全 文 ：第 19卷 第 5期 干 旱 区 资 源 与 环 境 Vo l.19 No.5
2005 年 9月 Journal o f Arid Land Resources and Environment Sep.2005
文章编号:1003-7578(2005)05-190-05
流沙上乔木状沙拐枣的造林试验研究＊
李秉荣1 , 2 , 闫艳霞3 , 李钢铁2 , 高永2 , 汪季2
(1.内蒙古包头市稀土高新技术开发区 ,包头 , 014000;2.内蒙古农业大学 ,呼和浩特 , 010000;
3.中国林业科学研究院经济林开发研究中心 ,郑州 , 450003)
提 要:通过在乌兰布和沙漠吉兰太试验区进行的造林田间试验 ,以根系沙层含水量 ,风
蚀沙埋状况作为影响造林成活和保存的分析因子 ,得知 ,(l)乔木状沙拐枣裸沙造林的适宜根
系沙层含水量应大于 3%造林时可使成活率提高到 90%以上。(2)当沙层含水量为 2.5 ～ 3%
时 ,在控制风蚀 ,加大造林密度的前提下 ,也可达造林目的 。(3)吉兰太试验区自然沙体含水
量多数在 2.5%以下 ,少数可达 2.5%～ 3%,所以此区种植乔木状沙拐枣治理流沙 ,应进行灌
溉 ,冬春灌水皆可。(4)风蚀明显降低乔木状沙拐枣的造林成活率 ,但灌水可以在一定程度上
达到抑制风蚀危害的作用;沙埋对造林成活率没有影响 。(5)从造林成活率和翌年保存率看 ,
乔木状沙拐枣抗风蚀沙埋的能力远较梭梭和花棒为高 。试验表明 ,乔木状沙拐枣是吉兰太试
验区比较适宜的固沙先锋灌木树种 。
关键词:乔木状沙拐枣;立地因子;抗旱性;风蚀沙埋;相对生长速率
中图分类号:S728.4 文献标识码:A
乔木状沙拐枣(Call igonum , arborescens.L)是蓼科(Polygonaceae)刺果组(Pterygobaseta)沙拐枣属
的大型灌木[ 1] 。主要分布于苏联中亚 ,从系统发育角度考虑是属于进化了的植物种[ 2 , 3] 。这一植物被广泛
应用于流沙治理实践中 ,是优良的固沙先锋灌木树种[ 4 , 5] 。五十年代由苏联引进沙坡头[ 6] ,然后又引入新
疆和内蒙古各地 。国内外学者对乔木状沙拐枣的生态 、生理和生物学特性均进行了不同程度的研究和探
讨[ 4 ～ 10] 。但详细的造林试验还不多见。笔者在吉兰太试验区进行了在流沙上直接造林的田间试验 ,以根
系沙层含水量 ,风蚀沙埋状况作为影响造林成活和保存的分析因子 ,旨在综合分析确定乔木状沙拐枣对流
沙的适应性能 ,为乔木状沙拐枣的进一步引种种植和固沙造林实践提供科学依据。
1 试验区自然条件及试验方法
1.1 试验区自然条件
试验区位于北纬 39°49′,东经 105°30′,地处乌兰布和沙漠西南部 ,在吉兰太盐湖的西北面 ,属典型的
内陆荒漠区。试验区历年平均气温 8.6℃,无霜期 160天左右 ,热量丰富 ,日照时数长 ,生长期≥10℃的有
效积温 3568.9℃。年平均降水量 109.9mm 。年平均蒸发量 3005.2mm ,相对湿度 41%。年内最大风速
24m/ s ,年大风(≥17m/ s)日数 58天 ,扬沙日数 82.5天;风沙流年平均出现次数 272.5次 ,比较集中于 3 ～
7月份。区内地貌以流动沙垄 、沙丘和轻度或中度盐化丘间地为主要特征 ,沙的主要来源是第四纪湖相沉
积物就地起沙[ 11] 。试验区在吉兰太盐湖风沙防护区内 ,区内固沙造林 ,保护盐湖试验初具规模 ,有喷灌设
置 、苗圃及相应的造林和保护的管理体系。
1.2 造林
造林苗木取自吉兰太盐场林业科学试验区苗圃内培育的乔木状沙拐枣一年生出圃苗。造林试验采用
＊ 收稿日期:2005-04-13。
基金项目:留学基金教外司留[ 2005] 55号资助”
作者简介:李秉荣(1964-),男 ,内蒙古鄂尔多斯人 ,博士研究生 ,研究方向为城市生态环境。
DOI :10.13448/j.cnki.jal re.2005.05.040
裂区设计方式 ,在流沙上直接营造实生苗 ,种植深度 50 ～ 60cm ,株行距 l×2m 。水分为设计主区 ,以沙表
10cm 以下根系沙层含水量划分为五水平 ,A 1(<2%)、A 2(2 ～ 2.5%)、A 3(2.5 ～ 3%)、A 4(3 ～ 3.5%)A 5
