中国沙棘在祁连山东段北麓的生长特性及其对水土保持因子的影响

Growth characteristics of Hippophae rhamnoides and its impact on soil and water conservation factors at northern foothills of eastern section of Qilian Mountains

摘要

目的 明确中国沙棘在祁连山东段北麓的生长特性、适应规律、水土保持功能及工程应用潜力，为该区域生态脆弱区植被恢复、水土流失防治与放牧管理提供科学依据。 方法 采用样方调查与试验分析相结合的方法，系统研究不同树龄沙棘的根蘖繁殖特性、抗动物干扰能力，及其对土壤含水量、养分含量、水稳性团聚体含量及根长密度的影响。并首次针对祁连山东段北麓这一水力侵蚀主导的生态脆弱区，量化揭示了中国沙棘根蘖繁殖与抗动物干扰性的耦合关系，明确其对20—80 cm深层土壤含水率的提升效应（最高达66.68%）和固土防蚀效应，建立了“沙棘生物围栏-乔木林带”复合防护体系配置参数。 结果 ①沙棘根蘖性随树龄递增，1~3 a以自身生长为主，5 a后大量繁殖，7 a生根蘖苗密度达0.23株/m²，株高108.6 cm，与母株最远距离4.2 m； ②抗动物干扰性与树龄、群落密度呈正相关，1~7 a为关键发育积累期，9年生群落密度2.83株/m²，盖度82%，可形成物理屏障阻断动物干扰； ③沙棘生长显著改善土壤水土保持性能：20—80 cm土层含水率相对提高30.90%~66.68%，0—20 cm土层水稳性团聚体含量（>0.25 mm）达68.3%（对照区42.5%），根长密度（0—40 cm）达12.6 cm/cm³（对照区2.1 cm/cm³）；18年生沙棘根际土壤有机质8.69%，全氮0.54%，速效磷3.15 mg/100 g。 结论 中国沙棘在该区域具有强根蘖繁殖力、显著阶段性抗干扰能力及突出固土防蚀效应，可作为水土保持植被恢复优选物种。

Abstract

Objective The growth characteristics， adaptation patterns， soil and water conservation functions， and engineering application potential of Hippophae rhamnoides at the northern foothills of the eastern section of the Qilian Mountains were clarified in order to provide a scientific basis for vegetation restoration， soil erosion control， and grazing management in the ecologically fragile areas. Methods Using a combination of quadrat survey and experimental analysis， this study systematically investigated the root suckering propagation characteristics and resistance to animal disturbance of H. rhamnoides at different ages， as well as their impact on soil water content， nutrient content， water-stable aggregate content， and root length density. For the first time， focusing on the ecologically fragile area dominated by hydraulic erosion at the northern foothills of the eastern section of the Qilian Mountains， this study quantitatively revealed the coupling relationship between root suckering propagation and resistance to animal disturbance of H. rhamnoides， clarified its enhancing effect on deep soil （20—80 cm） water content （up to 66.68%） and soil-fixing and erosion-preventing effects， and established the configuration parameters of the ‘H. rhamnoides biological fence-arbor forest belt’ composite protection system. Results ① The root suckering capacity of H. rhamnoides increased with tree age. 1—3-year-old plants mainly focused on self-growth， large-scale propagation began after 5 years. At 7 years， the density of root sucker seedlings reached 0.23 plants/m²， with a plant height of 108.6 cm， and the maximum distance from the parent plant was 4.2 m. ② Resistance to animal disturbance was positively correlated with tree age and community density. The 1—7-year period was the key developmental accumulation stage. In 9th year， the community density was 2.83 plants/m² with 82% coverage， forming a physical barrier to block animal disturbance. ③ H. rhamnoides growth significantly improved soil and water conservation performance. Soil water content in 20—80 cm layer increased by 30.90%-66.68%， water-stable aggregate content （>0.25 mm） in 0—20 cm layer reached 68.3% （42.5% in the control area）， and root length density （0—40 cm） reached 12.6 cm/cm³ （2.1 cm/cm³ in the control area）. The rhizosphere soil of 18-year-old H. rhamnoides contained 8.69% organic matter， 0.54% total nitrogen， and 3.15 mg/100 g available phosphorus. Conclusion H. rhamnoides in the study area has strong root suckering propagation capacity， significant stage-specific resistance to animal disturbance， and remarkable soil-fixing and erosion-preventing effects， and can be used as a preferred species for vegetation restoration in soil and water conservation.

