沙化草地植被恢复治理技术研究综述

赵燕兰，周青平，曾 鹂，戴龙昊，彭云煦柏 松*

(1.西南民族大学化学与环境保护工程学院,成都 610041 2.西南民族大学青藏高原研究院,成都 610041)

沙化草地植被恢复治理技术研究综述

赵燕兰1，周青平2，曾 鹂1，戴龙昊1，彭云煦1柏 松1*

(1.西南民族大学化学与环境保护工程学院,成都 610041 2.西南民族大学青藏高原研究院,成都 610041)

围栏封育、机械沙障固沙和人工植恢复措施是当前沙化草地恢复治理的主要手段。将机械沙障方法与人工植被有机结合的使用方式应用更广。目前国内外针对沙化草地退化机理，植被恢复技术措施，恢复治理模式示范与推广等方面研究较多；关于人工种植被对沙化草地的适应机理，根际土壤微生物学特性对植被恢复的响应机制等方面研究相对薄弱。未来研究的重点方向是探索兼顾生态效益和经济效益的植被恢复技术，特别是根据不同地区沙化草地的退化特征，因地制宜开展多学科交叉集成的植被恢复综合治理模式研究。

沙化草地；围栏封育；机械沙障；植被恢复技术

Abstract：The main sandy grassland control methods include enclosure, sand-fixation with mechanical sand barrier and artificial vegetation restoration.The combination of sand-fixation with mechanical sand barrier and adaptable plant is one of the most important means of restoration and control for sandy grassland. There is less research on adaptation mechanism of adapted plants to sandy grassland, on response mechanism of rhizosphere soil biological characteristics to sandy grass restoration, further research should be carried out on vegetation restoration measures, recovery effects and restoration mechanisms. Future research should be focused on exploring vegetation restoration models with ecological and economic benefits. Extensive studies on integration of comprehensive treatment technology should be carried out in sandy grassland according to their different degradation characteristics.

Keywords:sandy grassland, enclosure, mechanical sand barrier, vegetation restoration technology

草地是中国陆上面积最大的生态系统，总面积约4亿公顷，占国土总面积41.7%，保护草地资源对于发展畜牧业，保障我国生态安全具有重大意义。然而，草地沙化趋势加剧已成为当前我国面临的重大问题之一〔1〕。“草地沙化”是指干早半干早、半湿润地区的草地，在自然及人为因素干扰下天然草地退化的过程。草地沙化过程中，不仅使草地植被衰退，生产力下降，还会直接导致地表土壤侵蚀加剧，营养元素流失，土质沙化，最终草地呈现出类似荒漠景观的景象〔2〕。我国作为世界上草地荒漠化面积最大的国家，草地沙化问题日益突出。截至2014年，全国沙化土地面积达172.12万平方公里，占国土总面积17.93%〔3〕。近年来，在气候变化和人为活动的双重作用下，草地沙化呈加剧态势，沙化草地的恢复与治理已成为当前亟待解决的重大课题。

迄今，国内外学者在不同地区，从不同角度对沙化草地恢复治理做了大量工作，取得了丰硕的成果。为此，本文将对该方面的研究工作进行概要综述；在此基础上，探讨沙化草地植被恢复工作中存在的不足和尚待解决的问题，据此提出该领域未来研究的方向，以期为沙化草地的恢复治理工作提供参考依据。

1 沙化草地植被恢复研究进展

1.1国内外沙化草地植被恢复研究工作概述

沙化草地的治理与恢复的研究由来已久。最早的草地生态恢复案例始于20世纪20年代，利奥波德及团队最早利用校园植物园的草场开展了一系列草地恢复的科学实验〔4〕。20世纪30年代，“受损生态系统恢复”国际会议的召开，提出了“生态恢复”的概念，极大的推动了退化草地生态恢复的研究工作〔5〕。20世纪40年代初，美国也相继开展西部草原垦荒后受损草地植被的恢复研究。20世纪50～60年代后，世界各国均已开展了退化草地生态环境恢复工作。研究工作主要涉及：草地沙化成因、沙化发生发展机制及演变趋势、沙化土地综合治理技术、沙化草地的恢复和重建技术、沙化地防风固沙及地力提升技术等几个方面〔6〕。

