干旱草原区查干淖尔退化湖盆生态治理效果调查与评价

董 雷，李青丰

(内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古呼和浩特 010019)

干旱草原区查干淖尔退化湖盆生态治理效果调查与评价

董 雷，李青丰

(内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古呼和浩特 010019)

对查干淖尔地区为治理退化湖盆所施行的生物引种和机械沙障等措施进行了效果调查和评价。结果表明：在引种的7种草本植物中，碱蓬是唯一能够在此类盐碱湖盆成功建植的草本植物。在移栽的5种木本植物中，白刺有较高的存活率。高、低立式沙障和防风抑沙网都表现出较好的治理效果，沙障保护区内的植被盖度和物种多样性明显高于未设置沙障的对照区。沙障设置的方向对保护效果有一定的影响。低矮的卧式沙障和草方格沙障的治理效果则不理想。

查干淖尔；干涸湖盆；引种；沙障；生态效果评价

干涸湖盆是指干旱、半干旱地区水面萎缩后露出地表的、曾被水面覆盖的湖泊或积水洼地及其滨岸地带，当地表盐聚集较多时又被称为盐漠〔1〕。随着全球气候变化加剧以及人类经济活动的干扰，干涸湖盆日益增多，据统计自1990年以来我国已有将近13%的湖泊湿地消失〔2〕。查干淖尔湖(也称呼日查干淖尔)位于内蒙古锡林郭勒盟阿巴嘎旗查干淖尔镇境内，由东、西两个湖泊组成。查干淖尔北连锡林郭勒西部典型干草原，南衔浑善达克沙地，湖区面积约110km2，是锡林郭勒盟最大的湖泊型湿地。近年来由于全球气候变化以及人类经济活动的影响，查干淖尔湖面逐年缩小，至2002年春季西侧咸水湖干涸，形成了大面积的湖盆盐碱化土地。查干淖尔的干涸不仅严重影响了周围天然牧草的正常生长，还会形成盐尘暴，给湖泊周围牧民的正常生活和身体健康造成了严重影响。尘暴甚至会影响到华北乃至日韩地区的大气环境〔3〕。因此对查干淖尔退化湖盆盐碱地的治理已经成为该地区生态安全建设一个急需解决的问题。有研究报道，在盐碱土地上种植碱蓬(Suaeda glauca)能够有效降低土壤表层含盐量,增加土壤有机质,获得很好的治理效果〔4〕。自2005年开始，生态和平亚洲(Eco-peace Asia)等一些国内外环境保护志愿者和组织先后在查干淖尔湖盆进行了以种植碱蓬、栽植沙障等为主要内容的生态建设活动。本研究旨在对这些治理措施的有效性及持续性进行评价，从而为下一步的治理工作提供理论支持和科学指导，同时也可对其他地区干涸湖盆治理提供一定的参考。

1 研究方法

1.1 研究区概况

查干淖尔地处E114°45′-115°04′、N43°22′-43°29′之间，位于干旱-半干旱过渡地带的季风气候区边缘。夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，多大风、寒潮，平均气温2.3℃，降水量280mm。查干淖尔地形北为阿巴嘎熔岩台地，南为浑善达克沙地，中间是查干淖尔湖泊盆地，海拔约1009m〔5〕。查干淖尔由东、西两个相连的湖泊组成，东侧小湖面积约20km2，为淡水湖；西侧大湖面积约80km2，为咸水湖。近年来由于全球气候变化导致查干淖尔地区降水量减少，蒸发量增加；另一方面为了截蓄湖水养鱼而在两个湖间建立的水坝截断了来自东侧小湖的水源补给，导致西侧大湖供水量骤减，至2002年基本干涸，留下了大面积的湖盆盐碱地。