(3.5 ～ 4.2%);蚀积状况为裂区 ,非蚀积 B1(0水平)风蚀 B2(1水平)、沙埋 B3(-1水平);风蚀沙埋的确定
是:以一次风蚀(沙埋)厚度≥10cm ,或累加风蚀(沙埋)厚度≥30cm ,为风蚀(沙埋)区。三重复区组数 15 。
另选沙质丘间地四块 ,造林供生长分析用 ,为补充样地 。
1.3 苗木生长调查
苗木的生长高度 、地径和冠幅 6 ～ 10月平均每月 1次 ,每木检尺 ,单位 cm;8 、10月份各进行一次主要
分析指标生物量测定 ,方式为标准木法 ,单位 g .dw /株 ,105℃烘干。
含水量测定 105℃烘干法。
2 结果与分析
在流沙上直接营造乔木状沙拐枣的苗木 ,探讨流沙运动和水分条件对乔木状沙拐枣苗木的存活和生
长的作用 ,有着重要的理论和实际意义 。2001 年春季 ,在吉兰太试验区进行了乔木状沙拐枣的植苗造林
试验(表 1)。
为分析各处理的作用 ,应用方差分析 ,进行差异显著性检验。数据以 Xijk表示 ,其中 I表示水分各水平
i=a=5 , j表示蚀积状况 j=b=3 , k表示重复数 k=m =3 。经计算得方差分析结果表 2 。由表 2可知 ,各
处理间及主×付交互作用差异极为显著 ,即不同水分条件和风蚀沙埋对乔木状沙拐枣的造林成活率有明
显影响 ,水分和蚀积影响存在交互作用 。
表 1 乔木状沙拐枣的造林成活率
Tab.1 The affo restation survival rates of Calligoum arborescens
重 复 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 付处理和
主区 A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 ∑付
付区
B1(0) 0 8 22 74 94 4 24 34 88 96 2 18 42 80 84 670
B1(1) 0 6 8 68 94 0 2 18 52 86 0 10 14 62 92 512
B2(-1) 2 12 24 86 88 0 18 38 74 92 2 22 34 84 90 666
主区和 T 主 2 26 564 228 276 4 44 90 214 274 4 50 90 226 226
重复和 T 重 586 626 636 ∑
主处理和∑主 A 1 =10 A 2=120 A 3 =234 A 4 =668 A 5=636 1848
表 2 造林成活率方差分析及显著性检验
Tab.2 Significance analy sis of affo restation survival ra te s
变 因 自由度(df) 离差平方和(L) 均方(δ) 均方比(F) Fα 显著性
重复(区组) m-1 93.33
主处理 A a-2 55368.36 13842.09 310.60 F0.01(4 , 8)=7 ＊＊
主区剩余 Ea (a-1)(b-1)=8 356.45 44.56
主区和∑A am -1=14 55818.14
付处理 B b-1=2 1082.13 541.07 21.77 F0.01(2 , 20)=5.85 ＊＊
主×付 A×B (a-1)(b-1)=8 719.64 89.96 3.62 F0.01(8 , 20)=3.56 ＊＊
付区剩余 Eb a(b-1)(m -1)=20 496.90 24.85
付区和∑B am(b-1)=30 2298.67
总和∑ abm -1=44 58116.8
注:＊＊差异极显著 , ＊差异显著。
2.1 造林成活率与沙层含水量的关系
沙层含水量各水平(主处理)间经多重检验(LSR),得检验结果表 3。结果表明 ,沙层含水量各水平差
异均显著 ,其中 A 5 、A 4之间以及 A 5 、A 4与其它各水平之间差异极显著 。从次序看 ,造林成活率 A 5>A 4>
A 3>A 2 >A 1 , 即随沙层含水量的增加 ,造林成活率显著提高 ,由成活率均值可知 , A 5(90.67%)、A 4(74.
22%)达到固沙造林成活率要求 ,A 3(26%)在加大造林密度时 ,可能取得一定效果 ,面 A 2(13.33)和 A 1(1.