与国外相比，我国退化草地恢复工作开展较晚。20世纪70年代末，我国的退化草地恢复重建研究工作才刚刚起步。1979年，中科院植物研究所依托其在内蒙古锡林郭勒盟和青海省海北藏族自治州设立的草原生态定位研究站，最早开展了草地恢复的有关实验研究工作〔7〕。20世纪90年代，随着我国退化生态系统治理工作的展开，沙化草地恢复研究趋于系统化和具体化〔8〕；2000年以后，随着国家对草地荒漠化问题的重视程度不断增加，科研条件日趋改善，我国沙化草地恢复治理研究工作更加活跃，研究区域遍布北方沙化草原、青藏高原沙化草地、甘南退化草地、川西北高寒沙化草地等广大地区。总之，国内众多学者从不同角度对沙化草地退化机理，沙化地植被恢复机理，机械固沙及植物固沙等恢复治理技术，以及固沙建植模式的推广应用等方面做了大量深入细致的工作，从而使我国在沙化草地恢复治理方面居于世界前列，许多具有鲜明区域特色的恢复治理经验和模式为世界所称道。如北方农牧交错带营造防风固沙林网的综合治理模式〔9〕，三江源区沙化草地生态恢复及可持续管理技术，沙化草地飞播种牧草并栽植灌木防沙的生物网格恢复草地技术等等〔6〕，这些先进的恢复技术对我国沙化草地的治理起到了巨大的推动作用。

1.2沙化草地恢复技术措施研究进展

针对沙化草地引起的诸多生态问题，国内外学者从政策制定与侧重性治理技术层面加以解决。就退化草地治理技术而言，我国目前多采用草地复壮、封育禁牧、毒杂草防除以及工程防风固沙等治理技术。其中封育恢复技术、机械沙障技术和人工植被恢复技术是最常用的植被恢复技术措施。

(1)围栏封育恢复技术

围栏封育技术是利用网围栏将沙化草地封闭住一定时期，并禁止割草、放牧等人为活动，使牧草修养生息，提高草地生产能力技术〔10〕。该技术已成为沙化草地恢复重建最主要的措施之一〔11，12〕。这一恢复技术的特点是投资成本小而见效快，能够在短期内显著提高植被恢复效果，并能在一定程度上改善沙化地的土壤特性。

大量研究显示，围栏封育可以在短期内能够显著提高植被高度，盖度及生物量，改善植物的群落结构，其在短期内对沙化地土壤功能的改善效果不显著，而长时间的围栏封育却可以明显改善土壤营养状况，提高土壤质量〔13〕。值得注意得是，有研究显示过长时间的围栏封育可能会对草地生物群落产生不利影响，这就要求今后实施围栏封育工程时，应把握好围栏封育的时间尺度。

(2)沙障恢复技术

机械沙障固沙技术(又称沙障固沙)是沙化草地最常用的沙化防治措施。它是在沙化地上设置各种形式的障碍物来控制风沙流动的速度、方向和结构，进而改变蚀积状况,达到防风阻沙固沙的目的〔14〕。机械固沙措施的主要作用是遏制草原遭受风沙侵蚀〔15〕，其应用对象主要为退化草地上各种沙化较严重的固定或流动沙丘。到目前为止，我国沙化草地治理中应用的沙障多达数十种，其中最常用的有：草方格沙障、花棒沙障、黄柳沙障、沙柳沙障、土壤凝结剂沙障、羊粪生物结皮沙障、沙袋沙障、土方格沙障、塑料方格沙障等〔16〕。

(3)人工植被恢复技术

人工植被恢复技术指人工种植适生草种植物，通过改善植物-土壤的根际环境条件，使沙化草地土壤功能恢复和改善的一种方法。在沙化地建植适生植物，一方面可以提高地表植被覆盖度，增加地表粗糙度，降低近地面风速，有利于草原生物的生长繁殖〔17，18〕；另一方面，植被恢复措施还能够加大地表物质的胶结性，促进植被正向演替，改善局地气候，有利土壤发育，改善土壤环境〔19-22〕。因此，该方法能够比较长久的达到防风固沙和植被恢复的良好效果。

总体上说，上述三种恢复技术的特点及其作用各有不同。将人工植被恢复技术与机械沙障固沙方法有机结合使用的应该尤为广泛。表1对这三种恢复治理措施进行了比较。

表1 三种主要沙化草地植被恢复治理措施的比较Table 1 Comparison of three major technology of vegetation restoration for sandy grassland

由表1可见，不同的治理措施在恢复过程中的侧重点不同，因此，针对不同退化特征的沙化草地，需要根据草地退化特征和区域实际，综合采用各种固沙恢复治理技术。

2 问题讨论与研究展望

诚如前述，国内外开展沙化草地的恢复治理研究已有90余年的历史，先后经历了沙化草地植被恢复的理论探索，实践应用，技术示范及推广等几个阶段，如今在沙化草地防沙治沙，人工植被恢复，沙化地土壤功能改善等方面取得显著成效。但总的说来，受各方面研究条件的限制，该领域的研究尚存在不少问题有待进一步探索解决。