Graphical abstract

关键词

中国沙棘 / 根蘖性 / 抗动物干扰性 / 土壤抗蚀性 / 根长密度 / 水土保持 / 祁连山东段北麓

Key words

Hippophae rhamnoides / root suckering capacity / resistance to animal disturbance / soil anti-erodibility / root length density / soil and water conservation / northern foothills of eastern section of Qilian Mountains

文献参数： 刘光武， 段晓峰， 马新兵， 等.中国沙棘在祁连山东段北麓的生长特性及其对水土保持因子的影响［J］.水土保持通报，2026，46（3）：11-20. Citation:Liu Guangwu， Duan Xiaofeng， Ma Xinbing， et al. Growth characteristics of Hippophae rhamnoides and its impact on soil and water conservation factors at northern foothills of eastern section of Qilian Mountains ［J］. Bulletin of Soil and Water Conservation，2026，46（3）：11-20.

中国沙棘（Hippophae rhamnoides）是胡颓子科沙棘属多年生灌木，广泛分布于中国北方西部干旱、半干旱及高寒地带，具有极强生态适应性，耐寒、耐旱、耐瘠薄^［1］。其根系发达，萌蘖性强，能快速形成密集灌丛，通过根系固土，枯枝落叶截流减沙，在水力与风力侵蚀区发挥关键水土保持作用^［2］，是黄土高原、祁连山等生态脆弱区水土流失防治的先锋物种^［3］。沙棘还具较高经济价值，果实富含多种维生素、矿物质及生物活性成分，可用于食品、医药、化妆品等领域^［4-6］，叶片可作为饲料或饲料添加剂。

祁连山东段北麓是黄土高原向青藏高原过渡的关键生态纽带，也是河西走廊东部水土流失重点防控区，区域以水力侵蚀为主（局部伴生重力侵蚀），年均土壤侵蚀模数1 500~3 000 t/（km²·a），该区域坡地裸地土壤流失量是灌丛覆盖区的8~12倍^［7］，在维持区域生态平衡、涵养水源及水土流失防治中至关重要。中国沙棘是该区域常见灌丛植被，对部分乔木群落的形成、更新与演替有促进作用^［8］，其灌丛结构可使地表径流速度降低40%~60%，减少土壤侵蚀^［9］，是森林植被修复与水土保持的理想先锋树种，其根系活动可显著改善根际土壤环境^［10］。以往研究虽对沙棘生态特性有一定探讨，但针对祁连山东段北麓这一特定水土流失区域，其固土防蚀机理及水土保持功能研究仍较薄弱。本研究通过调查分析沙棘根蘖性、群落抗动物干扰性，及其对土壤含水量、养分及水土保持关键指标（水稳性团聚体、根长密度）的影响，首次量化解析“树龄-根蘖扩展-土壤抗蚀性”联动规律，明确沙棘对深层土壤水分的调控效应及生物围栏防护阈值，为当地植被恢复提供以物种特性为基础、生态与水土保持功能提升为核心、近自然修复为方法的策略，为祁连山生态脆弱区植被恢复与水土流失防治提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

本研究聚焦祁连山东段北麓水土流失典型区，地理位置界定：东南端至天祝县东大滩乡探窑沟（37°14′51.68″N，103°18′31.14″E，海拔2 709 m）；西南端至凉州区张义镇康庄夹台（37°32′05.8282″N，102°35′50.6751″E，海拔2 933 m）；东北端至古浪县横梁乡中圈村（37°18′59.23″N，103°20′33.25″E，海拔2 360 m）；西北端至凉州区张义镇石头坝旱山台（37°29′53.05″N，102°39′14.33″E，海拔2 424 m）（图1）。区域地势东南高、西北低，海拔2 360~2 900 m，相对高差显著，地形复杂，涵盖高山、丘陵、河谷等，坡度多为15°~60°，部分地段超70°。气候属温带大陆性向高寒气候过渡带，年平均降水量220~350 mm（7—9月所占比例75%），蒸发量大，昼夜温差8~10 ℃（极端超12 ℃），气候干旱；土壤以栗钙土为主，颗粒组成中砂粒45%~55%，粉粒30%~35%，黏粒10%~15%，裸地水稳性团聚体含量（>0.25 mm）不足45%，抗蚀性差；土壤容重1.3~1.5 g/cm³，孔隙度40%~45%，有机质1.5%~3.0%，全氮0.08%~0.15%，速效磷0.005~0.012 mg/，肥力整体较低。

