草方格沙障內(nèi)無灌溉種植羅布麻固沙試驗研究

雷春英，吳明，姜黎，吉小敏

(1.新疆林科院造林治沙研究所,新疆精河荒漠生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站, 新疆 烏魯木齊 830063；2.新疆維吾爾自治區(qū)重點林業(yè)工程質(zhì)量管理總站，新疆 烏魯木齊830000；3.中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所荒漠與綠洲生態(tài)國家重點實驗室, 新疆 烏魯木齊 830011)

截至2014年底，新疆沙化土地總面積為7 470.64萬hm2，占新疆總面積的44.87%，其中流動沙地面積2 864.05萬hm2，占新疆總面積的17.2%[1]。截至2019年1月，經(jīng)國家林業(yè)和草原局公告的國家沙化土地封禁保護區(qū)有102個，已著手建設的有92個。其中新疆38個，已著手建設的34個。

封禁保護區(qū)建設工程完工當年，所鋪設的草方格沙障確實發(fā)揮了固阻流沙的功效，然而在風沙危害嚴重區(qū)域，固阻流沙的功效開始減弱。若羌縣國道218羅布莊段國家沙化土地封禁保護區(qū)高立式沙障與草方格沙障于2015年10月下旬施工完畢。2016年11月上旬調(diào)查，已有100 m寬、3 850 m長的草方格沙障被流沙全部掩埋。距草方格沙障外側10 m處，兩道間距10 m、高1.2 m的高立式沙障3 760 m全部被掩埋，3 240 m部分被掩埋，在218國道東側形成了一條寬20 m左右、長7 km的沙壟。沙壟形成后，沙障的護路效果明顯降低，每遇大風天氣，舌狀沙堆再次侵襲路面，妨礙過往車輛通行。

羅布麻(ApocynumvenetumL.)經(jīng)濟價值極高，可制藥、制茶，是優(yōu)良的纖維植物[2]。我國羅布麻資源曾經(jīng)十分豐富，但隨著工業(yè)生產(chǎn)對野生原料的過度開發(fā)，致使羅布麻資源急劇減少[3,4]。然而，羅布麻耐鹽、耐旱、抗寒、耐高溫、抗風沙能力強，在惡劣的環(huán)境中仍然可以生存，在封禁保護區(qū)草方格沙障內(nèi)種植開發(fā)羅布麻資源，既不與林農(nóng)爭地，又可延長固阻流沙的功效發(fā)揮生態(tài)效益[2,5]，還可開發(fā)經(jīng)濟價值，拓寬管護經(jīng)費來源。

由于工程固沙具有防沙功能的衰退性，即在發(fā)揮其功能的同時必然導致其功能衰退[6]，生物固沙受水源限制，在降水量小于300 mm的干旱地區(qū)，無灌溉條件下人工植被難以成活[7]。需要對衰退的機械防沙體系進行反復修護，生物防護區(qū)域需修建灌溉水井，配備滴灌設施，工程治沙與生物治沙均需進行持續(xù)的人力物力的投入，才能保障固阻流沙功能的持續(xù)作用。本試驗擬探索利用草方格沙障提供的相對穩(wěn)定的局部環(huán)境，結合羅布麻對惡劣環(huán)境的適應性，既能延長草方格沙障固阻流沙功效，又可適當減少人力物力的投入。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

研究區(qū)位于新疆精河縣托托鄉(xiāng)境內(nèi)，天山北麓哈爾舒山山麓一帶。阿拉山口吹來的西北風，垂直或斜交于哈爾舒山麓一帶。氣流受阻與山體摩擦，產(chǎn)生強烈的抑制作用，風向改變?yōu)槲鞅憋L或西風。每年風季地面松散的沙粒被風裹攜形成風沙流，在沙泉子大沙山一帶至沙丘道班，形成寬1 km、長10余km的流沙帶。流沙帶上，分布有大小不等、類型不同的沙丘。年降水量70.95～133.25 mm[8]，由于有天然降水補給，沙丘普遍存在著懸著水濕沙層，4—11月流沙地0～60 cm沙層中含水量在1.579%～3.713%[9]。這一帶的植被以梭梭和白梭梭為主要建群種，伴生植物有艾比湖沙拐棗、木霸王、對節(jié)刺、豬毛菜等。半固定沙丘、沙地植被覆蓋度15%左右。天然羅布麻僅分布在與艾比湖濕地南緣交界區(qū)域，G30連霍高速公路南側區(qū)域未見天然羅布麻分布，僅種植有少量的羅布麻用于科研試驗。

阿拉山口-獨山子石油輸送管道與烏—伊公路在哈爾舒山山麓一帶并行，相距600～2 000 m不等，管道兩側為半固定沙丘、沙地。因管道施工破壞了原有植被，作為水土保持工程的草方格沙障于2005年與管道建設同步完工，并對草方格沙障進行常年維護，至今保存良好。

