乌拉盖沙化草原治理技术研究与效果监测

陈翔，邢旗，张健，闫晓红，刘亚玲，包乌云，王瑞珍，张春良，阿拉腾苏和

(内蒙古蒙草生态环境(集团)股份有限公司，内蒙古呼和浩特 010030)

内蒙古自治区有大面积的天然草地，总面积8800万hm2，占内蒙古国土面积的74.4%，占全国草地面积的22%，不仅是我国北方生态系统的重要组成部分，也是草原畜牧业发展的重要基地〔1〕。内蒙古草原维持着水和营养物质循环，也是重要防风固沙的生态屏障和内蒙古生态环境的主体。草原发展决定着畜牧业发展的规模、方式和畜种〔2〕。

天然草原由于人为不合理利用和自然条件恶化等原因，从20世纪70年代开始，内蒙古草原退化日趋明显，调查数据表明：全区草原退化面积70年代中期占可利用面积的30%左右；80年代中期占可利用面积的40%左右；本世纪初，退化草原面积占可利用面积达70%。其中重度和中度退化草原占退化面积的一半左右，有的地方草原退化已达90%以上。90年代中后期，草地沙化面积308万hm2，217万hm2的固定沙地活化成为半固定沙地，148万hm2流动沙地成为裸沙地〔3〕。目前内蒙古草原退化趋势总体得到遏制，局部好转，有些区域还需要重点治理〔1〕。

随着天然草原的沙化问题日益严重，对沙化草地进行生态修复具有重要意义。乌拉盖草原存在一条暗沙带，近年来由于利用不合理，风蚀沙化速度快，出现了多个大的风蚀坑。沙化草地面积已由2000年的0.15万亩增加到2014年的3万亩〔4〕。项目组对乌拉盖管理区内的沙地进行修复试验示范，总结出不同的治理方式下，哪种方式更利于当地沙化草地的恢复。为今后大面积治理沙化草原提供技术和基础数据支撑。

1 研究区概况

乌拉盖管理区地处锡林郭勒盟东北部，气候属于半干旱半湿润大陆性气候，气候特点属北温带大陆性气候，年平均气温1-1.6℃，年生长期100d，无霜期平均为120d。年降水量300-350mm。全管理区共有天然草原面积666.64万亩，草原类型包括5大类、9个亚类、23个型。境内拥有草原植物700余种，以禾本科、豆科、菊科为主，优良牧草80余种。

根据不同沙化程度选择10块试验样地，共计2000亩，见表1，其中牧户曹磊家为2015年治理，面积为186亩，其余样地为2016年治理，面积为1814亩。本底调查主要包括面积、草群高度、密度、盖度、原生植物。通过本地调查研究区内主要原生物种有羊草(Leymuschinensis(Trin.) Tzvel)，披碱草(ElymusdahuricusTurcz)，冰草(Agropyroncristatum(Linn.) Gaertn)等，还有冷蒿(ArtemisiafrigidaWilld.Sp.Pl)、扁蓄豆(Pocockiaruthenia(L.)Boiss.)等〔4〕。

表1 未治理前沙化草地样地基本情况调查

2 试验设计

风蚀沙化草地特点，对试验区进行划分，主要有风蚀坑、陡坡区、缓坡区、平坦区。根据不同地形沙化程度，根据风蚀坑、陡坡、缓坡区、平坦区等，采用围栏封育、埋置机械沙障、生物沙障、人工撒播草籽、枯草铺设和覆盖固沙网技术组合方案见表2在每个试验区设置1m×1m长期固定样方进行地上植被的监测。

表2 治理区域治理方式

3 沙地治理关键技术流程

3.1 平整沙地

风蚀坑区域和陡坡区都需要进行平整沙地，使得风蚀面与地表角度﹤30°，从而达到埋置沙障和利于种子萌发生长的土壤条件。作业角度﹥45°时，使用挖掘机进行土方作业平整沙地，作业角度﹤45°时，使用装载机进行土方作业平整沙地。当作业面积大于10亩时且作业角度﹥45°，应使用挖掘机和装载机配合进行平整沙地。

