石羊河下游紅砂天然更新特征

劉永剛，許麗，王菊蓮，方青，王海燕，李玉成，魏林生，石光明

（甘肅省武威市石羊河林業(yè)總場(chǎng)，甘肅 民勤 733399）

石羊河下游植被是維護(hù)河西走廊的重要生態(tài)屏障，上世紀(jì)60年代以來人工營(yíng)造的喬木林、灌木林大面積衰退和死亡[1-2]，人工造林速度趕不上植被退化的速度。紅砂Reaumuria songarica為荒漠區(qū)典型超旱生小灌木，廣泛分布在我國(guó)的新疆、青海、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古和東北地區(qū)，是荒漠灌叢植被中的建群種和主要優(yōu)勢(shì)種[3]。石羊河下游是典型的荒漠區(qū)，境內(nèi)紅砂分布范圍大，數(shù)量呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，比重越來越大。石羊河下游原為伸入巴旦吉林和騰格里兩大沙漠前緣的尾閭湖，水域面積曾4 000 km2，曾為水草豐美的大片綠洲，隨著開發(fā)程度的加大，從西漢開始，湖泊逐漸萎縮干涸，湖盆、河床逐漸由沼澤植被退化為荒漠植被[2]，有變成第二個(gè)羅布泊的危險(xiǎn)[4]。實(shí)踐證明，封山育林、封沙育林（草）是高效生態(tài)修復(fù)途徑，常兆豐進(jìn)一步指出，增加沙漠植被應(yīng)以保護(hù)現(xiàn)有植被和促進(jìn)更新建造半人工植被為主[1]。要促進(jìn)以紅砂為主的植被自然更新，就需要了解掌握其自然更新規(guī)律，為此開展本文調(diào)查，以期通過幼苗密度、長(zhǎng)勢(shì)及存活率等指標(biāo)研究紅砂天然更新與立地的關(guān)系。

1 調(diào)查區(qū)概況

調(diào)查區(qū)位于石羊河下游，地處河西走廊東北部的民勤縣境內(nèi)，在石羊河林業(yè)總場(chǎng)下轄林區(qū)。區(qū)內(nèi)氣候干燥，風(fēng)大沙多，年均降水110 mm，年均蒸發(fā)2 600 mm，年均氣溫7.9 ℃，年均相對(duì)濕度45%；年風(fēng)沙130 d左右，其中8級(jí)以上大風(fēng)超過30 d，最大風(fēng)速31 m/s，主風(fēng)向NW。

2 調(diào)查方法

在石羊河林業(yè)總場(chǎng)林區(qū)根據(jù)立地條件選設(shè)8個(gè)樣地，樣地大小100 m×100 m，分別表示為Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8，樣地基本情況見表1。每個(gè)樣地設(shè)3樣方，樣方大小10 m×10 m。2019年10月觀測(cè)記錄紅砂幼苗密度、苗高，所選樣地土壤理化測(cè)驗(yàn)由甘肅治沙研究所實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。2020年5月觀察幼苗存活數(shù)量。Microsoft Excel 2003、IBM SPSS Statistics 21處理分析數(shù)據(jù)。

表1 樣地基本情況

3 結(jié)果與分析

3.1 更新幼苗發(fā)芽成苗

由圖1可見，紅砂更新幼苗當(dāng)年密度不同樣地之間差異懸殊，說明紅砂種子發(fā)芽成苗隨立地條件不同而變化劇烈。8個(gè)樣地大致可以為3組：Y1、Y3、Y5為一組，更新幼苗當(dāng)年密度直線上升；Y2、Y4為一組，兩者更新幼苗當(dāng)年密度相近且明顯低于前第一組；Y6、Y7、Y8為一組，三者更新幼苗當(dāng)年密度相近且明顯低于第二組，說明第一組樣地有利于紅砂種子發(fā)芽成苗，尤以Y5最有利；第三組樣地不利于紅砂種子發(fā)芽成苗，尤以Y6最不利；第二組樣地對(duì)于紅砂種子發(fā)芽成苗的作用介第一、三組之間。