11%)则是失败的。
2.2 风蚀沙埋对造林成活率的影响
非蚀积区 B1(0),风蚀区 B2(1)和沙埋区 B3(-1)三水平多重检验结果见表 4 。
·191·第 5期 李秉荣等 流沙上乔木状沙拐枣的造林试验研究
表 3 主处理(A)各水平多重检验及结果
Tab.3 Duncans multiple range test and result of main dispo sitio n(A)
K 2 3 4 5
Sα α=0.05 2.99 3.49 3.92 4.29α=0.01 4.16 4.77 5.92 5.76
SSR
α=0.05 6.65 7.77 8.72 9.55
α=0.01 9.26 10.61 11.77 12.82
平均数次序 A 5 A4 A 3 A 2 A 1
均 值 90.67 74.22 26.00 13.33 1.11
— —
LSR0.05 — — —
A
B
LSR0.01 C
C
D D
注释 线段连接说明在此水平下不显著 ,否则显著。符号相同 ,说明在此水平不显著 ,否则显著。
表 4 付处理(B)差异显著性检验及结果
Tab .4 Significance analysis and result of disposition B
K 2 3
Sα α=0.05 2.64 3.05
α=0.01 3.42 3.85
SSR α=0.05 3.40 3.93
α=0.01 4.40 4.96
平均数次序 B1(0) B3(-1) B2(1)
均值 44.67 44.40 34.13
LSR0.05 ——— ——— ——— ——— —
——— ———
LSR0.01 A A
B
结果是 B2与 B1 、B3 ,差异极显著 ,而 B1 、B3的差异不显著 。说明以非蚀积区(B1)为对照 ,风蚀对造林
成活率有极显著影响 ,而沙埋则无明显影响 ,从次序看 B1 >B3 >B2 。可见 ,乔木状沙拐枣的沙丘造林需
适当控制风蚀。
2.3 水分条件对风蚀危害的作用
水分和风蚀沙埋存在交互作用 ,又只有风蚀和对照存在明显差异 ,所以水分各水平下 ,风蚀与非蚀积
对比的显著性检验可以说明水分条件与风蚀的作用关系(表 5)。
表 5说明 ,在 A 3 、A 4水平下 ,B1和 B2存在极显著差异 ,在 A 1 、A 2和 A 5各水平下 , B1和 B2无明显差异 。
这是由于在 A 1 、A 2水平时 ,造林失败 ,此时 ,风蚀影响表现不出来 ,差异不明显。在 A 3 、A 4水平下 ,风蚀使
部分根系裸露 ,并使根系沙层含水量减少 ,造成造林成活率的显著降低。在 A 5水平下 ,造林时灌水可以明
显阻止干沙层的发展 ,同时延缓根系沙层含水量降低 ,抑制风蚀对造林成活的危害。
表 5 主处理(A)和付处理(B)交互作用检验表
Tab.5 Interaction test of disposition (A)and dispo sition (B)
标准误 S X(付)= 2E6
m
=4.07 df=20 k=2.16
tα t0.05 =2.99 t 0.01=4.16
SSRα SSR0.05=12.17 SSR 0.01 =16.93
A A 1 A 2 A 3 A 4 A 5
B1-B2 2 10.67 19.33 20 0.67
比较
表 6 不同条件下几种固沙灌木造林成活率(%)
Tab.6 The affo restation survival ra te s o f
severalfixing sand shrubs under different condition
立地条件成活率%
树
种
A 4 A 5
B1 B2 B3 B1 B2 B3
乔木状沙拐枣 80 62 84 92 84 90
梭梭 26 0 8 50 22 25
花棒 34 4 35 68 29 49
冬灌风蚀区(A 4 B2)的成活率为 61%,与非蚀积区 (A 4 B1)相比(81%)是降低了 。但仍可达造林目
的。说明在根系沙层含水量大于 3%时 ,乔木状沙拐枣的裸沙造林是成功的。也就是说 ,在冬灌或春灌的
条件下 ,不考虑风蚀沙埋 ,直接在流沙上营造乔木状沙拐枣是可行的 。在无风蚀情况下 ,沙层含水量为 2.
