渾善達(dá)克沙地多倫縣流動(dòng)沙地飛播成效調(diào)查

閆德仁 黃海廣 閆婷 胡小龍

摘要 長(zhǎng)期連續(xù)定位調(diào)查結(jié)果對(duì)客觀評(píng)價(jià)飛播固沙成效的動(dòng)態(tài)變化具有重要意義。采用典型樣地定位調(diào)查方法，連續(xù)測(cè)定了2004—2018年渾善達(dá)克沙地多倫縣流動(dòng)沙地飛播區(qū)植物生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明，隨著飛播后植物生長(zhǎng)年限的增加，播區(qū)植物生長(zhǎng)經(jīng)歷了一個(gè)緩慢并波動(dòng)的過程，植物密度和植物種類均呈現(xiàn)多項(xiàng)式模型，植被蓋度和生物量均為指數(shù)模型。典型樣方內(nèi)植物群落結(jié)構(gòu)特征發(fā)生明顯變化，植物種類從8種逐漸增加到19種，多年生鄉(xiāng)土植物種從無到有，并逐漸增加到6種，植被平均蓋度從21.65%增加到60.00%，生物量從22.30 g/m2增加到56.70 g/m2。植被蓋度、生物量、植物種類和年度降雨具有顯著相關(guān)性，而植物種密度和年降雨的相關(guān)性較差。飛播固沙后植物生長(zhǎng)經(jīng)歷了一個(gè)緩慢并波動(dòng)的過程，植被蓋度、多年生鄉(xiāng)土植物逐漸增加，群落結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)生實(shí)質(zhì)性變化。

關(guān)鍵詞 渾善達(dá)克沙地；飛播固沙；成效調(diào)查

中圖分類號(hào) X173 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2023）09-0046-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.09.012

Abstract The results of longterm continuous positioning surveys have great significance for the objective evaluation of the dynamic changes in the effectiveness of aerial seeding sand fixation.A typical sample plot location survey method was used to be continuously measured the dynamic changes of plant growth in the mobile sandy aerial seeding area of Duolun County， Otindag Desert Land from 2004 to 2018. The results showed that plant growth experienced a slow and fluctuating process with the increase of plant growth years after aerial seeding. At the same time， the plant density and plant species were both the expressed the polynomial model，but the vegetation coverage and biomass were both the exponential models. Significant changes of plant community structure characteristics was led in typical plots，which the plant species gradually increased from 8 to 19 kinds， perennial native plant species was started from nothing to gradually increased to 6 species， the average vegetation coverage increased from 21.65% to 60.00%， and the biomass increased from 22.30 g/m2 to 56.70 g/m2.The correlations of the vegetation coverage， biomass， plant species and annual rainfall were significant，but the correlation between plant species density and annual rainfall was poor.The plant growth experienced a slow and fluctuating process after the aerial seeding and sand fixation，which the vegetation coverage and perennial native plants gradually increased， at the same time the community structure gradually changed substantially.

Key words Otindag Desert Land;Aerial seeding and sand fixation;Effectiveness survey

基金項(xiàng)目 內(nèi)蒙古自治區(qū)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目（2021GG0031）；多倫生態(tài)站運(yùn)行補(bǔ)助項(xiàng)目。

