山丹縣戈壁類型與灌木林封育成效

司健

（山丹縣林業(yè)技術(shù)工作站，甘肅 山丹 734100）

戈壁俗稱戈壁灘、礫石荒漠，源自蒙古語，指植被稀疏的地方，是粗砂、礫石覆蓋硬土層而成的一類荒漠地貌，廣泛分布于亞洲中部干旱、極端干旱區(qū)地勢開闊地帶[1-3]，其中木本植物主要生活型為半喬木、半灌木、小半灌木，以落葉、落枝、脫皮、枝葉刺化等適應(yīng)干旱，種類貧乏、獨(dú)特，區(qū)系成分古老，特有植物群落較多[4-7]，生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱，一旦破壞很難恢復(fù)[8]。研究表明，黑戈壁植物群落類型貧乏，呈單一化趨勢，水土條件的空間分異是其關(guān)鍵因素[9]；小尺度內(nèi)生境分異是導(dǎo)致河西戈壁植群落及其物種分布不均勻主要因子之一[5]。分異是戈壁分類的基礎(chǔ)，趙松喬曾將河西走廊西北部戈壁劃分為6類[10]，馮益明等按成因、物質(zhì)組成和植被提出戈壁分類方案[1]，蘇萬紅等按成因劃分河西走廊戈壁為2級(jí)6種類型[2]，安富博等人在土壤性質(zhì)研究中也劃分了戈壁類型[3]，為系統(tǒng)研究戈壁植物群落與小尺度生境的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。

山丹縣北部戈壁植物群落由少數(shù)幾種半灌木、小灌木組成，是河西走廊荒漠植被的代表，更是縣域南部綠洲農(nóng)牧區(qū)重要的生態(tài)屏障。2005年，通過實(shí)施森林生態(tài)效益補(bǔ)償和封山（沙）育林項(xiàng)目，山丹縣北部戈壁開始逐年封育。目前，該區(qū)達(dá)到國家特別規(guī)定的灌木林標(biāo)準(zhǔn)[11]的成林面積6.47萬hm2，未成林封育面積1.81萬hm2。在灌木林封育管護(hù)工作中，筆者發(fā)現(xiàn)隨著戈壁類型的不同，灌木群落類型和蓋度也明顯不同。為此，以山丹縣北部戈壁灌木林為調(diào)查對象，以戈壁分類為基礎(chǔ)，分析判斷影響封育成林的主要因子，以期提高封育成效。

1 研究區(qū)概況

山丹縣地處河西走廊中部，北鄰巴丹吉林沙漠，地勢東南高，西北低，海拔1 550～2 300 m。山丹縣三面環(huán)山，南接祁連山，北部有龍首山，東南有大黃山，縣域南部和東部為沖洪積平原，為河西走廊典型的綠洲平原；中部為槽形帶狀沖積平原。研究區(qū)位于山丹縣境北部，龍首山以南，是南部綠洲區(qū)的重要生態(tài)屏障，規(guī)劃為生態(tài)公益林區(qū)，2005年開始封育。龍首山北接巴丹吉林沙漠，南麓為波狀丘陵，紅寺湖地區(qū)為封閉型溝谷平原。研究區(qū)年均氣溫7.7 ℃；年均降水162.9 mm；年均蒸發(fā)1 787.7 mm，是降水量的11倍；年均無霜期151 d，最大凍土深度143 cm。

2 調(diào)查方法

樣線樣方結(jié)合法調(diào)查。在龍首山山前設(shè)立1條西—東向調(diào)查樣線，西起101°14′30″E、38°45′49″N，東至101°30′29″E、38°41′51″N，長70.3 km；在縣域西部自龍首山向東南設(shè)立1條西北—東南向調(diào)查樣線，北起100°55′13″E、38°45′57″N，南至101°31′35″E、38°33′29″N，長60.2 km，沿途觀察記錄灌木種類及其生境特征。沿樣線劃分22個(gè)灌木林分布區(qū)設(shè)為樣段，觀察記錄地貌特征、戈壁類型、灌木種類。每個(gè)樣段沿樣線設(shè)立5個(gè)樣方，樣方規(guī)格5 m×5 m，南北向，間距1 km。調(diào)查記錄樣方地理位置、海拔、地形、戈壁類型、人為擾動(dòng)情況等生境特征，灌木層蓋度、樹種組成、個(gè)體數(shù)量、冠幅、高度等。戈壁分類參照[文獻(xiàn)1、2、3]，群落分類參照[文獻(xiàn)5、12、13]，灌木層蓋度采用對角線法測定。