圖1 紅砂更新幼苗當(dāng)年密度

對(duì)比表1可見，地理坐標(biāo)、海拔，以及土壤全氮、速效磷、有機(jī)質(zhì)含量等指標(biāo)，在樣地之間的變化趨勢(shì)均與紅砂更新幼苗密度的變化趨勢(shì)不同，土壤pH值、電導(dǎo)率和地勢(shì)與紅砂更新幼苗密度相關(guān)性較強(qiáng)。Y1、Y2、Y3、Y4、Y4、Y5均地勢(shì)平坦，其中Y1、Y3、Y5地表有結(jié)皮或輕度鹽漬，土壤保水性能較高，恰恰與其紅砂更新幼苗密度較高相對(duì)應(yīng)，特別是在土壤上有微地形積水條件的牲畜蹄穴、機(jī)械胎壓小溝、低洼地段土壤物理結(jié)皮種子容易發(fā)芽成苗，說明紅砂種子發(fā)芽對(duì)水分的要求更多一點(diǎn)，但并非決定性因素，Y6雖然地勢(shì)平坦，土壤保水性能強(qiáng)，但其土壤pH值和電導(dǎo)率較高，土壤鹽堿較重，地表有大量白色鹽漬，其紅砂更新幼苗密度極其稀疏；Y2、Y4地表覆蓋砂礫，土壤保水性能較差，恰恰與其紅砂更新幼苗密度較低相對(duì)應(yīng)；Y7、Y8均為沙丘坡地，土壤通透性好，保水性能差，其紅砂更新幼苗密度也非常低。說明地理坐標(biāo)、海拔，以及土壤全氮、速效磷、有機(jī)質(zhì)含量與紅砂種子發(fā)芽成苗無關(guān)；地勢(shì)平坦，土壤保水性能強(qiáng)有利于紅砂種子發(fā)芽成苗，反之則不利，鹽堿過重則限制紅砂種子發(fā)芽成苗。

3.2 更新幼苗存活

由圖2可見，更新幼苗次年保存率樣地之間差異明顯，說明紅砂幼苗存活隨立地條件不同而不同。8個(gè)樣地大致可以為2組：Y1、Y2、Y3、Y4、Y5為一組，更新幼苗次年保存率較高；Y6、Y7、Y8為一組，更新幼苗次年保存率較低，說明第一組樣地有利于紅砂更新幼苗存活，尤以Y5最有利于；第二組不利于紅砂更新幼苗存活，尤以Y8最不利。

圖2 紅砂更新幼苗次年保存率

對(duì)比表1可見，地理坐標(biāo)、海拔，以及土壤全氮、速效磷、有機(jī)質(zhì)含量和pH值、電導(dǎo)率等指標(biāo)，在樣地之間的變化趨勢(shì)均與紅砂更新幼苗次年保護(hù)率的變化趨勢(shì)不同，地勢(shì)與紅砂更新幼苗次年保存率存在一定相關(guān)性。Y1、Y2、Y3、Y4、Y4、Y5均地勢(shì)平坦，與其紅砂更新幼苗次年保存率較高相對(duì)應(yīng)；Y6地勢(shì)平坦但土壤鹽堿較重，其紅砂更新幼苗次年保存率則相對(duì)較低；Y7、Y8均為沙丘坡地，土壤通透性好，保水性能差，其紅砂更新幼苗次年保護(hù)率更低，其中Y8坡度較大，其紅砂更新幼苗次年保存率更低于Y7。說明地理坐標(biāo)、海拔，以及土壤全氮、速效磷、有機(jī)質(zhì)含量和pH值、電導(dǎo)率等因子與紅砂更新幼苗存活能力無關(guān)；地勢(shì)平坦，土壤保水性能強(qiáng)有利于紅砂更新幼苗存活，反之則不利于紅砂種子更新幼苗存活，沙丘坡度大時(shí)抑制作用更嚴(yán)重。