2008年以来，生态和平亚洲国际环保组织在此实施了一系列生态治理措施。主要措施有：(1)自2008年起至2013年，在干涸湖盆及周边累计种植了约5000hm2碱蓬和碱茅(Puccinellia distans)。另外在湖盆北岸对苜蓿(Medicago sativa)、苏丹草(Sorghum sudanense)、黑麦草(Lolium perenne)、白刺(Nitraria sibirica)、沙打旺(Astragalus adsurgens)、冰草(Agroperon mongolicum)、披碱草(Elymus dahulicus)等进行了小规模的试验性播种；(2)2013年春天在湖西北方向移植了白刺、梭梭(Haloxylon ammodenodron)等5种耐干旱、耐盐碱的木本植物；(3)2011年在湖盆北岸设置了网围栏进行围封禁牧，并组织志愿者栽植了规格为高约30cm，行间隔5m，长约400m的低沙障(其中2011年栽植为南北向，2012年栽植为南北和东西向两种，总占地面积约13hm2)；2011年和2012年在主风向上方(湖西北方向)共设栽植了7道规格为高150-200cm， 行间隔100m，长约500m的高沙障，2013年春天在高沙障下风向处铺设了卧式沙障(2-3个树枝横放于地表，摆放成2×2m方格)、草方格(草露出地面约10cm，2×2m方格)及防风抑沙网(40cm高编织袋，2×2m方格)。湖区影像及各治理区域见图1。

图1 察干淖尔湖盆轮廓以及生态治理位置示意图

1.2研究方法

(1)植物种植效果：在草本植物的种植区域内，随机取10个1×1m的样方，调查所播种的各种植物出苗及幼苗生长状况并估算植被盖度；

(2)木本植物移栽成活状况：在木本植物移栽区随机选取连续的50株(穴)，统计成活率，每种植物3次重复。对所种数量较少的植物则统计全部株(穴)数；

(3)在沙障内及邻近的相似对照区分别随机取5个1×1m的样方，统计样方内植被盖度及各种植物的株数，并计算下列指标：

①多度=某一物种个体数/全部个体数×100%；

②频度：某种植物出现的样方数/全部样方数;

③物种丰富度指数(D)=(S-1)lnN(其中S-物种数目，N-所有个体数之和)〔6〕；

④多年生植物所占比例=多年生植物种类/所有植物种类×100%。

2 结果与分析

2.1 植物种植效果

种植碱蓬和碱茅的区域主要位于湖西北的高沙障下方和湖西南，播种方式为碱蓬单独播种或碱蓬、碱茅混播。播种区均处于查干淖尔湖盆盐碱地区。2013年春季调查时，碱蓬出苗良好，播种沟内及沟沿处密布碱蓬幼苗(图2)。播种区域内植被覆盖度约为24.00%，高于邻近未播种区域的3.20%。部分水分条件较好的地区覆盖度甚至接近100.00%，在以20×20cm的样方内统计所得碱蓬株数达到402株。作为查干淖尔湖盆的建群种，碱蓬已经能够通过自然繁殖进行自我更新，表明碱蓬的种植已经取得了良好的生态效果；而与碱蓬同时播种的碱茅则只有少量能够发芽并成活，因此在播种区很难见到大面积的碱茅。所种植的其他一些草本植物中，只在个别地区能够见到苏丹草和黑麦草的幼苗，苜蓿、沙打旺、冰草、披碱草、白刺等植物则未见有出苗或存活者。

图2 在盐碱土中播种的碱蓬

2.2植物移栽效果

2013年4月份，在高沙障东南方向(下风向处)共移栽了白刺、梭梭、沙枣(Elaeagnusangustifolia)、柽柳(Tamarixchinensis)、枸杞(Lyciumchinensis)等5种耐干旱、耐盐碱的木本植物，经3个月以后调查其生存状况，结果见表1。

表1 种植木本植物的成活率

由表1可以看出，在所种木本植物中白刺成活率最高，达到了62.85%。表现出对当地环境良好的适应能力；其次为枸杞和沙枣，成活率分别39.10%和37.70%，适应能力一般；柽柳和梭梭成活率均不足三分之一，梭梭的成活率只有17.20%，表明对此地的适应能力较差。

2.3围栏及沙障效果

(1)网围栏

网围栏处于北岸典型草原到湖盆的过渡地带，全长约13km(见图3)，土壤盐碱度相对较低，植被总体盖度约为37.56%。由于围栏涉及范围较广，各处生境差别极大，植被类型也各不相同。但总体而言，围栏的设置使湖滨植被有了修养恢复的机会，也为其它治理措施提供了良好的保障。