3 結(jié)果與分析

3.1 灌木種類及其分布

觀察所見，研究區(qū)內(nèi)共有灌木7科11種，其中建群種5種。

1）珍珠豬毛菜Salsola passerina，藜科。半灌木，根粗壯，莖彎曲。分布于山麓、洪積扇、丘陵、洼地，海拔1 600～2 160 m，常組成單優(yōu)群叢，也能與其他灌木組成雙優(yōu)群叢，或散生于其他灌木群叢。

2）鹽爪爪Kalidium foliatum，藜科。小灌木，莖直立或平臥。分布于洪積扇、丘陵、洼地，海拔1 840～2 000 m，可組成單優(yōu)群叢，或與其他灌木組成雙優(yōu)群叢，或散生于其他灌木群叢。

3）細(xì)枝鹽爪爪Kalidium gracile，藜科。小灌木，莖直立。分布于洪積扇、丘陵、洼地，海拔1 840～2 120 m，散生于其他灌木群叢。

4）華北駝絨藜Krascheninnikovia arborescens，藜科。灌木，分枝多集中于上部，較長。分布于洪積扇，海拔1 950～2 000 m，散生于其他群叢。

5）中亞紫菀木Asterothamnus centraliasiaticus，菊科。半灌木，根狀莖粗壯，莖簇生，直立或斜升。分布于沙質(zhì)戈壁，海拔1 600～1 770 m，散生于其他群叢。

6）灌木亞菊Ajania fruticulosa，菊科。小半灌木，枝被稠密短柔毛，平臥或斜升。分布于沙質(zhì)戈壁，海拔1 750～1 800 m，散生于其他群叢。

7）紅砂Reaumuria soongarica，檉柳科。小灌木，仰臥，小枝多拐曲。分布于洪積扇、丘陵、山麓、洼地，海拔1 600～2 160 m，與其他灌木組成雙優(yōu)群叢，或散生于其他灌木群叢。

8）白刺N(yùn)itraria tangutorum，蒺藜科。灌木，枝彎曲、平臥或開展，不孕枝先端刺針狀。分布于沙化質(zhì)戈壁，海拔1 600～1 770 m，散生于其他群叢。

9）小葉錦雞兒Caragana microphylla，豆科。灌木，枝具針刺，直立或彎曲。分布于丘陵，海拔1610～1 650 m，散生于其他群叢。

10）蒙古扁桃Amygdalus mongolica，薔薇科。灌木，枝條開展。零星分布于山麓、溝壑、峭壁、丘陵，海拔2 240～2 320 m，組成稀疏單優(yōu)群叢，或散生于其他灌木群叢。

11）鮮黃小檗Berberis diaphana，小檗科。灌木，莖刺粗壯。零星分布于山麓、丘陵，海拔2 380～2 400 m，組成稀疏單優(yōu)群叢。

3.2 灌木群叢分布

由表1可以看出，研究區(qū)有珍珠豬毛菜、珍珠豬毛菜-鹽爪爪、珍珠豬毛菜-紅砂、紅砂-珍珠豬毛菜、鹽爪爪-珍珠豬毛菜、蒙古扁桃、鮮黃小檗等7種灌木群叢，其中珍珠豬毛菜群叢分布最廣，珍珠豬毛菜還與紅砂、鹽爪爪組成雙優(yōu)群叢；鹽爪爪群叢分布于鹽化戈壁中；蒙古扁桃、鮮黃小檗群叢則分布于石質(zhì)山地。說明珍珠豬毛菜群叢是研究區(qū)典型戈壁灌木林的基本群落，隨著局部區(qū)域的鹽堿化、沙化或向山地過渡，被鹽爪爪、蒙古扁桃、鮮黃小檗群叢代替，或大量伴生紅砂成為雙優(yōu)群叢。

由表1可以看出，群落灌木層蓋度與海拔相關(guān)不大而與戈壁類型相關(guān)密切。12個(gè)樣段蓋度＞30%，達(dá)到國家特別規(guī)定的灌木林成林標(biāo)準(zhǔn)[11]，除17號(hào)樣段外，全部為典型戈壁；6個(gè)樣段蓋度20%～30%，接近成林標(biāo)準(zhǔn)，其中蓋度最大的5號(hào)樣段為典型戈壁，鹽化典型戈壁1個(gè)，非典型戈壁4個(gè)；4個(gè)樣段蓋度＜20%，其中1個(gè)為沙化典型戈壁，其余均為非典型戈壁。地形和坡度決定戈壁是否典型。因此，研究區(qū)灌木是否成林主要決定于地形和坡度，成林灌木群落均分布于地形平緩的典型戈壁；未成林灌木群落少數(shù)分布于典型戈壁，多數(shù)分布在坡度陡峭的石質(zhì)山地類非典型戈壁。

