榆林沙地植被演替规律的探讨*

陕西省林业科学院治沙所 孙耀

一、植被演替的原因

植物群落为什么会发生演替?原因是什么?在不同地区、不同生态环境下，不同植物群落，而引起的原因不同，就榆林沙地植物群落演替而言，笔者认为榆林地处干旱半干旱地区，沙地干旱缺水是制约植物生存的重要因子。水是榆林沙地生态系统中最活跃的生态因子，水因子的演变牵动一系列生态因子演变，沙地中的每一滴水都是植物生存的生命水，榆林沙地从古至今围绕“水”因子的演变而发生植物群落相应演替，水因子的演变是榆林沙地植物群落演替的主要原因。

二、植被演替过程

在1600多年前，统万城建城之初，匈奴首领称赞城周围环境“临广泽、带清流”，即流经统万城脚下的无定河水是清的、湖泊很多，水和植被都很丰盛，有水有草是游牧民族放牧生活的好地方。植被丰盛的背后也说明植物的耗水量超越了榆林年均降雨量400mm的极限。植物生存除全部(大气蒸发除外)消耗当年降雨外，还要吸收土壤贮存水分，以补充降雨量的不足。土壤水分和湖泊贮水长期收不付支，久而久之湖泊干涸，植被因土壤干旱缺水衰退死亡直至消失。没有植被庇护的干旱大地，是形成沙漠化的首要条件，沙漠是干旱的产物，统万城被风沙湮没的历程，就是植被耗水量长期超越降雨量，大地由水草丰盛走向因干旱植被衰退死亡的历程，也就是沙漠化的形成发展历程。

用“毛乌素”为沙漠命名的时代，是古代因干旱植被衰退消失形成沙漠化后，植被稀少耗水量小于年降雨量，沙地贮存千年水分而恢复逆转，植被也相应随沙地水分恢复逆转，植被由稀疏衰退逐渐恢复走向丰盛。

植被经过长期恢复逆转后，湖泊中长满沙柳、芦苇和水生植物。冬季大量枯落物沉积水底，水中枯落物越积越多，常年浸泡沤制，水质自然越来越差，逐渐腐臭变质。因此，用不好的水为沙漠命名，也就在情理之中，也说明沙漠化后，植被恢复逆转又达到了丰盛程度。

这是榆林植被耗水量因长年超越降雨量，致使大地干旱缺水，植被衰退死亡。植被衰退消失后，植被耗水量又小于降雨量，剩余雨水又在低洼地经过千年贮存而形成湖泊，植被也由稀疏衰退逐步恢复丰盛，形成周而复始的自然演变过程。这是地处地势平坦、干旱半干旱的榆林沙地，年均降雨量只有400mm，既不同于年均降雨量不足百毫米的干旱沙漠，也不同于降雨量充沛的湿润地区的特殊性。

在20世纪60年代前，沙区广泛分布“沙炭”，沙炭就是湖泊中贮存的枯落物，沉积水底后，在“嫌气”条件下，低温、低压、没有得到微生物的充分分解，逐年累积而成，因此，有“沙炭”分布的地方在古代就是沙区湖泊，“沙炭”就是沙地植被和水生植物的枯落物在湖泊中贮存的最好佐证。炭层薄厚不一，最厚达40—50cm，面积大小不等，时间长短也不同，在20世纪60年代前，沙区群众掏“沙炭”用做燃料和肥料，在“沙炭”中有沙柳枝叶和其他沙生植物仍可清晰辨认，在统万城出土的植物标本中，也有沙柳、沙蒿等沙生植物，可见沙柳、沙蒿是榆林沙地中最古老的天然植物。

截至新中国新中国成立之初，人工造林前，沙区天然植被覆盖率1.8%，其主要植物是沙柳、白沙蒿、沙竹，滩地有沙芦苇、冰草等。由于沙地植被稀少，植被耗水量长期小于降雨量，沙地积累千年雨水，地下水与土壤水分超饱和，形成沙地大小湖泊和马槽井1000多处，地下水接近地表，丘间地一锹就能挖出地下水，有的丘间地长年有积水，有的还有野生鱼虾，沙地土壤含水率2%-3%，呈超饱和状态，和统万城建城之初“临广泽，带清流”的景观大致相同。

三、沙化治理后植被演变

在20世纪50年代启动人工造林后，首选树种就是沙柳，因沙柳是榆林沙地中最古老的乡土树种，最适应榆林沙地自然条件，就地取材，将沙柳剁成短杆，开沟全部埋在土中即可，造林工序简单，它代表了杨柳科各树种喜爱水湿的特点。沙区丰富的水资源适宜杨柳科的旱柳、小叶杨、合作杨和沙柳生长，这些树种常年浸泡在水中，也不会因水渍之死，都有防治水淹的特殊功能。从树根、树干到侧枝，不定芽和不定根极为发达，浸泡水中，大量不定根漂浮于水面，形成“气根”呼吸空气，不会窒息死亡，其不怕沙埋，沙越埋不定根越多，地上生长越旺，丘间地的沙柳可随沙丘的前进被落沙坡沙埋，逐年生不定根向落沙坡上部爬，最终可到达十几米高的沙丘顶部。沙柳生长旺盛，沙柳丛高达3-4m，杨柳科各树种进行插杆造林，和沙柳一样工序简单，容易成功，各树种结实丰富，湿润的丘间地每年都有成片的沙柳实生苗，小叶杨、旱柳等植物种也有散生的实生苗。

