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2种沙拐枣在景泰沙地的适应性研究*
柴长宏1,吴春荣2,纪永福2,魏怀东2,丁 峰2
(1甘肃林业职业技术学院,甘肃 天水 741020;2.甘肃省治沙研究所,兰州 730070)
摘要:通过在腾格里沙漠南缘景泰北部沙区进行红皮沙拐枣(C.rubicundumBunge)和东疆沙拐枣(C.klementzii Los-
insk.)的扦插造林试验,2种沙拐枣成活率和保存率在80%以上,从生长状况看,东疆沙拐枣较红皮沙拐枣表现出色。
试验表明,红皮沙拐枣和东疆沙拐枣是景泰北部沙区比较适宜的固沙先锋树种。
关键词:红皮沙拐枣;东疆沙拐枣;景泰;适应性
中图分类号:S728.4 文献标识码:A 文章编号:1671-4938(2015)06-0012-04
DOI:10.13456/j.cnki.lykt.2015.06.003
沙拐枣(Calligoum mongolicum Turcz.)是蓼科
(Polygonaceae)的灌木植物。主要分布原苏联及中
亚[1-3]。这类植物许多被应用于流沙治理实践中,是
优良的固沙先锋灌木树种[3-6]。笔者自1999年起,以
扦插造林方式引种东疆沙拐枣(C.klementzii Losin-
sk.)和红皮沙拐枣(C.rubicundumBunge)到甘肃景
泰县治沙站大嘴子沙地(景电二期灌区)。旨在为景
泰北部沙地治理选择提供优良固沙造林树种。现依
据前期试验积累的资料,综合分析两种沙拐枣对流沙
的适应性能,为沙拐枣的进一步引种种植和固沙造林实
践提供科学依据;这对景泰沙地提高造林质量,加快沙
地治理步伐,尤其是对增加当地固沙造林树种多样化具
有重要而深远的意义。
1 自然条件概况
试验区在景电灌区大嘴子火车站南沙地,地理位
置为103°45′E,37°41′N,海拔1 630m。年平均气温
8.3℃,极端最高气温36.6℃,极端最低气温-27.3
℃,≥10℃的活动积温2 988.7℃,无霜期159d,全年
日照时数2 725h,年降水量184.7mm,蒸发量3 038
mm,年平均风速3.7s/m。分布大量2~5m高沙垄
及新月形沙丘链;土壤有机质含量<0.5%,含氮量<
0.05%,全磷0.051%~0.065%,pH 值在8.2~8.5。
沙丘迎风坡中、下部1m沙层平均含水量2%~4%。
2 研究方法
2.1 规模造林
首先在流动沙丘上按1m×1m设置麦草方格沙
障,然后采用扦插法造林。穗条(35~40cm)于当年4
*甘肃河西走廊森林生态系统定位观测研究站资助。
作者简介:柴长宏(1966-),副教授,从事林业信息工程教学、科研工作。
通讯作者简介:吴春荣(1964-),研究员,从事林业生态及荒漠化
治理科研工作。
月初采自甘武铁路八步沙段沙拐枣林。扦插前先用
清水侵泡72h,然后再用0.01%浓度 ABT生根粉溶
液泡1h。扦插深度32~35cm,株行距2m×4m。
每穴随插随灌水10kg。
2.2 试验方法
造林试验采用裂区设计方式,插条不泡 ABT生
根粉溶液。扦插后立即在穗条埋土处用红漆做位置
标记,于10月上旬分非蚀积B0(0水平)、风蚀B11(0
~10cm水平)、风蚀B12(10~20cm水平)、风蚀B13
(>20cm水平)、沙埋B21(0~10cm水平)、沙埋B22
(10~20cm水平)、沙埋B23(>20cm水平)调查成活
率及生长高度、地径。
