渾善達克沙地多倫縣流動沙地飛播成效調查

閆德仁 黃海廣 閆婷 胡小龍

摘要 長期連續定位調查結果對客觀評價飛播固沙成效的動態變化具有重要意義。采用典型樣地定位調查方法，連續測定了2004—2018年渾善達克沙地多倫縣流動沙地飛播區植物生長的動態變化。結果表明，隨著飛播后植物生長年限的增加，播區植物生長經歷了一個緩慢并波動的過程，植物密度和植物種類均呈現多項式模型，植被蓋度和生物量均為指數模型。典型樣方內植物群落結構特征發生明顯變化，植物種類從8種逐漸增加到19種，多年生鄉土植物種從無到有，并逐漸增加到6種，植被平均蓋度從21.65%增加到60.00%，生物量從22.30 g/m2增加到56.70 g/m2。植被蓋度、生物量、植物種類和年度降雨具有顯著相關性，而植物種密度和年降雨的相關性較差。飛播固沙后植物生長經歷了一個緩慢并波動的過程，植被蓋度、多年生鄉土植物逐漸增加，群落結構逐漸發生實質性變化。

關鍵詞 渾善達克沙地；飛播固沙；成效調查

中圖分類號 X173 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2023）09-0046-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.09.012

Abstract The results of longterm continuous positioning surveys have great significance for the objective evaluation of the dynamic changes in the effectiveness of aerial seeding sand fixation.A typical sample plot location survey method was used to be continuously measured the dynamic changes of plant growth in the mobile sandy aerial seeding area of Duolun County， Otindag Desert Land from 2004 to 2018. The results showed that plant growth experienced a slow and fluctuating process with the increase of plant growth years after aerial seeding. At the same time， the plant density and plant species were both the expressed the polynomial model，but the vegetation coverage and biomass were both the exponential models. Significant changes of plant community structure characteristics was led in typical plots，which the plant species gradually increased from 8 to 19 kinds， perennial native plant species was started from nothing to gradually increased to 6 species， the average vegetation coverage increased from 21.65% to 60.00%， and the biomass increased from 22.30 g/m2 to 56.70 g/m2.The correlations of the vegetation coverage， biomass， plant species and annual rainfall were significant，but the correlation between plant species density and annual rainfall was poor.The plant growth experienced a slow and fluctuating process after the aerial seeding and sand fixation，which the vegetation coverage and perennial native plants gradually increased， at the same time the community structure gradually changed substantially.

Key words Otindag Desert Land;Aerial seeding and sand fixation;Effectiveness survey

基金項目 內蒙古自治區關鍵技術攻關項目（2021GG0031）；多倫生態站運行補助項目。

作者簡介 閆德仁（1962—），男，內蒙古通遼人，研究員，博士，從事沙漠治理研究。

飛播固沙是我國防沙治沙三大植物治沙技術之一，具有治沙面積大，投入少，見效快的特點。從20世紀60年代初，內蒙古首次在庫布齊沙漠中、西部進行飛機播種種草，但由于經驗不足及技術原因，飛播未獲得成功。1978年以后，在廣大科技人員的共同努力下，飛播固沙技術逐漸改進和完善，飛播成效達到部頒優良標準，并在適宜飛播的沙地類型和播種量、播期的確定、主要植物種的選擇及植物種的配置取得突破性進展。例如，毛烏素沙地、庫布齊沙漠飛播后，由于植被的逐漸恢復，地表風沙活動減弱，地表粗度增大，流動沙地形態也逐漸變為半固定或固定狀態，土壤的性能得到改善，有機質的含量增加［1］。閆德仁等［2］研究表明，隨著飛播后植物時間的增加，植被蓋度、植物密度和物種數也在增加。李新榮等［3］研究認為，隨著飛播后植被的逐漸恢復，植物群落結構由簡單到復雜，植物種也發生明顯變化。在渾善達克沙地，隨著京津風沙源工程的啟動，2000年以后也逐漸開展飛播固沙實踐［4-6］。何建龍等［7］論述了植被恢復技術在多倫縣沙漠化防治中的應用效果。金旻等［8］總結了渾善達克沙地綜合治理模式，并進行了效益評價分析。哈斯寶力道等［9］調查研究了渾善達克沙地如何提高飛播治沙造林成效的關鍵技術。慕宗杰等［10］認為，飛播后植物群落物種隨著恢復年度增加而增加，但飛播9年后，植物種數量達到最高。周景陶等［11］認為，影響渾善達克沙地飛播植被的主要因子是土壤水分，而飛播8年后沙蒿群落趨于穩定。然而，這些研究都是在空間替代時間的調查樣地取得的分析結果。為了克服以往飛播調查樣空間替代時間影響調查數據結果的不足，該研究在相同飛播地，通過每年（2004—2018年）定期進行典型樣地植物特征的調查，分析了多倫縣一號沙帶飛播區的成效，并進一步探討了飛播區植被特征變化和年平均降雨的關系，對客觀評價飛播成效的動態變化具有指導意義。

