国内诸多研究表明, 利用植物再生沙障来治理流动沙丘效果显著, 由于其具有再生性和自我修复能力, 在防护性能、改良土壤和可持续利用等方面较机械沙障具有优异的性能^[1]。植物再生沙障既可起到机械阻沙、有效控制沙丘流动的作用, 又可通过植物自身发育形成沙障群落, 加速沙地植被的恢复与重建进程, 具有很好的防风固沙和植被恢复效果^[2]。

踏郎[Hedysarum fruticosum var. mongolicum (Turcz.)]和黄柳 (Salix gordejevii Y. L. Chang) 是治理流动沙丘的重要树种之一。选用踏郎和黄柳作沙障材料, 能增加植被, 固定沙地, 提供饲草, 经平茬更新可再次提供植物沙障材料, 也能提供大量种子, 因此在流动沙丘治理中得到了广泛应用^[3-6]。目前, 在科尔沁和浑善达克沙地就踏郎和黄柳植物沙障开展了深入研究, 主要集中在植物再生沙障形成的群落结构及演替^[2]、沙障生态适应性^{[4, 6]}、坡位对植物沙障生长和稳定性的影响^[7-9]、单种植物沙障防风治沙效果^{[4-5, 10-11]}、植物沙障土壤改良效益^[11]等方面，对不同植物配置的沙障治理效果、效益方面缺乏深入研究。

沙障设置应与实际生产进一步结合发展产业, 以荒漠化治理的生态效益带动经济效益^[12]。沙障设置后其效果的持续性、群落稳定性、如何发挥经济效益是今后研究的方向。以赤峰地区3种主要的植物沙障为研究对象, 从植被恢复速度、阻沙固沙效果、投入与产出等方面比较分析, 选定该地区适宜的沙障类型, 旨在为沙障配置、固沙造林、科学经营和利用管理方面提供技术支撑。

赤峰市位于内蒙古自治区东部, 西辽河上游, 北纬41°17′~45°24′, 东经116°21′~120°59′, 地处蒙、冀、辽三省的接壤处, 全市面积9×10⁶ hm²。该市地貌以山地高原、丘陵、沙地平原、河谷平原为主, 其中沙地平原占23.3%, 西北部、东部为浑善达克沙地和科尔沁沙地, 气候属中温带半干旱大陆性季风气候, 春季干旱少雨, 多风沙, 冬季漫长干冷, 降水多集中于7—9月, 年平均降水量350 mm，年平均蒸发量2 000~3 000 mm，年平均气温2~7 ℃, 有效积温2 200~3 200 ℃, 年平均风速3 m·s^-1，主害风为西北风, 副害风为东北风和西南风。

选用黄柳、踏郎, 分别设置黄柳 (HL)、黄柳-踏郎 (HL-TL)、踏郎 (TL)3种植物沙障。种条选择：秋季植物落叶后, 采集黄柳、踏郎1~2年生枝条, 条长80~100 cm。沙障规格：沙丘高10 m以下用4 m×4 m的网格, 10 m以上的迎风坡用2 m×2 m网格, 背风坡用4 m×4 m网格或直接按2 m×2 m株行距、60~80 cm深度直接扦插。埋设时间：秋季植物落叶后, 沙地封冻前。埋设方法：在流动沙地垂直主害风方向埋设沙障主带, 垂直主带方向埋设副带。沙障以主带+副带配置。其中, 黄柳-踏郎植物沙障以踏郎+黄柳形式配置沙障。种条埋深60~80 cm, 种条间距20 cm, 部分空隙较大之处用种条梢头填充, 形成矮立式, 疏透结构的网格沙障。

对每种沙障治理模式都选择1个较高的沙丘, 自上而下设置面积0.1 hm²的标准地, 每个标准地设立10~15个面积为16 m²的固定样方。每年调查标准地植被盖度、种条种子产量。

埋设沙障前选择10个中等高度的沙丘，在迎风面设置3种不同的植物沙障, 背风坡不作处理, 用标杆在落沙线上标记当年沙丘的位置, 以后每年测量沙丘移动距离。

在埋设沙障时，选择10个植被盖度5%左右中等高度沙丘, 分别用3种模式进行治理, 记录埋设每公顷沙障所用人工、车工及原材料数量。依据人工、车工、种条的单价计算出每公顷投资金额。根据种子和种条产量、单价，计算出每公顷产值、投入与产出比。

运用Excel软件进行数据处理及计算, 运用SPSS Statistics 17.0软件进行数据统计分析。

从3种植物沙障设置后5 a植被平均盖度变化情况看, 整体上植被恢复效果均较好, 植被平均盖度明显高于对照组 (表 1)。植被恢复速度最快的为踏郎植物沙障, 设置后第3年植被盖度已达50%。将3种植物沙障按植被恢复速度从快到慢的排序为踏郎、黄柳-踏郎、黄柳。设置后第5年3种植物沙障植被平均盖度分别为44.9%(黄柳)、80.7%(黄柳-踏郎)、79.7%(踏郎)(表 1)。随着时间推移, 植被盖度变化在3种植物沙障间的差异变大, 第4年后差异达显著水平。方差分析结果表明 (表 2), 3种植物沙障设置后5 a间，植被平均盖度变化在0.01水平上差异极显著。