在2种沙拐枣试验林中选择正常生长的各3株,
做为生物学特征、物候、形态结构、生理特征观测样
株。物候按日观测;形态解剖结构利用马瑞君、韩
岗[5]的方法;烘干称重法测土壤含水量和沙拐枣相对
含水率;阿贝折射仪测定同化枝自由水含量,计算束
缚水含量;自然干燥恒重法测定持水力;马茨科夫水
浴法测定抗热性。用LI_6200定6个时点测定光合生
理指标净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、气孔导度
(Gs)等。并计算水分利用率(WUE=Pn/E);根据光
响应和CO2 响应曲线求出光饱和点(LSP)、光补偿点
(LCP)及CO2 补偿点(CCP)。
以上各指标皆为不同时间尺度、重复取样测定其
特征值,数据经SPSS及Execl统计分析。
3 结果与分析
3.1 物候适应性变化
东疆沙拐枣,别名:新疆沙拐枣,奇台沙拐枣,原
产新疆东部的古尔班通古特沙漠南缘阜康、吉木萨
尔、奇台、木垒一带,为我国特有种[1-4]。在景泰沙地,
4月下旬萌动,5月中发新枝;2a开花结果,5月下旬
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至6月中旬为花期,6月中旬至7月上旬为果期,7月
中下旬果熟;9月中2次花,10月中果熟并脱落嫩枝。
生长期163d。
红皮沙拐枣,别名:红果沙拐枣,原产于新疆北部
古尔班通古特沙漠北缘及额尔齐斯河流域的吉木乃,
哈巴河、布尔津、福海一带[1-4]。生于沙丘、沙滩地。
在景泰沙地,4月下旬萌动,5月中发新枝,5月下旬至
6月中旬为花期,6月中旬至7月上旬为果期,8月上
旬果熟;9月上旬2次花,10月上旬果熟,并脱落嫩
枝。生长期153d。
东疆和红皮沙拐枣已在策勒、吐鲁番[3]、银川[5]、
武威凉州东沙窝有引种[6]。引种地2种沙拐枣高生长
速生期延后,随干旱化趋势的缓解而越来越延迟,这
是对高温干旱的反应。
3.2 生长适应性
在造林当年的10月初,按区组设置分别实测3种
沙拐枣的高度、地径、冠幅、分枝数及成活率,按区组
(10株)平均(见表1)。
表1 景泰沙地沙拐枣扦插造林成活率及生长情况
树种 区组
地径
/cm
高度
/cm
分枝数
/个
冠幅
(cm×cm)
成活率
/%
3a保存
率/%
东疆
沙拐
枣
Ⅰ 2.5 122.8 4 115×106 79.0 86.0
Ⅱ 3.5 150 4 169×182 83.2 93.0
Ⅲ 3.3 182 4 230×210 95.0 95.0
平均 3.1 151.6 4 198×199 85.7 91.3
红皮
沙拐
枣
Ⅰ 3.1 163 5 145×151 84.2 67.9
Ⅱ 3.0 198.8 6 153×150 78.0 78.3
Ⅲ 2.9 145.5 6 182×185 85.7 98.0
平均 3.0 169.18 6 151×153 82.6 81.4
对2种沙拐枣的高度、地径、冠幅、成活率及保存
率指标进行方差分析,结果表明2种沙拐枣各自生长
指标相互间差异均显著 (FE =62.735 56,PE =
4.80102E-07<0.10;FR=72.479 77,PR=2.40377E
-07<0.10),而2种沙拐枣之间的生长表现差异不
显著(F=0.000 353,P=0.985 48>0.10)。证明在现
有条件下,所选的各个生长指标能独立、互相不影响
地反映各自树种的生长特性,各指标反映的2种沙拐
枣在景泰沙地的生长表现状况较接近。
