沙障鋪設(shè)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(qū)東部［1－2］。沙柳是良好的防風(fēng)固沙物種，它在一定程度上控制風(fēng)沙流動的方向、速度及結(jié)構(gòu)，改變地表蝕積狀況，從而達(dá)到固定沙面、防治沙害的目的［3－4］。此外，沙柳還是分布區(qū)重要的生物經(jīng)濟(jì)資源之一。近年來，隨著相關(guān)研究的發(fā)展和開發(fā)利用技術(shù)的進(jìn)步，沙柳已經(jīng)成為分布區(qū)刨花板生產(chǎn)和造紙業(yè)的重要原材料［5－7］。隨著這些產(chǎn)業(yè)的發(fā)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(qū)的沙柳林受到了前所未有的破壞，對沙柳資源的可持續(xù)性、以沙柳為主要建群種的生態(tài)系統(tǒng)及其服務(wù)功能構(gòu)成了嚴(yán)重威脅［8－9］。因此推廣沙柳造林，減緩沙丘移動，促進(jìn)植被恢復(fù)，逐漸恢復(fù)沙區(qū)脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，對防止北方地區(qū)的沙塵暴，遏制沙漠化的蔓延和發(fā)展以及實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略具有重要意義［10－12］。本研究在3種不同鋪設(shè)方式的沙障內(nèi)通過采用水沖扦插造林技術(shù)人工種植沙柳，將沙障和植物固沙有機(jī)結(jié)合起來，通過測定造林保存率及沙柳的生長指標(biāo)，分析沙障對沙柳生長狀況的影響。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于鄂爾多斯高原西北部杭錦旗境內(nèi)庫布齊沙漠，地跨鄂爾多斯高原與河套平原，地理坐標(biāo)位于東經(jīng)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?qū)儆诘湫蜏貛Т箨懶园敫珊导撅L(fēng)氣候區(qū)，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(xù)時間為293.2d，≥5℃的持續(xù)時間為255.5d，年均日照時數(shù)為3 138.7h，無霜期為159.8d，多年平均降水311.8 mm。試驗(yàn)地土壤以沙土和沙質(zhì)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(xiàn)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(shí)（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(qū)為試驗(yàn)地，試驗(yàn)地面積約為3hm2。試驗(yàn)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(dāng)?shù)厣沉妊壳埃?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(jī)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(guī)格為1.5m×3m；草方格沙障采用麥草作為材料，沙障規(guī)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(shè)的。2009年4月在沙障內(nèi)采用新型低壓水沖植柳技術(shù)分別種植沙柳插穗，設(shè)置200次重復(fù)，栽植密度為1m×4m，同時在流動沙丘上種植同樣規(guī)格的沙柳作為對照。3種鋪設(shè)方式沙障平面結(jié)構(gòu)如圖1所示。在種植3a后（2012年6月）調(diào)查沙柳的保存率、枝條數(shù)、株高、枝條長、枝條直徑、冠幅和基徑幾項(xiàng)指標(biāo)。數(shù)據(jù)采用Excel處理和統(tǒng)計(jì)軟件SAS 9.0進(jìn)行方差分析。

圖1 3種沙障鋪設(shè)方式沙障平面結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié)果與分析

3.1 3種沙障對沙柳保存率及枝條數(shù)的影響

與對照相比，在造林地鋪設(shè)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(shè)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(jié)果來看，低立式沙障防護(hù)使沙柳的保存率比對照增加了11.12%；草方格沙障防護(hù)使沙柳的保存率比對照增加了30.79%；混合沙障防護(hù)使沙柳保存率比對照增加了47.99%。沙柳在不同沙障內(nèi)的保存率大小順序?yàn)椋夯旌仙痴希静莘礁裆痴希镜土⑹缴痴希緦φ?。方差分析結(jié)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(tài)林，可采用鋪設(shè)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(xù)的生態(tài)及經(jīng)濟(jì)效果。

枝條數(shù)直接影響了沙柳灌叢的大小，從而影響了地表粗糙度，進(jìn)而影響了沙漠地表水分蒸發(fā)以及沙柳林的防風(fēng)固沙作用。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)（表1），3種沙障鋪設(shè)方式可以明顯提高沙柳的枝條數(shù)量（p＜0.05）。其中鋪設(shè)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(hù)下的沙柳枝條數(shù)增幅分別為64.84%，47.07%和43.36%。

表1 3種沙障防護(hù)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(guān)系到沙柳的出材率及其在造紙、制刨花板等工業(yè)生產(chǎn)中的利用價值。由圖2可知，鋪設(shè)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(shè)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(dá)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(yè)生產(chǎn)價值。