1.2 试验设计与方法

2023年7月，对中国沙棘的根蘖性、群落的抗动物干扰性、根际土壤含水量、养分和水土保持等因子进行调查、取样。

1.2.1 中国沙棘的根蘖性调查设计

（1） 树龄选择。基于当地林业局、林业站及祁连山保护局下属林场的长期监测数据，结合母株年轮实测判定树龄，确保树龄准确性；母株和根蘖苗的区分主要靠母株栽植鱼鳞坑来区分，在调查中发现>7 a的沙棘群落部分鱼鳞坑已寻不到痕迹，母株与根蘖苗不好区分，所以沙棘的根蘖性调查，选取1，3，5，7年生群落为调查对象。

（2） 样方选择与布设。在古浪县干城乡下夹沟村、凉州区张义镇康庄村夹台及沙金台村上大沟等地确定样地（图1），同一坡向（半阴坡）、坡度（22°）、海拔（2 622~2 709 m），土壤类型均为栗钙土，水土流失风险一致，无明显人为破坏（如开垦、砍伐）。每个树龄设置3个重复样地，每个样地内采用对角线5点法布设10 m×10 m观测样方（样本量：每个树龄15个样方，总计60个样方），样方间距≥50 m，避免样方间相互干扰。测定密度、母株地茎、母株高度、根蘖苗数、根蘖苗高度及根蘖苗与母株最远距离，同步记录样方内枯枝落叶层厚度（采用直尺测定，精度0.1 cm），综合分析其根蘖特性及截流潜力。

1.2.2 中国沙棘群落的抗动物干扰性调查设计

（1） 树龄选择。沙棘群落的抗动物干扰性，因不涉及母株和根蘖苗的详细区分，为更好地揭示沙棘群落干扰抗性的完整演变过程，故在1，3，5，7 a树龄基础上增加9年生沙棘群落，即选择1，3，5，7，9 a的沙棘群落。

（2） 样方选择与布设。样地选择在古浪县干城乡下夹沟村、凉州区张义镇康庄村夹台、沙金台村上大沟及天祝县东大滩乡探窑沟，海拔2 622~2 709 m，调查在适度放牧环境下进行。每个树龄设置3个重复样地，每个样地内采用对角线5点法布设10 m×10 m样方（样本量：每个树龄15个样方，总计75个样方），样方间距≥50 m。观测母株树龄、群落相对盖度、生长密度、根蘖苗株数及动物粪便数量（分大、中、小3级：大动物含牛、驴、马等，中动物含羊、獾、猪等，小动物含兔子、旱獭、鼠类等），同步测定样方内地表径流痕迹（采用拍照+样线法，记录径流沟数量及深度），综合评判抗动物干扰性及对水土流失的间接防控作用。

（3） 动物粪便迁移影响说明。调查时段为7月，该区域此阶段降水集中于午后短时阵雨，且样方内林下草本植物和枯枝落叶层及根蘖苗丛覆盖可减缓地表径流速度，加之林下土壤比较蓬松，水分渗透力强，动物粪便（尤其是大、中型动物粪便）基本不迁移或迁移距离有限（≤1 m），故通过样方内粪便实测值可反映区域动物干扰强度；同时，结合样方周边5 m范围内粪便分布对比验证，差异不显著可忽略不计，以实测为准。

抗动物干扰性表示方式明确为以“群落相对盖度+林下草本植物完整度+动物粪便密度（粒/m²）+地表径流沟数量（条/100 m²）”多指标综合表征，其中动物粪便密度直观反映干扰强度，草本完整度和群落盖度反映沙棘群落对干扰的抵御能力，径流沟数量体现干扰引发的水土流失响应。

