位于東經106°55′16″—109°16′08″，北緯39°22′22″—40°52′47″之間，由南向北緩慢傾斜。氣候屬于典型溫帶大陸性半干旱季風氣候區，四季溫差大，日照充沛，無霜期比較短。1月平均氣溫為－13.4℃，極端最低氣溫－34.5℃；7月平均氣溫為22.8℃，極端最高氣溫為40.2℃。年均≥0℃的持續時間為293.2d，≥5℃的持續時間為255.5d，年均日照時數為3 138.7h，無霜期為159.8d，多年平均降水311.8 mm。試驗地土壤以沙土和沙質鹽堿土為主。由于北臨黃河，地下水資源相對比較豐富，丘間地和平緩沙地植被多以沙柳為建群種。流動沙丘上沙生植被僅有少量的沙拐棗（Calligonum mongolicum）等，在其下部和丘間低地生長有籽蒿（Artemisia sphaerocephala）、楊柴（Astragalus mongolicum）、沙蓬（Agriophyllum squrrosum）、沙竹（psanmochloa villbsa）等。半固定沙丘表現為：東部以黑沙蒿（Artemisia ordosica）、檸條（Caragana korshinskii）、沙米、沙竹為主；西部以油蒿、檸條、沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）為主，伴 生 有 刺 蓬 （Cornulaca alaschanica）、繩 蟲 實（Corispermum declinatum）、沙竹等。

2 材料與方法

以庫布齊沙漠腹地的七星湖景區為試驗地，試驗地面積約為3hm2。試驗樣地選擇具有顯著代表性和典型性的波狀裸沙丘，植被覆蓋度小于5%，沙丘坡度小于20°。在春季當地沙柳萌芽前（4月初）選擇2～3年生，長度110cm，直徑大于0.8cm的，生長健壯且無病蟲害和機械傷害的沙柳條用以制作沙柳插穗，并且將插穗浸泡3d。

沙障類型包括低立式沙障、草方格沙障、混合沙障3種，其中低立式沙障采用40cm沙柳枝作為材料，沙障高度為15cm，沙障規格為1.5m×3m；草方格沙障采用麥草作為材料，沙障規格為2m×2m；混合沙障是由低立式沙障和草方格沙障交叉鑲嵌鋪設的。2009年4月在沙障內采用新型低壓水沖植柳技術分別種植沙柳插穗，設置200次重復，栽植密度為1m×4m，同時在流動沙丘上種植同樣規格的沙柳作為對照。3種鋪設方式沙障平面結構如圖1所示。在種植3a后（2012年6月）調查沙柳的保存率、枝條數、株高、枝條長、枝條直徑、冠幅和基徑幾項指標。數據采用Excel處理和統計軟件SAS 9.0進行方差分析。

圖1 3種沙障鋪設方式沙障平面結構圖

3 結果與分析

3.1 3種沙障對沙柳保存率及枝條數的影響

與對照相比，在造林地鋪設3種沙障均能夠明顯提高沙柳扦插造林的保存率，不同鋪設方式的沙障對沙柳保存率有不同程度的影響。從表1分析結果來看，低立式沙障防護使沙柳的保存率比對照增加了11.12%；草方格沙障防護使沙柳的保存率比對照增加了30.79%；混合沙障防護使沙柳保存率比對照增加了47.99%。沙柳在不同沙障內的保存率大小順序為：混合沙障＞草方格沙障＞低立式沙障＞對照。方差分析結果表明，不同造林地條件下沙柳保存率差異顯著（p＜0.05）。因此，在庫布齊沙漠營造沙柳生態林，可采用鋪設混合沙障的方式來改變造林地條件以獲得高的保存率，取得持續的生態及經濟效果。

枝條數直接影響了沙柳灌叢的大小，從而影響了地表粗糙度，進而影響了沙漠地表水分蒸發以及沙柳林的防風固沙作用。試驗發現（表1），3種沙障鋪設方式可以明顯提高沙柳的枝條數量（p＜0.05）。其中鋪設混合沙障的效果最為明顯，草方格沙障效果次之，3種沙障防護下的沙柳枝條數增幅分別為64.84%，47.07%和43.36%。

表1 3種沙障防護下沙柳保存率對比.