5 ～ 3%的造林成活率是 33% 。在这样的水分条件下 ,适当控制风蚀加大造林密度 ,也可以进行乔木状沙
拐枣固沙林的营造。
2.4 水分条件基本一致的流沙地上 ,几种固沙灌木的造林成活率
在冬灌和春灌两种水分条件下(>3%),进行了乔木状沙拐枣 、梭梭和花棒造林对比试验(表 6)。
结果表明 ,无论是对照 ,还是风蚀沙埋区 、乔木状沙拐枣的裸沙造林成活率要显著高于梭梭和花棒 ,花
棒高于梭梭。风蚀和沙埋对梭梭的成活率造成明显危害 ,风蚀对花棒的危害也很显著 ,可见在适宜水分条
件下 ,梭梭固沙林的营造必当设置沙障 ,花棒也应当控制风蚀。这一结果充分说明 ,乔木状沙拐枣在造林
成活过程中 ,其抗风蚀沙埋能力要远远高于梭棱和花棒 ,是最优的固沙先锋灌木树种 。
乔木状沙拐枣苗木在流沙上成活率高 ,抗性强 ,很大程度上在于其出圃苗远较梭梭和花棒壮实而高
大。一年生梭梭 、花棒和乔木状沙拐枣造林出圃苗的生长状况见表 7。
由表 7 ,苗高和地径的次序为:乔木状沙拐枣>花棒>梭梭 ,与三树种造林成活率和抗风蚀沙埋能力
·192· 干 旱 区 资 源 与 环 境 第 19卷
恰好吻合 ,而且可认为是合理的。吉兰太试验区的出圃苗根长约为 15cm ,乔木状沙拐枣在造林时留 25 ～
30 cm 于沙表 ,则植于地下的部分在 65cm 左右 ,而花棒和梭梭的最大种植深度 分别为 45cm , 35 cm 。显
而易见 ,深植于沙层中的苗子 ,在很大程度上可以抑制风蚀对根系的伤害 ,同时又可控制根系沙层水分的
大量损失 。乔木状沙拐枣苗木的茎粗壮 ,生长快 ,抗沙埋和风打沙割能力也较高。相比之下 ,梭梭和花棒
则要差得多。
表 7 几种固沙灌木一年生出圃苗生长状况
Tab.7 Grow th situa tion of sever al fixing
sand shrubsone year age of seedling
树 种
指标 乔木状沙拐枣 花棒 梭梭
苗高(cm) 83 62 51
地径(cm) 0.71 0.45 0.37
表 8 几种固沙灌木裸沙造林翌年保存率(%)
Tab.8 The second year remain ra te s(%)o f
sever al fixing sand shrubs planting on sand
树 种
类别 乔木状沙拐枣 梭梭 花棒
风蚀区 96 15 44
沙埋区 100 35 68
2.5 风蚀和沙埋对几种固沙灌木保存率的影响
造林时和 7月份分别灌水 1次的乔木状沙拐枣 ,梭梭和花棒林地翌年保存率见表 8。
结果说明 ,风蚀和沙埋对乔木状沙拐枣的翌年保存率几乎没有影响 ,而梭梭保存率则极低 ,花棒的保
存率也大为降低 。抗风蚀沙埋的次序:乔木状沙拐枣>花棒>梭梭。
3 结论
以上分析可知 ,(l)乔木状沙拐枣裸沙造林的适宜根系沙层含水量应大于 3%造林时可使成活率提高
到 90%以上 。(2)当沙层含水量为 2.5 ～ 3%时 ,在控制风蚀 ,加大造林密度的前提下 ,也可达造林目的 。
(3)吉兰太试验区自然沙体含水量多数在 2.5%以下 ,少数可达 2.5%～ 3%,所以此区种植乔木状沙拐枣
治理流沙 ,应进行灌溉 ,冬春灌水皆可。(4)风蚀明显降低乔木状沙拐枣的造林成活率 ,但灌水可以在一定
程度上达到抑制风蚀危害的作用;沙埋对造林成活率没有影响 。(5)从造林成活率和翌年保存率看 ,乔木
状沙拐枣抗风蚀沙埋的能力远较梭梭和花棒为高 。在流沙上造林 ,花棒需要控制风蚀和严重沙埋;梭梭在
造林成活过程和当年生长过程中 ,抗风蚀和沙埋能力极弱 ,所以在流沙上营造梭梭林必须设置沙障 。
灌木树种能否在流沙上成活和保存是它能否作为固沙植物种的首要条件 ,以上结果说明;乔木状沙拐
枣是吉兰太试验区比较适宜的固沙先锋灌木树种 。
参 考 文 献
[ 1]刘瑛心编 , 《中国沙漠植物志》[ M] .第一卷 307—317.
[ 2]伊·菲·穆沙耶夫·尤·德·索什科夫 ,沙拐枣属代表种的种系发生和地理分布[ J] ,译丛 1986(2):43～ 49.