由表1還可以看出，各種灌木叢高和冠幅均與海拔相關(guān)不密切而與戈壁類型相關(guān)較密切。灌木叢高樣方平均值10～43 cm，均屬小灌木之列，其中珍珠豬毛菜15～31 cm。灌木冠幅樣方平均值15～60 cm，其中珍珠豬毛菜21～45 cm。各種灌木的冠幅均大于或等于叢高，說明研究區(qū)各種灌木地上部分生長主要表現(xiàn)為擴(kuò)大冠幅。灌木種群數(shù)量與戈壁類型和伴生灌木緊密相關(guān)，灌木個(gè)體數(shù)量樣方平均值1～135叢，其中珍珠12～135叢。樣方灌木個(gè)體數(shù)量相差懸殊，而平均冠幅、平均叢高相差不大，說明研究區(qū)各種灌木對戈壁生境的適應(yīng)性主要表現(xiàn)為種群數(shù)量，適應(yīng)度高則種群數(shù)量多，適應(yīng)度低則種群數(shù)量少。

表1 樣段調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

續(xù)表1

4 結(jié)論與討論

山丹縣北部公益林區(qū)戈壁分布有11種灌木，珍珠豬毛菜、鹽爪爪、紅砂、蒙古扁桃、鮮黃小檗5種為建群種；分布有7種灌木群叢，珍珠豬毛菜群叢為典型戈壁中灌木林的基本群落，隨著局域性鹽堿化、沙化或向山地過渡被鹽爪爪、蒙古扁桃、鮮黃小檗群叢代替，或組成雙優(yōu)群叢；超過半數(shù)灌木群落達(dá)到成林標(biāo)準(zhǔn)，基本分布于典型戈壁，未成林灌木群落少數(shù)分布于典型戈壁，多數(shù)分布于石質(zhì)山地非典型戈壁；群落灌木層蓋度與戈壁類型、地形和坡度關(guān)系密切，與海拔相關(guān)不大；灌木對戈壁生境的適應(yīng)性主要表現(xiàn)為種群數(shù)量。總之，山丹縣北部公益林區(qū)戈壁灌木林封育成效比較顯著。

據(jù)了解，在山丹北部公益林區(qū)，即使像蓋度＜20%的蒙古扁桃、鮮黃小檗群叢，只要不是峭壁，在噴灌600 m3/hm2的條件下，補(bǔ)播旱生禾草可以實(shí)現(xiàn)總蓋度＞50%的灌草型植被。也就是說，通過積極的促進(jìn)式人工干預(yù)，山丹縣北部公益林區(qū)可以達(dá)到封沙育林目標(biāo)。

戈壁地表覆蓋的礫石是良好的保墑材料，能夠大幅度提高降水有效率。因此，地形平緩的典型戈壁雖然干旱少雨，同樣能生長植被并達(dá)到相當(dāng)蓋度。坡度較大的石質(zhì)山坡類似戈壁景觀，其礫石一般不是松散覆蓋在地表，而是被侵蝕突出于地表，保墑性能不如覆蓋的礫石，加之其降水多以徑流的形式流失，植被蓋度因此較典型戈壁低。典型戈壁中地形低洼處容易匯集降水，在蒸發(fā)作用下土壤深處的鹽分被抽提富集在淺層而鹽堿化[3]，由于土壤水分條件相對較好，因此植被蓋度大于地勢較高處。這是山丹縣北部戈壁植被隨小尺度內(nèi)生境分異而不同的主要原因。

植物對生境的適應(yīng)主要決定于其種子發(fā)芽成苗和幼苗適應(yīng)性，決定于微圃的有無[14-15]。微圃是供種子隱藏完成發(fā)芽準(zhǔn)備并為幼苗提供遮陰蔽風(fēng)條件的微型苗圃。典型戈壁地表覆蓋的礫石其縫隙就是良好的潛在微圃，遇到有效降水，落入其中的灌木種子順利發(fā)芽成苗，成功定居。植物種類不同，要求的微圃條件各有不同，有的種類要求苛刻，有的種類要求寬松，不同生境中微圃多種多樣，因此同一戈壁局域中會(huì)有多種灌木定居，而且隨著對微圃要求的苛刻程度不同，種群數(shù)量相差懸殊[16]。在降水相對豐富的年份，戈壁中有效微圃數(shù)量多，更多的灌木因此成功定居，從而提高群落密度，與灌溉種草措施相似。這是戈壁灌木林能夠封育成林的重要原因，更是戈壁灌木林獨(dú)特且脆弱的根本原因。石質(zhì)山地坡度較大，其微圃主要由徑流作用形成[17]，同時(shí)徑流又造成降水流失，潛在微圃數(shù)量較少，只有在降水豐富的年份才出現(xiàn)有效微圃，因此這些類似戈壁景觀的地形中灌木種類少而且林分稀疏。