3.2 沙障铺设

在风蚀坑地区用芦苇、草帘和黄柳条做沙障材料，芦苇裁成60cm长，直径0.5cm粗的芦苇段，30cm埋入地下用于固定沙地，地上30cm用于防风，做成2m×2m的菱形网格铺设于沙地中央的严重风蚀区域，并在沙障中铺设枯草。在缓坡区用芦苇帘和草帘平铺于沙地上方，用竹签固定芦苇帘于沙地上，起到防风作用。在陡坡区域用芦苇帘、草帘和枯草铺于沙地上方，遇到较陡风力较大区域，在枯草上再覆盖一层固沙网，用竹签固定固沙网于沙地上。

3.3 种子配置

种子选择一年生和多年生种子混播，豆科和禾本科混播的方案。一年生为快速生长固定沙地，为多年生植物提供适宜的生长环境。

表3 种子配置情况

3.4 补播

有机械作业条件的区域用免耕机进行补播，机械无法作业时用人工撒播，并用耙子搂一遍，根据实际情况调整播种量为3—4kg/亩。

3.5 管护

实行围栏封育保护，严禁放牧利用；在鼠虫危害严重的地区，应在补播前进行彻底灭鼠灭虫，用药物对种子包衣或将药物与牧草种子同时撒播。

对出苗面积率达不到标准的地块，应及时移栽或补播。沙地治理后的地段应禁用三年，三年后根据草地恢复情况进行打草利用，五年后恢复至可利用程度后可进行冬季放牧。

4 效果监测

在2015年至2018年5-8月份月对试验样地进行群落调查，设置1m×1m的固定样方，在风蚀坑固定样方内，监测植物的高度、密度和盖度，再随机选取3个直径25cm的样圆调查，调查禾本科和豆科植物的高度和密度。

利用Spss软件进行数据处理。

4.1 产草量变化

由图1可以看出，不同区域治理方式下，地上生物量大幅增加，在陡坡区，2018年地上生物量达到127.11g/m2，显著大于其他年份(P<0.05)，其他年份间也存在显著性差异(P<0.05)。在风蚀坑区，2018年地上生物量达到219.66 g/m2，显著大于2015年，和2016年和2017年无显著性差异(P>0.05)。在缓坡区，2018年产草量为266.83 g/m2，2017年和2018年产草量并无显著性差异(P>0.05)，但是显著高于2016年(P<0.05)，2016年显著高于2015年(P<0.05)。在平坦区，2018年产草量为266.83 g/m2，2017年和2018年产草量并无显著性差异(P>0.05)，但是显著高于2016年(P<0.05)，2016年显著高于2015年(P<0.05)。平坦区治理后为产草量最高区域，达到290.87g/m2，增长幅度最大的为风蚀坑区。

注：不同小写字母表示差异水平。

4.2 植被高度变化

由图2可以看出，随着治理年限的增加，植被高度也增加，在陡坡区的植被平均高度从基本为2015年0cm增加到20.86cm，2018年和2017年植被高度显著高于2016年植被高度(P<0.05)。在风蚀坑区，2018年植被平均高度达到37.42cm，2016年至2018年植被高度无明显差异(P>0.05)，但显著高于2015年植被平均高度(P<0.05)。在缓坡区，2018年植被平均高度达到46.75cm，2018年植被平均高度显著高于2015和2016年植被平均高度(P<0.05)，但和2017植被平均高度年无显著性差异(P>0.05)，2017年显著高于2015年(P<0.05)。在平坦区，2018年植被平均高度为45.17cm，2017年和2018年之间无显著性差异(P>0.05)，但是显著高于2016年和2015年(P<0.05)。

注：不同小写字母表示差异水平。

4.3 植被密度变化

由图3可以看出，在四个治理区域，2016和2017年植被平均密度达到最高，在2018年植被密度有所降低，在陡坡区，2017年植被密度达到最高为27.86株/m2，但是2016年制2018年无明显差异(P>0.05)。在风蚀坑区，在2016年植被密度达到最高，为75.33株/m2，2015年至2018年植被平均密度存在显著性差异(P<0.05)。在缓坡区，2017年植被密度最高，为76.83株/m2，2016年至2018年植被密度并无显著性差异(P>0.05)，但都显著高于2015年植被密度(P<0.05)。在平坦区，2017年植被密度最高，为93.36株/m2，2016年至2018年植被密度并无显著性差异(P>0.05)，但都显著高于2015年植被密度(P<0.05)。

