全 文 ：林业科学研究 2004, 17(增刊) : 148~ 151
Forest Research
文章编号: 10011498( 2004)增刊014804
盐池沙地水分与植被恢复关系的研究
黄利江1, 于卫平1, 张广才1, 张 强2, 赵 萍2, 白永强1, 马 晖1
(1 宁夏林业研究所,宁夏 银川 750004; 2北京林业大学,北京 100083)
关键词: 盐池;沙地水分; 土壤水势;植被
中图分类号: S728 文献标识码: A
收稿日期: 20040605
基金项目: 国家重点科技攻关西部专项课题 宁夏防沙治沙及沙产业技术开发 ( 2001BA901A34)
作者简介: 黄利江( 1979 ! ) ,男,新疆沙湾人,助理工程师.
在毛乌素沙地西南边缘的盐池沙地,采用植物固沙并结合人工封育措施建立稳定的沙地
人工植被是防治该地区沙漠化的根本途径,但是沙区干旱缺水的自然环境不仅影响着植被的
建立, 也影响着植被的稳定,而沙地土壤水分状况是影响固沙植被的主要因子[ 1]。因此, 研究
不同植被条件下的土壤水分状况, 对建立合理稳定的固沙植被不仅具有理论意义,而且具有一
定的现实意义。
1 研究区概况
研究区位于宁夏盐池县青山乡,地处鄂尔多斯台地向黄土高原的过渡地带,土壤主要为沙
壤土,年降水少,蒸发量大,水资源贫乏。干燥多风,年平均大风日数 21 d,年平均降水量2931
mm,多集中在 7、8、9月。年平均气温 81 ∀ ,年平均无霜期 139 d。
研究区植物带属于温带草原荒漠带, 禾草以拂子茅( Calamagrostis epigejos ( L) Roth)、赖
草( Leymus secalinus ( Georgi) Tzvel)等为主, 并常有红柳( Tamarix ramosissima Ledeb)等旱生小
灌木; 在流沙地、半固定和固定沙地上常有白沙蒿 ( Artemisia sphaerocephala Krasch )、油蒿
( Artemisia ordosica Krasch)、柠条( Caragana intermedia Kuang et HCFu)等; 在丘间低地的次生
盐渍化土壤上, 常有碱蓬( Suaeda glauca ( Bunge) Bunge)等。
2 研究方法
2002年选择丘间低地和流动沙丘立地条件下的油蒿和柠条群落地段进行对比研究。测
定油蒿和柠条固沙地段的土壤含水量, 调查油蒿和柠条的生长情况以及两个群落的生态学特
征。分别在这两种类型地段上随机取样各 10个,样方面积均为 2 m # 2 m,调查群落样方的种
类组成、植物个体数、株高、冠幅等。
土壤含水量采用 TDR水分速测仪结合烘干土法测定,分 0~ 20 cm, 20~ 40 cm, 40~ 60 cm,
60~ 80 cm和 80~ 100 cm 5层测定,每层重复 3次, (每 7 d测定 1次,雨后加密 1次)。土壤水
势采用南京土壤仪器厂生产的 TST55型渗透仪,测定每一压力下土样的含水量, 3个重复求平
均值,然后再作出土壤水分特征曲线[ 2~ 6]。
物种多样性的计算公式为:
D = - ∃S
i= 1
[ ( N i / N ) ln(N i / N ) ]
式中: S 为物种数目, N 为群落中个体总数量(或总生物量) , N i 为第 i种的数量(或生物量)。
3 结果与分析
31 不同植物固沙地段的土壤水分动态
在5月份,柠条固沙地段 0~ 20 cm土层的土壤水势在- 15 MPa以下, 20~ 100 cm 土层的
土壤水势均在- 1MPa以上; 6、7、8月份由于大气降水的补给, 0~ 100 cm土层的土壤水势都有
所提高; 9月份 0~ 60 cm土层中的水分由于根系吸收、沙面蒸发以及向下迁移,土壤逐渐变干,
故土壤水势有所降低;到 10月份 0~ 60 cm土层土壤水势低于- 15 MPa, 而 60~ 100 cm 土层
由于雨季上层土壤水分的迁入,故土壤水势有所提高, 随后由于大气干旱的进一步恶化, 再加
上植物蒸腾耗水, 60~ 100 cm 土层土壤水势又有所下降。测定结果还表明,在整个生长季节
内,油蒿固沙地段 0~ 100 cm土层内的土壤水势均在- 08 MPa 以上。
