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砂生槐生物生态学特征分析



全 文 :作者简介:加央朗珍(1988- ),女,藏族,西藏山南人,研究生在读,研
究方向:种群生态学,E- mail:xztangj@126.com。*通讯作者。
收稿日期:2011- 07- 29
砂生槐(Sophora moorcroftiana),又名“西藏狼牙刺”、“金
雀花”、“刺柴”。砂生槐是西藏特有种[1],属多年生豆科槐属
灌木,主要分布在雅鲁藏布江中游地区及拉萨河、年楚河等
主要支流的宽谷区,包括西藏波密、林芝、米林、拉萨、山南
及日喀则等地区[2],一般生长在海拔 2 800~4 400 m的山坡
灌丛、河漫滩砂质地和石质干山坡(封 2图 4)。砂生槐具有
极强的抗旱、耐瘠薄、耐寒及抗风沙等生态适应性和很好的
防风固沙、保持水土的生态功能[3- 4]。砂生槐种子可供药用,
同时砂生槐嫩枝叶可作为牲畜放牧饲料,植株可作为生活
燃料,其体内提取的苦参类生物碱是国内外市场上短缺的
原材料药和生物农药的主要原料[5- 6]。
1 生物学特性
1.1 个体特征
1.1.1 植物学性状 砂生槐为短灌木,多分枝,小枝密生
灰色短柔毛,顶端呈刺状,托叶硬化成针刺状,宿存;叶长
3~5 cm,叶柄、叶轴密被长柔毛;小叶 11~19枚,矩圆形,
倒卵状,长 4~10 mm,宽 2~4 mm,两面密被白色或黄褐色
开展的长柔毛,顶端具刺状的芒。总状花序顶生,有多数花;
花萼钟状,长 5~6 mm,密被长柔毛,萼齿短,三角形;花冠
蓝紫色;旗瓣长 15~19 mm,瓣片矩圆形,顶端凹翼瓣与龙
骨瓣近于等长,稍短于旗瓣,子房密被白色长柔毛,荚果念
珠状,具 1~7枚种子[7]。
1.1.2 种子发芽率 西藏砂生槐种子均呈椭圆形,长短轴
分别为 3~4和 4~5 mm,颜色均为红色,但不同地区的种
子颜色深度有明显差异,拉萨的种子颜色最深,日喀则要浅
得多,千粒重约为 40 g[8]。砂生槐种子具典型豆科植物的单
向阀门的特性,即当种子内部湿度大于外部湿度时,种子可
以向外散发水分,而当种子内部湿度小于外部湿度时,种子
不能从外吸收水分,造成砂生槐种子发芽较困难。采用刺破
种皮或用砂布磨擦至种皮发毛,可明显解决砂生槐种皮不
透气、不透水的问题,进而大幅度提高种子发芽率,一般可
达到 80%以上。虫害非常严重,特别是日喀则地区虫害率
高达 53%以上,这是自然条件下砂生槐发芽率低于 15%的
主要原因。因此,可用 75%的酒精将种子浸泡 30 s,能有
效提高种子发芽率 [9]。王文娟等采用不同浓度的赤霉素
(GA3)、6-芐基腺嘌呤(6- BA)、萘乙酸(NAA)等植物调节素
来浸种,结果表明:它们均能提高砂生槐种子的发芽率和发
芽势,其中 50 mg/L的 GA3、20 mg/L的 6- BA和 25 mg/L的
NAA处理效果最明显,发芽率分别比对照提高了 25.55%、
23.43%和 23.40%,发芽势分别比对照提高了 16.82%、24.83%
和 15.21%[10]。
1.2 根系特征
砂生槐受沙漠环境的影响,具有极强的生命力,其主根
裸露,且裸露部分表面干燥、分裂、变色,看似死亡但顺根挖
开土壤,可发现根蘖苗从地下主根上分蘖长出,并最大限度
地向土壤下层和水平方向伸展,以充分吸收干旱地区沙漠
底层的水分营养,稳定植株不被大风吹伏。
砂生槐为典型的深根系植物,主根穿透力极强,平均深
入地下 3 m,而且在一定范围内,随着砂生槐年龄的增长,