3.2 3種沙障對沙柳株叢高、枝條長度、冠幅直徑、枝條直徑及基徑的影響

株叢高直接關系到沙柳的出材率及其在造紙、制刨花板等工業生產中的利用價值。由圖2可知，鋪設低立式沙障、草方格沙障、混合沙障均能不同程度地提高沙柳的高生長。混合沙障對沙柳株叢高影響最大，造林地鋪設混合沙障的沙柳平均株叢高為150.33 cm，比對照沙柳株叢高（116.67cm）增加了33.66 cm，增幅達28.85%；草方格沙障對沙柳株叢高的影響介于混合沙障和立式沙障之間，造林地鋪設草方格沙障的沙柳平均株叢高為132.43cm，較對照沙柳的株叢高增加了15.76cm，增幅為13.51%；立式沙障對沙柳株叢高的影響最小，造林地鋪設立式沙障的沙柳的平均株叢高為127.75cm，比對照沙柳株叢高增加了11.08cm，增幅為9.5%。方差分析表明，3種沙障與對照比較增加沙柳株叢高的的作用顯著（p＜0.05），但是造林地鋪設立式沙障和草方格沙障的沙柳株叢高差異不顯著。因此，在庫布齊沙漠營造沙柳林，可采用鋪設混合沙障的方式來改變造林地條件以獲得較高的出材率，提高沙柳的工業生產價值。

圖2 3種沙障防護下沙柳生長指標對比

沙柳枝條長度直接影響沙柳林的防風固沙作用和用材林的產量。由圖2可知，造林地鋪設3種沙障，沙柳平均枝條長度都大于對照。混合沙障、草方格沙障、立式沙障防護下的沙柳枝條長度分別是對照沙柳枝條長度的1.17，1.15和1.04倍。方差分析結果表明，除立式沙障外，其他兩種沙障防護下的沙柳枝條長度與對照沙柳枝條長度差異顯著（p＜0.05）。分析可知，在庫布齊沙漠營造沙柳林，造林地鋪設混合沙障對沙柳枝條長度生長的促進作用最為明顯。

冠幅直徑是評價沙柳生長狀況的一個重要指標。由圖2可知，3種沙障防護下，沙柳的冠幅直徑較對照都有不同程度的增加。混合沙障防護下的沙柳冠幅直徑最大（99.61cm），比對照（80.42cm）增加了23.86%。草方格沙障與立式沙障對沙柳冠幅直徑影響程度相差無幾，草方格沙障對沙柳冠幅直徑影響略小，比對照分別增加了13.29和15.15cm，增幅分別為16.53%和18.84%。方差分析結果表明，3種沙障防護下沙柳冠幅直徑與對照差異都顯著（p＜0.05）。

沙柳枝條直徑的粗細關系到它的纖維形態和材質，進而影響沙柳在造紙、造板工業中的利用價值。因此將3種沙障影響下沙柳枝條直徑的生長也作為一項重要的測定內容。通過測定與分析發現（圖2），造林地鋪設，3種沙障，對沙柳枝條直徑生長的促進作用都顯著（p＜0.05）。3種沙障促進沙柳枝條直徑生長作用的大小順序為：混合沙障＞草方格沙障＞立式沙障，3者比對照沙柳枝條直徑分別增加了1.46，1.22和0.45mm，增幅分別為22.46%，18.77%和6.9%。綜上所述，在庫布齊沙漠營造沙柳林，在造林地鋪設3種沙障均能促進枝條直徑生長，從而提高沙柳在工業中的利用價值、增加沙柳生態效益，鋪設混合沙障效果最佳。

本試驗將幾種沙障防護下沙柳的基徑作為一項重要的測定內容，經測定與分析發現，3種沙障防護下沙柳的基徑均大于對照。混合沙障對沙柳基徑生長影響最大，立式沙障影響次之。混合沙障、立式沙障、草方格沙障3種沙障防護下沙柳基徑分別比對照分別增加了8.15，5.18和1.7mm，增幅分別為47.56%，30.12%和9.88%。方差分析結果表明，除草方格沙障外，其它兩種沙障防護下的沙柳基徑與對照差異都顯著（p＜0.05）。