[ 3]毛祖美 、潘伯荣 ,我国沙拐枣的分类与分类[ J] ,植物分类学报 , 1986 , 24(2):78—107.
[ 4] G · T ·Kandalova , changes in the grow th and developm ent of t rees and shrub s On the b archan dune s snds Of east -
k ara kum[ J] .Prob lemy OsvOeniya Pustyn 1985(6):73—75.
[ 5] G · T · Kandalova , Biolgical-morphological characterist ics(Grow th and delelopmen t)of t rees and large sh rubs in the k arakum[ J] .
Problemy Osvoeniya Pu styn.1982(4):44-52.
[ 6]蒋檀 ,沙坡头格状沙丘引种苏联头状沙拐枣和乔木状沙拐枣的初步结果(1965),油印本.
[ 7] V · I·P yankov , D·V ·Vakhru sheva , and O· L· Bu ru ndukova , Types of photosynthesi s by p lan ts of the cent ral karakum and thei r
ecological signifi can ce[ J] , p roblemy Osvoeniya Pu styn 1986(2):45-54.
[ 8] Klau s·Wintev , C4 plants of high biomass in arid regions of Asia-occur rence of C 4 photosynthesis in C henopodiaceae and polygo-
naceae f rom the Middleeas t and USSR[ J] , Oecologia(Berl), 1981 , 48 :100-106 .
[ 9] O B LYshede , S t ructu re of the epidermaml and subepidermal cells of some desert plants of Is rael , Is rael jou rnal of botany[ J] , 1977 ,
vol 26 :1-10.
[ 10] V L Vosnesen skii , On the carbon dioxide compen sation poin t of desert plants , problem osvoeniya pustyn , 1983(2):50—57.
[ 11] 张奎壁编 , 《吉兰太盐湖沙害综合治理技术试验研究论文集》[ R] .1987.
[ 12] 邱国玉 ,沙坡头引进沙拐枣的研究—分类 ,花粉和抗旱性 ,(1986年研究生毕业论文).
[ 13] 张效仁 ,流动沙丘几种沙拐枣扦插造林试验[ J] ,林业科技通讯 , 1986(8):18—24.
[ 14] N· φ·KyΠNK 著 ,赵兴梁译, 《干旱地区沙地水分状况与水分平衡》[ M] .1987.
·193·第 5期 李秉荣等 流沙上乔木状沙拐枣的造林试验研究
Afforestation Experiment of
Calligoum arborescens on Moving Sandy Dune
LI Bin-rong , YAN Yei-xia , LI Gang-tie , GAO Yong , WANG Ji
(1.New technology exploi tation A rea of Baotou City , Baotou 014000;2.The E conomic Fores t ry Ex ploi tat ion and Study Cen ter ,
Forest ry S cience Ins titute of China , ZhengZhou 450003;3 Inner M on golia agricul tu ral universi ty , Huhot 010019 , Chin a)
Abstract
The field experiment made in Wulanbuh Desert Ji lantai areas through invest igating factors of af fo r-
estat ion inf luenced by w ater content level , ero sion and deposit ion of sands show s:(1)the rates of plants
survival can be raised over 90%in condi tion that w ater content is mo re than 3% in the land layer e x-
ploited by plant roo ts;(2):Affo restationed can be achieved in the condit ion o f 2.5 ～ 3% of WCL and
control of w ind ero sion and increase the density of af fo restation;(3)Majority of w ater contents in this
area are low er than 2.5% and mino ri ty can be reached to 2.5 ～ 3% so Calligonum arborescens must be ir-
rig ated in o rder to manage moving sands either in w inter or in spring;(4)w ind ero sion can appreciably
reduce the survival rate of Calligonum arborescens , Yet irriga tion can somewhat prohibit the damages of
wind erosion.Deposition of sand has no significant impact on surviv al rate of af fo resta tion;(5)Fo rm
survival rate of affo restat ion and remain rate w e can see tha t the pow er of plant resistance to erosion and
depo sitio n of sands is far mo re st ronger than Halo xy lon ammodendron(C.a.mey.)Bge and Hedy sarum
scoparium Fish.Et.Mey .It is concluded that Calligonum arborecan.L.i s a appropriate plant to control
sand.
Key words:Callig oum arbo rescens ;living facto rs;arid-resistance;erosion and depo sition;rela-
tive g row th rate
·194· 干 旱 区 资 源 与 环 境 第 19卷