一般情况下,植物在土壤水势下降到- 15 MPa 时便发生永久萎蔫, 因此通常把- 15 MPa
作为土壤有效水的最低能量水平, 土壤水势低于- 15 MPa 时的土壤水分对植物是无效的。
因此, 柠条在干旱季节 0~ 100 cm土层中的根系都不同程度地处于- 15 MPa以下的干燥层
中,在这样的环境下植物只能通过根系向下延伸, 扩大吸收面积来尽量多吸收水分, 尽管如此,
植物还是不同程度地受到干旱的胁迫, 造成体内水分亏缺, 影响生长。
32 两种固沙植物在不同立地条件下的土壤水分动态
321 不同立地条件下柠条固沙地段的水分动态 立地条件不同, 导致柠条水分状况有差
异,林木生长状况也不同。从图1可看出, 5 ! 10月份丘间低地 0~ 100 cm 土层平均土壤水势
比流动沙丘迎风坡的高。柠条在丘间低地生长状况比在流动沙丘迎风坡生长状况好(表 1)。
图 2 不同立地条件下油蒿固沙地段
0~ 100 cm土壤水分动态
图 1 不同立地条件下柠条固沙地段
0~ 100 cm土壤水分动态
322 不同立地条件下油蒿固沙地段的水分动态 立地条件不同, 致使油蒿水分状况有差
异,林木生长状况也不同。从图 2可看出, 5 ! 10月份, 丘间低地 0~ 100 cm 土层的平均土壤水
势比流动沙丘迎风坡的高。油蒿在丘间低地的生长情况比在流动沙丘迎风坡的生长情况好
(表 1)。
149增刊 黄利江等:盐池沙地水分与植被恢复关系的研究
表 1 不同立地条件下柠条和油蒿生长情况
树种 立地类型 密度/ (株%hm- 2) 平均地径/ cm 平均株高/ cm 冠幅/ ( cm # cm)
柠条 丘间低地 334 378 184 116# 136流动沙丘迎风坡 334 216 131 85# 63
油蒿 丘间低地 445 109 84 87# 93流动沙丘迎风坡 445 059 34 65# 54
33 两种固沙地段不同水分条件对植被恢复
的影响
两种不同固沙地段植被下的土壤水分直
接影响到物种的组成。从表 2可以看出, 油蒿
固沙地段各层的生物多样性及群落总体的生
物多样性都比柠条固沙地段的高。这是由于
油蒿固沙地段的水分条件较柠条固沙地段优
越,致使群落的物种组成明显增加, 群落的外
貌结构逐步形成并明显分化。
表 2 两种固沙地段的物种多样性比较
地段类型 层次 物种数/个
总个体
数/个
生物多样性
指数
柠条
固沙地段
油蒿固沙
地段
灌木层 3 15 036
草本层 12 186 128
总计 15 201 154
灌木层 6 35 157
草本层 20 152 218
总计 26 187 239
4 结论
( 1) 在年均降水量仅为 2931 mm的毛乌素沙地盐池沙区,柠条、油蒿是主要的固沙植物,
由于它们本身的生物学、生态学特性明显不同,导致它们对沙地的适应方式和适应能力明显不
同,单从各种固沙植物对沙地水分状况的影响来看:油蒿在整个生长季节内 0~ 100 cm 土层内
土壤水势在- 08 MPa 以上,油蒿的根系层易于从周围土壤中吸收水分, 不会严重恶化自身的
立地水分状况, 可以维持其植被的长期稳定; 而柠条群落地段在 8- 10月份 0~ 100 cm 土层均
低于- 15MPa,该层根系很难从周围的土层中吸收水分, 因此,仅从土壤水分的角度分析,在
无地下水和灌溉补给的盐池沙区,采取柠条固沙,在现有的密度下, 柠条只能通过加大从土壤
中吸水,减少向大气中散失水分来维持正常的生理功能,从而才会使得自身的立地水分状况不
断恶化,所以,很难长期维持其该区植被的稳定性。
( 2)由于降水在沙丘的再分配现象,丘间低地水分状况要明显好于流动沙丘,因此在该区
采用植物固沙时可在丘间低地或沙丘下部营造对水分条件要求较高的植物种,在流动沙丘上
可栽植一些对水分状况要求不严格的植物种,以减缓沙地水分的迅速恶化,维持植被的长期稳
定。
( 3)由于不同植物群落地段土壤水分的差异,故其对植被恢复的效果也不同。油蒿群落地
段的水分条件要明显好于柠条群落地段,造成其对植被的恢复作用要好于柠条。由此可见,就
目前的生长情况而言,该密度下的油蒿对提高该地段植物群落的稳定性和生产力起到了较好