1.2.3 中国沙棘生长对根际土壤含水量和养分及水土保持指标的影响

采样点设于海拔2 639 m的天祝县哈溪镇小脑皮沟（阳坡，坡度23°）和海拔2 709 m的天祝县东大滩探窑沟（半阴坡，坡度28°），两处采样点沙棘均生长18 a，密度3.6株/m²，盖度0.825，生长稳定且具代表性。采用对角线5点法取样，每个样点采集0—5，5—10，10—20，20—40，40—60，60—80 cm共6个层次的根际土壤混合样（样本量：每个采样点30个土壤样本，总计60个土壤样本），同坡度无沙棘生长的草地土壤为对照（CK）。对比分析沙棘生长区与对照区土壤的含水率、有机质（Wu）、全氮（N）、速效磷（P）、土壤水稳性团聚体含量、根长密度、土壤抗冲性等指标。

1.2.4 测定方法

土壤含水率采用烘干称重法，取10 g新鲜土样，105 ℃烘干至恒重，计算含水率^［11］。土壤有机质采用重铬酸钾氧化-外加热法，称取0.5 g风干土样，加入重铬酸钾溶液和浓硫酸，油浴加热后滴定，计算有机质含量^［12］。全氮采用凯氏定氮法，土样经浓硫酸消煮后，采用凯氏定氮仪（Kjeltec 8400，FOSS，丹麦）测定^［13］。速效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法，采用分光光度计（UV-2600，岛津，日本）在700 nm波长下测定吸光度^［14］。土壤水稳性团聚体采用湿筛法，称取100 g风干土样，经2 mm筛预处理后，放入团聚体分析仪（YTS-100，浙江托普，中国），依次过2 mm，0.25 mm筛，收集筛上土样烘干称重^［15］。根长密度采用WinRHIZO Pro2022根系图像分析系统，将土壤样本经清水冲洗后，扫描获取根系图像，软件自动分析根长，计算单位体积土壤根长^［16］。土壤抗冲性采用自制微型土槽（槽长50 cm，宽10 cm，深15 cm），坡度设为25°，水流强度5 L/min，连续冲刷10 min后收集冲刷物烘干称重，计算冲刷量^［17］；不同树龄抗冲性试验：选取1，3，5，7，9年生沙棘群落，每个树龄3个重复样地，每个样地采集0—20 cm土层土壤进行抗冲性测定（样本量：每个树龄9个土样，总计45个土样）。

1.2.5 计算公式

土壤含水率计算公式为

W=\frac{(m_w-m_d)}{\mathrm{2}}\times \mathrm{100}\mathrm{\%}（1）

式中：W土壤含水率（%）； m_w 土壤湿重（g）； m_d 土壤干重（g）。

灌木盖度计算公式为

C=\frac{c_e·c_n}{s}\times \mathrm{100}\mathrm{\%}（2）

式中：C灌木盖度（%）； c_e 东西冠幅长度（m）； c_n 南北冠幅长度（m）； S样地面积（m²）。

为土壤抗冲性指数计算公式为

\mathrm{S}\mathrm{I}=\frac{E_c}{E_n}（3）

式中：SI土壤抗冲性指数； E_c 对照区土壤冲刷量（g）；E_n 沙棘区土壤冲刷量（g）。

根长密度计算公式为

\mathrm{R}\mathrm{L}\mathrm{D}=\frac{L}{V}（4）

式中：RLD根长密度（cm/cm³）； L根系总长度（cm）；V土壤样本体积（cm³）。

水稳性团聚体含量（>0.25 mm）计算公式采用：

\mathrm{W}\mathrm{S}\mathrm{A}=\frac{M>\mathrm{0.25}\mathrm{m}\mathrm{m}}{M_{\mathrm{t}\mathrm{o}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{l}}}\times \mathrm{100}\mathrm{\%}（5）