3种植物沙障对沙丘治理效果较好 (表 3), 在设置后3 a间, 第1年移动0.50~0.54 m, 第2年后沙丘基本被固定, 而对照组沙丘3 a间总移动距离为14.9 m。沙障设置后3 a间，沙丘最大移动距离0.54 m, 最小移动距离0 m。沙丘移动距离在3种植物沙障间差异不大, 按移动距离由小到大的排序为踏郎植物沙障、黄柳-踏郎植物沙障、黄柳植物沙障。

3种植物沙障用工量相同, 种条用量明显有差异, 黄柳种条用量最多 (7 000 kg·hm^-2), 黄柳-踏郎次之 (6 400 kg·hm^-2), 踏郎最少 (6 000 kg·hm^-2)。沙障设置后5 a间踏郎植物沙障种子产量始终最高, 黄柳-踏郎植物沙障次之, 黄柳植物沙障无种子产出 (表 4)。黄柳种子产量低的原因有其生物学特性、生态学特征和环境因素等多方面, 如黄柳种子较小并有冠毛, 飞散能力较强, 在风力作用下会分散到沙地各个角落, 从而损失大量的种子^[13]。另外, 土壤含水量是影响黄柳地上生物量的关键因子^[14], 研究区降水量较低影响了其种子结实量。在种条产量方面, 第1年和第2年黄柳最高, 第3年开始黄柳-踏郎、踏郎明显增多并超出黄柳。3种植物沙障按5 a种条总产量从高到低的排序为黄柳-踏郎、踏郎、黄柳, 其平均产量分别为 (12 574±6 632.02) kg·hm^-2、(12 530±6 376.66) kg·hm^-2、(12 470±5 743.66) kg·hm^-2。

3种植物沙障按投入成本从低到高的排序为踏郎、黄柳-踏郎、黄柳, 3种植物沙障按5 a总产值从高到低的排序为踏郎、黄柳-踏郎、黄柳 (表 5)。

在治理后的5 a间, 3种植物沙障投入与产出比逐年减小, 自第3年起产出高于投入, 投入与产出比均小于1, 3种植物沙障投入与产出比从低到高的排序为踏郎、黄柳-踏郎、黄柳 (表 6)。

方差分析结果表明 (表 7), 3种植物沙障种子产量差异显著 (P < 0.05)，种条产量在3种植物沙障间的差异逐年变大, 第3年后3种植物沙障种条产量差异极显著 (P < 0.01)。3种植物沙障间产值差异逐年增加, 第3年后3种植物沙障产值差异极显著 (P < 0.01), 第3年后3种植物沙障投入与产出比差异极显著 (P < 0.01)。

为综合评价3种植物沙障治理的效果, 以植被平均盖度、沙丘移动距离及投入与产出比为指标, 采用熵权法赋予各个指标权重值 (表 8), 量化3种植物沙障综合效果 (表 9)。从综合得分情况看, 踏郎植物沙障得分最高 (12.00), 黄柳-踏郎植物沙障次之 (11.70), 黄柳植物沙障最小 (7.81)。综合治理效果从好到差的排序为踏郎、黄柳-踏郎、黄柳。

选用植被平均盖度、沙丘移动距离和投入与产出比作为评价指标, 赋予权重值量化后综合评价了黄柳、黄柳-踏郎、踏郎3种植物沙障的治理效果。3种植物沙障植被平均盖度变化差异极显著 (P < 0.01)，即植被恢复速度不同，按植被恢复速度从快到慢的排序为踏郎、黄柳-踏郎、黄柳。在沙障设置后的3 a间, 自第2年起沙丘基本被固定，按沙丘移动距离由小到大的排序为踏郎、黄柳-踏郎、黄柳。由于设置3种植物沙障时种条用量不同, 投入成本也不同。按投入成本从低到高的排序为踏郎、黄柳-踏郎、黄柳。3种植物沙障种子产量差异显著 (P < 0.05)，同时种条产量差异也显著 (P < 0.01), 导致其产值差异极显著 (P < 0.01)。沙障设置后, 不论1 a种子产量还是5 a总产量, 都是踏郎最高, 黄柳-踏郎次之, 黄柳无产量。3种植物沙障5 a种条总产量以黄柳-踏郎最高、踏郎次之、黄柳最低。将3种植物沙障按5 a总产值从高到低的排序为踏郎、黄柳-踏郎、黄柳。沙障设置之后其投入与产出比逐年减小, 自第3年起3种植物沙障产出均高于投入。5 a间投入与产出比例以踏郎最小, 黄柳-踏郎次之, 黄柳最高。3种植物沙障间差异在0.01水平上极显著。

从植被平均盖度、沙丘移动距离、投入成本、种子产量、总产值、投入与产出比等因素对比分析, 采用熵权法对3种植物沙障治理效果进行了综合评价，综合治理效果以踏郎植物沙障最好、黄柳-踏郎植物沙障次之、黄柳植物沙障最差，而其种条总产量的排序则不同 (黄柳-踏郎最高、踏郎次之、黄柳最低)。植物再生沙障治理流动沙丘可以形成具有多物种、多层片、多层次垂直结构的沙障群落, 具有很好的防风固沙和植被恢复效果^[2]，但优先选用适合的沙障类型，如何合理经营利用使植物沙障持续发挥效益是关键问题。