注：不同小写字母表示差异水平。

4.4 植被盖度变化

由图4可以看出，在四年的恢复中，随着时间的推移，植被盖度逐年增高，缓坡区和平坦区植被平均盖度最高，在陡坡区2018年植被盖度达到最高，为20.3%，2018年和2017年无明显差异(P>0.05)，都显著高于2015年和2016年(P<0.05)。在风蚀坑区，2018年植被盖度达到最高，为42.53%，2018年和2017年无明显差异(P>0.05)，都显著高于2015年和2016年(P<0.05)在缓坡区，2017年植被盖度最高，为52.44%，2017年和2018年植被盖度并无显著性差异(P>0.05)，但都显著高于2015年和2016年植被盖度(P<0.05)。在平坦区，2017年植被盖度最高，为63.67%，2016年至2018年植被密度并无显著性差异(P>0.05)，但都显著高于2015年植被盖度(P<0.05)。

注：不同小写字母表示差异水平。

5 讨论

本文所提出的沙地治理模式以生态恢复为最终目的，兼顾恢复后草场的综合利用〔5〕。本文沙地治理用围栏全部进行封育，在沙地中心的沙坑埋置机械沙障+生物沙障+人工撒播+枯草铺设，其他区域人工撒播+枯草铺设两种试验方案。围栏封育是修复退化草原的首要选择，我国草地沙漠化的治理应该走出只重建设,不重视管护的误区。围栏封育就是管护，就是不破坏原生植被，免遭人为因素破坏和牲畜啃食践踏，使天然植物种得以休养生息，依靠天然植物种自我修复的能力修复退化草原，其效果明显〔6〕。

本研究并没有应用机械和克土方法改变沙地的立地条件〔7〕，而是应用当地最适宜的牧草品种在原有立地条件下进行治理，恢复其原有的生态环境。本项目应用生物沙障和机械沙障结合的方式进行治理，机械沙障本研究采用芦苇和黄柳条制作，2-3年后芦苇腐蚀可以增加沙地的养分，柳条也可以作为机械沙障，活了可以作为生物沙障供牲畜利用，本研究沙障网格为2m×2m的网格，主要是为了节约材料、降低成本，通过一年生植物生长迅速的特点，根系扎根沙地从而固定沙地。经过治理后，植被的高度、盖度和密度显著增加，可以看出治理效果明显。7月份主要为1年生植物出苗，因为1年生植物生命周期短，种植后就开始迅速增长。到了8月初，禾本科和豆科植物开始生长，并且禾本科的比例开始增加，豆科可能是由于竞争的关系，豆科植物的占比减少，但是高度和盖度有所增加〔8、9〕。本项目治理沙化草地效果显著，可在乌拉盖沙化草地地区进行推广。

6 结论

治理沙化草原前，一定要根据退化程度和地形地貌进行区域划分，把沙化草地划分为风蚀坑、陡坡区、缓坡区和平坦区。风蚀坑区和陡坡区要先进行沙地平整，以达到利于埋置沙障的目的，沙障埋置后可以进行防风固沙作用，材料选择按照实际情况选择生物沙障或机械沙障。埋置完沙障后进行补播草种，草种选择适宜当地的一年生和多年生，豆科和禾本科混播草籽。缓坡区和平坦区不需要埋置沙障，但是需要进行免耕补播混合的草籽。治理完成后必须进行围栏封育，3年内不准打草，5年内不准放牧。

治理后高度平均增幅131.54%，盖度平均增幅159.22%，密度平均增幅225.45%，治理效果十分显著，所有沙地经过治理后，多为一年生的先锋植物，狗尾草和虫蚀占较大比例，一年生植被所占比例平均为65%，多年生的豆科和禾本科植被占到植被的35%。而经过两年年的治理，一年生植被所占比例为40%，多年生的豆科和禾本科植被占到植被的60%。