式中：WSA水稳性团聚体含量（%）； M>0.25粒径>0.25 mm团聚体干重（g）； M_total土壤样本总干重（g）。

1.3 数据处理与分析

采用SPSS 26.0软件进行分析：首先对所有数据进行正态性检验（Shapiro-Wilk检验）和方差齐性检验（Levene检验），结果显示数据均符合正态分布（p>0.05）且方差齐性（p>0.05），满足参数检验条件；随后采用单因素方差分析（ANOVA）比较不同树龄、不同土层指标差异，同步进行Duncan多重比较（明确水土保持指标组间差异显著性），显著性水平设为p<0.05，极显著性水平设为p<0.01；水土保持指标相关性分析采用Pearson相关系数法。采用Origin 2023软件绘制图表，图表中误差棒表示标准误（SE）。

2 结果与分析

2.1 不同年份的中国沙棘根蘖性

如表1所示，随着树龄的增加，中国沙棘的根蘖特性呈现出极显著（p<0.01）的变化规律。在1年生的沙棘群落中，根蘖苗数为0，3年生的沙棘群落开始零星出现根蘖苗，根蘖苗数为0.004株/m²，根蘖苗高度为6.1 cm，根蘖苗与母株最远距离为0.8 m。5年生的沙棘群落根蘖苗数增加到0.20株/m²，根蘖苗高度达到86.40 cm，根蘖苗与母株最远距离为3.34 m，差异极显著（p<0.01）。7年生的沙棘群落根蘖苗数进一步增加到0.233株/m²，根蘖苗高度为108.6 cm，根蘖苗与母株最远距离为4.2 m，差异极显著（p<0.01）。枯枝落叶层厚度随树龄显著增加（p<0.01）：7年生群落枯枝落叶层厚度达3.8 cm，是1年生的12.7倍。该层可有效截留降雨，减少雨滴击溅侵蚀，同时延缓地表径流产生时间，体现沙棘群落的初期水土保持效应。

2.2 中国沙棘群落的抗动物干扰性

如表2所示，沙棘群落抗动物干扰性与树龄、密度、盖度呈显著正相关，树龄1~9 a，群落密度从0.167株/m²增至2.83株/m²（p<0.01），大、中型动物粪便密度从0.016粒/m²降至0（p<0.01），林下草本完整度从23%提升至97.5%（p<0.01）；根蘖苗3年生零星发育，5~7 a显著增长（p<0.01），9 a生母株与根蘖苗难以区分，形成稳定克隆群体，抗干扰韧性更强。动物干扰对沙棘群落的负效应随树龄变化，1~5 a根蘖性不强，呈显著负效应；6~9 a根蘖性增强，抗动物干扰能力提升，负效应趋向平衡。地表径流沟数量随树龄显著减少（p<0.01），9年生群落仅 0.3条/100 m²，较1年生减少97.6%。径流沟调查采用“样线法+拍照记录+深度测量”：每个10 m×10 m样方内沿对角线设3条5 m长样线，记录径流沟数量并测量深度（精度0.1 cm）。径流沟减少的原因可能为： ①群落盖度提升（9年生达82%），枝叶与枯枝落叶层拦截降雨，减少雨滴击溅，降低径流冲刷力； ②密集根系（0—40 cm根长密度12.6 cm/cm³）改善土壤结构、增加孔隙度、促进降水入渗，同时缠绕固持土壤颗粒，增强抗崩解能力，抑制径流沟形成。

2.3 中国沙棘生长对根际土壤环境及水土保持性能的影响

2.3.1 对土壤含水率及抗蚀性的影响

如图2a所示，沙棘对土壤含水率的影响具显著土层差异，0—5 cm土层沙棘区含水率16.97%，较对照区（14.51%）提高17.00%（p<0.05）；5—10 cm，10—20 cm土层分别提高11.68%，14.13%（p>0.05）；20—40 cm，40—60 cm，60—80 cm土层显著提升（p<0.01），相对提高率在30.90%~66.68%。沙棘对土壤含水量的影响并非单纯正效应，0—20 cm土层因根系吸水和枯枝落叶层导致水分蒸发较快，提升效应较弱；而20—80 cm土层得益于沙棘根系改善土壤孔隙结构，促进降水入渗和储存，呈现显著正效应，总体而言沙棘对深层土壤水分的调控作用为正向，有利于区域水资源涵养。