作者簡(jiǎn)介 閆德仁（1962—），男，內(nèi)蒙古通遼人，研究員，博士，從事沙漠治理研究。

飛播固沙是我國(guó)防沙治沙三大植物治沙技術(shù)之一，具有治沙面積大，投入少，見效快的特點(diǎn)。從20世紀(jì)60年代初，內(nèi)蒙古首次在庫(kù)布齊沙漠中、西部進(jìn)行飛機(jī)播種種草，但由于經(jīng)驗(yàn)不足及技術(shù)原因，飛播未獲得成功。1978年以后，在廣大科技人員的共同努力下，飛播固沙技術(shù)逐漸改進(jìn)和完善，飛播成效達(dá)到部頒優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)，并在適宜飛播的沙地類型和播種量、播期的確定、主要植物種的選擇及植物種的配置取得突破性進(jìn)展。例如，毛烏素沙地、庫(kù)布齊沙漠飛播后，由于植被的逐漸恢復(fù)，地表風(fēng)沙活動(dòng)減弱，地表粗度增大，流動(dòng)沙地形態(tài)也逐漸變?yōu)榘牍潭ɑ蚬潭顟B(tài)，土壤的性能得到改善，有機(jī)質(zhì)的含量增加［1］。閆德仁等［2］研究表明，隨著飛播后植物時(shí)間的增加，植被蓋度、植物密度和物種數(shù)也在增加。李新榮等［3］研究認(rèn)為，隨著飛播后植被的逐漸恢復(fù)，植物群落結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，植物種也發(fā)生明顯變化。在渾善達(dá)克沙地，隨著京津風(fēng)沙源工程的啟動(dòng)，2000年以后也逐漸開展飛播固沙實(shí)踐［4-6］。何建龍等［7］論述了植被恢復(fù)技術(shù)在多倫縣沙漠化防治中的應(yīng)用效果。金旻等［8］總結(jié)了渾善達(dá)克沙地綜合治理模式，并進(jìn)行了效益評(píng)價(jià)分析。哈斯寶力道等［9］調(diào)查研究了渾善達(dá)克沙地如何提高飛播治沙造林成效的關(guān)鍵技術(shù)。慕宗杰等［10］認(rèn)為，飛播后植物群落物種隨著恢復(fù)年度增加而增加，但飛播9年后，植物種數(shù)量達(dá)到最高。周景陶等［11］認(rèn)為，影響渾善達(dá)克沙地飛播植被的主要因子是土壤水分，而飛播8年后沙蒿群落趨于穩(wěn)定。然而，這些研究都是在空間替代時(shí)間的調(diào)查樣地取得的分析結(jié)果。為了克服以往飛播調(diào)查樣空間替代時(shí)間影響調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果的不足，該研究在相同飛播地，通過每年（2004—2018年）定期進(jìn)行典型樣地植物特征的調(diào)查，分析了多倫縣一號(hào)沙帶飛播區(qū)的成效，并進(jìn)一步探討了飛播區(qū)植被特征變化和年平均降雨的關(guān)系，對(duì)客觀評(píng)價(jià)飛播成效的動(dòng)態(tài)變化具有指導(dǎo)意義。

1 研究地概況

研究地位于內(nèi)蒙古多倫渾善達(dá)克沙地生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，即渾善達(dá)克沙地南緣多倫縣南沙梁國(guó)營(yíng)林場(chǎng)（一號(hào)沙帶）。地理坐標(biāo)116°29′E，42°08′N，海拔1 277 m。年平均氣溫1.6 ℃，年極端最高氣溫35.4 ℃，年極端最低氣溫-39.8 ℃；≥10 ℃的有效積溫1 970 ℃，無霜期95 d。年降水量386.2 mm，年平均相對(duì)濕度62%；年蒸發(fā)量1 761.0 mm。年平均風(fēng)速3.6 m/s，年大風(fēng)日數(shù)69.8 d，年日照時(shí)數(shù)3 142.7 h。研究地地帶性植物種主要有羊草（L.chinensis）、糙隱子草（C.squarrosa）、冰草（A.cristatum）、百里香（T.mongolicus）等，研究地土壤為流動(dòng)風(fēng)沙土，地下水埋深5～6 m。

飛播前的研究地為流動(dòng)沙地，飛播時(shí)間為2001年6月，飛播的植物種主要為楊柴（H.mongolicum ）、油蒿（A.ordosica），飛播前在部分流動(dòng)沙丘設(shè)置了4 m×4 m的黃柳（S.gordejevii）沙障。

2 研究方法

在研究地的大駱駝場(chǎng)、大寶生態(tài)園飛播區(qū)選擇固定的典型地塊，在2004—2018年，每年7—8月分別在選擇的固定地塊，進(jìn)行植被生長(zhǎng)狀況調(diào)查，每個(gè)地塊的調(diào)查樣方3次重復(fù)，灌木樣方面積5 m×5 m，草本植物樣方面積1 m×1 m，植物調(diào)查內(nèi)容主要有植被總蓋度、植物種、植物株數(shù)、植物高度等。每個(gè)調(diào)查樣方內(nèi)植物的平均值作為分析數(shù)據(jù)。采用Excel 2016版進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和繪圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 飛播區(qū)植被恢復(fù)動(dòng)態(tài)變化