根系呈逐年加深趋势,侧根在主根距地表 0.7~1.5 m时出
现,在坚硬的粘质或砂砾石质土壤条件下,侧根扩展范围不
如沙土或固定沙地中的范围广。在半固定沙地上,其水平根
系伸展在 2 m以上,分布深度为 80 cm左右。中小型砂生槐
砂生槐生物生态学特征分析
加央朗珍,方江平 *
西藏农牧学院,西藏 林芝 860000
摘 要:砂生槐是西藏特有植物,主要分布在西藏“一江两河”流域,它有抗旱、耐瘠、抗风沙等良好的生态适应性。文章对砂
生槐的生物学和生态学主要特征进行综述,为更好地开发利用砂生槐提供理论依据。
关键词:砂生槐;生物学;生态学;特征
中图分类号:S792.26 文献标识码:A 文章编号:1002- 204X(2011)11- 0043- 03
Biological and Ecological Characteris tics of Sophora Moorcroftian
JIA Yanglangzhen et al(Tibet Agricultural and Animal Husbandry College,Linzhi,Tibet 860000)
Abstract Sophora moorcroftiana was an endemic shrub plant in Tibet, which was mainly distributed in the Yarlung
Zangbo River and its two tributaries. It has ecological adaptability of drought resisting enduring barren and resisting
sandstorm. The study reviewed on Sophora moorcroftiana of biological and ecological characteristics, which provided
theoretical basis for better development and utilization of Sophora moorcroftiana.
Key words Sophora moorcroftiana;Biological;Ecological;Characteristics
宁夏农林科技,Ningxia Journal of Agri. and Fores. Sci.&Tech. 2011,52(11):43- 45 43
株高与根深之比约为 1∶2,主根直径 1.3 cm,根幅 345
cm×140 cm,远大于冠幅 40 cm×36 cm,根系集中分布层为
15~50 cm,水平控制固沙面积高达 4 m2以上,形成了稳定
的固沙层[11]。
1.3 遗传特征
1.3.1 繁殖方式调整 赵文智等研究砂生槐的繁殖生长
对海拔和沙埋的响应结果表明:随着海拔的升高,降水量和
年平均气温都随之下降,砂生槐的种群密度趋于增加,基径
趋于减小,但植株高度和新枝长度并未随海拔升高呈明显
变化。繁殖方式的调整可能是砂生槐适应风沙干扰的主要
对策[12]。
1.3.2 遗传多样性保护 砂生槐一般由于其居群小、生境
片段化和强烈的定向选择等原因造成其遗传变异匮乏,而
遗传变异匮乏又会限制其居群的适应可塑性,这成为砂生
槐是特有种稀有的主要原因。赵阿曼等对砂生槐天然居群
遗传多样性的研究结果表明:环境恶化和人类活动干扰(过
度砍伐、放牧)等导致砂生槐生境片断化,影响居群间基因
交流,是加大砂生槐居群间遗传分化的主要原因。另一方
