榆林沙地植被演替規(guī)律的探討*

陜西省林業(yè)科學(xué)院治沙所 孫耀

一、植被演替的原因

植物群落為什么會發(fā)生演替?原因是什么?在不同地區(qū)、不同生態(tài)環(huán)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，筆者認為榆林地處干旱半干旱地區(qū)，沙地干旱缺水是制約植物生存的重要因子。水是榆林沙地生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的生態(tài)因子，水因子的演變牽動一系列生態(tài)因子演變，沙地中的每一滴水都是植物生存的生命水，榆林沙地從古至今圍繞“水”因子的演變而發(fā)生植物群落相應(yīng)演替，水因子的演變是榆林沙地植物群落演替的主要原因。

二、植被演替過程

在1600多年前，統(tǒng)萬城建城之初，匈奴首領(lǐng)稱贊城周圍環(huán)境“臨廣澤、帶清流”，即流經(jīng)統(tǒng)萬城腳下的無定河水是清的、湖泊很多，水和植被都很豐盛，有水有草是游牧民族放牧生活的好地方。植被豐盛的背后也說明植物的耗水量超越了榆林年均降雨量400mm的極限。植物生存除全部(大氣蒸發(fā)除外)消耗當(dāng)年降雨外，還要吸收土壤貯存水分，以補充降雨量的不足。土壤水分和湖泊貯水長期收不付支，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。沒有植被庇護的干旱大地，是形成沙漠化的首要條件，沙漠是干旱的產(chǎn)物，統(tǒng)萬城被風(fēng)沙湮沒的歷程，就是植被耗水量長期超越降雨量，大地由水草豐盛走向因干旱植被衰退死亡的歷程，也就是沙漠化的形成發(fā)展歷程。

用“毛烏素”為沙漠命名的時代，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，沙地貯存千年水分而恢復(fù)逆轉(zhuǎn)，植被也相應(yīng)隨沙地水分恢復(fù)逆轉(zhuǎn)，植被由稀疏衰退逐漸恢復(fù)走向豐盛。

植被經(jīng)過長期恢復(fù)逆轉(zhuǎn)后，湖泊中長滿沙柳、蘆葦和水生植物。冬季大量枯落物沉積水底，水中枯落物越積越多，常年浸泡漚制，水質(zhì)自然越來越差，逐漸腐臭變質(zhì)。因此，用不好的水為沙漠命名，也就在情理之中，也說明沙漠化后，植被恢復(fù)逆轉(zhuǎn)又達到了豐盛程度。

這是榆林植被耗水量因長年超越降雨量，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經(jīng)過千年貯存而形成湖泊，植被也由稀疏衰退逐步恢復(fù)豐盛，形成周而復(fù)始的自然演變過程。這是地處地勢平坦、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濕潤地區(qū)的特殊性。

在20世紀60年代前，沙區(qū)廣泛分布“沙炭”，沙炭就是湖泊中貯存的枯落物，沉積水底后，在“嫌氣”條件下，低溫、低壓、沒有得到微生物的充分分解，逐年累積而成，因此，有“沙炭”分布的地方在古代就是沙區(qū)湖泊，“沙炭”就是沙地植被和水生植物的枯落物在湖泊中貯存的最好佐證。炭層薄厚不一，最厚達40—50cm，面積大小不等，時間長短也不同，在20世紀60年代前，沙區(qū)群眾掏“沙炭”用做燃料和肥料，在“沙炭”中有沙柳枝葉和其他沙生植物仍可清晰辨認，在統(tǒng)萬城出土的植物標(biāo)本中，也有沙柳、沙蒿等沙生植物，可見沙柳、沙蒿是榆林沙地中最古老的天然植物。