从表1看,2种沙拐枣的成活率和保存率均大于
80%。高度等生长指标达到或朝过原产地,因而,2种
沙拐枣在景泰沙地都是适宜的。
3.3 生物学和形态构造的适应性
据观察,2种沙拐枣同化枝表面积与体积之比小,
角质层厚,气孔下陷,具保水层(角质膜、蜡层、茸毛),
皆具叶绿体。木质部横切面生长轮明显,径向排列的
窄导管和纤维管胞聚集,具花环结构,存在导管内壁
螺纹加厚及附物纹孔;栅栏组织、贮水组织及轴向髓
射线发达,且含有粘液质细胞、单晶细胞。红皮沙拐
枣导管中发现大量侵填体,而东疆沙拐枣中没有;红
皮沙拐枣的纹孔附物、粘液质细胞、含晶细胞较东疆
沙拐枣少。2种沙拐枣茎的复孔率高,单孔率低,直径
较小,分子短小;纤维细而短,含粘液质。两种次生木
质部数量特征见表2。红皮沙拐枣在导管分布频率、
单孔率、导管长度、纹孔径、纤维分布频率、射线细胞
数和分布频率等方面特征值均比东疆沙拐枣的高,其
余各项特征值基本接近或略小于东疆沙拐枣的。东
疆沙拐枣气孔数目为79.5个/mm2,红皮沙拐枣气孔
数目80.2个/mm2。
表2 2种沙拐枣属植物茎次生木质部的数量特征
项目 红皮沙拐枣 东疆沙拐枣
分布频率(NO/mm2) 49.84 38.52
单孔率/% 5.04 2.40
弦向直径/m 43.78 60.38
径向直径(μm) 56.35 68.06
导管 分子长度(μm) 101.57 92.93
管间最长纹孔径(μm) 7.80 10.14
管间最短纹孔径(μm) 4.55 3.90
壁厚(μm) 5.07 5.20
长度(μm) 451.00 453.00
纤维 直径(μm) 15.05 15.96
壁厚(μm) 3.38 2.74
分布频率(NO/mm2) 4217 2877
单列细胞数 8.16(5~11) 7.96(5~10)
单列高度(μm) 143.20 156.16
射线 多列细胞数 17.10(10~22)15.82(8~22)
多列高度(μm) 329.20 274.70
分布频率(NO/mm2) 8.89 7.52
2种沙拐枣叶片退化,是其通过降低蒸腾耗水方
式以利于适应干旱环境的一种进化;其果实卵形或卵
圆形并具翅,是为了借风传播,提高种子的扩展范围,
并有利于抓住机会较快地吸附大量水分,确保种子在
流沙上着床萌发。
2种沙拐枣多分枝,或多或少拐曲;当年生的同化
幼枝均较细,灰绿色,春季生长迅速,皮层加厚,而韧
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皮部极度退化;东疆沙拐枣老枝灰白色,红皮沙拐枣
老枝灰褐色或暗红色;坚硬的茎枝具有发达的木质
部,提高了材质和抗高热与风沙切割的能力,光滑的
同化枝可反射阳光的强烈辐射,2种沙拐枣均能耐50
℃高温。燃烧值高,是荒漠地区良好的薪柴。
2种沙拐枣茎的皮层细胞特化成2~3层排列紧
密的栅栏组织,内皮层为含较大淀粉粒、糊粉粒的砖
形粘液细胞。幼茎在初生生长的初期髓较发达,维管
束组织埋生于其间;到初生生长后期,维管束极其增
多,排列成一环,形成典型的髓射线,因髓细胞为大型
贮水细胞,使沙拐枣的绿色幼茎有较高的含水量。液
泡内叶绿素含量高。沙拐枣的幼茎代替叶进行光合
作用的结构与功能一致性的特点,是其对沙质干旱环
境条件良好适应的突出表现。
2种沙拐枣同化枝表面积与体积之比小,角质层
厚,气孔下陷,且具角质膜、蜡层、茸毛等保水结构,借
此减少受光面积和水分散失量,抗御炎热和干旱的环
境;同时其表皮细胞变小,细胞壁增厚,维管系统密度