3.3 更新幼苗高生長(zhǎng)

由圖3可見，更新幼苗次年苗高樣地之間差異明顯，說明紅砂幼苗高生長(zhǎng)隨立地條件不同而不同。8個(gè)樣地按照數(shù)值大致可以為3組：Y2、Y5、Y6為一組，更新幼苗次年苗高較大；Y1、Y3、Y4、Y8為一組，更新幼苗次年苗高較??；Y7為一組，更新幼苗次年苗高最小，說明第一組樣地有利于紅砂更新幼苗高生長(zhǎng)，尤以Y6最有利于；第三組不利于紅砂更新幼苗高生長(zhǎng)，第二組則介于第一、三組之間。

圖3 紅砂更新幼苗欠年苗高

對(duì)比表1可見，地理坐標(biāo)、海拔，以及土壤全氮、速效磷、有機(jī)質(zhì)含量和pH值、電導(dǎo)率等指標(biāo)，在樣地之間的變化趨勢(shì)均與紅砂更新幼苗次年苗高的變化趨勢(shì)不同，土壤質(zhì)地與紅砂更新幼苗次年苗高存在一定相關(guān)性。Y2、Y5、Y6土壤黏重，與其紅砂更新幼苗次年苗高較大相對(duì)應(yīng)；Y1、Y3、Y4、Y8土壤黏性較低，其紅砂更新幼苗次年苗高則較低；Y7為沙丘風(fēng)沙土，黏性最低，其紅砂更新幼苗次年苗高也最低。說明地理坐標(biāo)、海拔，以及土壤全氮、速效磷、有機(jī)質(zhì)含量和pH值、電導(dǎo)率等因子與紅砂更新幼苗高生長(zhǎng)無關(guān)；黏性土壤有利于紅砂更新幼苗高生長(zhǎng)，沙性土壤不利于紅砂更新幼苗高生長(zhǎng)。

4 結(jié)論與討論

綜合分析調(diào)查結(jié)果可知，紅砂種子發(fā)芽成苗隨立地條件變化最為劇烈，幼苗存活和苗高生長(zhǎng)隨立地條件變化比較平緩。地理坐標(biāo)、海拔，以及土壤全氮、速效磷、有機(jī)質(zhì)含量與紅砂種子發(fā)芽成苗、幼苗存活、幼苗高生長(zhǎng)均無關(guān)。地勢(shì)平坦，土壤保水性能強(qiáng)有利于紅砂種子發(fā)芽成苗更新幼苗存活，反之則不利，鹽堿過重則限制紅砂種子發(fā)芽成苗，沙丘坡度大嚴(yán)重抵制幼苗存活。黏性土壤有利于紅砂更新幼苗高生長(zhǎng)，沙性土壤不利于紅砂更新幼苗高生長(zhǎng)。

根據(jù)實(shí)地觀察，紅砂種子發(fā)芽成苗適宜在有積水條件的微地形，比如黏性土壤大雨過后形成的地表裂縫、龜裂縫隙，低洼地段形成的土壤物理結(jié)皮，或是砂礫石縫。這些地段更能保持土壤較長(zhǎng)時(shí)間的濕潤(rùn)，并有一定的遮覆作用，種子不至于被暴曬，是種子發(fā)芽成苗的微圃[5-6]。這些現(xiàn)象進(jìn)一步說明紅砂種子發(fā)芽成苗，水分條件尤為重要。結(jié)合紅砂種子天然更新的特征，如何人工創(chuàng)造或增加紅砂微圃，利用當(dāng)?shù)氐慕邓攸c(diǎn)進(jìn)行植被恢復(fù)，有待進(jìn)一步在生產(chǎn)中實(shí)踐。