风蚀沙埋对毛乌素沙地植物的影响及其防治

风蚀沙埋对毛乌素沙地植物的影响及其防治史社裕;白增飞;李炳【摘要】WinderosionandsandburialarecommonphenomenoninMuUsSandlandwhicharecausedseriousharmtoecologicalenvironmenttreatmentandagriculturaleconomydevelopment.Theircausesofformationconsistoftheclimaticfactors,soilfactorsandman-made%风蚀沙埋是毛乌素沙漠普遍存在的现象,对生态环境和农村经济的发展造成严重危害。在分析其成因包括气候因素、土壤因素和人为因素等,以及对植物个体和群落影响的基础上,提出了在营林过程中防治风蚀沙埋的措施,为毛乌素沙漠人工林的营造提供期刊名称】《安徽农学通报》年(卷),期】2011(017)015【总页数】4页(P168-170,193)关键词】风蚀沙埋;成因;防治措施;毛乌素沙漠【作者】史社裕;白增飞;李炳【作者单位】榆林市林木种苗工作站,陕西榆林719000;榆林市林木种苗工作站,陕西榆林719000;榆林市林木种苗工作站,陕西榆林719000【正文语种】中文中图分类】S162.54风蚀地貌主要由风和风沙流的吹蚀和磨蚀作用塑造的地表形态，广泛分布在干旱半干旱地区，是此区域形成风沙流、沙漠化与沙尘暴灾害的首要环节［1－5］。我国西北土壤风蚀面积已经占其国土面积的1/2以上，严重制约着这些地区社会经济的发展。据统计，风蚀造成的土地退化面积达到5.05x106km2,占全球退化土地面积的46.4%。土壤风蚀已成为一个全球性的环境问题，严重的土壤风蚀给当地带来很大的危害［6］。目前，全球有9亿多人口、100多个国家和地区（占全球陆地面积的1/3）深受其害，每年因风蚀沙埋造成的经济损失达400多亿美元。风蚀沙埋不仅导致土壤流失、肥力下降、表层土壤有机碳流失，而且导致水体的破坏土壤颗粒及农业化学物质随径流到达河流或湖泊，使水质降低。毛乌素沙地作为我国4大沙地之一，是我国风蚀沙埋最严重的地区之一［7－8］。风蚀和沙埋严重危害毛乌素沙地的植物，大部分受风蚀的植株因根系裸露而倒伏严重，影响了植株的正常生长发育。为此，本文对毛乌素沙漠风蚀沙埋的成因和对植物个体及群落的影响进行综述分析，并提出防治风蚀沙埋的措施，以期为毛乌素沙漠人工林的营造提供风蚀沙埋形成的原因毛乌素沙地属温带大陆性气候，年平均气温6.0~8.5工，全年蒸发量1800~2500mm，干燥度1.5~2.0,年平均风速4m/s左右，这一特殊性气候条件决定了它在人为干预下必然发生风蚀沙埋，加剧土地沙漠化。风蚀地貌是在地表植被减少、抗侵蚀能力下降以及风力增大侵蚀力加强的情况下发育的地表形态，是指土壤及其母质在风力作用下剥蚀、分选、搬运的过程，其实质是气流或气固两相流对地表物质的吹蚀和磨蚀而塑造地球景观的一个基本地貌过程［9－10］。风蚀和沙埋是一个综合的自然地理过程，它的发生发展受气候、土壤、地形、人为活动等多种因素的影响［11－12］，是一个十分复杂的风沙运动过程。张德平等认为［13］，沙质草原风蚀的产生多为气候干旱化与人类大范围强度活动干扰土层相耦合的环境事件造成，但需要有松散无胶结的沙质沉积物的存在。气候因素气候因子是影响土壤风蚀的一个重要自然因素，主要包括风况、降水、气温、湿度。风速是影响风蚀沙埋的首要气象因子，土壤风蚀速率与风的摩阻流速成立方正比;温度和降水也是影响风蚀沙埋的重要因子，它们决定着一个地区的干旱程度，连续干旱使地表下垫面变得更加容易被风蚀。风因子风是引起风蚀沙埋的最直接动力，风速越大，其风蚀沙埋能力越强。毛乌素沙地周边各县（旗）年平均风速多在2~3m/s以上，且在冬（11-12月）春（3~4月）季节恰逢植被稀疏、地表裸露时风速明显较大，容易造成严重的风蚀沙埋危害;另一方面，毛乌素边缘沙区存在风大且刮风频繁的现象;就风向分析，沙区主要以南风及西南风为主，沙尘暴及大风等与风蚀有关的天气在该区时有发生。