1 研究地概況

研究地位于內蒙古多倫渾善達克沙地生態系統國家定位觀測研究站，即渾善達克沙地南緣多倫縣南沙梁國營林場（一號沙帶）。地理坐標116°29′E，42°08′N，海拔1 277 m。年平均氣溫1.6 ℃，年極端最高氣溫35.4 ℃，年極端最低氣溫-39.8 ℃；≥10 ℃的有效積溫1 970 ℃，無霜期95 d。年降水量386.2 mm，年平均相對濕度62%；年蒸發量1 761.0 mm。年平均風速3.6 m/s，年大風日數69.8 d，年日照時數3 142.7 h。研究地地帶性植物種主要有羊草（L.chinensis）、糙隱子草（C.squarrosa）、冰草（A.cristatum）、百里香（T.mongolicus）等，研究地土壤為流動風沙土，地下水埋深5～6 m。

飛播前的研究地為流動沙地，飛播時間為2001年6月，飛播的植物種主要為楊柴（H.mongolicum ）、油蒿（A.ordosica），飛播前在部分流動沙丘設置了4 m×4 m的黃柳（S.gordejevii）沙障。

2 研究方法

在研究地的大駱駝場、大寶生態園飛播區選擇固定的典型地塊，在2004—2018年，每年7—8月分別在選擇的固定地塊，進行植被生長狀況調查，每個地塊的調查樣方3次重復，灌木樣方面積5 m×5 m，草本植物樣方面積1 m×1 m，植物調查內容主要有植被總蓋度、植物種、植物株數、植物高度等。每個調查樣方內植物的平均值作為分析數據。采用Excel 2016版進行數據分析和繪圖。

3 結果與分析

3.1 飛播區植被恢復動態變化

連續調查飛播區植物生長發育過程更能夠客觀評價飛播固沙的效果。從圖1可以看出，隨著飛播后植物生長時間的增加（2004—2018年），植物密度（株/m2）呈現出多項式變化特征（變化模型Y= -0.319 2x2+6.592 2x+16.096 0，R2 = 0.346 7），其每年的變化值并不是隨著飛播后植物生長時間的增加而增加，和年降雨量也無明顯的相關性（r=0.202 7）。其原因是植物個體發育良好而抑制了個體數量的增加，導致了植物種密度降低。