增大,栅栏组织增加,贮水组织及轴向髓射线发达,海
绵组织相应减少,且含有粘液质细胞、单晶细胞等显
著的旱性形态结构特征,这都是围绕抗旱和有利于新
陈代谢的生态适应,显著提高水分利用效率。
2种沙拐枣根蘖能力强,沙埋后可再生根,其水平
根系在适宜条件下很容易产生不定根形成新的植株。
其根系发达,有明显主根,甚至于可达到10m;侧根很
多,浅层水平根系的连接长度都较大;根系分布呈鱼
尾形分支结构,根部有根鞘保护,可充分利用湿沙层
水分和地下水。根的内皮层凯氏带加厚明显。根的
木栓层均发达,隔热性能好。以上特征使沙拐枣对沙
区高温环境条件具有良好的适应性。
3.4 生理的适应性
2种沙拐枣同化枝的生理指标数量特征值见
表3。
2种沙拐枣同化枝的相对含水量在生长季节一直
保持很高的水平,这对保持体内水分,防止水分过度
损失十分有利;2种沙拐枣的细胞液浓度高,其原生质
粘滞性大,原生质胶体亲水性能强,故同化枝散失水
分慢,干旱时体内保持的水量也就多,证明其抗脱水
力较好,保水力强,不易受旱害;2种沙拐枣束缚水/自
由水的比值高,水势较低,蒸腾速率弱,这样可减少体
内水分梢耗,有利于维持体内水分平衡和代谢生理的
活力,抵抗干旱的威胁。供水充足时,可以通过高吸
水力(低水势)和低蒸腾抵御大气干旱,而当土壤干旱
表3 两种沙拐枣属植物茎生理指标的数量特征
指标 红皮沙拐枣 东疆沙拐枣
水势(MPa) -3.16 -2.29
束缚水/自由水 1.20 1.27
相对含水量/% 89.85 84.31
凋萎含水率/% 0.55 0.62
细胞液浓度/% 11.9 11.4
抗脱水力/h 81.2 75.7
蒸腾速率E(μmol/m·s) 14.4 13.4
净光合速率Pn(μmol/m·s) 24.45 25.38
光饱和点LSP(μmol/m·s) 1750.73 1755.65
光补偿点LCP(μmol/m·s) 74.94 67.11
CO2补偿点CO2CP(mmol/m·s) 5.75 4.32
CO2饱和点CO2SP(mmol/m·s) 79.1 81.55
气孔导度(mmol/m·s) 130.1 134.8
水分利用效率 WUE(mmolCO2/mmolH2O) 1.70 1.89
可溶性糖(干质量%) 2.9 3.2
过氧化氢酶/% 0.2 0.3
注:各数据均为定时观测值的日平均值。
时,能以提高吸水力的方式维持必须的蒸腾速率,求
得生存。2种沙拐枣体内可溶性物质(NaDM)的累积
程度并不高,可使其生理过程始终在比较宽松的环境
中进行。过氧化氢酶是清除 H2O2 的主要酶类,可保
证水分代谢正常进行。2种沙拐枣在干旱胁迫下表现
出的这些生理特点说明它们对干旱环境的生理适应
属于抵抗型,这也是对干旱环境的适应性选择。
2种沙拐枣的蒸腾速率日变化为单峰曲线型,高
峰约出现在14:00左右,蒸腾较弱。净光合速率Pn
随光照强度增加而递增,并具有高的LSP、LCP和较
低CO2CP,表明沙拐枣属阳地生态型植物,水分胁迫
是其光抑制的主因。其净光合速率随温度增加先增
后减,在50℃时虽然比常温态时下降50%多,但还能
够光合,证明沙拐枣净光合速率对干旱和温度影响敏
感,其同化枝的光合器较耐高温,但是,在严重干旱和
高温下,净光合速率下降显著。
3.5 地理生境的适应性
2种沙拐枣在原产地均生于海拔100~450m的
半固定沙丘、沙滩地、戈壁。现引种地景泰县处于黄
土高原与干旱荒漠沙区的过渡区,温湿度较极干旱区
有所改善,而且基质疏松、蒸发被抑制、保墒性良好,