面,由于海拔变化对温度、水分等生态因子有着规律性影
响,从而控制了砂生槐居群分化。海拔高度不同的砂生槐亚
居群,开花物候期不同,使得由于传粉不同步而造成的遗传
隔离。在高海拔地区如谢通门、江当、朗塞岭等地,砂生槐居
群包含着绝大部分等位基因,显示了相对较高的遗传多样
性水平,应加以保护和管理,将砂生槐种质资源就地保存[13]。
2 生态学特征
2.1 种群特征
2.1.1 群体簇生 砂生槐地上植株多呈丛状生长,以单体
丛生组合成群体簇生。许新勇等调查的 100 m2标准地上,
平均生长着砂生槐 76丛,24簇,盖度达 30%。丛生的砂生
槐每丛枝条数在 8根以上,最高的达 32根,每簇枝条数量
至少 58根,最多 218根。由于庞大多枝的地上植株紧贴地
面生长,阻挡了地表砂粒被水,风的侵蚀流失,使流沙在植
株根茎部形成丘状聚沙体,并逐渐硬化固定[14]。王国严等的
研究表明,砂生槐种群冠幅主要集中分布在 40~80 cm
(57.9%)之间,其中 60~80 cm占 31.1%,砂生槐高度主要
集中分布于 15~25 cm,其中 15~20 cm和 20~25 cm分别
占 26.8%和 25.4%。据统计分析,种群的冠幅和高度都呈铃
形分布,但均呈左偏离的正态分布[15],这表明砂生槐幼苗期
成活率较低,中等个体抗逆和生存能力较强。砂生槐种群的
发展演替过程可以概括为:少数个体集群性定居→在原有
聚集尺度范围繁殖→改良局部环境,密度增大,种内竞争加
剧→种群向更大尺度扩散和壮大,演替进入顶级阶段。砂生
槐种群各大小级都呈现 9 m左右斑块状聚集分布的特征
[15],在实地生态恢复过程中应遵循其生长和自然分布规律,
人工栽培中应重点注意冠幅 < 20 cm、高度 < 13 cm阶段幼
苗的抚育。另外应首先选择土质等条件相对优越的小生境
种形成适当规模的集群分布形式,充分发挥其防风沙的能
力、提高栽培成活率和固沙效率。
2.1.2 种子库密度 刘志民等的研究表明雅鲁藏布江中
游河谷阶地,天然砂生槐种群种子库平均密度为 6.8~25.2
粒 /m2,不同地区的种子库密度存在显著差异,且样地内小
样方间的变异更大。种子库中种子主要集中在地表,占
70%左右,0~2 cm土层种子数量占 17.9%,2~5 cm土层种
子数量占 11.9%,5 cm以下土层基本没有种子存在。风、流
水和重力都能不同程度地搬运砂生槐种子,其中风力搬运
的距离一般在 6 m左右,重力搬运的距离一般在 10 m左
右,流水搬运的距离因地形、水流强度不同变化较大。在自
然状态下,8年左右的砂生槐种群种子库密度达到最大,其
后随种群年龄增加而降低。人为不合理的樵采降低了砂生
槐种子的生产能力,从而降低了砂生槐种子库密度。因此,
为保持砂生槐种子库的稳定性,建议在砂生槐的管理中采
用轮伐的经营方式,轮伐周期为 8年左右[16]。
2.2 群落特征
2.2.1 分布区内主要建群种之一 在西藏“一江两河”沙
化土地上,砂生槐是分布区内植物群落的主要建群种之一,
它与当地的其他沙生草本植物一起形成了砂生槐灌丛群
落,在当地的水源涵养、保持土壤和固定沙丘及植被恢复与
重建等方面具有不可替代的作用。近年来,由于过度放牧、
人为樵采和沙丘移动等干扰,使该区域砂生槐灌丛大面积
减少和退化,由此引发了可利用土地面积减少、农牧业发展
质量下降等一系列的生态环境问题。
2.2.2 不同干扰形式对砂生槐群落影响不同 郭其强等
对不同干扰形式下的砂生槐群落结构进行了研究。结果表
明:对放牧环境而言,砂生槐群落在发育过程中由于受到牲