降水因子降水量和温度决定着一个地区的干旱程度，往往持续少雨、高温和大风很容易造成严重的土壤风蚀。毛乌素沙地周边各地区年平均降水量不到500mm，干燥度约为2，且降水不稳定、降水变率很大，这种降雨的高度集中性隐含着该地区长期干旱无连续降水。干旱与风的共同作用干旱与风同季，是造成该地区风蚀沙埋的重要原因之一，持续干旱使影响风蚀沙埋的其他可蚀性因子向有利于风蚀沙埋发生的方向变化。例如:干旱使土壤粘结性变差，影响土壤的抗风蚀性，同时对地面植被状况也有影响。各种有利于风蚀沙埋发生的气候因子间存在良好的吻合性，在不合理的人为活动诱导下很容易发生严重的土壤风蚀。土壤因素土壤的结构及其稳定性是影响风蚀形成的主要土壤因子，其他土壤因子也是通过稳定程度来反映对风蚀的影响的［14］，这些因子包括土壤质地、有机质含量、土壤中生物的活动性、生物分解的各种产物、碳酸钙、水溶性盐分、土壤胶体以及土壤水分状况等。大量研究表明:粒径为0.08-0.25mm的土壤颗粒最容易受到风蚀;土粒起动风速的大小并不取决于土壤单个颗粒的大小，而是取决于土壤团聚体平均直径的大小和组合状态。通过对水稳性、干土块结构和风蚀度间关系的研究，认为土壤风蚀度取决于土壤中所含干燥的不风蚀部分的体积，土壤风蚀度和直径V0.02mm及〉0.84mm的水稳性颗粒百分比之间存在着反比关系。人为因素风蚀沙埋形成的人为因素中，滥垦、过牧和滥樵采是3个主要因素［8］。由于人们对绿洲水土资源过度利用，以及采取过度樵采、超负荷放牧等不良土地利用方式，在一定程度上破坏了绿洲的生态环境，从而导致了沙漠化的扩大。搜寻历史的足迹，便可看出毛乌素沙漠风蚀沙埋的地貌在人为干扰的影响下逐步形成并扩大直至目前状况［15］。（1）毛乌素沙区在先秦至魏晋南北朝时期生态环境较好，并因此匈奴于公元五世纪初修建了“统万城”作为大夏的国都;（2）唐代前期，统万城周围地区仍是有名的“卧马草地”。其后由于毛乌素南缘地区过度开垦和放牧，天然植被遭到严重破坏，毛乌素流沙不断南移。到唐代晚期，统万城一带已受到风沙的侵袭;（3）明清之际，由于人口大量增加，西部地区再次掀起开垦土地的热潮，许多地方的天然植被遭到严重破坏，荒漠化不断扩大，绿洲面积急剧缩减，许多汉唐时期的遗迹都被掩埋在黄沙之下。毛乌素沙地南缘在明代出现大规模屯垦，清初长城沿线放垦，所留草地仅20%~30%。结果出现“古沙翻新”或“就地起沙”的情况，形成“地拥黄沙草不生”的荒凉景观;（4）民国时期，鄂尔多斯与黄土高原之间的天然植被继续遭到破坏，荒漠化随之不断扩大。在鄂尔多斯高原南部，毛乌素沙地不断向东南地区推进;（5）20世纪50~80年代，此时期出现过3次较大范围的开垦草地，导致大面积土地沙化。过牧现象也相当严重，牲畜超载率接近200%。此外因烧柴每年过度采伐林木，固定沙地遭严重破坏，风蚀沙埋现象屡屡出现;（6）80年代末期至今，由于实行包地到户、封育禁牧、实施三北防护林工程、退耕还林工程等，滥垦、过牧和滥樵现象逐渐减少。但长期以来由于自然因素和人为因素形成的风蚀沙埋地貌特征仍然严重，影响着毛乌素沙漠林木的生长及其群落的稳定。风蚀沙埋对植物个体及群落的影响风蚀沙埋对植物个体的影响风蚀沙埋对植物个体的影响主要表现在对植物种子、幼苗、形态的影响。风蚀沙埋是沙漠生态系统中控制植被分布与组成的两个重要影响因子。在沙漠生态系统中，植物种子存在的生境、盛行风速、沙粒的运动性质等直接影响着植物种子及其幼苗的沙埋深度，沙埋深度是种子大小的进化、种子萌发、幼苗出土和幼苗成活最重要的选择。种子浅层沙埋比种子暴露在沙面更容易刺激种子萌发，这是因为浅层沙埋使种子获得了一个比较湿润的微环境［16－19］;然而，深层沙埋使种子处于黑暗条件下，阻碍了幼苗出土，降低种苗的成活率。