的作用。
4 问题探讨
在对毛乌素沙地植被进行恢复的过程中,应参照其地带性植被的特征,并根据立地条件的
150 林 业 科 学 研 究 第17卷
空间异质性,进行植物种类和密度的规划,控制适宜的栽植密度和选择抗旱的植物种, 防止植
物密度过大,引起沙地土壤水分亏缺,土壤储水量减少,地下水位下降,以保证人工植被能够安
全度过夏季干旱的危险期并保持持久的稳定性,实现沙漠地区的植被恢复。
在维持水量平衡的基础上,进一步深入研究该地区不同植物种类构成、合理的空间及密度
配置, 以及适度的生物量和覆盖度等,从而确定不同树种适宜的种植密度, 是今后研究工作的
重中之重。
参考文献:
[ 1] 苏建平,张应华,张文,等.黑河下游河岸绿洲区包气带土壤水分与植被生长状况的研究[ J] .西北植物学报, 2004, 24( 4) :
662~ 668
[ 2] 张雷明,上官周平.黄土高原土壤水分与植被生产力的关系[ J] .干旱区研究, 2002, 19(4) : 59~ 63
[ 3] 姚其华,邓银霞.土壤水分特征曲线模型及其预测方法的研究进展[ J] .土壤通报, 1992( 3) : 142~ 144
[ 4] 王孟本,李洪建. 柠条林蒸腾状况与土壤水分动态研究[ J] . 水土保持通报, 1990( 12) : 85~ 90
[ 5] 庄季屏.土壤植物大气连续体系中的水分运转[ J] .干旱区研究, 1986( 3) : 45~ 47
[ 6] 魏天兴,章天.晋西南黄土区刺槐油松林地耗水规律的研究[ J] . 北京林业大学学报, 1998, 20( 3) : 41~ 43
[ 7] 张建国,李吉跃,姜金璞.京西山区人工林水分参数的研究( &、∋) [ J] . 北京林业大学学报, 1994, 16( 1) : 1~ 12; 46~ 54
A Discuss on Relationship between Soil Water Contents and
Vegetation Recovery on Yanchi Sandy Land
HUANG Lij iang 1, YU Weiping 1, ZHANG Guangcai 1, ZHANG Qiang 2,
ZHAO Ping 2 , BAI Yongqiang 1, MA Hui 1
(1Ningxia Forestry Inst itute, Yinchuan 750004, Ningxia, China;
2Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)
Abstract:By using the concept ion of soil water potential, the soil water content character and vegetation recovery
on 2 sandfixing plant communities on the sandy land of Yanchi County were analyzed. The results showed that in
Yanchi area with annual precipitation of 2931 mm, the Caragana intermedia vegetation deteriorated the site wa
ter content by themselves so it is difficult to maintain the vegetation stability for long time. But Artemisia ordosica
community would not deteriorate the site water content condition so it could maintain the vegetation stability for
long time.
Key words:Yanchi; water content in sandy land; soil water potential; vegetation
151增刊 黄利江等:盐池沙地水分与植被恢复关系的研究