正藍旗干湖盆治理與恢復(fù)研究

吉木色，閆偉紅，馬玉寶，樸祥鎬，嘎敖日格勒，烏尼圖，薩仁高娃

(1. 內(nèi)蒙古自治區(qū)草原勘察規(guī)劃院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010051； 2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010； 3.韓國-生態(tài)和平亞洲； 4.東烏珠穆沁旗草原工作站，內(nèi)蒙古東烏珠穆沁旗 026300)

荒漠化是現(xiàn)代人類社會面臨的重要生態(tài)環(huán)境問題，嚴重影響著人類的生產(chǎn)和生活〔1〕。土地鹽漬化是土地荒漠化的一種表現(xiàn)類型，是指在自然或人為因素的影響下，鹽堿成分在土體中積累，使得其他類型的土壤逐漸向鹽漬土演變的成土過程。國內(nèi)外的研究表明，生物措施是治理、改良和利用鹽漬土非常有效的途徑，即通過種植優(yōu)良耐鹽堿植物來改良和開發(fā)利用鹽漬土〔1,4〕。

1 干湖盆及其周圍的基本情況

1.1 地形地貌

本次調(diào)查的內(nèi)蒙古正藍旗兩個湖泊(濕地)分別為寶紹代淖爾和哈根音淖日。分述如下：

1.1.1 寶紹岱淖爾

內(nèi)蒙古正藍旗寶紹岱淖爾，于2000年徹底干涸，裸露出大片鹽堿干湖盆，鹽堿干物質(zhì)大量積累，土壤鹽堿化嚴重。鹽堿塵暴對牧民的生產(chǎn)造成嚴重的影響，還引起人畜呼吸道等多種疾病，鹽堿粉塵在大風(fēng)的攜帶下，對京津冀等北方地區(qū)造成嚴重的環(huán)境危害〔1〕。

1.1.2 哈根淖爾

哈根淖爾位于正藍旗桑根境內(nèi)，湖盆面積1.55km。湖的東側(cè)為207國道和錫-張高速。東側(cè)為硬基質(zhì)的草地，北側(cè)為沙地，西側(cè)為低山丘陵，南部為草地。

1.2 氣候

1.2.1 氣溫

調(diào)查區(qū)所在的區(qū)域?qū)贉貛О敫珊荡箨懶詺夂?，位于東亞季風(fēng)氣候系統(tǒng)和中緯度西風(fēng)系統(tǒng)共同作用的區(qū)域。年度、季節(jié)、晝夜間溫度變幅大。

1.2.2 水文

兩個湖泊周邊無明顯的季節(jié)性河流。湖泊水資源的補給主要靠季節(jié)性降水和周邊土壤中的冬季凍融水。哈根淖爾東側(cè)有較為堅硬的草地作為積水面，西側(cè)有坡度較大的山丘可匯集夏季降水。湖區(qū)水量補給對地表徑流的依賴性較大。有明顯的季節(jié)性變化和隨降雨過程產(chǎn)生的快速浮動。寶紹岱淖爾則幾乎全部靠入滲的低下潛流補水。在春季解凍的過程中，周邊沙地和草地中的凍水，隨氣溫的升高逐漸消融，深入地表下層后流入地勢較低的湖中央部分。這是春季和夏季雨季未來之前的主要湖水來源。進入雨季后，周邊松軟的沙地在降水過程中逐漸浸濕，靠重力作用緩慢向低處的湖中心處滲流。

1.3 土壤

渾善達克沙地的地帶性土壤為栗鈣土。兩個湖泊(濕地)則由于受到水文、植被等隱域的影響演化為淡栗鈣土，棕鈣土等亞類。由于受到湖泊水體蒸發(fā)積鹽的作用，湖區(qū)土體幾乎全部為鹽堿土。湖水蒸發(fā)作用使湖底部位的鹽類濃縮。日積月累，湖盆底部土壤含鹽量逐年增高。每當退水后漏出土壤，則形成大面積的鹽堿斑塊。

1.4 植被

1.4.1 植被類型

寶紹岱淖爾和哈根淖爾周邊的植被類型以沙地草原亞類和平原、丘陵草原亞類為主，二者鑲嵌分布，構(gòu)成了環(huán)湖植被大環(huán)境。向內(nèi)隨水分條件的改善，草甸植被逐漸占優(yōu)勢地位。由于土壤鹽堿化程度高，大片湖濱地帶演化為鹽化低地草甸。