此外，由圖1可知，隨著飛播后植物生長年限的增加，播區植被蓋度、生物量、植物種等反映植物群落基本特征的指標逐漸向好的趨勢發展，其變化模型如下：

平均植被蓋度為指數模型：Yg =22.362e0.070 5x，R2=0.745 5

平均生物量為指數模型：Ys=23.592e0.063 8x，R2=0.743 1

植物種類為多項式模型：Yz=0.049 3x2+0.152 2x+4.720 6，R2=0.878 4

如果從飛播后不同年度段進行分析，可以看出飛播后第3年（2004年調查樣方），播區平均植被蓋度、平均生物量和植物種分別為21.65%、22.30 g/m2和8種。到2007年（飛播后第6年）播區平均植被蓋度、平均生物量和植物種分別為38.25%、36.73 g/m2和4種。2010年（飛播后第9年），播區平均植被蓋度、平均生物量和植物種分別為27.50%、34.50 g/m2和10種。2014年（飛播后第13年），播區平均植被蓋度、平均生物量和植物種分別為62.50%、45.48 g/m2和12種。2018年（飛播后第17年），播區平均植被蓋度、平均生物量和植物種分別為60.00%、56.70 g/m2和19種。該變化規律說明飛播后植物生長經歷了一個緩慢并波動的變化過程，而到了飛播后13年左右的時間段，飛播區植物生長狀況則發生實質性變化，即植被平均蓋度、生物量和植物種都明顯增加，并進一步向著良好植被結構特征的方向演變，特別是調查樣方中多年生鄉土草本植物種的出現（2010年樣方），以及以后調查樣方中出現更多多年生鄉土草本植物種的變化特征（表1），進一步說明了飛播區植被結構和植物組成向著正演替方向逐漸發展的過程。

3.2 飛播區典型樣方植變化被特征

根據年度調查樣地植物生長特征的差異，進一步分析了4個年度典型樣地內植物的變化特征（表1），由表1可知，隨著飛播年限的增加，樣地內植物種及其群落組成結構狀況逐漸向著良性的方向發展。

由表1可知，2004年典型調查樣地植被平均蓋度21.65%，平均密度20.92株/m2，平均生物量22.30 g/m2，平均高度31.88 cm，每平方米樣地內有植物8種，調查樣方中主要植物種平均高度、平均密度分別為差巴嘎蒿（A.halodendron）72.10 cm、1.24株/m2，無芒雀麥（B.inermis）17.00 cm、1.12株/m2，沙米（A.squarrosum）0.50 cm、4.64株/m2，蟲實（C.hyssopifolium）3.50 cm、4.80株/m2，楊柴57.00 cm、1.40 株/m2，黃柳98.00 cm、1.44株/m2，狗尾草（S.viridis）3.00 cm、3.64株/m2，霧冰黎（B.dasyphylla）3.00 cm、2.64株/m2。

2010年典型樣地，植被平均蓋度27.50%，平均密度27.90株/m2，平均生物量34.50 g/m2，平均高度41.00 cm，每平方米樣地內有植物10種，除常見的楊柴、黃柳、霧冰藜、地梢瓜（C.thesioides）以外，典型流動沙地植物沙米消失，而新出現了多年生鄉土草本植物冰草、糙隱子草等，而在2009年以前的樣地則沒有發現多年生鄉土草本植物，說明在多倫縣流動沙地飛播10年左右，播區植被發生了實質性變化。此外，在調查樣方中主要植物種平均高度、平均密度分別為楊柴123.00 cm、3.20株/m2，黃柳140.00 cm、2.30株/m2，冰草12.50 cm、1.00株/m2，糙隱子草11.00 cm、1.00株/m2，叉分蓼（P.divaricatum）31.00 cm、1.00株/m2，小葉錦雞兒（C.microphylla）37.00 cm、1.00株/m2。

2014年典型樣地，植被平均蓋度62.50%，平均密度137.00株/m2，平均生物量45.48 g/m2，平均高度47.00 cm。每平方米樣地內有植物12種，除常見的楊柴、黃柳、霧冰藜、地梢瓜、狗尾草以外，沙米消失，并出現了糙隱子草、扁蓿豆（M.ruthenicus）2種多年生鄉土草本植物，但和2010年樣地不同的是，沒有發現冰草，原因可能和選擇年度調查樣地的位置無法進行年度樣地復位有關。調查樣方中主要植物種平均高度、平均密度分別為楊柴77.80 cm、7.80株/m2，黃柳130.00 cm、2.50株/m2，糙隱子草36.50 cm、13.00株/m2，扁蓿豆11.00 cm、4.00株/m2，蟲實23.50 cm、50.00株/m2，霧冰藜23.00 cm、18.50株/m2，狗尾草50.50 cm、35.00株/m2。