适宜簇生、耐沙埋的温带森林草原灌木的繁衍。因其
逐步向东南引种发展,纬度降低,经度东移,水热条件
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得到改善,生长期延长。
土壤水分是影响沙拐枣生长的主要限制因素。
表4为栽植3a内2种沙拐枣当年新梢生长量与100
cm层次土壤水分含量对照。2种沙拐枣新梢生长量
明显随土壤水分降低而减少;在相同水分条件下,东
疆沙拐枣比红皮沙拐枣生长量大。
表4 2种沙拐枣在不同土壤水分条件下新梢生长量对比
0~100cm层次土壤水分/% 4.38 3.60 1.88
东疆沙拐枣新梢生长量/cm 125.0 50.6 17.3
红皮沙拐枣新梢生长量/cm 85.1 43.2 17.2
风蚀和沙埋对2种沙拐枣的成活率造成明显影
响。非蚀积区B、风蚀区B1和沙埋区B2三水平方差
多重检验结果是B与B1、B2差异极显著,而B1、B2的
差异不显著。说明以非蚀积区B为对照,风蚀对造林
成活率有极显著影响,而沙埋影响不十分明显,从次
序看B>B2>B1。可见,两种沙拐枣的沙丘造林须首
先适当控制风蚀。另外,风蚀沙埋对2种沙拐枣的地
表6 2种沙拐枣耐风蚀和沙埋的情况
生长指标 蚀积程度(±cm) 红皮沙拐枣 东疆沙拐枣
>+21 9.5 11.0
+11~+20 48.7 56.1
+0.1~+10 65.1 84.5
成活率/% 0 64.2 86.4
-0.1~-10 60.7 82.2
-11~-20 43.5 67.5
<-21 22.2 28.1
>+21 2.2 2.3
+11~+20 2.1 2.2
+0.1~+10 2.0 2.1
地径/cm 0 1.2 2.0
-0.1~-10 0.7 1.7
-11~-20 0.7 1.2
<-21 0.6 0.6
>+21 78 85
+11~+20 110 122
+0.1~+10 95 175
株高/cm 0 89 162
-0.1~-10 65 118
-11~-20 51 116
<-21 33 40
茎和株高也有显著影响。随着风蚀沙埋程度加重,地
径和高度降低。其中,红皮沙拐枣较耐埋,东疆沙拐
枣耐风蚀。在一定程度上,2种沙拐枣抗风蚀沙埋能
力均较强,深埋60cm和风蚀露根50cm还生长旺盛,
2种沙拐枣在引种地可作为优良的固沙先锋树种。
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技通讯,1986(8):18-24.★
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南阳评选表彰月季栽培大师
2015年05月22日讯:日前,河南省南阳市评选表
彰一批月季栽培先进人物,授予赵国有、李文鲜“月季栽
培大师”荣誉称号,授予王忠、王祥、王超、刘玉、孙具有、
李付昌、苏金鹏、李绍锴、赵国强、赵国聚等10人为“月
季生产能手”荣誉称号。
南阳是中国月季之乡。近年来,在市委、政府、社会
各界和广大花农、花商、花企的辛勤培育和共同努力下,
月季产业得到了快速发展,月季种植面积达5万亩,从
业人员达10万余人,年产值10亿元,月季供应量、出口
总量居全国首位,成为全国最大的月季种苗繁育基地。
月季已成为推动南阳高效生态经济示范市建设的重要
产业。在月季产业发展中涌现出了一批月季栽培专家
和能手。评选出的这些业界翘楚,必将为月季产业发展
起到示范带动作用。
(中国绿色时报)