1.4.2 植被構(gòu)成

兩地共發(fā)現(xiàn)有233種植物，其中菊科植物最多，含22個屬，42種。其余為禾本科、豆科、毛茛科和藜科。毛茛科和藜科在植被構(gòu)成中占據(jù)了明顯的地位，表明了濕生環(huán)境和強鹽堿化土壤特點。湖泊的植物隨著水分由多到少的變化，群落演替規(guī)律表現(xiàn)為沼澤化草甸→中旱生草原→旱生草原或荒漠的特點。

2 研究方法與技術(shù)手段

采用3S技術(shù)與地面調(diào)查對干湖盆及周邊的地形、地貌、土地、水文、土壤以及植被進行摸底調(diào)查。采用重度鹽化種植堿蓬為切入點〔4〕，中度鹽化移栽耐鹽堿灌木，建設(shè)防風(fēng)帶攔截沙土的干柳條沙障〔3〕，實施圍欄保護自然恢復(fù)措施〔2〕，對干湖盆區(qū)域進行治理研究。

2.1 栽培物種的篩選確定方法

堿蓬、堿茅和蘆葦是內(nèi)蒙古湖盆低地鹽堿化土地普遍生長的植物，具有耐鹽堿性強和抗貧瘠土壤的特性。因此，選擇堿蓬、堿茅和蘆葦作為項目區(qū)鹽堿干湖盆植被恢復(fù)的植物物種。

首先利用鄉(xiāng)土植物堿蓬〔4〕做引導(dǎo)，將重度鹽堿地進行逐漸改良，形成具有一定蓋度的堿蓬群落；當土壤基質(zhì)有所改善時考慮增加適宜物種，選擇較堿蓬輕度耐鹽堿的蘆葦、堿茅等多年生草本植物，檉柳、烏柳及黃柳等灌木〔3〕，進行種植和移栽試驗。

2.2 種植移栽方法

2.2.1 堿蓬采取條播種植，不覆土；行距5m左右，與主風(fēng)向垂直種植；播種量為2kg/畝。

2.2.2 蘆葦種植方式：采取就地取材，從附近濕地挖部分蘆葦根莖，在塑料大棚苗床里移栽，通過30-60天時間育苗，噴灌，待發(fā)芽生長到18cm-25cm時，再移栽到干湖盆輕度鹽堿化土壤中。

2.2.3 堿茅種子培育：采用長50cm、寬25cm的專用盤放土，撒播草籽，用報紙覆蓋放入塑料大棚中，適當澆水，待堿蓬小苗發(fā)芽生長到1cm-1.5cm時進行移栽。

2.2.4 輕度鹽堿化地段栽植檉柳灌木：購2-3年檉柳培育枝條，切割長為15-20cm，密植在苗床中；3個月后移栽在至空地，澆水；3個月后，移至項目區(qū)。同時選擇烏柳、黃柳枝條進行栽植。行距4-5m、株距2m，挖80cm土坑，插枝條后埋土深25-30cm，澆水即可。

2.3 效果觀測方法

2.3.1 主要以堿蓬生物效益和小氣候效益觀測為主，其中生物學(xué)觀測包括堿蓬生物學(xué)特征、群落特征、株高及生物量，小氣候觀測包括堿蓬群落內(nèi)外氣溫和濕度的觀測。

2.3.2 堿蓬效益測定方法：在堿蓬種植區(qū)域內(nèi)，隨機取2m×2m的樣方，調(diào)查出苗、幼苗生長狀況、蓋度等相關(guān)長勢各項指標，并測定數(shù)據(jù)。

2.3.3 木本植物移栽成活狀況測定方法：在木本植物移栽區(qū)，隨機選取連續(xù)的50株(穴)統(tǒng)計成活率，重復(fù)3次；數(shù)量較少的灌木物種統(tǒng)計全部株(穴)數(shù)。

2.3.4 沙障內(nèi)植物長勢情況觀測：在沙障內(nèi)及鄰近相似對照區(qū)，分別隨機取5個1m×1m的樣方，統(tǒng)計樣方內(nèi)植被蓋度及各種植物的株數(shù)。