(1)沙化草地恢复治理的基础性理论研究相对偏少

目前，沙化草地植被恢复的实践应用、示范和推广工作开展较多，而人工植被恢复的机理性研究相对较少。如人工植被对沙化草地根际土壤结构和功能的影响，目前还不十分清楚。尤其关于沙化地适生植物恢复对根际土壤微生物多样性及群落结构特征等方面的影响仍处于研究的起步阶段。例如，在沙化地植被恢复过程中，根际土壤微形态和微结构特征如何变化？沙化地适生植物根系分泌物对根际土壤微环境有多大程度的影响？适生植物与根际土壤的相互作用机制如何等等，这一系列问题都有待深入研究。此外，大量研究显示，人工植被可以加速沙化草地植被的恢复进程，但这些植物系统是如何促进已退化的群落发生演替，这一作用机制还很不清晰，仍需大量工作要做。

(2)适生植物对沙化草地的适应机理研究十分薄弱

人工植被恢复措施的关键在于如何因地制宜的选择适生草种。换言之，对于不同退化特征的沙化草地，适生恢复植物的选育工作尤为重要。这就需要加强对优良沙生植物生物学特性的深入研究，特别是从沙化地适生植物的形态特征、光合生理生态等方面的变化特征入手，深入探讨恢复植物的相关特征对不同地域、不同类型沙化草地生态环境的适应机理。这对沙化地适生植物的选育工作非常重要。

(3)沙化地土壤生物学特性对植被恢复的响应机理研究缺乏

研究表明，沙化草地植物群落的动态变化与土壤环境变化有密切联系〔28〕。但以往研究主要关注沙化地植被恢复过程对土壤理化特性的影响，对土壤生物学特性，特别是微生物学特性对植被恢复过程的响应机理研究十分缺乏。新近研究表明，许多土壤微生物特性(如微生物量碳或氮、土壤酶活性等)是土壤质量敏感性程度高的指示指标，其在沙化草地退化土壤恢复中也起着重要作用〔29〕；因此，今后应加强沙化草地土壤微生物学性的研究，特别是根际土壤微生物活性，微生物群落多样性及群落结构特征等方面的研究，这有助于从微观层面解释沙化草地植被恢复的生物学机理。

(4)兼顾经济生态效益和经济效益的植被恢复模式研究尚待深入

沙化草地的恢复往往是多种不同治理措施综合应用的成果。由于不同地区草地退化成因及类型不同，需要根际其退化特征和生境特点，因地制宜采取不同的植被恢复模式。更重要的是，我国草地退化区域大多处于生态环境较脆弱的地区，草地恢复对当地的经济社会发展有重要影响。因此，在草地恢复治理过程中，还要从促进经济发展的角度，在实现生态效益同时提升经济效益。可见，未来的研究方向应更加关注兼顾生态效益和经济效益的植被恢复模式，积极研发新的沙地植被恢复技术，并基于多学科交叉的综合集成技术，探索适应区域特色的植被恢复模式，综合提高各种模式的生态效益和经济效益。

(5)沙化地植被恢复示范及推广的实践应用研究仍待加强

总的说来，国内外对沙化草地恢复治理的研究已有大量报道，但仍不足以支撑荒漠化退化草地有效进行生态恢复治理，研究成果往往缺乏规模化的实际应用基础。从目前国内外对荒漠化退化草地的研究现状来看，对典型地域草地退化的影响因素、演变过程的探讨较多，这从宏观上为国家政策的制定提供了信息依据；相对而言，对具体治理措施的研究与推广应用尚显不足，这与荒漠化退化草地生态恢复的长期性、艰巨性有关，也与现有治理技术的成熟性有关。因此，研究和探索能够规模化应用和推广的沙化地综合治理恢复模式，将是该领域未来研究的重点方向。

〔1〕张龙,何忠伟.我国草业发展现状与对策〔J〕.科技和产业,2017,(02):40-43+103.

〔2〕国家林业局.中国荒漠化和沙化状况公报〔N〕.中国绿色时报,2005-06-15(003).

〔3〕国家林业局.第五次全国荒漠化和沙化状况公报，2015.

〔4〕贺丽,钟成刚,邓东周等.高寒沙区草地植被恢复及重建途径研究进展〔J〕.四川林业科技,2014,(06):32-37.

〔5〕彭红春,李海英,沈振西.国内生态恢复研究进展〔J〕.四川草原,2003,(03):1-4.

〔6〕王堃,吕进英,邵新庆.沙漠化草地的恢复与重建途径〔J〕.草地学报,2004,(03):240-245.