图3 网围栏所处位置及其建群种示意图

(2)沙障

①低沙障

在2011年和2012年均铺设了低沙障，其中2011年沙障只有南北向一种，2012年沙障为南北向和东西向两种。2012年南北向和东西向沙障内植被盖度分别为16.33%和9.07%，均高于未做措施的对照区域的3.27%，经方差检验在α=0.01的水平下差异均显著(其中南北向沙障F=49.64，显著水平<0.0001；东西向沙障F=14.97显著水平0.0006)；2011年沙障内植被覆盖度更高，达到了44.17%，高于对照区的3.17%，结果在α=0.01的水平下差异显著(F=1271.34，显著水平<0.0001)。对2011年沙障和2012年南北向沙障内植被覆盖度进行方差分析，结果也显示出明显的差异(F=90.87显著水平<0.0001)，表明同样方向设置的沙障随设置年限的增加治理效果也有所好转。(图4)

图4 沙障内(左侧)和对照区(右侧)的植被状况

从植物多样性看，东西沙障和对照区内植被种类单一，几乎只有碱蓬一种植物；南北沙障内除优势种的碱蓬，还出现了碱茅和虎尾草(Chlorisvirgata)。2011年沙障中除碱蓬、碱茅、虎尾草外还出现了西伯利亚蓼和赖草(Leymussecalinus)。

从多年生植物的种类来看，对照区和东西沙障内没有多年生植物，南北沙障内仅有碱茅一种多年生植物。而2011年沙障内有碱茅、西伯利亚蓼和赖草三种多年生植物。以上结果表明建植沙障对查干淖尔湖岸植被恢复起到了较为明显的作用，其中南北向沙障又优于东西向沙障并且沙障内植被的稳定性随时间增加而增强。

②高沙障

高沙障为2012年铺设，位于查干淖尔地区主风向上方，常年经受来自西北方向的强风侵蚀。在高沙障的下风向处、中间部分和沙障上风向处分别观测了植被状况：紧贴沙障两侧的区域沙粒堆积较为严重，植被覆盖度较低，迎风侧和避风侧的植被盖度分别为9.40%、3.80%。高沙障中植被总覆盖度约为16.50%，而未铺设沙障的毗邻地区植被盖度仅为6.60%，二者在α=0.01的水平下差别显著(F=14.39显著水平0.0053)。

高沙障区域内共发现有20种植物(表2)，其中多年生植物13种，所占比例达到65.00%。而未铺设沙障的对照区只有白刺、沙鞭、芨芨草、碱蓬、虎尾草5种植物，植物种数为高沙障内的1/4多年生植物则只有三种，这表明高沙障起到了较好的防风固沙作用，治理区的植物也拥有比对照区更高的生态稳定性。

表2 高沙障下植物种类及生活型

③卧式沙障、草方格及防风抑沙网

卧式沙障、草方格和防风抑沙网均为2013年新铺设，由于所处位置风力较大，且铺设时间较短，前两者具体治理效果仍待进一步观测。

防风抑沙网内植被盖度较大，约为30.00%，高于未做措施地区的16.80%，二者差异在α=0.05的水平下不显著(F=3.38，显著水平0.1031)。防风抑沙网内植物包括虎尾草、白刺、沙鞭、画眉草、碱蓬、芨芨草、西伯利亚蓼、碱蒿、银灰旋花等，其中多年生植物种类占一半以上；未做措施的对照区植物为虎尾草、沙鞭、芨芨草、白刺、银灰旋花，种类少于防风抑沙网区内。防风抑沙网内物种丰富度指数为18.74，高于对照区的6.45(表3)。植物多样性的增加，尤其是多年生植物种类的增多使得治理区的群落结构趋向稳定并拥有更强的抗干扰能力，表现出良好的治理效果。

从一年生植物来看，防风抑沙网内共有虎尾草、碱蓬、画眉草和碱蒿4种一年生植物，而对照区内只有虎尾草1种(其中虎尾草均为建群种)。就建群种的数量特征而言，防风抑沙网内虎尾草的频度和多度分别达到了100.00%和87.27%，较对照区的80.00%和53.66%分别高出了20.00%和33.61%。这表明防风抑沙网的存在给植被提供了一个良好的生存环境，使得一年生的机会主义者迅速侵占，为下一步的进化演替提供了良好的基础。