3 結(jié)果分析

3.1 寶紹代淖爾和哈根音淖日敦調(diào)查情況分析

3.1.1 寶紹代淖爾生態(tài)基本情況

寶紹岱淖爾(表1)位于正藍旗西北部與正鑲白旗接壤的寶紹岱蘇木北側(cè)。湖盆面積8.38km。湖的東側(cè)和北側(cè)為渾善達克沙地腹地。西側(cè)為沙化草地，間有數(shù)個活化的沙丘。南側(cè)有基質(zhì)相對較硬的鹽化草地。湖區(qū)周邊草地植物覆蓋度較好，而湖中心濕地因鹽堿化嚴重，形成大面積堿斑。堿斑處寸草不生。

表1 寶紹岱淖爾生態(tài)基況Table 1 Ecological condition of Baoshao Muir

注：淺湖濱帶指距湖中心較遠或地勢較高，受湖水漲落影響較小之地點；深湖濱帶為距湖心較近，明顯受到湖水漲落影響之地點。

3.1.2 哈根淖爾生態(tài)基本情況

哈根淖爾位于正藍旗桑根境內(nèi)，僅有一條引洪溝通向湖中，水流很小，但常年有水。北部沙地土質(zhì)松軟，沒有明顯的徑流沖溝，降雨及春季融凍季節(jié)靠潛層滲流向湖中補水。西側(cè)為明顯的山坡地形，有數(shù)道大的沖溝。雨季通過地表徑流向湖中補水。湖中水量受氣候影響較大。因近年來降水較少，湖中大多時間沒水，春夏季湖底已形成裸地，僅在夏秋雨季有少量積水。湖盆周邊和湖濱處植被茂密，湖中心地表泛白，鹽堿化程度高，無植物生長。

表2 哈根淖爾生態(tài)基況Table 2 ecological conditions of Hagendell

3.2 物種篩選和培育實驗

3.2.1 重度鹽堿地段種植堿蓬

3.2.1.1 栽培堿蓬要點

通過摸索，最佳的播種時間是在5月下旬至6月上中旬。大面積播種堿蓬需要機械化作業(yè)。如果土壤粘性很大就容易板結(jié)，應(yīng)該先用簡易設(shè)備如單鏵犁、釘子耙等將土壤表層破碎，然后撒播種子，不用覆土。如果土壤沙性大可以用單劃犁拉出溝來，溝之間需間隔約2-5米，在溝中撒播種子，也不用覆土。如果土壤有大量干裂的時候，可以將種子漫撒，任風(fēng)將其吹進裂隙中。播種采用間隔數(shù)米、單鏵犁開溝、不覆土的方法，利用開溝來保濕、擋風(fēng)，促進種子發(fā)芽。每畝需要種子2kg。

3.2.1.2 堿蓬栽培群落特征

栽培的堿蓬群落隨著環(huán)境的變化而發(fā)生群落特征上的變化。表3至表5是在寶紹岱淖爾種植的堿蓬群落生長狀況，從密到疏的植物群落系列調(diào)查結(jié)果，三個樣地分別為沿地勢走向自高向低布置的上、中、下三個堿蓬群落樣地。從表3至表5的樣地調(diào)查結(jié)果可以看出，在寶紹岱淖爾干湖盆，隨著地勢往湖中心方向微傾斜，堿蓬植株數(shù)量逐漸減少，從141株分別減少到60株和57株；生長高度逐步降低，平均高度從34cm分別降到16cm和1.5cm；群落總蓋度從100%分別降到87.6%和10.59%。

表3 堿蓬群落調(diào)查表(上)Table 3 Suaeda glauca community survey table (on)

表4 堿蓬群落調(diào)查表(中)Table 4 Suaeda glauca community survey table (middle)

表5 堿蓬群落調(diào)查表(下)Table 5 Suaeda glauca community survey table (below)

3.2.1.3 栽培堿蓬株高和生物量

從圖1可以看出，在觀測期內(nèi)，堿蓬一直處于正常生長狀態(tài)，無論是最大株高還是平均株高都在2016年8月22日達到了最大值，從最大株高的增長值來看，在2016年7月31日至2016年8月6日，竟然增加了15cm，為觀測期內(nèi)堿蓬生長最快的時期，其他時間段平均增加7cm，在整個時間段內(nèi)，最大株高平均每天增加1.2cm；從平均株高的增長值來看，2016年7月31日至2016年8月14日是觀測期內(nèi)生長最快的時期，在整個時間段平均每天增加1cm。