截至新中國新中國成立之初，人工造林前，沙區(qū)天然植被覆蓋率1.8%，其主要植物是沙柳、白沙蒿、沙竹，灘地有沙蘆葦、冰草等。由于沙地植被稀少，植被耗水量長期小于降雨量，沙地積累千年雨水，地下水與土壤水分超飽和，形成沙地大小湖泊和馬槽井1000多處，地下水接近地表，丘間地一鍬就能挖出地下水，有的丘間地長年有積水，有的還有野生魚蝦，沙地土壤含水率2%-3%，呈超飽和狀態(tài)，和統(tǒng)萬城建城之初“臨廣澤，帶清流”的景觀大致相同。

三、沙化治理后植被演變

在20世紀50年代啟動人工造林后，首選樹種就是沙柳，因沙柳是榆林沙地中最古老的鄉(xiāng)土樹種，最適應(yīng)榆林沙地自然條件，就地取材，將沙柳剁成短桿，開溝全部埋在土中即可，造林工序簡單，它代表了楊柳科各樹種喜愛水濕的特點。沙區(qū)豐富的水資源適宜楊柳科的旱柳、小葉楊、合作楊和沙柳生長，這些樹種常年浸泡在水中，也不會因水漬之死，都有防治水淹的特殊功能。從樹根、樹干到側(cè)枝，不定芽和不定根極為發(fā)達，浸泡水中，大量不定根漂浮于水面，形成“氣根”呼吸空氣，不會窒息死亡，其不怕沙埋，沙越埋不定根越多，地上生長越旺，丘間地的沙柳可隨沙丘的前進被落沙坡沙埋，逐年生不定根向落沙坡上部爬，最終可到達十幾米高的沙丘頂部。沙柳生長旺盛，沙柳叢高達3-4m，楊柳科各樹種進行插桿造林，和沙柳一樣工序簡單，容易成功，各樹種結(jié)實豐富，濕潤的丘間地每年都有成片的沙柳實生苗，小葉楊、旱柳等植物種也有散生的實生苗。

隨著固沙林面積逐年增加，耗水量也逐年超越降水量，湖泊和地下水每年消耗多補充少，到20世紀70年代初，沙區(qū)湖泊干涸，地下水位下降到5-6m，土壤含水率降至1%-2%，楊柳科的樹種因水分供應(yīng)不足而衰退死亡或成為嚴重枯梢的“小老樹”。沙柳成了楊柳科殘留的灌木樹種，所謂殘留就是失去適生條件，在生命的“底線”賴以生存。自20世紀70年代后，榆林沙區(qū)沙柳叢高由3-4m降到只有1m左右，從此沙區(qū)再也見不到3-4m高的沙柳叢，沙區(qū)再沒有濕潤的丘間地，成片的沙柳實生苗就此絕跡。

到20世紀80年代，地下水位降到7-8m，土壤含水率降到1%左右。貓頭刺幾乎在一夜之間全軍覆滅消失，沒有留下一叢，每年都有大量種子散落地面成為幼苗，但再沒有一粒種子生根發(fā)芽。從此貓頭刺在紅石峽徹底絕跡消失，它本來是生長在干旱沙漠中極耐干旱的植物種，在榆林沙地如此“蹊蹺”快速地消失，至今仍是未解之謎。

貓頭刺消失后，緊接著就是蝶形花科的草類植物沙打旺、草木棲死亡消失。而后是蝶形花科的非沙生灌木白檸條、紫穗槐、檸條也陸續(xù)死亡或長勢大幅衰退、株高大幅度降低，此時的沙生灌木踏郎、花棒抗干旱力度雖強于非沙生樹種，但也因過度干旱失去以前的旺盛，至此，榆林沙區(qū)花棒株高由4-5m降到了1.5m左右，榆林沙區(qū)的鄉(xiāng)士灌木踏郎成為株高只有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。踏郎在水分條件較好的沙地全枝株越冬，因沙地過度干旱缺水，地上部分在冬季干枯死亡，由地下越冬芽越冬，春季由越冬芽萌發(fā)形成地上新株。

