巴丹吉林沙漠南缘的植物固沙问题

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00159

摘要/Abstract

摘要：

在野外考察的基础上，选择13个典型样地，研究了巴丹吉林沙漠南缘植被组成、群落特征和植被格局。结果表明：调查的样地中有荒漠植物31种，其中灌木12种，多年生草本11种，一二年生草本8种。种群密度3 000—14 000株·hm^-2，优势种在群落中地位显著，群落稳定性较差；植被斑块面积小、最大斑块指数低。沙漠南缘年降水量虽然仅100 mm左右，但有霸王（Zygophyllum xanthoxylon）、红砂（Reaumuria soongarica）和沙蒿（Artemisia desertorum）等灌木和半灌木天然植物群落分布，有白刺（Nitraria tangutorum）和膜果麻黄（Ephedra przewalskii）灌丛沙堆，沙丘上生长着沙拐枣（Calligonum mongolicum）、沙鞭（Psammochloa villosa）等种群生存，且在沙漠延伸带流动沙丘上已成功建立了梭梭（Haloxylon ammodendron）人工固沙植被，表明在巴丹吉林沙漠南缘建立以乡土植物为主的固沙植被是可行的。在未来研究中，应在山水林田湖草沙生命共同体理念下加强从区域尺度上解析水、植被和沙的关系，系统了解生态系统的原真性、完整性和连通性及生态系统稳定性维持等问题，优化生态景观格局，确定生态保护目标和建设规模，同时要加强对乡土植物适应干旱风沙机制和扩繁保育技术研究，以便为区域生态建设和生态保护提供科技支撑。

关键词: 巴丹吉林沙漠, 植物组成, 植被格局, 植被土壤水分承载力, 植物固沙

Abstract:

In order to explore the composition， characteristics and patterns of the plant community， and to serve the sand-fixing and ecological construction better， we investigated natural and artificial vegetation in both individual and community scale around the south edge of Badain Jaran Sand Sea， a desert with high shifting sand dunes in northern China.， The results shows that there were 31 species of desert plants， including 12 species of shrubs， 11 species of perennial herbs， and 8 species of annual or biennial herbs ， based on the 13 investigated plots data. The population density was from 3 000 to 14 000 hm^-2， and the vegetation patterns were characterized by small patch area and low largest patch index （LPI）. The dominant species were prominent in the areas， indicating a relatively poor community stability. Because of the growth and distribution of natural vegetation communities and the construction of sand-fixing plantation successfully along the extension zones of the desert， it should be possible and feasible to establish and benefit sand-fixing vegetation by means of establishment of native plants plantation on the edge. In the future， under the concept of the Full-array ecosystems （mountains-rivers-forests-farmlands-lakes-grasslands-deserts）， it is necessary to strengthen the analysis of the relationships between water， vegetation and desert on a regional scale， as well as the questions in authenticity， integrity and connectivity of the ecosystem and the maintenance of ecosystem stability. Meanwhile， it is of great importance on optimizing the ecological landscape pattern and determining the ecological protection targets and construction scales. In order to provide scientific and technological support for regional ecological construction and protection， the research on the native plants about adaptation mechanism to arid climate and the reproduction and conservation technology should be processed scientifically.

Key words: Badain Jaran Sand Sea, vegetation composition, vegetation pattern, vegetation soil moisture bearing capacity, vegetation sand control

中图分类号:

Q948.11

赵文智, 白雪莲, 刘婵. 巴丹吉林沙漠南缘的植物固沙问题[J]. 中国沙漠, 2022, 42(1): 5-11.

Wenzhi Zhao, Xuelian Bai, Chan Liu. Research on vegetation sand control around the south edge of Badain Jaran Sand Sea， China[J]. Journal of Desert Research, 2022, 42(1): 5-11.