連續(xù)調(diào)查飛播區(qū)植物生長(zhǎng)發(fā)育過程更能夠客觀評(píng)價(jià)飛播固沙的效果。從圖1可以看出，隨著飛播后植物生長(zhǎng)時(shí)間的增加（2004—2018年），植物密度（株/m2）呈現(xiàn)出多項(xiàng)式變化特征（變化模型Y= -0.319 2x2+6.592 2x+16.096 0，R2 = 0.346 7），其每年的變化值并不是隨著飛播后植物生長(zhǎng)時(shí)間的增加而增加，和年降雨量也無明顯的相關(guān)性（r=0.202 7）。其原因是植物個(gè)體發(fā)育良好而抑制了個(gè)體數(shù)量的增加，導(dǎo)致了植物種密度降低。

此外，由圖1可知，隨著飛播后植物生長(zhǎng)年限的增加，播區(qū)植被蓋度、生物量、植物種等反映植物群落基本特征的指標(biāo)逐漸向好的趨勢(shì)發(fā)展，其變化模型如下：

平均植被蓋度為指數(shù)模型：Yg =22.362e0.070 5x，R2=0.745 5

平均生物量為指數(shù)模型：Ys=23.592e0.063 8x，R2=0.743 1

植物種類為多項(xiàng)式模型：Yz=0.049 3x2+0.152 2x+4.720 6，R2=0.878 4

如果從飛播后不同年度段進(jìn)行分析，可以看出飛播后第3年（2004年調(diào)查樣方），播區(qū)平均植被蓋度、平均生物量和植物種分別為21.65%、22.30 g/m2和8種。到2007年（飛播后第6年）播區(qū)平均植被蓋度、平均生物量和植物種分別為38.25%、36.73 g/m2和4種。2010年（飛播后第9年），播區(qū)平均植被蓋度、平均生物量和植物種分別為27.50%、34.50 g/m2和10種。2014年（飛播后第13年），播區(qū)平均植被蓋度、平均生物量和植物種分別為62.50%、45.48 g/m2和12種。2018年（飛播后第17年），播區(qū)平均植被蓋度、平均生物量和植物種分別為60.00%、56.70 g/m2和19種。該變化規(guī)律說明飛播后植物生長(zhǎng)經(jīng)歷了一個(gè)緩慢并波動(dòng)的變化過程，而到了飛播后13年左右的時(shí)間段，飛播區(qū)植物生長(zhǎng)狀況則發(fā)生實(shí)質(zhì)性變化，即植被平均蓋度、生物量和植物種都明顯增加，并進(jìn)一步向著良好植被結(jié)構(gòu)特征的方向演變，特別是調(diào)查樣方中多年生鄉(xiāng)土草本植物種的出現(xiàn)（2010年樣方），以及以后調(diào)查樣方中出現(xiàn)更多多年生鄉(xiāng)土草本植物種的變化特征（表1），進(jìn)一步說明了飛播區(qū)植被結(jié)構(gòu)和植物組成向著正演替方向逐漸發(fā)展的過程。

3.2 飛播區(qū)典型樣方植變化被特征

根據(jù)年度調(diào)查樣地植物生長(zhǎng)特征的差異，進(jìn)一步分析了4個(gè)年度典型樣地內(nèi)植物的變化特征（表1），由表1可知，隨著飛播年限的增加，樣地內(nèi)植物種及其群落組成結(jié)構(gòu)狀況逐漸向著良性的方向發(fā)展。

由表1可知，2004年典型調(diào)查樣地植被平均蓋度21.65%，平均密度20.92株/m2，平均生物量22.30 g/m2，平均高度31.88 cm，每平方米樣地內(nèi)有植物8種，調(diào)查樣方中主要植物種平均高度、平均密度分別為差巴嘎蒿（A.halodendron）72.10 cm、1.24株/m2，無芒雀麥（B.inermis）17.00 cm、1.12株/m2，沙米（A.squarrosum）0.50 cm、4.64株/m2，蟲實(shí)（C.hyssopifolium）3.50 cm、4.80株/m2，楊柴57.00 cm、1.40 株/m2，黃柳98.00 cm、1.44株/m2，狗尾草（S.viridis）3.00 cm、3.64株/m2，霧冰黎（B.dasyphylla）3.00 cm、2.64株/m2。