3.3 3種沙障的沙埋量分析

沙埋有利于沙柳的生長，沙埋不過頂，沙柳不但不會死亡，反而會使沙柳產生不定根，并形成新的根系和枝條，增強了沙柳吸收水分和養分的能力，從而對沙柳成活率、生長狀況都有很大的提高，隨著沙埋深度的增加，大部分植株灌叢的各項生長指標都有不同程度地增長［13－15］。3種沙障對沙柳造成的沙埋情況詳見表2。由表2可以看出，對照沙丘沙柳呈現出被風蝕的現象，而3種沙障防風固沙的同時都會對沙柳造成一定程度的沙埋，并且沙埋程度有很大的差異，混合沙障對沙柳造成的沙埋量是低立式沙障5.3倍，草方格沙障對沙柳造成的沙埋量是立式沙障的3.2倍。從沙埋促進沙柳生長的角度來看，3種沙障都會促進沙柳生長，混合沙障的促進作用最大，草方格次之，立式沙障最弱。

表2 3種沙障防護下沙柳沙埋情況

3.4 3種沙障促進沙柳生長的機理

機械沙障是降低近地表土壤風蝕的重要措施，其主要通過改變下墊面的性質，改變地表微地形來實現降低風速、降低沙地輸沙量、減弱風蝕，進而達到防風固沙的目的，從而降低了風蝕對沙柳的危害［13－14］。由于沙障的鋪設方式不同，所以沙障對地表的覆蓋情況不同，導致沙丘表面的粗糙程度也不同。立式沙障沙柳棒之間有5cm的間隙，而草方格沙障是將麥草打捆橫放在沙丘表面，所以兩種沙障的疏透度有很大的差異，立式沙障的疏透度遠大于草方格沙障；此外立式沙障沙柳棒的直徑約為1cm，而草方格沙障的麥草捆直徑為15cm，導致麥草沙障對沙丘的覆蓋面積遠大于立式沙障。以上分析可知，鋪設草方格沙障的沙丘表面粗糙程度遠大于鋪設立式沙障的沙丘。疏透度的大小直接影響沙障降低風速，降低沙地輸沙量的能力。沙障疏透度越大，其抗風阻沙的能力也就越弱，立式沙障疏透度遠大于草方格沙障，所以其抗風阻沙的能力也弱于草方格沙障。混合沙障是在草方格沙障內鑲嵌鋪設了立式沙障，這樣就彌補了草方格沙障障格內地表裸露的不足，使混合沙障的疏透度大大減小，沙障內的地表粗糙程度大大增加。所以混合沙障抗風阻沙能力強于草方格沙障。綜上所述，3種沙障抗風阻沙能力大小順序為：混合沙障＞草方格沙障＞立式沙障。

4 結論

（1）3種鋪設方式的沙障都能對沙柳各項生長指標有明顯的促進作用。3種鋪設方式的沙障中，混合沙障對沙柳生長的促進效果最為顯著（p＜0.05），對沙柳的保存率、株叢高、枝條直徑、枝條長度、枝條數、冠幅直徑以及基徑的提高幅度分別為47.99%，28.85%，22.46%，16.90%，64.84%，23.86% 和47.56%。

（2）草方格沙障與低立式沙障對沙柳生長的影響為：兩種沙障防護下沙柳冠幅直徑相差不大，只有基徑這一項指標表現為低立式沙障內的沙柳明顯高于草方格沙障，除上述兩項外，其它5項生長指標都是草方格沙障的顯著高于低立式沙障的（p＜0.05），因此草方格沙障對沙柳生長的促進作用大于低立式沙障。

（3）3種鋪設方式的沙障對沙柳生長促進作用依次為：混合沙障＞草方格沙障＞低立式沙障。

（4）建議在庫布齊沙漠營造沙柳生態林，采用鋪設混合沙障的方式來改變造林地條件，增加沙柳的保存率，促進沙柳各項生長指標，為沙柳林的營建與實現持續的生態經濟效果提供保障。

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