图/表 3

参考文献 29

1	朱金峰，王乃昂，陈红宝，等.基于遥感的巴丹吉林沙漠范围与面积分析［J］.地理科学进展，2010，29（9）：1087-1094.
2	王涛.巴丹吉林沙漠形成演变的若干问题［J］.中国沙漠，1990，10（1）：32-43.
3	刘璐，武志博，郝思鸣，等.巴丹吉林沙漠南部湖滨带天然植被特征研究［J］.草原与草业，2021，33（2）：40-44.
4	萨日娜，董治宝，南维鸽.巴丹吉林沙漠高大沙山地貌的线条美［J］.中国沙漠，2021，41（2）：221-230.
5	刘婵，赵文智，刘冰，等.基于无人机和MODIS数据的巴丹吉林沙漠植被分布特征与动态变化研究［J］.中国沙漠，2019，39（4）：92-102.
6	王蒙，董治宝，逯军峰，等.巴丹吉林沙漠周边植被特征和物种多样性［J］.中国沙漠，2015，35（5）：1226-1233.
7	刘铮瑶，董治宝，王建博，等.巴丹吉林沙漠边缘地区植被特征［J］.中国沙漠，2016，36（5）：1348-1356.
8	刘羽，王秀红，张雪芹，等.巴丹吉林-腾格里沙漠间沙丘活化带发展过程及其驱动力分析［J］.干旱区研究，2011，28（6）：957-966.
9	何鹏杰，张恒嘉，王玉才，等.河西地区临泽县土地荒漠化影响因素分析［J］.环境工程，2016，34（）：1111-1116.
10	黄鹏展，阿布都热西提·阿布都外力，赵建平.沙丘移动的研究现状与未来研究思路［J］.沙漠与绿洲气象，2010，4（1）：1-5.
11	张虎，刘贤德，张亚光，等.黑河流域中游荒漠区沙尘暴、扬沙和浮尘监测及其与气候因子的关系［J］.水土保持通报，2020，40（5）：106-111，124.
12	罗晓玲，李岩瑛，严志明，等.近60年河西走廊地区沙尘暴发生演变特征及其气象影响因子［J］.水土保持研究，2021，28（5）：254-260，267.
13	邱新法，曾燕，缪启龙.我国沙尘暴的时空分布规律及其源地和移动路径［J］.地理学报，2001（3）：316-322.
14	郭萍萍，殷雪莲，刘秀兰，等.河西走廊中部一次特强沙尘暴天气特征及预报方法研究［J］.干旱气象，2011，29（1）：110-115.
15	王训明，李吉均，董光荣，等.近50 a来中国北方沙区风沙气候演变与沙漠化响应［J］.科学通报，2007 （24）：2882-2888.
16	刘洪兰，张强，张俊国，等.1960—2012年河西走廊中部沙尘暴空间分布特征和变化规律［J］.中国沙漠，2014，34（4）：1102-1108.
17	罗晓玲，胡丽莉，杨梅.近30年石羊河流域气象灾害特征及风险评估技术研究［J］.中国农学通报，2015，31（32）：205-210.
18	白雪莲，王理想，季树新，等.鄂尔多斯草原沙漠交错区生态系统健康评价：以十大孔兑为例［J］.中国沙漠，2020，40（1）：187-194.
19	Li Q，Zhao W，Fang H.Adaptation of Nitraria sphaerocarpa to wind-blown sand environments at the edge of a desert oasis［J］.Journal of Environmental Sciences，2007，19（4）：482-487.
20	Li F，Zhao W.Hydrologic thresholds and changes in ANPP of artificial sand-fixing vegetation in a desert-oasis ecotone in Northwest China［J］.Journal of Arid Environments，2017，146：44-52.
21	Zhang G，Zhao L，Yang Q，et al.Effect of desert shrubs on fine-scale spatial patterns of understory vegetation in a dry-land［J］.Plant Ecology，2016，217（9）：1141-1155.
22	Luo W，Zhao W.Burial depth and diameter of the rhizome fragments affect the regenerative capacity of a clonal shrub［J］.Ecological Complexity，2015，23：34-40.
23	Luo W，Zhao W，Zeng F，et al.Water but not photosynthates integration exists between mother and daughter ramets of a root-derived clonal shrub［J］.Plant Ecology，2014，216（2）：331-342.
24	He Z，Zhao W，Chang X，et al.Scale dependence in desert plant diversity［J］.Biodiversity and Conservation，2006，15（9）：3055-3064.
25	He Z，Zhao W，Chang X.The modifiable areal unit problem of spatial heterogeneity of plant community in the transitional zone between oasis and desert using semivariance analysis［J］.Landscape Ecology，2006，22（1）：95-104.
26	Wang G，Zhao W，Liu H，et al.Changes in soil and vegetation with stabilization of dunes in a desert-oasis ecotone［J］.Ecological Research，2015，30（4）：639-650.
27	Yang Q，Zhao W，Liu B，et al.Physiological responses of Haloxylon ammodendron to rainfall pulses in temperate desert regions，Northwestern China［J］.Trees，2014，28（3）：709-722.
28	Zheng Y，Zhao W，Zhang G.Spatial analysis of a Haloxylon ammodendron plantation in an oasis-desert ecotone in the Hexi Corridor，Northwestern China［J］.Forests，2017，8（6）：200.
29	赵文智，郑颖，张格非.2018.绿洲边缘人工固沙植被自组织过程［J］.中国沙漠，2018，38（1）：1-7.