沙竹成片狀生長在流動沙地，從此，在榆林沙地再也看不到沙丘頂部的白沙蒿和沙蓋。沙蓋雖是兩年生，是榆林沙區(qū)群眾喜聞樂見的野生蔬菜，沙蓋疙瘩、沙蓋面是別有風(fēng)味的地方小吃。至今沙區(qū)群眾仍在落沙坡栽培沙蓋，由天然生的野生蔬菜變成栽培蔬菜，白沙蒿因不進入半固定沙地而消失絕跡。沙區(qū)生態(tài)環(huán)境由流動沙地變?yōu)榘牍潭ê凸潭ㄉ车睾螅词谷杂芯植苛鲃由车?，流動沙地的植被在固定沙地大氣候生態(tài)環(huán)境的影響下也難以生存。沙竹是典型流動沙地的代表植物，沙地半固定和固定后，其長勢大大衰退，葉片長與葉寬大大縮小，葉片長由30-40cm降為只有15-20cm，葉片寬由0.8-1cm降為0.5cm以下，成為失去適生條件，生長嚴重衰退的植物。

進入20世紀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，因土壤過度干燥，蝶形花科植物種的根瘤失去適宜的土壤水分，根瘤嚴重死亡成為無效的空殼，與根瘤共生的地上枝株也嚴重衰退死亡。而此時的土壤濕度因過度干燥，不適宜蝶形花科植物生存，此時土壤干燥度正適宜菊科蒿屬植物生長，蒿屬植物大量發(fā)展。蒿屬植物都是風(fēng)力傳播花粉和種子，蒿屬蒿類種子被風(fēng)力吹入各固沙林種中，在黑沙蒿林地內(nèi)，因過度干旱，老沙蒿林內(nèi)大部分枝株不開花結(jié)實。在老黑沙蒿林地，基本沒有新生幼株，也基本沒有開花結(jié)實者，靠林外的零散單株結(jié)實，種子隨風(fēng)力散發(fā)侵入各固沙樹種林中。

從目前沙地水分發(fā)展趨勢來看，來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。由于黑沙蒿從形態(tài)結(jié)構(gòu)、皮色、葉片大小、生理功能等多方面都能隨沙地水分條件的演變而演變，適應(yīng)干旱沙地條件，再沒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終極植物。目前榆林沙地菊科蒿屬植物，除黑沙蒿外，黃花蒿、茵陳蒿、冷蒿、蒙古蒿等蒿類25種以上，因土地干燥度適于蒿類植物發(fā)展，在林地、農(nóng)田甚至庭院，只要有一線空閑地就長滿各種蒿類植物。

四、總結(jié)

植被演替是植被適應(yīng)生存環(huán)境的自然規(guī)律，榆林征服沙漠的成功，緊跟沙地水資源的演變，遵循自然、順應(yīng)沙地水資源演變，適時選擇相應(yīng)的固沙植物，是榆林征服沙漠的重要經(jīng)驗。植被演替是植被順應(yīng)自然的生存規(guī)律，不以人的意志為轉(zhuǎn)移，但影響榆林沙地植被演替的主要因素是沙地水資源的演變，人為可改變沙地水分狀況，即改變植被生存的自然環(huán)境，目前，榆林采取兩種措施：一是轉(zhuǎn)變治沙理念，開發(fā)沙地種植，榆陽區(qū)補浪河鄉(xiāng)將萬頃荒沙全部推平，變成節(jié)水噴灌和滴灌的高產(chǎn)農(nóng)田；馬合鄉(xiāng)將耕地退耕還草，荒沙推平變成牧草地，大種牧草，大辦規(guī)模養(yǎng)殖場；其他縣(區(qū))鄉(xiāng)也在推平沙丘。榆林沙漠將要徹底消失，荒沙變成高產(chǎn)農(nóng)田，退耕還草大辦養(yǎng)殖業(yè)，是否順應(yīng)自然，拭目以待。二是啟動引黃工程，引黃河水注入沙地，改變沙地水分狀況，荒沙變綠洲，也就改變了沙地植被演替規(guī)律，使荒沙植被逆轉(zhuǎn)，這些都是可取之舉。