这些都是缘于沙埋改变了种子萌发和幼苗出土的生物和非生物条件，如光照、湿度、温度、通风、土壤有机质以及病原菌的活动［20－22］。有研究表明，一定程度的沙埋可以促进砂生槐萌蘖苗的生长，但当积沙厚度超过80cm时，砂生槐萌蘖苗高度会随积沙厚度的增加而下降。风蚀沙埋能够改变植物的生理和形态并影响到植物的生长和存活。大部分受风蚀的植株因根系裸露，减少了其对水分、养分的吸收，使当年萌发的枝条数减少。根系裸露还增加了植株的蒸发量，易造成生理干旱而死亡。同时由于大量根系裸露在外，植株缺乏土壤对其的固定和支持作用而倒伏严重。风蚀还对植株各构件造成机械损伤，其形态特征发生不同程度的变化，严重阻碍其正常生长发育。遭受沙埋危害的植株，由于受到沙埋的影响自身组织随时间的变化损伤较重，其形态和生长特征均会发生一定程度的变化。对株高、分枝数、枝条长度、枝条直径、生物量均会有影响［23］。植物个体大量枝叶被沙土所覆盖，影响植株光合作用的正常进行，从而抑制整个植株的生长发育。风蚀沙埋对植物群落的影响群落的物种多样性是植物群落的重要特征之一［24］。持续风蚀沙埋，会影响植物生长、开花及座果，出现树势衰弱或生长衰退现象，为病虫害大爆发提供有利条件，使其提早老化或发生大面积死亡现象。群落盖度随之减小，群落的物种多样性随之降低，在风蚀的作用下，地表的枯枝落叶层、粗腐殖质层、腐殖质层、泥炭层、盐聚层逐渐被风吹掉，形成光板地。沙埋降低了种子库密度和实生苗数量，也降低了植物种群的有性繁殖能力。最终导致毛乌素沙地自然生态平衡失调现象日趋严重。不过有研究表明，风蚀沙埋对樟子松纯林的危害要大于混交林，造成樟子松生长提早出现衰退或大面积死亡，营造樟子松混交林比纯林更能抵抗风蚀沙埋［25］。因此，有效的营林措施能够为毛乌素沙区的植物抵抗风蚀沙埋提供一条优化的道路。防治风蚀沙埋的营林措施搭设障蔽毛乌素沙地风沙危害严重，不仅造成风蚀和沙埋，而且加速了土壤和植物体内的水分散失，是影响植物栽植效果的限制性因子之一。搭设障蔽可以有效防止或减轻风蚀和沙埋对植物成活与生长造成的危害，其中最经济适用的是方格草障。在流动沙丘和平缓流沙地以及平整带流沙地段搭设方格草障，可以有效减轻风蚀沙埋对苗木造成的不利影响，提高苗木成活率与生长量。方格草障规格为Imxlm,材料为植物秸秆。为了使草障整齐一致、成行成线，首先在拟搭障地块上放好基线，按照基线开槽，然后将稻草均匀、足量、垂直摆放，并用脚将稻草两边踩实，使稻草保持直立。方格草障搭设后，在其中间挖掘栽植穴，以便栽植树苗3.2合理的营林措施立地分类毛乌素沙地的自然条件极为复杂，为了获得更好的造林效果，首先要确定林地的风蚀沙埋程度，据此选择适宜的树种。可以将风蚀沙埋划分为4个等级:（1）强度风蚀，大沙丘迎风坡中下部风蚀区和中小沙丘的迎风坡;（2）中度风蚀，大沙丘迎风坡的中上部;（3）弱度风蚀，沙丘的沙质丘间地;（4）沙埋区，沙丘的背风坡。树种选择用于毛乌素沙区造林的树种应该遵循抗旱、抗寒及抗风蚀沙埋的原则，并且结合各造林地风蚀沙埋的程度选择相应的树种。（1）强度风蚀区，应选择抗风能力特强的树种，并必须结合搭设沙障;（2）中度风蚀区，选择抗风能力极强的植物，如樟子松、旱柳等;（3）弱风蚀区，选择抗风能力强的植物，如杨柴、花棒、沙拐枣等;（4）沙埋区，根据沙埋程度和植物的高度来划分，所以植物生长愈快、愈高大，抗沙埋能力愈强。无性繁殖的沙柳、花棒、沙拐枣、沙棘、柠条等植物都是适宜的选择。栽植技术可以根据树种、苗木的种类选择相应的栽植方式和方法。具体有以下几种:（1）裸根苗缝植法。裸根苗由于是在苗圃中培育的播种苗或营养繁殖苗，苗木本身已具有完整的根系和生长健壮的地上部分，适应性和抗性较强，可采用缝植法栽植，这样可使根系与沙粒紧密接触，以利吸收水分，迅速恢复生活力。（2）大苗深栽法。为了增加植株稳定性、降低固沙成本，可采用苗高0.8~4.0m的大苗进行深坑栽植，植深范围达0.4~2.0m。大苗深栽可以减少沙割、旱害、风蚀、沙埋等危害，有利于植物萌发不定根、促进生长、成林早、提早发挥经济效益和生态效益。