2010年典型樣地，植被平均蓋度27.50%，平均密度27.90株/m2，平均生物量34.50 g/m2，平均高度41.00 cm，每平方米樣地內(nèi)有植物10種，除常見的楊柴、黃柳、霧冰藜、地梢瓜（C.thesioides）以外，典型流動(dòng)沙地植物沙米消失，而新出現(xiàn)了多年生鄉(xiāng)土草本植物冰草、糙隱子草等，而在2009年以前的樣地則沒有發(fā)現(xiàn)多年生鄉(xiāng)土草本植物，說明在多倫縣流動(dòng)沙地飛播10年左右，播區(qū)植被發(fā)生了實(shí)質(zhì)性變化。此外，在調(diào)查樣方中主要植物種平均高度、平均密度分別為楊柴123.00 cm、3.20株/m2，黃柳140.00 cm、2.30株/m2，冰草12.50 cm、1.00株/m2，糙隱子草11.00 cm、1.00株/m2，叉分蓼（P.divaricatum）31.00 cm、1.00株/m2，小葉錦雞兒（C.microphylla）37.00 cm、1.00株/m2。

2014年典型樣地，植被平均蓋度62.50%，平均密度137.00株/m2，平均生物量45.48 g/m2，平均高度47.00 cm。每平方米樣地內(nèi)有植物12種，除常見的楊柴、黃柳、霧冰藜、地梢瓜、狗尾草以外，沙米消失，并出現(xiàn)了糙隱子草、扁蓿豆（M.ruthenicus）2種多年生鄉(xiāng)土草本植物，但和2010年樣地不同的是，沒有發(fā)現(xiàn)冰草，原因可能和選擇年度調(diào)查樣地的位置無法進(jìn)行年度樣地復(fù)位有關(guān)。調(diào)查樣方中主要植物種平均高度、平均密度分別為楊柴77.80 cm、7.80株/m2，黃柳130.00 cm、2.50株/m2，糙隱子草36.50 cm、13.00株/m2，扁蓿豆11.00 cm、4.00株/m2，蟲實(shí)23.50 cm、50.00株/m2，霧冰藜23.00 cm、18.50株/m2，狗尾草50.50 cm、35.00株/m2。

2018年典型樣地，植被平均蓋度60.00%，平均密度48.70株/m2，平均生物量56.70 g/m2，平均高度29.53 cm。每平方米樣地內(nèi)有楊柴、黃柳、狗尾草、地梢瓜、蟲實(shí)、細(xì)葉苦荬菜（I.gracilis）、褐沙蒿（A.halodendron）、霧冰藜、灰綠藜（C.glaucum）、阿拉泰狗娃花（H.altaicus）、糙隱子草、直立黃耆（A.adsurgens）、草木樨（M.officinalis）、冰草、老芒麥（E.sibiricus）、早熟禾（P.annua）、叉分蓼、黃花蒿（A.annua）、唐松草（T. aquilegiifolium var. sibiricum）19種植物，且多年生鄉(xiāng)土草本植物主要有糙隱子草、直立黃耆、草木樨、冰草、老芒麥、早熟禾6種。調(diào)查樣方中主要植物種平均高度、平均密度分別為楊柴40.40 cm、7.30株/m2，黃柳150.00 cm、1.50株/m2，褐沙蒿20.50 cm、6.80株/m2，直立黃耆22.00 cm、1.00株/m2，草木樨20.50 cm、4.00株/m2，冰草67.00 cm、1.00株/m2，老芒麥130.00 cm、1.00株/m2，早熟禾70.00 cm、1.00株/m2，糙隱子草34.00 cm、2.00株/m2，蟲實(shí)23.50 cm、5.80株/m2，狗尾草59.00 cm、9.50株/m2。

綜上可知，隨著飛播后植物生長(zhǎng)時(shí)間的增加，植物生長(zhǎng)經(jīng)歷了一個(gè)緩慢并波動(dòng)的變化過程，同時(shí)典型樣方內(nèi)植物群落結(jié)構(gòu)特征發(fā)生明顯變化，植物種類從2004年的8種逐漸增加到2018年的19種，提高了1.375倍，多年生鄉(xiāng)土植物種從無到有，并逐漸增加到6種，植被平均蓋度從2004年的21.65%增加到2018年的60.00%，提高了 1.771倍，生物量從2004年的22.30 g/m2增加到2018年的56.70 g/m2，提高了1.543倍。

