走进沙漠冲洪沟

雷茵茹 朱金雷 李永华

沙漠冲洪沟（以下简称“冲洪沟”）是以季节性洪水为主要驱动力冲刷、侵蚀形成的流水通道，是水系的重要组成部分和地表物质循环的重要通道。为了探索“冲洪沟如何塑造荒漠植物多样性”这一个科学问题，笔者跟随中国林业科学研究院荒漠化研究所的调查团队，从冰雪覆盖的阿尔金山（位于甘肃、新疆交界处）出发，沿着季节性洪水形成的冲洪沟，一直深入植被稀疏的库姆塔格沙漠（位于新疆东南）腹地。

在这次科考中，我们沿海拔梯度自上而下，每隔200米做一次植被调查，统计了冲洪沟内外不同样方（群落调查和采样设置的方形小块地）的植物种类、数量、高度、冠幅、盖度、分布情况和地上生物量等信息。

大量研究表明，海拔所包含的温度、水分、光照等多种生态因子是影响物种多样性及其分布格局的决定性因素之一。这段直线距离不足100千米的科考之旅，却跨越了近3000米的海拔高度，因此地貌和植被显示出了显著的差异。

 冲洪沟的形成过程示意图。季节性洪水流量变化悬殊，暴涨暴落，以巨大的機械力强烈冲刷沟底及沟壁，使沟底越来越深，沟谷越来越宽（绘图/陈禾）

高山间的沟谷

阿尔金山是构成中国青藏高原北边屏障的山脉之一。受海陆位置和周边高大山系的影响，它成为亚洲中部最干旱的区域。但是阿尔金山的高山冰雪融水非常丰富，每年夏季冰川消融补给河流，给山区带来了季节性洪水，保障了山地植被的生存。同时，在水力的冲蚀作用下，沿南北走向形成了多条冲洪沟。

不同于吉林长白山郁郁葱葱的森林，也不同于陕西秦岭怪石嶙峋的险坡，阿尔金山的山体腐殖质层较薄，表层即为母质层，植被分布也较为稀疏。

但是相同海拔条件下的冲洪沟沟谷里，植物物种多样性显著增加——甘青铁线莲、二裂委陵菜、叉枝假还阳等美丽的开花植物，为干涸的河道增添了别样色彩。

平坦的山前洪积扇

阿尔金山山前洪积扇为山地荒漠带，海拔1200～2000米。虽然土壤砾（lì）石较多，但季节性的洪水为这里创造了良好的草原土壤。

该区域戈壁滩上，沿着海拔梯度依次分布着膜果麻黄、灌木亚菊、红砂、合头草、霸王、中亚紫菀（wǎn）木等灌木或半灌木荒漠植物；而冲洪沟沟谷则间断分布着裸果木、沙拐枣、黄花补血草、蒙古莸等旱生植物。

 冲洪沟内（右）

外（左）植物分布情况（供图/雷茵茹）

“社牛”红砂 “朋友”满天下

红砂属于小灌木，生长在荒漠地区的山前冲积、洪积平原上和戈壁侵蚀面上。我们发现红砂和合头草等多种植物相互依存的现象。

在干旱生态系统中，植物群落的空间格局受到水和其他资源限制，表现出种内竞争和种间竞争关系——红砂和合头草可能在“抢占地盘”。但是，也有些干旱区植物群落在水分利用方面存在生态位分化——深根系和浅根系植物可利用不同深度的地下水。在这种情况下，红砂和合头草可能互不打扰、相安无事。

还有研究表明，红砂灌丛的存在，提高了灌丛林冠下土壤的酸碱度、有机质含量、全氮含量以及土壤电导率，也激活了冠层下土壤酶活性，因此红砂可能对合头草等植物有保育作用。但是红砂到底有什么“交友秘诀”，其“社牛体质”的真相究竟是什么，还需要进一步研究。

沙丘下的河道

随着海拔的降低，冲洪沟逐渐深入位于“山盆系统”下游的沙漠中。在这里，冲洪沟两岸分布着无数高大沙丘，流沙在风的作用下从两岸流入冲洪沟，有时甚至能形成阻断冲洪沟的沙梁。

冲洪沟作为重要的沙物质输运通道，洪水沿途携带大量泥沙，在冲洪沟下游平缓处逐渐沉积，随着河水的干涸，形成坚硬的土壤物理结皮现象。

 洪流携带碎屑物质，在山沟出口处或山前倾斜平原堆积形成洪积物，地貌上成为洪积扇（绘图/陈禾）

一方面，土壤结皮可减少洪水下渗，有助于洪水将冲洪沟内堆积的流沙冲出去。另一方面，土壤结皮能有效阻止深层地下水蒸发，有利于柽（chēng）柳、沙拐枣等深根系植物在冲洪沟内生存。此外，土壤结皮的厚度也反映了静水期的长短。这与气候变化、冰川消融相关，可以帮助人们了解冲洪沟上游来水量的变化规律。

 红砂与合头草共生区域（供图/雷茵茹）

沖洪沟变绿了

在甘肃敦煌阳关国家级自然保护区附近，冲洪沟内外的景观有了更明显的差异。在洪积扇边缘常常有泉水出露，形成一条泉水溢出带。在水源的滋养下，河道中密密地生长着高大的芦苇，并伴生有节节草、鹅绒藤等湿生、水生植物，植被盖度高达100%，形成了边界清晰的植物沟。

 边界清晰的植物沟（供图/雷茵茹）

冲洪沟交织形成庞大的“血脉”网络，将山地、荒漠与绿洲紧密联系在一起。但是，神奇的冲洪沟还有许多未解之谜：它是如何形成演化的？洪水是如何搬运冲洪沟内地表沉积物的？冲洪沟生态系统有哪些特殊功能？如何加强对沙漠冲洪沟的保护？这些都是未来需要我们继续深入研究的问题。

知识链接 

“众里寻他千百度”的裸果木

在植被调查过程中，我们一直期望能看到国家重点保护野生植物裸果木。作为古地中海植物孑遗植物，裸果木是石质荒漠地区良好的固沙植物，也可用作骆驼的饲料。最终不负所望，我们在一条冲洪沟内两侧发现了多株裸果木的身影，这也印证了水分是限制裸果木种群分布和数量的主要因素这一假设。

知识拓展 “寸草防丈沙”

柽柳、泡泡刺（一种灌木）等固沙植物能“以寸之身，防丈之沙”。

柽柳属的植物大多生长在荒漠地带的盐渍化土壤中，是防风固沙的先锋物种。我们观察到，在坚硬的冲洪沟河床上，柽柳“破壳而出”，从幼苗开始便与身边的流沙顽强搏斗，小小的身躯拖着长长的沙尾。

在冲洪沟外面，泡泡刺沙包星罗棋布。泡泡刺根系发达，能减小风速、滞留风沙，并形成灌丛沙堆，即泡泡刺沙包。泡泡刺沙包可以提高对降水的利用率。

 柽柳幼苗形成的沙尾

 泡泡刺形成的灌丛沙堆（供图/雷茵茹）