样地编号	植物群落类型	优势种	密度 /(株·hm^-2)	高度 /cm	冠幅 /m²	盖度 /%	重要值
P1	中亚紫菀木+绵刺+珍珠柴群落	棉刺(Potaninia mongolica)	2 900	7±2	0.12	4±0.2	0.29
		珍珠柴（Salsola passerina）	5 000	12±4	0.06	3±0.1	0.58
		中亚紫菀木(Asterothamnus centrali-asiaticus)	2 300	24±7	0.19	4±0.1	0.58
P2	沙蒿+白刺群落	沙蒿(Artemisia desertorum)	2 300	44±15	0.58	13±0.6	0.67
P2	沙蒿+白刺群落	白刺(Nitraria tangutorum)	200	43±1	3.59	6±0.7	0.44
P3	红砂群落	红砂(Reaumuria soongarica)	1 600	29±9	0.30	5±0.3	0.74
P3	红砂群落	沙蒿(Artemisia desertorum)	400	43±3	0.17	1±0.1	0.54
P4	沙拐枣群落	沙拐枣(Calligonum mongolicum)	500	58±25	11.50	51±16	0.78
P5	红砂+白刺群落	红砂(Reaumuria soongarica)	4 000	20±9	0.12	5±0.2	0.74
P5	红砂+白刺群落	白刺(Nitraria tangutorum)	800	18±9	0.23	2±0.2	0.36
P6	红砂+泡泡刺群落	红砂(Reaumuria soongarica)	1 200	9±3	0.04	1±0.03	0.37
P6	红砂+泡泡刺群落	泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)	1 000	27±5	0.80	8±0.4	0.86
P7	沙蒿群落	沙蒿(Artemisia desertorum)	3 600	54±21	0.42	14±0.4	0.85
P8	沙蒿+霸王群落	沙蒿(Artemisia desertorum)	6 000	42±11	0.58	33±0.4	0.78
P8	沙蒿+霸王群落	霸王(Zygophyllum xanthoxylon)	300	90±15	2.34	7±1.5	0.62
P9	沙蒿+霸王群落	沙蒿(Artemisia desertorum)	3 000	56±13	2.26	17±1	0.76
P9	沙蒿+霸王群落	霸王(Zygophyllum xanthoxylon)	200	76±8	2.73	7±1.3	0.48
P10	红砂+碱蓬群落	碱蓬(Suaeda glauca)	13 900	12±7	0.07	9±0.1	0.59
		蒙古虫实(Corispermum mongolicum )	2 000	5±2	0.02	0.3±0.01	0.15
		刺蓬(Cornulaca alaschanica)	800	7±2	0.03	0.2±0.01	0.18
		红砂(Reaumuria soongarica)	600	24±7	0.38	2±0.3	0.66
P11	白刺群落	红砂(Reaumuria soongarica)	500	27±6	0.46	1±0.2	0.50
P11	白刺群落	白刺(Nitraria tangutorum)	500	25±9	5.03	22±7	0.75
P12	泡泡刺群落	沙蒿(Artemisia desertorum)	800	41±22	0.16	1±0.2	0.60
P12	泡泡刺群落	泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)	900	23±12	0.80	7±0.6	0.67
P13	膜果麻黄+泡泡刺群落	麻黄(Ephedra przewalskii)	1 100	29±13	0.29	4±0.2	0.43
		沙拐枣(Calligonum mongolicum)	1 000	26±9	0.25	3±0.2	0.37
		泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)	600	21±10	0.56	3±0.6	0.46