3.3 降雨對(duì)飛播區(qū)植被生長(zhǎng)的影響

飛播固沙成功后，年降雨量及季節(jié)降雨量直接影響著飛播區(qū)植物的生長(zhǎng)狀況。為此，該研究統(tǒng)計(jì)了2004—2020年，年降雨量和飛播區(qū)調(diào)查樣方植被平均蓋度、生物量、植物種類和樣方內(nèi)植物密度的相關(guān)性。結(jié)果表明，年降雨量和植被平均蓋度顯著相關(guān)（r0.05=0.574），相關(guān)系數(shù)為0.658 7，年降雨量和生物量、植物種類達(dá)極顯著相關(guān)（r0.01=0.677），相關(guān)系數(shù)分別為0.743 7和 0.861 8，年降雨量和植物密度的相關(guān)系數(shù)僅為0.202 7。說明年度降雨對(duì)調(diào)查樣方內(nèi)植物種密度影響較小，其原因可能是樣方內(nèi)植被蓋度、生物量、植物種類增加后，由于植物個(gè)體發(fā)育良好而抑制了個(gè)體數(shù)量的增加，導(dǎo)致了植物種密度降低。

4 結(jié)論

（1）隨著飛播后植物生長(zhǎng)年限的增加，播區(qū)植被蓋度、生物量、植物種等指標(biāo)逐漸向好的趨勢(shì)發(fā)展，且播區(qū)植物生長(zhǎng)經(jīng)歷了一個(gè)緩慢并波動(dòng)的過程，典型樣方內(nèi)植物群落結(jié)構(gòu)特征發(fā)生明顯變化，2004至2018年，植物種類從8種逐漸增加到19種，提高了1.375倍；多年生鄉(xiāng)土植物種從無到有，并逐漸增加到6種；植被平均蓋度從21.65%增加到60.00%，提高了 1.771倍；生物量從22.30 g/m2增加到56.70 g/m2，提高了1.543倍。

（2）年降雨量直接影響著飛播區(qū)植物的生長(zhǎng)狀況，且年降雨量和植被蓋度、生物量、植物種類具有顯著相關(guān)性，而和樣方內(nèi)植物種密度相關(guān)性較差。

參考文獻(xiàn)

［1］ 閆德仁，郭中，胡小龍，等.沙漠沙地治理技術(shù)與原理［M］.呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)出版社，2019：160-170.

［2］ 趙春光，閆德仁，薛英英.飛播固沙林植物群落特征及土壤理化性質(zhì)的變化［J］.內(nèi)蒙古林業(yè)科技，2007，33（4）：4-6.

［3］ 李新榮，趙雨興，楊志忠，等.毛烏素沙地飛播植被與生境演變的研究［J］.植物生態(tài)學(xué)報(bào)，1999，23（2）：116-124.

［4］ 包海林，秦富倉(cāng)，王樹森，等.多效復(fù)合劑在渾善達(dá)克沙地飛播造林中應(yīng)用研究［J］.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，29（4）：87-91.

［5］ 張永宏.渾善達(dá)克沙地飛播治沙造林技術(shù)［J］.內(nèi)蒙古林業(yè)，2004（2）：29.

［6］ 羅慶軍.淺談內(nèi)蒙古多倫縣渾善達(dá)克沙地飛播造林技術(shù)［D］.呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)，2003.

［7］ 何建龍，俞海生，張武文.植被恢復(fù)技術(shù)在多倫縣沙漠化防治中的應(yīng)用效果分析［J］.內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)，2007，30（3）：32-35.

［8］ 金旻，賈志清，盧琦.渾善達(dá)克沙地防沙治沙綜合治理模式及效益評(píng)價(jià)：以多倫縣為例［J］.林業(yè)科學(xué)研究，2006，19（3）：321-325.

［9］ 哈斯寶力道，呂偉，李亞英，等.提高渾善達(dá)克沙地飛播治沙造林成效的初步研究［J］.內(nèi)蒙古林業(yè)科技，2006，32（2）：7-10.

［10］ 慕宗杰，劉果厚，桂榮，等.飛播年限對(duì)渾善達(dá)克沙地植物群落特征的影響［J］.中國(guó)草地學(xué)報(bào)，2020，42（2）：58-66.

［11］ 周景陶，高娃，史萬(wàn)林.渾善達(dá)克沙地南緣飛播固沙植物群落特性的研究［J］.內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)，2008，31（1）：24-26，28.