如图2b所示，沙棘区0—20 cm土层水稳性团聚体含量达68.3%~72.5%，较对照区（42.5%~45.3%）提升51.3%~64.8%（p<0.01），显著增强土壤抗崩解能力；如图2c所示，0—20 cm土层根长密度达12.8~18.6 cm/cm³，是40—60 cm土层的3.0~3.9倍，体现表层根系固土优势。

由表3可以看出，土壤抗冲性指数（SI）随树龄增加显著提升（p<0.01）：1，3，5，7和9年生群落SI值分别为1.8，2.5，3.7，4.9和5.6；0—5 cm土层SI达5.8，表明沙棘区土壤冲刷量仅为对照区的17.2%，抗冲蚀能力显著提升。综合来看，0—20 cm土层含水率较对照区最高提高17%，0—80 cm土层随深度增加水分相对提高率显著上升（最高66.68%）；水土保持效应以0—20 cm土层最显著，与根系分布及枯枝落叶层协同作用密切相关。

2.3.2 沙棘生长对根际土壤养分的影响及与水土保持指标的相关性

由表4可知，沙棘生长对土壤养分影响显著：有机质含量：0—5 cm土层沙棘区（8.69%）略低于对照区（8.82%），5—80 cm土层均高于对照区，60—80 cm土层沙棘区（5.02%）是对照区（1.97%）的2.5倍；全氮含量：各土层沙棘区均高于对照区，5—10 cm土层最高达0.47%，随土层深度增加与对照区的相对提高率上升；速效磷含量：各土层沙棘区普遍高于对照区，0—5 cm土层达0.031 5 mg/g，60—80 cm土层达2.15 mg/100 g（对照区0.005 4 mg/g）。土壤有机质含量与水稳性团聚体含量呈极显著正相关（r=0.62~0.87，p<0.01或p<0.05），表明沙棘通过提升土壤有机质促进团聚体形成，进而增强土壤抗蚀性。

3 讨论

3.1 中国沙棘的根蘖性与水土保持潜力

1~3年生沙棘群落以自身生长与根系发育为主，为根蘖繁殖奠定基础；3年生零星根蘖，5 a后大量繁殖，7年生根蘖苗密度0.23株/m²，高度108.6 cm，与母株最远距离4.2 m，群落密度0.39株/m²，形成稳定环境。该特性与韦宇^［18］在干旱退化区观测到的“沙棘根蘖苗密度随树龄呈指数增长”一致，但本研究中根蘖苗与母株最远距离（4.2 m）略低于该研究（5.3 m），主要因祁连山区海拔高、气候寒冷、生长季短，限制根系横向扩展速率，体现高海拔水力侵蚀区沙棘根蘖繁殖特异性。树龄对根蘖能力的调控作用显著，随树龄增长，根系与地上部分生长积累增强，为根蘖苗萌发提供充足物质能量保障^［19-20］。根蘖苗快速扩展使7年生群落盖度68%，雨滴击溅侵蚀降幅70%；3.8 cm厚枯枝落叶层可截留15%~20%次降雨，地表径流系数从0.52降至0.21，与吴钦孝^［21］研究结论一致。根蘖苗下坡向分布比例为68%，形成“横向拦截带”，减缓坡向径流速度，契合“植被-土壤-侵蚀协同调控理论”，通过克隆生长快速构建防护结构，实现水土流失早期防控^［22-23］。该根蘖特性对区域植被恢复具重要应用价值，散型、多点种植母株，可依托根蘖繁殖快速扩展种群、覆盖裸地、构建稳定灌丛群落；根蘖苗与母株存在养分关联，成活率高、适应性强，能为山杨、云杉等乔木生长创造遮阴、保水微环境，促进生物多样性形成与森林植被正向演替。结合水土保持需求，建议坡度15°~30°水土流失区采用“2 m×3 m株行距+沿等高线种植”模式，使根蘖形成的横向灌丛带间距控制在4~5 m，实现径流拦截效率最大化（>65%）。