样地编号	植物群落类型	优势种	密度 /(株·hm^-2)	高度 /cm	冠幅 /m²	盖度 /%	重要值
P1	中亚紫菀木+绵刺+珍珠柴群落	棉刺(Potaninia mongolica)	2 900	7±2	0.12	4±0.2	0.29
		珍珠柴（Salsola passerina）	5 000	12±4	0.06	3±0.1	0.58
		中亚紫菀木(Asterothamnus centrali-asiaticus)	2 300	24±7	0.19	4±0.1	0.58
P2	沙蒿+白刺群落	沙蒿(Artemisia desertorum)	2 300	44±15	0.58	13±0.6	0.67
P2	沙蒿+白刺群落	白刺(Nitraria tangutorum)	200	43±1	3.59	6±0.7	0.44
P3	红砂群落	红砂(Reaumuria soongarica)	1 600	29±9	0.30	5±0.3	0.74
P3	红砂群落	沙蒿(Artemisia desertorum)	400	43±3	0.17	1±0.1	0.54
P4	沙拐枣群落	沙拐枣(Calligonum mongolicum)	500	58±25	11.50	51±16	0.78
P5	红砂+白刺群落	红砂(Reaumuria soongarica)	4 000	20±9	0.12	5±0.2	0.74
P5	红砂+白刺群落	白刺(Nitraria tangutorum)	800	18±9	0.23	2±0.2	0.36
P6	红砂+泡泡刺群落	红砂(Reaumuria soongarica)	1 200	9±3	0.04	1±0.03	0.37
P6	红砂+泡泡刺群落	泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)	1 000	27±5	0.80	8±0.4	0.86
P7	沙蒿群落	沙蒿(Artemisia desertorum)	3 600	54±21	0.42	14±0.4	0.85
P8	沙蒿+霸王群落	沙蒿(Artemisia desertorum)	6 000	42±11	0.58	33±0.4	0.78
P8	沙蒿+霸王群落	霸王(Zygophyllum xanthoxylon)	300	90±15	2.34	7±1.5	0.62
P9	沙蒿+霸王群落	沙蒿(Artemisia desertorum)	3 000	56±13	2.26	17±1	0.76
P9	沙蒿+霸王群落	霸王(Zygophyllum xanthoxylon)	200	76±8	2.73	7±1.3	0.48
P10	红砂+碱蓬群落	碱蓬(Suaeda glauca)	13 900	12±7	0.07	9±0.1	0.59
		蒙古虫实(Corispermum mongolicum )	2 000	5±2	0.02	0.3±0.01	0.15
		刺蓬(Cornulaca alaschanica)	800	7±2	0.03	0.2±0.01	0.18
		红砂(Reaumuria soongarica)	600	24±7	0.38	2±0.3	0.66
P11	白刺群落	红砂(Reaumuria soongarica)	500	27±6	0.46	1±0.2	0.50
P11	白刺群落	白刺(Nitraria tangutorum)	500	25±9	5.03	22±7	0.75
P12	泡泡刺群落	沙蒿(Artemisia desertorum)	800	41±22	0.16	1±0.2	0.60
P12	泡泡刺群落	泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)	900	23±12	0.80	7±0.6	0.67
P13	膜果麻黄+泡泡刺群落	麻黄(Ephedra przewalskii)	1 100	29±13	0.29	4±0.2	0.43
		沙拐枣(Calligonum mongolicum)	1 000	26±9	0.25	3±0.2	0.37
		泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)	600	21±10	0.56	3±0.6	0.46

植被类型	样方编号	群落类型	斑块面积 CA/m²	最大斑块指数 LPI/%	平均欧几里得距离MENI/m
半灌木+矮灌木荒漠	P1	中亚紫菀木 +绵刺+珍珠柴群落	5±0.2	0.06	0.46±0.06
	P7	沙蒿群落	9±0.9	0.10	0.26±0.06
	P8	沙蒿+霸王群落	19±0.3	0.27	0.23±0.07
半灌木+小灌木荒漠	P3	红砂群落	1±0.1	0.01	0.98±0.16
草原化灌木荒漠	P10	红砂+碱蓬群落	10±0.2	0.04	0.30±0.06
灌木荒漠	P4	沙拐枣群落	4±0.4	0.16	0.67±0.16
	P5	红砂+白刺群落	3±0.2	0.02	0.74±0.09
	P6	红砂+泡泡刺群落	8±0.5	0.06	0.53±0.09
	P9	沙蒿+霸王群落	8±1.3	0.05	0.29±0.08
	P12	泡泡刺群落	6±0.02	0.08	0.51±0.11
	P13	膜果麻黄+泡泡刺群落	6±0.2	0.06	0.46±0.1
温性落叶阔叶灌丛	P2	沙蒿+白刺群落	10±0.2	0.25	0.31±0.09
温性落叶阔叶灌丛	P11	白刺群落	14±0.4	0.46	0.36±0.07