2018年典型樣地，植被平均蓋度60.00%，平均密度48.70株/m2，平均生物量56.70 g/m2，平均高度29.53 cm。每平方米樣地內有楊柴、黃柳、狗尾草、地梢瓜、蟲實、細葉苦荬菜（I.gracilis）、褐沙蒿（A.halodendron）、霧冰藜、灰綠藜（C.glaucum）、阿拉泰狗娃花（H.altaicus）、糙隱子草、直立黃耆（A.adsurgens）、草木樨（M.officinalis）、冰草、老芒麥（E.sibiricus）、早熟禾（P.annua）、叉分蓼、黃花蒿（A.annua）、唐松草（T. aquilegiifolium var. sibiricum）19種植物，且多年生鄉土草本植物主要有糙隱子草、直立黃耆、草木樨、冰草、老芒麥、早熟禾6種。調查樣方中主要植物種平均高度、平均密度分別為楊柴40.40 cm、7.30株/m2，黃柳150.00 cm、1.50株/m2，褐沙蒿20.50 cm、6.80株/m2，直立黃耆22.00 cm、1.00株/m2，草木樨20.50 cm、4.00株/m2，冰草67.00 cm、1.00株/m2，老芒麥130.00 cm、1.00株/m2，早熟禾70.00 cm、1.00株/m2，糙隱子草34.00 cm、2.00株/m2，蟲實23.50 cm、5.80株/m2，狗尾草59.00 cm、9.50株/m2。

綜上可知，隨著飛播后植物生長時間的增加，植物生長經歷了一個緩慢并波動的變化過程，同時典型樣方內植物群落結構特征發生明顯變化，植物種類從2004年的8種逐漸增加到2018年的19種，提高了1.375倍，多年生鄉土植物種從無到有，并逐漸增加到6種，植被平均蓋度從2004年的21.65%增加到2018年的60.00%，提高了 1.771倍，生物量從2004年的22.30 g/m2增加到2018年的56.70 g/m2，提高了1.543倍。

3.3 降雨對飛播區植被生長的影響

飛播固沙成功后，年降雨量及季節降雨量直接影響著飛播區植物的生長狀況。為此，該研究統計了2004—2020年，年降雨量和飛播區調查樣方植被平均蓋度、生物量、植物種類和樣方內植物密度的相關性。結果表明，年降雨量和植被平均蓋度顯著相關（r0.05=0.574），相關系數為0.658 7，年降雨量和生物量、植物種類達極顯著相關（r0.01=0.677），相關系數分別為0.743 7和 0.861 8，年降雨量和植物密度的相關系數僅為0.202 7。說明年度降雨對調查樣方內植物種密度影響較小，其原因可能是樣方內植被蓋度、生物量、植物種類增加后，由于植物個體發育良好而抑制了個體數量的增加，導致了植物種密度降低。

4 結論

（1）隨著飛播后植物生長年限的增加，播區植被蓋度、生物量、植物種等指標逐漸向好的趨勢發展，且播區植物生長經歷了一個緩慢并波動的過程，典型樣方內植物群落結構特征發生明顯變化，2004至2018年，植物種類從8種逐漸增加到19種，提高了1.375倍；多年生鄉土植物種從無到有，并逐漸增加到6種；植被平均蓋度從21.65%增加到60.00%，提高了 1.771倍；生物量從22.30 g/m2增加到56.70 g/m2，提高了1.543倍。

（2）年降雨量直接影響著飛播區植物的生長狀況，且年降雨量和植被蓋度、生物量、植物種類具有顯著相關性，而和樣方內植物種密度相關性較差。

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