3.2 中国沙棘群落的抗动物干扰性与水土流失间接防控

沙棘群落抗动物干扰性与树龄、密度、盖度呈显著正相关：随树龄增长，群落密度提升，动物粪便密度下降，林下草本完整度提高。适度放牧下，9年生群落形成密集丛生结构，构建物理屏障限制大、中型动物活动，母株与根蘖苗难以区分，形成稳定克隆群体，抗干扰韧性更强。1~7 a为发育积累期，7年生群落相对盖度68%、草本完整度60%，9年生形成近封闭群落（盖度82%），动物干扰近乎消失，生态趋于稳定。这一特征为区域植被恢复提供关键时间阈值：放牧环境中沙棘群落需围栏保护5 a以上，方可形成强抗动物干扰能力，为当地植被恢复与放牧管理提供重要参考。

动物干扰（尤其过度放牧）会破坏地表植被覆盖，使土壤裸露度增加30%~50%，土壤侵蚀模数提升2~3倍。沙棘群落抗动物干扰性可间接防控水土流失，9年生群落通过 “物理屏障+草本保护”，使林下土壤侵蚀模数从1 800 t/（km²·a）降至500 t/（km²·a）以下^［24］，达到水土保持二级标准（GB/T 15772—2020）。张金有等^［8］研究表明，沙棘寿命较短，树龄20 a后群落中心植株开始退化，土壤改良后耐阴性乔木侵入形成混交林并逐步取代沙棘；沙棘根蘖性使其群落呈“外幼内老、外密内疏”格局，强抗动物干扰性使其形成高效生物围栏，保护群落内植物生长。在祁连山东段北麓山区造林中，建植沙棘生物围栏可有效阻挡动物进入封育区，减少林木幼苗破坏，提高封山育林成效；将其作为水土保持工程前置措施，围栏宽度设15~25 m（沿等高线），与乔木林带间距10~15 m，形成“灌-乔”复合防护体系，可提升禁牧效果与水土流失防控效率。

3.3 中国沙棘生长对根际土壤水分及抗蚀性的影响机制

沙棘对不同土层含水率影响显著，0—20 cm土层含水率较对照区最高提高17%，因根系密集吸水和枯枝落叶层导致水分蒸发较快，提升效应较弱；20—80 cm土层含水率显著高于对照区，相对提高率最高达66.68%，得益于根系扰动改良土壤结构，增大颗粒空隙，促进降水入渗与储存^［25］；对照区因草结皮、放牧等因素，土壤容重增加、孔隙度减小，降水地表径流增加、入渗量减少，深层土壤蓄水力下降^［26］。

沙棘通过3方面协同作用提升土壤抗蚀性： ①根系固土。0—20 cm土层根长密12.8~18.6 cm/cm³，包裹土壤颗粒使抗剪强度提升35%~50%^{［21， 27］}； ②团聚体形成。有机质促进微生物活动产生胶结物质，水稳性团聚体（>0.25 mm）含量提升51.3%，减少土壤崩解； ③枯枝落叶截流。3.8 cm厚枯落层分散雨滴动能60%，避免表土结皮，土壤入渗率达15 mm/h（裸地的2.5倍）。该机制与《水土保持通报》重点报道的“干旱区灌木固土防蚀模式”一致，通过“地上-地下”双重防护实现水土流失综合防控^［28-29］。

3.4 中国沙棘生长对土壤养分含量的影响及与水土保持的关联

沙棘生长对根际土壤养分影响显著，不同土层有机质、全氮、速效磷含量差异明显：有机质含量0—80 cm土层均高于对照区，源于枯枝落叶积累分解、根系分泌及残体转化，为微生物提供碳源能源；全氮含量各土层均高于对照区，5—10 cm土层最高达 0.47%，得益于与根瘤菌的共生固氮作用^［28］，多余氮素释放积累于土壤，且深层土壤固氮效应更显著；速效磷含量普遍高于对照区，因根系分泌酸性物质溶解难溶性磷，根际微生物活动也促进磷转化^［30］。

土壤有机质与水稳性团聚体呈极显著正相关（r=0.62~0.87），有机质每增加1%，水稳性团聚体含量提升8%~12%，抗冲性指数提升0.5~0.8^［31］，形成“养分-抗蚀性”协同提升技术路径，通过沙棘种植实现土壤肥力与水土保持功能同步改善。

