土地荒漠化，是當今世界最嚴重的生態環境危機之一。我國是世界上現存荒漠化土地面積最大、危害程度最突出的國家之一。全國受土地荒漠化威脅的面積約為262.2萬km2，占國土面積的27.3%，在北方干旱、半干旱區分布有“八大沙漠”和“四大沙地”。

　　科爾沁沙地是我國荒漠化防治的重點區域。它位于西遼河平原向蒙古高原的過渡地帶，溫帶季風氣候的邊緣區域，多年平均降水量為280 mm，年均潛在蒸發量超過2300 mm。在歷史上，這里曾是水草豐美、湖泊眾多的優良牧場，但自近代以來，經過一個多世紀的荒地開墾和過度放牧，加之氣候暖干化的影響，目前科爾沁地區荒漠化土地面積達到6.36萬km2，是我國面積最大的沙地，其中流動沙丘面積占總面積的30%以上，也是京津冀地區主要的風沙源之一。

　　通過栽種人工固沙灌木或恢復天然植被，可以使部分流動沙丘恢復為固定沙丘，有效控制荒漠化土地擴張。

　　中國科學院林業土壤研究所(現中國科學院沈陽應用生態研究所)自1950年代起，就從事土地荒漠化治理研究與試驗示范工作，1975年在科爾沁沙地西部建立了烏蘭敖都荒漠化研究試驗站，協助赤峰市翁牛特旗開展固沙灌木植被營建和退化草場恢復工程的實施，為當地荒漠化治理和生態環境改善做出了貢獻。

　　灌木與土壤相互反饋，推動著沙丘植被恢復

　　水分，是沙地環境中植物生存的最主要限制因素。人工固沙灌木植被恢復成功與否，主要取決于兩個方面：一是沙丘本身土壤水分狀況，二是準確地選擇能夠適應相應水分條件的固沙灌木。

　　在沙丘植被恢復演替過程中，植被和土壤之間存在強烈交互作用。比如，在科爾沁沙地流動沙丘植被恢復工程中，山竹巖黃耆(Hedysarum fruticosum Pall.)和小葉錦雞兒(Caragana microphylla Lam.)就是一對固沙“老搭檔”。

　　在早期階段，山竹巖黃耆生長快速，可作為固沙先鋒灌木起到迅速限制沙丘流動的作用。但隨著沙丘逐漸固定和土壤水分的下降，該灌木的生長和存活逐漸受到限制，其優勢地位被更為耐旱的小葉錦雞兒所取代。

　　這種灌木與土壤之間的互饋作用，構成了沙丘植被恢復過程中群落演替的重要基礎。

　　嚴重干旱脅迫下，組織脫水將會誘導固沙灌木木質部發生氣穴化栓塞，水分傳輸功能下降甚至喪失。灌木能否在干旱條件下存活，與其避免栓塞導致水力傳輸失敗的能力密切相關。這種能力一方面與木質部氣穴化抵抗力有關，同時還取決于其調控葉片蒸騰和避免干燥脫水的能力。

　　沙丘的水分條件在時間和空間上具有很強的異質性，明確固沙灌木的水分生理差異，對于固沙工程中灌木的篩選具有重要意義。

　　固沙灌木：早期“索取”，后期“保守”

　　近期，沈陽生態所植物生理生態組、荒漠化防治組和阿根廷國家科學與技術研究理事會的科研人員開展了合作研究，依托沈陽生態所烏蘭敖都荒漠化試驗站，研究了科爾沁沙地常用鄉土固沙灌木的水力結構特征和水分利用策略，以明確不同灌木環境適應性差異及其生理機制。

　　科研人員發現，在土壤水分條件相對較好的植被恢復早期階段，固沙先鋒灌木采取“索取型”的水分利用策略，具有較高的水分傳導效率和光合碳同化能力，從而能夠實現較快速生長，迅速占領生境并起到限制沙丘流動的作用，而較快的生長速率也是其應對沙埋風險的重要機制。

　　而在土壤水分條件較差的恢復后期階段，固定沙丘上占據優勢的灌木種采取“保守型”的水分利用策略，具有較低的水分傳輸效率但更高的木質部氣穴化抵抗力，因此得以在固定沙丘上長期穩定存活。

　　研究成果近期分別發表在Land Degradation and Development和Forest Ecology and Management上。相關結果可為沙地植被恢復過程中更好地遵循“適地適種”原則，以及為防風固沙灌木林的可持續經營管理提供基礎科學依據。

　　文章來源：中科院沈陽應用生態研究所

　　作者：龔雪偉、郭晶晶、郝廣友

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