1.2 試驗材料

羅布麻耐旱，因其葉片上下表皮均有發(fā)達柵欄組織，且葉表皮的角質(zhì)化層可以減少水分的大量蒸發(fā)[5]。

羅布麻耐鹽，其根系發(fā)達、入土深，可以通過表土重金屬鹽和輕鹽漬化深度2～3 m深的土壤層直達地下水層，以適應土壤鹽漬化[5，10]。

羅布麻耐風蝕沙壓，羅布麻當年的新枝多萌發(fā)在枯枝叢內(nèi)，新枝在枯枝的保護下發(fā)芽和生長，防止風害[5]。

羅布麻既抗凍又耐熱。羅布麻的地下芽多分布于25～50 cm的土壤表層，且幼芽外面有芽孢保護，防止凍害，能適應寒冷的氣候[5]。

羅布麻生長于堿性土壤中(pH值>7.5)，幼苗出土期，土壤pH值在7.7～9.2；生長旺盛期，土壤pH值在7.9～9.4；盛花期，土壤pH值在8.0～9.4[11]。

鹽漬化、干旱、低溫、炎熱、大風頻繁這些環(huán)境因素限制了植物的生長，當這些環(huán)境因素相互疊加并伴有豐富的沙源時，為保護當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境不得不建立機械防沙體系。羅布麻在鹽堿化、干旱、低溫、炎熱、風沙環(huán)境仍能存活甚至正常生長。

1.3 試驗方法

試驗分別設置在烏—伊公路沙丘道班附近和阿拉山口——獨山子石油輸送管道110樁號附近。選取寬4 m、長5 m的無植被的草方格沙障區(qū)域，在沙丘道班附近選2處，石油輸送管道110樁號附近選1處。羅布麻種植采用分株，種植時間為春季解凍后羅布麻萌動前。2019年3月25日栽植新挖的羅布麻株叢，每個1 m×1 m的草方格沙障內(nèi)栽植4叢，沿四個角各栽植1叢，且保留20～25 cm的地上莖。栽植后不進行灌溉撫育，任其自然生長。

在上述草方格沙障內(nèi)采集0～20 cm和20～40 cm深度土壤樣品，同時采集外圍鄰近區(qū)裸沙地土壤樣品，共采集土壤樣品54份。分析土壤pH值、總鹽、有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀。土壤鹽漬化程度分級參照新疆本地機構按不同土層深度土壤鹽漬化分級標準[12]。

試驗指標為萌發(fā)方格(有羅布麻萌發(fā)的方格)、萌發(fā)方格占比、萌發(fā)株(有萌發(fā)芽出露或枝條的羅布麻株叢)、萌發(fā)株占比、萌芽數(shù)(萌芽數(shù)包含新出露的地下芽)、平均萌芽數(shù)(每叢萌發(fā)的株數(shù))、存活數(shù)、保存率。

2 結果與分析

2019年4月下旬羅布麻開始陸續(xù)萌發(fā)，6月中旬對羅布麻萌發(fā)狀況進行調(diào)查，結果見表1。由表1可知，萌芽方格占比80%以上，平均91.67%，說明80%以上的草方格內(nèi)有羅布麻成活。萌發(fā)株占比45%以上，平均69.58%，說明在干旱區(qū)無灌溉條件下，羅布麻株叢萌發(fā)率可達45%以上。每個株叢萌發(fā)枝條1～7株不等，平均1.7株。

7月中旬，因110樁號試驗羅布麻被黃羊啃食，僅可見殘存的部分莖稈出露地面，無完整植株存留。沙丘道班a試驗點羅布麻遭受嚴重的斑枯病(Septoriaapocyni)，絕大部分植株已經(jīng)枯死或萎蔫，僅個別殘存幾片殘葉，已無健康植株。沙丘道班b試驗點病害輕微，尚有存活枝條。

7月19日調(diào)查沙丘道班b試驗點保存率，結果見表2。20個萌發(fā)方格，萌芽株合計120株，存活數(shù)合計65株，平均保存率為58.65%。僅1個方格無存活株，其余方格存活枝條為1～7株不等，有存活植株方格占比95%。保存率≥50%的萌發(fā)方格12個，其中全部存活的方格有4個。

表1 羅布麻萌發(fā)狀況

表2 羅布麻保存狀況

3 結論與討論

在年降水量為70.95～133.25 mm風沙區(qū)草方格沙障中，采用無灌溉分株繁殖法種植羅布麻的株叢平均萌發(fā)率為45%～88.75%。在大風、干旱、炎熱、土壤瘠薄偏堿性的惡劣環(huán)境中，遭受輕微病蟲侵害，未發(fā)生野生動物啃食情況下，無灌溉、無人工撫育條件下，羅布麻的平均保存率為58.65%，植被恢復效果明顯。試驗結果表明，羅布麻對非生物逆境具有良好的適應性，草方格沙障內(nèi)種植羅布麻以延長草方格沙障固阻流沙功能的措施具有可行性。

由于斑枯病造成的羅布麻莖稈枯死，影響其生長發(fā)育[13]，造成沙丘道班a試驗點試驗被迫中斷。110樁號試驗點羅布麻遭受野生黃羊啃食，保存率調(diào)查難以進行，該處試驗被迫中止。表明若采取防止野生動物干擾措施和病害防治措施，本試驗效果將更加理想。

利用羅布麻對非生物逆境良好的適應性，在草方格沙障提供的相對穩(wěn)定的局部環(huán)境中，開展羅布麻無灌溉種植，既延長了草方格沙障固阻流沙的功效，又克服了生物固沙措施對水源保障的依賴。另外，羅布麻病害嚴重影響了試驗效果，目前針對羅布麻病害的研究報道極少，建議開展羅布麻病害防治研究。