圖1 堿蓬群落高度變化Fig.1 Height change of Suaeda glauca community

從表6和圖2看出，在觀測期內(nèi)，堿蓬地上植物體鮮重在2016年8月14日達到了最大值，為3976.40g/m2,2016年7月18日至2016年7月26日，地上植物體鮮重增加比較少，分別為40.20g/m2,190.20g/m2，堿蓬生長較慢；從2016年7月26日到2016年8月14日三個時間段內(nèi)，地上植物體鮮重分別增加了1118.40g/m2,901.60g/m2,1112.20g/m2，為整個觀測期生長最快的時期。在整個觀測期內(nèi)，堿蓬地上植物體鮮重平均每天增加105.08g/m2。

表6 堿蓬群落地上和地下植物體鮮重、干重、含水量記錄表Table 6 Record of fresh weight, dry weight and water content of aboveground and underground plants in Suaeda glauca community

圖2 堿蓬地上植物體鮮重和干重變化Fig.2 Changes in fresh weight and dry weight of plants on the surface of Suaeda glauca

從表6和圖3看出，堿蓬地下根系鮮重在2016年08月22日達到了最大值，為322.20g/m2，而且還有繼續(xù)增加的趨勢。2016年8月14日至2016年8月22日為根系鮮重增加最快的時期，為171.40g/m2,2016年7月31日至2016年8月14日，為增加最慢的時期，共增加了33.20g/m2。在整個觀測期內(nèi)，堿蓬地下根系鮮重平均每天增加9.48g/m2。

圖3 堿蓬根系鮮重和干重變化Figure 3 Changes in fresh weight and dry weight of the roots of Suaeda glauca

從表6和圖4來看，堿蓬地上植物體含水量，2016年8月14日是最小的，為84.92%,2016年7月31日是最大的，為91.09%；堿蓬地下根系含水量，2016年8月22日是最大的，為75.93%,2016年7月26日是最小的，為50.00%。

圖4 堿蓬地上植物體和地下根系各時段含水量變化Fig.4 Variation of water content in the aboveground plants and underground roots of Suaeda glauca

3.2.1.4 堿蓬栽培對小氣候及截留風(fēng)沙的效應(yīng)

3.2.1.4.1 堿蓬栽培對空氣溫度的影響

從表7和圖5可以看出，在整個時間段內(nèi)，堿蓬群落內(nèi)空氣溫度都比堿蓬群落外空氣溫度低，可見堿蓬群落的形成可以降低群落內(nèi)地表的溫度，不僅可以有效地降低地表蒸發(fā)量，并且可以產(chǎn)生小蔭涼地，為小昆蟲或小動物提高棲息或避暑的地方。堿蓬群落內(nèi)外空氣溫度差值最大的是2016年7月31日，為5.10℃，最小的是2016年8月22日，1.70℃。

表7 堿蓬群落內(nèi)外空氣溫度的觀測值記錄表Table 7 Observations of air temperature inside and outside the Suaeda glauca community

圖5 堿蓬群落內(nèi)外空氣溫度變化Figure 5 Changes in air temperature inside and outside the Suaeda glauca community

3.2.1.4.2 堿蓬群落對空氣相對濕度的影響

從表8和圖6可以看出，在整個觀測期的6次觀測中，堿蓬栽培生長地的空氣相對濕度均比裸露地表的高，可見堿蓬的生長可以增加空氣濕度，減少水分蒸發(fā)，改善微型小氣候。堿蓬群落生長發(fā)育的土壤表面空氣的相對濕度要比裸露鹽土高，其中2016年8月6日差值最大，為13.5%，2016年8月22日差值最小，為2%，而相對濕潤的空氣更利于植物的生長，降低地表溫度，減弱地表的蒸發(fā)強度。

表8 堿蓬群落內(nèi)外空氣相對濕度記錄表Table 8 Record of relative humidity of air inside and outside of Suaeda glauca community

圖6 堿蓬群落內(nèi)外空氣相對濕度變化Fig.6 Variation of relative humidity of air inside and outside the Suaeda glauca community

3.2.1.4.3 堿蓬栽培對截留風(fēng)沙的定量觀測

本次觀測采用建立堿蓬植物冠幅與截沙量關(guān)系的方法，初步計算堿蓬單位面積截沙力。經(jīng)過對測試樣本的野外實地量算，測得堿蓬植物單位面積的截沙力為2.65g/cm2。