表3 防风抑沙网内和对照区植被状况统计

对网内区域和对照区虎尾草的高度和枝条长度的测量对比显示：网内虎尾草的自然高度均值为41.6cm，较对照区的30.8cm高出了35.06%，二者差异在α=0.01的水平下显著(F=14.05显著水平0.0056)；防风抑沙网内虎尾草的枝条长度均值为48.0cm，较对照区的41.2cm高出了16.5%，二者差异在α=0.05的水平下不显著(F=3.55，显著水平0.0964)。防风抑沙网和对照区内植被自然高度的差异表明防风抑沙网对风沙的阻挡可能对植被的生长有一定贡献。

3 讨论与结论

3.1 草本植物物种选择

查干淖尔湖滨土壤呈明显的碱性，pH范围在9.4-10.6之间，土壤可溶性盐含量范围在0.59-1.28%之间，分别属于重度盐渍化和强碱性土壤〔7〕。能够耐受此土壤环境的植物限于强抗盐碱的植物。因此，在所种植的草本植物中，仅有碱蓬和碱茅等几种植物能够成活。碱蓬在此种环境下的成功建植得益于其极强的抗盐碱能力和能迅速萌发出苗的特性。观察发现，所播种的碱蓬种子出苗很快(条件适宜情况下播种3-4天即可出苗)，能够迅速形成大片的碱蓬群落，甚至已经可以通过自然繁殖进行自我更新，因此碱蓬的建植效果非常明显。

在试验区播种的碱蓬属植物种子分别为来自查干淖尔本地的灰绿碱蓬和来自江苏盐城的盐地碱蓬(S.salsa)。秦树辉等人研究认为：在实验室条件下盐地碱蓬的种子无论是发芽率、发芽势还是耐盐碱能力均高于灰绿碱蓬，但事实上查干淖尔地区灰绿碱蓬的生长状况远远好于盐地碱蓬，表现出对当地环境更好的适应能力。因此在人为引进植物进行生态治理的过程中，除植物本身的生态性状之外更应考虑其在治理区环境的适应能力，优先考虑本地物种。

碱茅虽然能耐受高盐碱的土壤环境，但由于发芽率低、出苗慢、苗期抗性差等因素，建植效果并不理想。具体原因及改进方式仍待进一步研究。在盐碱含量相对较低的地区苏丹草和黑麦草也能成活，可以考虑进一步试验推广；而引进的苜蓿、沙打旺等植物均未能发芽和出苗，表明这些植物难以适应查干淖尔高盐碱的土壤环境，不宜在此种植。

相对于一年生植物，多年生植物具有更强的抵抗外界干扰和保持种群稳定的能力，生态功能也更强〔8〕。鉴于碱蓬的种植已经取得了良好的生态效益，下一步的治理应当重点加强多年生耐盐碱植物的建植：在条件较好的地区以植被的自然恢复和演替为主，辅以必要的人工保护和引导；生态条件较差的地区继续种植碱茅、西伯利亚蓼等耐重度盐碱的多年生植物。同时由于近两年的水分条件较好，原已干涸的部分湖盆又重新恢复水面，因此也应该考虑将芦苇(Phragmitesaustralis)等湿生耐盐碱植物的建植作为进一步的治理的重点。

3.2木本植物选择

草本植物根系较浅、容易发生衰退且退化后二次恢复困难，与之对比木本植物则表现出防风固沙能力强、适应范围广、维护管理工作量小等优势〔9〕。有研究报道，采取灌草相结合固沙是典型草原区治理沙地行之有效的措施〔10〕。实验中所移栽的木本植物位于高沙障下风向处，风沙较大，条件恶劣，高沙障虽然能暂时抑制住风沙的活动但铺设成本较高而且治理效果维持时间较短。因此下一步应当重点种植白刺、沙枣、枸杞等适应性较好的乔灌植物尤其是灌木，使生物固沙逐渐取代工程固沙。