〔7〕陈佐忠.草原生态系统20年定位研究进展与展望〔J〕.中国草地,1999,(03):2-11+28.

〔8〕吴恩岐.干草原沙化草地生态恢复过程中植被与土壤变化研究〔D〕.内蒙古农业大学,2004.

〔9〕王黎黎.盐池县封育条件下草地生态环境演变态势及草场管理〔D〕.北京林业大学,2016.

〔10〕沈景林,孟杨,胡文良等.高寒地区退化草地改良试验研究〔J〕.草业科学,1999,(03):5-8.

〔11〕刘晓琴,张翔,张立锋等.封育年限对高寒草甸群落组分和物种多样性的影响〔J〕.生态学报,2016,(16):5150-5162.

〔12〕张义凡,陈林,杨新国等.围封与放牧对荒漠草原土壤理化性质的影响〔J〕.北方园艺,2017,(01):171-176.

〔13〕汪海霞,吴彤,禄树晖.我国围栏封育的研究进展〔J〕.黑龙江畜牧兽医,2016,(09):89-92.

〔14〕王强强,唐进年,杨自辉等.埋嵌式塑料网带状沙障的固沙效应及其应用前景〔J〕.中国水土保持,2017,(04):35-38.

〔15〕张圆,李芳,屈建军等.机械沙障组合对土壤含水量及温度的影响〔J〕.中国沙漠,2016,(06):1533-1538.

〔16〕苏洲.呼伦贝尔风蚀沙化草场植被恢复技术途径研究〔D〕.中国农业大学,2005.

〔17〕张利,李杨红,范宇等.生态毯覆盖对若尔盖沙化草地土壤环境及植被恢复的影响〔J〕.林业与环境科学,2017,(01):24-28.

〔18〕蒲琴,胡玉福,何剑锋等.植被恢复模式对川西北沙化草地土壤微生物量及酶活性研究〔J〕.水土保持学报,2016,(04):323-328.

〔19〕何群,席欢,万婷.不同植被恢复模式对红原沙化草地土壤理化性质的影响〔J〕.四川环境,2017,(01):35-40.

〔20〕田美荣,刘志强,高吉喜等.基于种子库激活的沙化草地生态修复技术应用〔J〕.生态与农村环境学报,2017,(01):32-37.

〔21〕蒲琴,胡玉福,蒋双龙等.不同生态治理措施下高寒沙化草地土壤氮素变化特征〔J〕.草业学报,2016,(07):24-33.

〔22〕聂学敏,芦光新,鲁子豫等.不同沙化高寒草地植物群落结构特征及土壤理化特性研究〔J〕.草原与草坪,2016,(04):73-77.

〔23〕汪海霞,吴彤,禄树晖.我国围栏封育的研究进展〔J〕.黑龙江畜牧兽医,2016,(09):89-92.

〔24〕刘建,张克斌,程中秋等.围栏封育对沙化草地植被及土壤特性的影响〔J〕.水土保持通报,2011,(04):180-184.

〔25〕何亚锐.不同沙障对流动沙丘北沙柳造林成效影响研究〔D〕.内蒙古农业大学,2015.

〔26〕刘任涛,朱凡.人工与自然恢复方式对流动沙地土壤与植被特征的影响〔J〕.水土保持通报,2015,(06):1-7.

〔27〕付标,齐雁冰,常庆瑞.不同植被重建管理方式对沙质草地土壤及植被性质的影响〔J〕.草地学报,2015,(01):47-54.

〔28〕吴旭东.沙漠化对草地植物群落演替及土壤有机碳稳定性的影响〔D〕.宁夏大学,2016.

〔29〕孙慧.土壤微生物对不同土地利用方式的响应研究〔D〕.中国林业科学研究院,2016.

AreviewofVegetationRestorationandTreatmentTechnologyforSandyGrassland

ZhaoYanlan1，ZhouQingping2，ZengLi1，DaiLonghao1，PengYunxu1，BaiSong1*

(1.CollegeofChemistry&EnvironmentprotectionEngineering，SouthwestUniversityforNationalities，Chengdu610041，China； 2.AcademyoftheQinghai-TibetanPlateau,SouthwestUniversityforNationalities，Chengdu610041，China)

S184

A

2095—5952(2017)03—0007—05

2017-06-09

四川省科技重点专项(2015SZ0062)； 国家级大学生创新创业项目(201710656024)

赵燕兰(1996- )，女，云南大理人，在读本科生，主要从事草地生态恢复治理研究。E-mail:15528451945@163.com

柏 松(1979- )，男，贵州贵阳人，副教授，硕导，主要从事区域生态环境恢复与治理研究