3.2.2 輕度鹽堿化地段栽植檉柳等灌木

2014年10月，在哈根淖爾輕度鹽堿化地段移栽了烏柳(SalixcheilophilaSchneid.)、黃柳(SalixgordejeviiChang et SkV.)、檉柳(TamarixchinensisLour.)3種灌木(表9)，其中檉柳成活率最高，達到了82.6%。表現(xiàn)出對當?shù)丨h(huán)境良好的適應(yīng)能力；烏柳成活率分別51.2%，適應(yīng)能力中等；黃柳的成活率12.2%，表明黃柳對輕度鹽堿化土壤的適應(yīng)能力很差。

表9 栽植幾種灌木成活率Table 9 Survival rate of several shrubs planted

3.3 其它治理措施

3.3.1 制作干柳條沙障

在2015年和2016年治理區(qū)均鋪設(shè)南北向沙障，位于寶紹岱淖爾西北主風(fēng)向上方，常年經(jīng)受來自西北的強風(fēng)侵蝕區(qū)(表10)。經(jīng)觀測，沙障區(qū)域內(nèi)共發(fā)現(xiàn)有15種植物，其中多年生植物9種，所占比例達到60.00%。而未鋪設(shè)沙障的對照區(qū)只有沙鞭、芨芨草、銀灰旋花、堿蓬、虎尾草5種植物，植物種數(shù)為沙障內(nèi)的1/3，多年生植物則只有3種。

表10 沙障下植物種類及生活型Table 10 Plant species and lifestyle under sand barrier

3.3.2 圍欄封育自然恢復(fù)

2015年把寶紹岱淖爾4萬多畝干湖盆用網(wǎng)圍欄封育，湖濱植被有了修養(yǎng)恢復(fù)的機會。網(wǎng)圍欄圍封以后自然恢復(fù)的植被群落出現(xiàn)，其中最顯著的是蘆葦叢，蓋度約達30%-60%，高度平均82.5cm。未做封育措施的圍欄外蓋度小于7%，高度5-6cm。

圍欄內(nèi)自然恢復(fù)的植物種類包括蘆葦、堿茅、水燭、堿蓬、西伯利亞蓼、虎尾草、西伯利亞白刺、畫眉草等，其中多年生植物種類占55.56%；圍欄外對照區(qū)植物只有堿蓬、畫眉草等一年生植物，分布種類非常少。

4 結(jié)論

4.1 采用堿蓬治理干湖盆鹽漬化

試驗表明：堿蓬植物截沙擋風(fēng)力度為2.65g/cm2。在重度鹽堿地治理中，人工種植堿蓬不僅單位面積成本低，生長、成熟速度快，覆蓋率高，固沙持水，而且能夠改善微型小氣候。堿蓬群落具有良好的降低土壤溫度、減弱蒸發(fā)作用，可以降低不同深度的土壤緊實度，透氣、保溫，從而改善土壤的物理結(jié)構(gòu)，有利于植物生長和土壤微生物活動。堿蓬出現(xiàn)以后，干湖盆里植物多樣性的增加，使成群的鳥兒在堿蓬地里盤旋、降落；蜥蜴、昆蟲也多了起來。

4.2 灌木移栽治理干湖盆鹽漬化

由于檉柳移栽成活率最高，在灌木治理輕度鹽堿地時，最好選擇檉柳。

4.3 柳條沙障治理干湖盆鹽漬化

通過鋪設(shè)柳條沙障試驗，沙障區(qū)比對照區(qū)增加10種植物，多年生植物增加比例為50.00%。柳條沙障治理鹽堿地具有防風(fēng)固土作用，其以成本低，見效快成為了治理鹽堿地的一種有效的方法。

4.4 自然恢復(fù)治理干湖盆鹽漬化

通過對干湖盆重度鹽堿地圍封一年之后，圍欄內(nèi)的蘆葦叢長勢更明顯。試驗區(qū)圍欄內(nèi)自然恢復(fù)的植物以堿茅、蘆葦為主，其中多年生植物種類占56%。

總之，通過采用不同耐鹽堿植物及治理措施的試驗研究，積累了干湖盆鹽堿地治理的有效方法，在經(jīng)濟成本核算上切實可行，具備可持續(xù)推廣的現(xiàn)實意義。同時，進一步提高人們的生態(tài)保護意識，引起全社會關(guān)注干湖盆鹽堿地生態(tài)環(huán)境保護的重要性，充分調(diào)動各級領(lǐng)導(dǎo)與廣大農(nóng)牧民保護草原、建設(shè)草原、合理利用草原的積極性與主動性。