随着固沙林面积逐年增加，耗水量也逐年超越降水量，湖泊和地下水每年消耗多补充少，到20世纪70年代初，沙区湖泊干涸，地下水位下降到5-6m，土壤含水率降至1%-2%，杨柳科的树种因水分供应不足而衰退死亡或成为严重枯梢的“小老树”。沙柳成了杨柳科残留的灌木树种，所谓残留就是失去适生条件，在生命的“底线”赖以生存。自20世纪70年代后，榆林沙区沙柳丛高由3-4m降到只有1m左右，从此沙区再也见不到3-4m高的沙柳丛，沙区再没有湿润的丘间地，成片的沙柳实生苗就此绝迹。

到20世纪80年代，地下水位降到7-8m，土壤含水率降到1%左右。猫头刺几乎在一夜之间全军覆灭消失，没有留下一丛，每年都有大量种子散落地面成为幼苗，但再没有一粒种子生根发芽。从此猫头刺在红石峡彻底绝迹消失，它本来是生长在干旱沙漠中极耐干旱的植物种，在榆林沙地如此“蹊跷”快速地消失，至今仍是未解之谜。

猫头刺消失后，紧接着就是蝶形花科的草类植物沙打旺、草木栖死亡消失。而后是蝶形花科的非沙生灌木白柠条、紫穗槐、柠条也陆续死亡或长势大幅衰退、株高大幅度降低，此时的沙生灌木踏郎、花棒抗干旱力度虽强于非沙生树种，但也因过度干旱失去以前的旺盛，至此，榆林沙区花棒株高由4-5m降到了1.5m左右，榆林沙区的乡士灌木踏郎成为株高只有0.5m左右的小灌木，再也看不到4-5m高的花棒和1.5m以上的踏郎。踏郎在水分条件较好的沙地全枝株越冬，因沙地过度干旱缺水，地上部分在冬季干枯死亡，由地下越冬芽越冬，春季由越冬芽萌发形成地上新株。

沙竹成片状生长在流动沙地，从此，在榆林沙地再也看不到沙丘顶部的白沙蒿和沙盖。沙盖虽是两年生，是榆林沙区群众喜闻乐见的野生蔬菜，沙盖疙瘩、沙盖面是别有风味的地方小吃。至今沙区群众仍在落沙坡栽培沙盖，由天然生的野生蔬菜变成栽培蔬菜，白沙蒿因不进入半固定沙地而消失绝迹。沙区生态环境由流动沙地变为半固定和固定沙地后，即使仍有局部流动沙地，流动沙地的植被在固定沙地大气候生态环境的影响下也难以生存。沙竹是典型流动沙地的代表植物，沙地半固定和固定后，其长势大大衰退，叶片长与叶宽大大缩小，叶片长由30-40cm降为只有15-20cm，叶片宽由0.8-1cm降为0.5cm以下，成为失去适生条件，生长严重衰退的植物。

进入20世纪90年代后，地下水位降至10m左右，土壤含水率在固沙林地降至0.5%左右，因土壤过度干燥，蝶形花科植物种的根瘤失去适宜的土壤水分，根瘤严重死亡成为无效的空壳，与根瘤共生的地上枝株也严重衰退死亡。而此时的土壤湿度因过度干燥，不适宜蝶形花科植物生存，此时土壤干燥度正适宜菊科蒿属植物生长，蒿属植物大量发展。蒿属植物都是风力传播花粉和种子，蒿属蒿类种子被风力吹入各固沙林种中，在黑沙蒿林地内，因过度干旱，老沙蒿林内大部分枝株不开花结实。在老黑沙蒿林地，基本没有新生幼株，也基本没有开花结实者，靠林外的零散单株结实，种子随风力散发侵入各固沙树种林中。

从目前沙地水分发展趋势来看，来自干旱沙漠中的花棒和本地最耐干旱的踏郎都不如黑沙蒿耐干旱。由于黑沙蒿从形态结构、皮色、叶片大小、生理功能等多方面都能随沙地水分条件的演变而演变，适应干旱沙地条件，再没有比黑沙蒿更耐干旱的植物。因此，黑沙蒿是榆林沙地植物演替的终极植物。目前榆林沙地菊科蒿属植物，除黑沙蒿外，黄花蒿、茵陈蒿、冷蒿、蒙古蒿等蒿类25种以上，因土地干燥度适于蒿类植物发展，在林地、农田甚至庭院，只要有一线空闲地就长满各种蒿类植物。

四、总结

植被演替是植被适应生存环境的自然规律，榆林征服沙漠的成功，紧跟沙地水资源的演变，遵循自然、顺应沙地水资源演变，适时选择相应的固沙植物，是榆林征服沙漠的重要经验。植被演替是植被顺应自然的生存规律，不以人的意志为转移，但影响榆林沙地植被演替的主要因素是沙地水资源的演变，人为可改变沙地水分状况，即改变植被生存的自然环境，目前，榆林采取两种措施：一是转变治沙理念，开发沙地种植，榆阳区补浪河乡将万顷荒沙全部推平，变成节水喷灌和滴灌的高产农田；马合乡将耕地退耕还草，荒沙推平变成牧草地，大种牧草，大办规模养殖场；其他县(区)乡也在推平沙丘。榆林沙漠将要彻底消失，荒沙变成高产农田，退耕还草大办养殖业，是否顺应自然，拭目以待。二是启动引黄工程，引黄河水注入沙地，改变沙地水分状况，荒沙变绿洲，也就改变了沙地植被演替规律，使荒沙植被逆转，这些都是可取之举。