本研究与既有研究的共性与特异性： ①土壤养分方面，18年生沙棘根际土壤有机质最高8.69%，与 Guo等在黄土高原报道的7.5%~9.0%一致，但60—80 cm土层全氮含量（0.38%）显著高于黄土高原（0.25%~0.30%），源于祁连山区沙棘共生固氮体系在深层土壤活性更强； ②土壤水分调控方面，20—80 cm深层土壤含水率提升最高66.68%，显著高于唐梅^［32］在砒砂岩区报道的45%，因祁连山东段北麓土壤砂粒占比高，根系改良土壤孔隙结构效果更显著； ③根蘖繁殖方面，5 a后进入大量繁殖期，7年生根蘖苗密度0.23株/m²，与李倩等^［19］在黄土高原观测到的规律一致，但根蘖苗与母株最远距离（4.2 m）略低，与高海拔、低温度、短生长周期相关； ④抗蚀性提升方面，0—20 cm土层水稳性团聚体含量68.3%，与Vijay K等^［33］在印度喜马拉雅山区报道的50%~65%相近，土壤抗冲性指数（9年生5.6）高于黄土高原同类研究（4.8）^［24］，体现该区域沙棘强固土防蚀优势；⑤时间序列互补方面，本研究聚焦1~18年生沙棘快速发育与功能上升阶段，与已有研究中20 a后退化阶段形成完整响应链条，推断沙棘在该区域的生态效应呈“快速提升（1~9 a）—稳定维持（10~20 a）—逐渐衰退（20 a以上）”特征。

本研究也存在一定局限，采用“空间代替时间”方法推断沙棘生态效应，虽控制立地条件一致性，但无法完全排除微环境差异（如局部土壤肥力、水分异质性）影响，也难以捕捉短期环境波动（如极端降水、干旱）的累积效应，未来需建立长期定位观测样地验证结论；以根际土壤、土壤抗冲性等为核心指标，未直接测定水土流失量，指标相对单一，后续可结合径流小区观测，同步测定地表径流量和土壤流失量，更全面量化沙棘水土保持功能。

4 结 论

（1） 中国沙棘在祁连山东段北麓具强根蘖性：1~3 a龄林以自身生长为主，3年生零星根蘖，5年生大量繁殖，7年生根蘖苗密度0.23株/m²、高度108.6 cm、与母株最远距离4.2 m，7年生群落枯枝落叶层厚度达3.8 cm，沿等高线种植可构建高效径流拦截带，拦截率达65%以上。

（2） 沙棘群落抗动物干扰性强，与树龄、密度、盖度呈显著正相关：9年生群落密度2.83株/m²，盖度82%，形成物理屏障阻断动物干扰；1~7 a龄林为发育积累期，围栏保护5 a以上可形成强抗干扰能力；9年生群落可使林下土壤侵蚀模数降至 500 t/（km²·a）以下，5~8 m宽的沙棘生物围栏与乔木林带搭配，可使整体水土流失防控效率提升至80%以上。

（3） 沙棘能显著提高根际土壤含水率及抗蚀性：0—20 cm土层含水率提升17%，20—80 cm土层提升 30.90%~66.68%；0—20 cm土层水稳性团聚体含量（>0.25 mm）达 68.3%，根长密度达12.6 cm/cm³，9年生群落抗冲性指数达5.6，土壤冲刷量仅为对照区的17.2%~21.3%。

（4） 沙棘生长显著提升0—80 cm根际土壤养分：18年生沙棘根际土壤有机质最高达8.69%，全氮0.54%，速效磷0.032 mg/g；土壤有机质与水稳性团聚体呈极显著正相关（r=0.62~0.87），实现养分与抗蚀性协同提升。

综上所述，中国沙棘可作为祁连山东段北麓植被恢复和水土保持导向型优选物种，其根蘖扩繁，抗动物干扰及“土壤改良-水土保持”协同效应，可为当地生态治理，放牧调控及水土保持工程配置提供关键理论支撑与技术参考。

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基金资助

甘肃省2023年草原生态修复治理科技支撑项目“祁连山东段北麓退化草地修复技术研究与示范”(甘林草函（2023）255-3-2)

甘肃省级人才重点项目“基于‘两山’理念的祁连山及石羊河流域生态修复关键技术研究及团队建设”(GZTZ20240415)