（3）克隆植物扦插法。对于营养繁殖能力强的植物，可就地采条扦插。其幼苗生长迅速，固沙作用较大，有利于培育优良品种和类型。（4）草种植播法。在毛乌素沙区可采用直播法种植草本植物，每年都可进行大面积的沙蒿、沙米等草本植物的飞播造林。4小结风蚀沙埋造成的危害已引起世界各国的广泛关注，各国政府投入了大量的人力、物力和财力以研究风蚀发生的机理、影响因素和有效地防治风蚀的方法。近些年，尽管毛乌素沙地在防治风蚀沙埋方面取得了一定成效，但整个风蚀区的防治程度至今仍然很低，而且各种强度的经济活动还在不断造成新的风蚀危害，一些地方风蚀面积扩大速度超过治理速度，严重影响了植物的正常生长，甚至造成其提早老化或大面积死亡。这就要求我们在掌握风蚀沙埋发生机理的基础上，采取设置障蔽、采用合理的营林措施，力图将风蚀沙埋对植物个体及其群落的危害降低到最低程度。参考文献【相关文献】[1]BagnoldRA.Thetransportofsandbywind[J].GeographicalJournal，1937(89):409－438.[2]SkidmoreEL.Winderosionclimateerosivity[J].ClimateChange，1986，9(2):195－208.王帅，哈斯•风蚀地貌形态与过程研究进展J]•地球科学与环境学报，2009,31(1):100-105.吴正•风沙地貌学[M].北京:科学出版社，1987.杨秀春，严平，刘连友•土壤风蚀研究进展与评述[J].干旱地区农业研究，2003，21(4):147－153.陈渭南，董光荣，董治宝•中国北方土壤风蚀问题研究的进展与趋势[J]•地球科学进展，1994，9(5):6－11.雷金银，吴发启，刘建忠，等•毛乌素沙地土壤风蚀的气候因子分析[J].水土保持研究，2007，14(2):104－105.吴波，慈龙骏•毛乌素沙地荒漠化的发展阶段和成因[J].科学通报，1998，43(22):2437-2440.ZobeckTM.SoilPropertiesAffectingWindErosion[J].JournalofSoilandWaterConservation，1991，46(2):112－118.DongZB，WangXM，LiuLY.WinderosioninaridandsemiaridChina:anoverview[J].JournalofSoilandWaterConservation，2000，55(4):439－444.朱朝云，丁国栋，杨明远•风沙物理学[M].北京:中国林业出版社，1991.127-146.马玉明•风沙运动学[M].呼和浩特:远方出版社，2002.张德平，孙宏伟，王效科，等•呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究(口)：发育过程[J].中国沙漠，2007，27(2):214－220.吴发启，刘秉正•土壤侵蚀[M]•西安:陕西人民出版社，1998.124-156.王双怀•中国西部土地荒漠化问题探索[J].西北大学学报(哲学社会科学版)，2005,35(4):15－21.HuangZY，GuttermanY.Artemisiamonospermaachenegerminationinsand:effectsofsanddepth，sand/watercontent，cyanobacterialsandcrustandtemperature[J].JournalofAridEnvironments，1998(38):27－43.MaunMA.Adaptationsofplantstoburialincoastalsanddunes[J].CanadianJournalofBotany，1996(74):1322－1330.MeidanE.Theeffectsofsoilwaterpotentialonseedger