浑善达克沙地先锋植物沙芥固沙能力的探究
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摘 要：沙区生态环境条件严酷，给植物的生存和适应造成极大的困难，如何选择适宜的植物种类进行固沙，将直接关系到防风固沙体系的建设成败及其治沙效益的发挥。作者在实践中，通过选择流动沙丘恢复过程中对沙芥与人工固沙的常见先锋植物沙米的生长特性对照和原位调查及室内根系分析实验发现，沙芥呈单一群落均匀分布于流动沙丘，植株高大，茎秆粗壮，整株生物量可高达522.1 g，主根发达，能够深入地下160 cm吸收水分及养分，侧根分散分布，数量多。各项指标均优于沙米，是一种优良的固沙先锋植物，可以用来开展植被固沙工作。
一、引言
荒漠植被作为干旱区生态系统中的重要组成部分，是荒漠生态系统的主要生产者，也是荒漠区自然环境最直观的反映，在抑制荒漠化过程和保护生物多样性等方面具有重要意义。植被治沙被认为是众多治沙措施中最经济有效而又持久的技术措施。固沙植物不仅可以起到防风固沙的作用，而且可以改善土壤，使沙地生态环境发生逆转。在沙地环境中，植被能够有效降低风速、减轻土壤风蚀，从而减少地表土壤细微颗粒及养分的损失。固沙植物选择中，一般要求植物分枝多、冠幅大、根系发达、固沙阻沙能力强，并能在恶劣环境中实现自我更新。
二、实验基地――浑善达克沙地的生态状况
浑善达克沙地位于锡林郭勒草原中部，面积约为7.1万km2，本研究是在位于浑善达克沙地腹地的中国科学院植物研究所浑善达克沙地生态研究站（42°51′51.05″N; 116°23′58.66″E）进行的。浑善达克沙地俗称“小腾格里沙漠”，属于内陆干旱区和半干旱区，冬季寒冷，夏季干热，雨热同季，春天多大风。
浑善达克沙地是长期沉积而成的风成沙区，是我国北方典型的生态脆弱带，同时又是华北和京津地区主要的风沙源区之一。春季大风形成的沙尘暴严重影响华北和京津地区的生态安全，因而该地已经成为京北地区生态建设的重要区域之一，防风固沙任务十分艰巨，亟需发掘优良的固沙植物。因此，本研究选择浑善达克沙地作为研究地。
三、 沙芥和沙米特性对比
1、沙芥（Pugionium cornutum L. Gaerth.）。沙芥是十字花科沙芥属的一个模式种，二年生草本植物。植株纺锤型，株高50-200 cm，株展60-120 cm。一年生叶羽状深裂或全裂，裂片较宽、边缘有3-5齿或不规则的2-3裂，具长柄。二年生植株基生叶羽状浅裂或深裂，无叶柄，叶边缘有3-4对不规则的裂片。沙芥只分布于我国的科尔沁、浑善达克、库布齐、毛乌素、宁夏河东等地16 。见图1（左）
2、沙米（Agriophyllum pungens （Vahl） Link A. Dietr）。沙米属于藜科，又称沙蓬，为一年生草本植物，植株高20-100 cm，全株被分枝毛，后渐无毛。茎直立，叶互生，披针形无柄，先端具刺尖，全缘。具有耐盐碱、耐瘠薄、抗风暴等生理特性。本植物种是草原、半荒漠和荒漠地区流动沙地的先锋植物，具有良好的固沙作用和经济价值20。见图2（右）
图1沙 芥（左）和 沙 米（右）
四、研究方法
在浑善达克沙地流动沙丘迎风坡和背风坡分别做样方（4 m × 4 m）开展群落学调查，调查完毕后随机选取5株待测植株带回实验室分析测定。
群落高度：用直尺测定主要植物的自然高度，测定5株，取其平均值。
盖度：通过目测的方法得出数据。
根系测定：用直尺测定植物主根、侧根长度；细数调查侧根数量。
植物取样：将植物带土壤挖出，洗净土壤后将地上部、地下部分离，用直尺分别测定地上、地下部高度后迅速装入信封，置于烘箱内105℃杀青15 min后65℃烘干至恒重，用百分之一天平分别测定生物量。
五、分析与结果
1、群落调查。群落调查发现，流动沙丘上的沙芥和沙米群落分别为单一物种群落，群落内未发现其他植物（表1）。沙芥在迎风坡和背风坡均有分布，数量分别为7株和9株，盖度达67.5%和55%，而沙米仅在迎风坡有分布，数量达到22株，盖度却仅有35%，这因其植株相对较小所致。沙芥群落的高度亦高于沙米群落。
表1 流动沙丘迎风坡与背风坡植物群落对比
2、地上部、地下部长度。无论是地上部还是地下部，沙芥均显著高于沙米（图1），背风坡沙芥根的长度长于沙米87.4%，迎风坡长45.2%。背风坡沙芥植株的高度高于沙米184.2%，迎风坡则高87.4%。迎风坡由于长期受到风蚀，沙芥一部分根系，逐渐恢复茎的功能，这部分根变茎的长度高达48.2 cm，沙米未发现此现象。地上部与地下部的比值也有显著差异，沙米最低，为0.65，迎风坡沙芥为0.84，背风坡沙芥0.99（图2 b）。
3、主根分布。研究地的沙芥主根可深入地下160 cm，深度是沙米（80 cm）的2倍，背风坡沙芥主根粗度可达25.5 mm，而迎风坡沙芥可达7.2 mm，分别是沙米的9.8倍和2.8倍（图3）。
六、 讨论及结论
1、讨论。研究发现，沙芥和沙米群落一般以单一群落分布于浑善达克沙地流动沙丘上，沙芥在流动沙丘上分布较均匀，在迎风坡和背风坡均有分布，而沙米在整个流动沙丘上呈斑块状分布，多分布于迎风坡脚-迎风坡中部和沙丘两翼，背风坡偶见生长。
沙芥茎秆粗硬，有较强的机械强度，被大风吹出的根部在生长过程中可逐渐转变为茎，恢复其功能，具有较强的抗风蚀能力。死亡后通常以立枯的形式存在，可存留2-3个生长季，持续发挥防风固沙和维持群落生态的功能，流动沙丘上的沙米死亡后亦以立枯的形式存在。
沙芥根系强大，主根可深入地下160 cm吸收水分、养分，侧根数量众多，并且分散分布，能够有效的控制流沙，其群落的建立使流沙基质表面环境的稳定性提高，为其他物种的侵入创造了条件，并从此开始群落的演替和恢复过程。
沙芥的生长特性较之沙米优势突出，是浑善达克沙地优良的固沙先锋植物之一。
2、结论。沙芥是固沙先锋植物，尤其在流动和半流动沙丘上相比其他植物更是优良固沙先锋植物，具有很高的应用价值。沙芥的能量水平高于小麦秸秆，接近于谷草，属中等饲用植物。沙芥具有较高的营养价值，特别是维生素C的含量、粗蛋白含量比甘蓝、大白菜等常见蔬菜高，而糖含量却明显低于常见蔬菜，是一种风味独特、无公害、无污染、低糖、高蛋白质的绿色保健蔬菜。沙芥作为优良的固沙植物和食用蔬菜，大面积推广后不仅可以控制流沙蔓延，促进生态恢复，还可以为牧民补充蔬菜资源，具有良好的推广价值。
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