植被类型	样方编号	群落类型	斑块面积 CA/m²	最大斑块指数 LPI/%	平均欧几里得距离MENI/m
半灌木+矮灌木荒漠	P1	中亚紫菀木 +绵刺+珍珠柴群落	5±0.2	0.06	0.46±0.06
	P7	沙蒿群落	9±0.9	0.10	0.26±0.06
	P8	沙蒿+霸王群落	19±0.3	0.27	0.23±0.07
半灌木+小灌木荒漠	P3	红砂群落	1±0.1	0.01	0.98±0.16
草原化灌木荒漠	P10	红砂+碱蓬群落	10±0.2	0.04	0.30±0.06
灌木荒漠	P4	沙拐枣群落	4±0.4	0.16	0.67±0.16
	P5	红砂+白刺群落	3±0.2	0.02	0.74±0.09
	P6	红砂+泡泡刺群落	8±0.5	0.06	0.53±0.09
	P9	沙蒿+霸王群落	8±1.3	0.05	0.29±0.08
	P12	泡泡刺群落	6±0.02	0.08	0.51±0.11
	P13	膜果麻黄+泡泡刺群落	6±0.2	0.06	0.46±0.1
温性落叶阔叶灌丛	P2	沙蒿+白刺群落	10±0.2	0.25	0.31±0.09
温性落叶阔叶灌丛	P11	白刺群落	14±0.4	0.46	0.36±0.07

[1]	赵晖, 杨宏宇, 王兴繁, 汪克奇. 巴丹吉林沙漠典型沉积物年代学研究评述[J]. 中国沙漠, 2022, 42(1): 57-65.
[2]	庄立超, 王乃昂, 张洵赫, 赵力强, 苏贤保. 巴丹吉林沙漠典型湖冰冻结-消融的空间模式差异[J]. 中国沙漠, 2021, 41(3): 214-223.
[3]	萨日娜, 董治宝, 南维鸽. 巴丹吉林沙漠高大沙山地貌的线条美[J]. 中国沙漠, 2021, 41(2): 221-230.
[4]	赵春彦, 司建华, 冯起, 罗欢, 秦洁. 巴丹吉林沙漠牧户生计策略转型及其对生态环境的影响[J]. 中国沙漠, 2020, 40(4): 34-42.
[5]	汪克奇, 赵晖, 王兴繁, 杨宏宇, 晁倩. 基于DEM数据的巴丹吉林沙漠沙丘分布规律及其形态参数[J]. 中国沙漠, 2020, 40(4): 81-94.
[6]	刘婵, 赵文智, 刘冰, 孟阳阳. 基于无人机和MODIS数据的巴丹吉林沙漠植被分布特征与动态变化研究[J]. 中国沙漠, 2019, 39(4): 92-102.
[7]	郑新倩, 杨帆, 李超凡, 潘红林, 吉春容, 买买提艾力·买买提依明, 霍文, 杨兴华, 周成龙. 巴丹吉林沙漠北缘拐子湖流沙下垫面近地层湍流强度和陆面过程特征[J]. 中国沙漠, 2019, 39(4): 103-112.
[8]	许兴斌, 王乃昂, 梁晓燕, 牛震敏, 赵力强, 王奕心. 巴丹吉林沙漠高大沙山近地层温湿廓线与能量交换特征[J]. 中国沙漠, 2018, 38(6): 1303-1312.
[9]	刘铮瑶, 董治宝, 萨日娜, 杨军怀, 陈国祥, 刘永林, 罗万银, 杨转玲, 肖南. 巴丹吉林沙漠边缘沉积物粒度和微形态特征空间分异[J]. 中国沙漠, 2018, 38(5): 945-953.
[10]	杨阳, 杨帆, 买买提艾力·买买提依明, 杨兴华, 霍文, 周成龙, 何清, 陈帅. 塔克拉玛干沙漠塔中与巴丹吉林沙漠拐子湖地表辐射特征对比[J]. 中国沙漠, 2018, 38(5): 1068-1077.
[11]	赵文智, 郑颖, 张格非. 绿洲边缘人工固沙植被自组织过程[J]. 中国沙漠, 2018, 38(1): 1-7.
[12]	曹乐, 聂振龙, 刘学全, 王哲, 孟令群, 姜高磊. 巴丹吉林沙漠湖泊钙华的水化学成因[J]. 中国沙漠, 2017, 37(5): 1026-1034.
[13]	黄兵兵, 赵力强, 程弘毅, 梁晓燕, 王乃昂. 巴丹吉林沙漠腹地地温变化特征[J]. 中国沙漠, 2017, 37(3): 530-535.
[14]	崔徐甲, 孙虎, 董治宝, 罗万银, 李继彦, 马延东, 李超. 巴丹吉林沙漠高大沙山湿沙层水分特征[J]. 中国沙漠, 2017, 37(2): 214-221.
[15]	崔徐甲, 孙虎, 董治宝, 李继彦, 郜学敏, 李超. 巴丹吉林沙漠高大沙山沉积物地球化学元素组成及其环境意义[J]. 中国沙漠, 2017, 37(1): 17-25.