在查干淖尔湖盆中移栽的木本植物中，白刺对高盐碱的土壤适应能力非常强，不仅是少数能在湖盆核心重度盐碱地中生长的植物之一，而且在周边盐碱度较轻的土壤中也表现出较其他植物更好的适应能力。同时白刺枝条多贴地面横生增大了固沙面积，枝条被沙埋后还能生出不定根，形成新植株，进一步扩大植株范围，并聚集成白刺堆，对防风固沙效果非常明显。不足之处则是白刺堆对于原有地形和生境改变过大，不利于与附近典型草原及牧民草场的对接利用。

3.3机械性保护措施

湖北岸网围栏的存在将湖滨与牧民草场隔开，有效地防止了牲畜的采食和践踏以及人为干扰，为治理区内的植被恢复和修养提供了保证，应当继续保持。另外，研究表明围封在一定时间内可以提高生物多样性，但随着禁牧时间的增长，物种丰富度和多样性都会出现先升后降的趋势〔11〕，因而完全的围封并不能达到最佳的生态效果，可以考虑在适当的时机、对植被恢复较好的地区进行合理的开发利用。

本研究中观测了几种不同高度、不同走向以及不同密度沙障的治理效果。总体来讲，沙障的存在可以起到防风固沙和截留植物种子的效果，对植被恢复和保持起到了积极的作用。各类沙障区域内的植物种类和植被盖度均显著优于其相应的对照区，说明沙障防护是该地区有效的植被恢复措施之一。

沙障的设置方向对其效果有明显影响。在湖盆设立的两个气象站数据显示，查干淖尔常年以西或西偏北的风向为主。2012年铺设的低沙障中，南北沙障内植被盖度和植物种类均高于东西向的沙障，表明沙障的设置与主风向垂直时能获得更好的治理效果。

迎着主风向设立的高沙障对来自西北方向的强风沙起到了很好的阻挡作用，为下风向的植被提供了一个较好的生长环境。但强风沙的堆积作用对高沙障的掩埋非常严重，因此应尽量在高沙障失去作用前培植起下风向处的木本植物，使生物固沙取代机械固沙。

防风抑沙网内植被盖度和建群种的枝条长度较对照区均有一定提高，但方差分析显示差异不明显，可能的原因为铺设时间较短，治理效果仍待进一步观测证实；对建群种虎尾草自然高度的影响显著，表明对治理区内的风沙阻挡和植物生长有一定的保护作用。防风溢沙网的缺点在于造价较高，限制了其大规模建植，可选择在条件恶劣的地区小规模铺设。卧式沙障和草方格所处的位置风力过大，很难起到效果，可以考虑改在风力较小、地势平坦的南岸进行试验。

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InvestigationandassessmentoftheecologicalrestorationmeasuresforthedegradedChaganoorlakebasininaridgrasslandregion

DONG-Lei，LIQing-feng

(CollegeofEcologyandEnvironmentalScience,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot010019,China)

In this study, the effectiveness of some ecological restoration measures including herbage plant re-sowing, woody plant transplanting and different wind-breaking barriers were assessed. Among the 7 introduced herbage plants, Suaeda glauca was the only plant which successfully established in the salty and alkali lake basin. Among the 5 tested woody plants。 Nitraria sibirica showed the highest surviving rate. Both low and high standing wind-breaking barriers showed good results in that vegetation coverage and species diversity were obviously higher than that in the control areas. Wind proof and sand suppressing net also showed good results for vegetation recovery. Layout direction of the wind-breaking barrier affected the effectiveness of the barrier. Low horizontal sand barrier and grass checkered were less effective for vegetation recovery.

Chganoor Lake；Dry lake basin；plant introduction; wind-breaking barrier, Ecological effectiveness assessment

X171.4

A

2095—5952(2014)03—0014—07

2014-03-05

“内蒙古草原英才创新团队”之“生态和平亚洲”基地项目。

董雷(1990-)，男，河北宁晋人，在读硕士研究生，主要研究方向为草地生态学。

李青丰(1959-)，男，河北元氏人，教授，从事草地及牧草学教学和研究。