圖2 3種沙障防護(hù)下沙柳生長指標(biāo)對比

沙柳枝條長度直接影響沙柳林的防風(fēng)固沙作用和用材林的產(chǎn)量。由圖2可知，造林地鋪設(shè)3種沙障，沙柳平均枝條長度都大于對照?；旌仙痴?、草方格沙障、立式沙障防護(hù)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(jié)果表明，除立式沙障外，其他兩種沙障防護(hù)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(shè)混合沙障對沙柳枝條長度生長的促進(jìn)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(biāo)。由圖2可知，3種沙障防護(hù)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(hù)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(jié)果表明，3種沙障防護(hù)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(xì)關(guān)系到它的纖維形態(tài)和材質(zhì)，進(jìn)而影響沙柳在造紙、造板工業(yè)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(xiàng)重要的測定內(nèi)容。通過測定與分析發(fā)現(xiàn)（圖2），造林地鋪設(shè)，3種沙障，對沙柳枝條直徑生長的促進(jìn)作用都顯著（p＜0.05）。3種沙障促進(jìn)沙柳枝條直徑生長作用的大小順序?yàn)椋夯旌仙痴希静莘礁裆痴希玖⑹缴痴希?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(shè)3種沙障均能促進(jìn)枝條直徑生長，從而提高沙柳在工業(yè)中的利用價值、增加沙柳生態(tài)效益，鋪設(shè)混合沙障效果最佳。

本試驗(yàn)將幾種沙障防護(hù)下沙柳的基徑作為一項(xiàng)重要的測定內(nèi)容，經(jīng)測定與分析發(fā)現(xiàn)，3種沙障防護(hù)下沙柳的基徑均大于對照?；旌仙痴蠈ι沉鶑缴L影響最大，立式沙障影響次之?；旌仙痴?、立式沙障、草方格沙障3種沙障防護(hù)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(jié)果表明，除草方格沙障外，其它兩種沙障防護(hù)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(chǎn)生不定根，并形成新的根系和枝條，增強(qiáng)了沙柳吸收水分和養(yǎng)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(xiàng)生長指標(biāo)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(xiàn)出被風(fēng)蝕的現(xiàn)象，而3種沙障防風(fēng)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(jìn)沙柳生長的角度來看，3種沙障都會促進(jìn)沙柳生長，混合沙障的促進(jìn)作用最大，草方格次之，立式沙障最弱。

表2 3種沙障防護(hù)下沙柳沙埋情況

3.4 3種沙障促進(jìn)沙柳生長的機(jī)理

機(jī)械沙障是降低近地表土壤風(fēng)蝕的重要措施，其主要通過改變下墊面的性質(zhì)，改變地表微地形來實(shí)現(xiàn)降低風(fēng)速、降低沙地輸沙量、減弱風(fēng)蝕，進(jìn)而達(dá)到防風(fēng)固沙的目的，從而降低了風(fēng)蝕對沙柳的危害［13－14］。由于沙障的鋪設(shè)方式不同，所以沙障對地表的覆蓋情況不同，導(dǎo)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(yuǎn)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(dǎo)致麥草沙障對沙丘的覆蓋面積遠(yuǎn)大于立式沙障。以上分析可知，鋪設(shè)草方格沙障的沙丘表面粗糙程度遠(yuǎn)大于鋪設(shè)立式沙障的沙丘。疏透度的大小直接影響沙障降低風(fēng)速，降低沙地輸沙量的能力。沙障疏透度越大，其抗風(fēng)阻沙的能力也就越弱，立式沙障疏透度遠(yuǎn)大于草方格沙障，所以其抗風(fēng)阻沙的能力也弱于草方格沙障?；旌仙痴鲜窃诓莘礁裆痴蟽?nèi)鑲嵌鋪設(shè)了立式沙障，這樣就彌補(bǔ)了草方格沙障障格內(nèi)地表裸露的不足，使混合沙障的疏透度大大減小，沙障內(nèi)的地表粗糙程度大大增加。所以混合沙障抗風(fēng)阻沙能力強(qiáng)于草方格沙障。綜上所述，3種沙障抗風(fēng)阻沙能力大小順序?yàn)椋夯旌仙痴希静莘礁裆痴希玖⑹缴痴稀?/p>

4 結(jié)論

（1）3種鋪設(shè)方式的沙障都能對沙柳各項(xiàng)生長指標(biāo)有明顯的促進(jìn)作用。3種鋪設(shè)方式的沙障中，混合沙障對沙柳生長的促進(jìn)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(shù)、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(hù)下沙柳冠幅直徑相差不大，只有基徑這一項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)為低立式沙障內(nèi)的沙柳明顯高于草方格沙障，除上述兩項(xiàng)外，其它5項(xiàng)生長指標(biāo)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(jìn)作用大于低立式沙障。

（3）3種鋪設(shè)方式的沙障對沙柳生長促進(jìn)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(tài)林，采用鋪設(shè)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(jìn)沙柳各項(xiàng)生長指標(biāo)，為沙柳林的營建與實(shí)現(xiàn)持續(xù)的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效果提供保障。

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