畜啃食,且啃食部位一般为植物顶端的幼嫩部位,使得砂生
槐高度和冠幅均较小,营养生长受阻,这也为砂生槐种群的
繁衍提供了机遇,通过种子和萌蘖的繁殖使得种群数量大
幅度增长,从而使林分密度、郁闭度和林下植被盖度较大。
而对水淹环境而言,砂生槐和林下物种的生存都极为不利,
只有少数高大的个体能够生长较好,其平均高度和平均冠
幅较大,但是林分密度、郁闭度和林下植被盖度均大幅下
降。封育环境中砂生槐种群的高度和冠幅比在放牧环境中
均有所增加,一定程度上可促进砂生槐种群的萌蘖,但是随
着沙地土壤水分的减少,林下植被受到种间的竞争加剧,导
致林分郁闭度和林下植被盖度下降。以上结果表明,一定程
度的放牧干扰能够促进砂生槐种群更新,群落物种丰富度
和物种多样性增加,封育可促进砂生槐种群萌蘖更新,而水
淹则促使群落衰退[17]。
2.3 固沙特征
2.3.1 固沙功能 砂生槐不仅具有良好的抗旱性能,同时
还具有较强的固沙功能。首先砂生槐植株从地茎处分支,紧
贴地面生长,阻挡了地表砂粒的移动,在地表迎风面逐渐形
成丘状聚沙体,而在砂生槐植株保护下的地表砂粒,由于砂
生槐叶片蒸腾水及阳光的反复作用,硬化固定,砂生槐从而
加央朗珍,等 砂生槐生物生态学特征分析 52卷 11期44
形成固沙特性。其次砂生槐一般生长在砾质砂质土中,此类
土壤含砂粒多而粘粒少,所以蒸发强烈,保水性能差。降水
时,距砂生槐根部较远的土壤极易造成水土流失并且蒸发
量大,而根部附近的土壤水分相对较多,产生水势梯度差,
在水梯度势差的作用下,根部附近的细沙粉沙粒产生围绕
根部的向根性亲合力,向根性亲合力可使环根部 5 cm范围
内的砂粒紧密地聚积在根部周围[18]。砂生槐群落地表固沙
性犹如一张巨大的“伞布”,与地下根系立柱网状固沙构架
构成一个立体的牢固的砂生槐固沙系统。
2.3.2 阻沙功能 砂生槐能利用其萌蘖和生长的较强优
势,扩展成密生的灌丛。灌丛的生长发育可极大地改变近地
面层的性质,增加地表摩擦阻力,从而提高地表的粗糙度,
使近地面风速降低,进而减弱土壤风蚀,增强沙面稳定性,
固定沙丘。与此同时,灌丛的发育还具有一定的阻沙作用,
近地面风速的降低使风沙流中的部分沙物质沉降,随沙堆
积形成灌丛沙堆,这些沙物质不但有利灌丛的继续生长,而
且不少其他植物繁殖体被搬运过来之后,由于较好的覆沙
作用又萌生灌丛,并进一步有效遏止部分沙物质继续前移,
这对下风向植被生长起到一定的保护作用。
3 小结
西藏“一江两河”流域是全国沙化比较严重的地区之
一,同时它又是西藏政治、经济、文化的中心。目前在这些沙
化土地上,原生植物仅有砂生槐群落,因此保护这些资源具
有重要的社会生态价值。砂生槐具有饲用和药用功能,合理
产业化应用具有较高的经济价值,因此人们应该重新认识
砂生槐的作用,一方面对现有砂生槐资源采取必要的保护
和合理、科学的规划,确定资源保护的重点区域;另一方面,
通过科技手段,解决目前砂生槐扩大繁殖存在的技术因素,
适时进行规模化造林,大幅度降低成本,让砂生槐成为取之
不尽的生物资源和保护西藏脆弱的生态环境的天然屏障,
从而发挥更好的社会效益、经济效益和生态效益,为西藏人
们造福。
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责任编辑:高菲
基础和源泉,如园林建设中小桥流水、桃红柳绿等是在熟知
当地农村自然环境基础上创造的人与自然和谐的杰作。
5 结语
随着社会和经济的快速发展,我国当前正处于城市化
快速发展期,人们对环境保护的意识在逐渐增强,对生存空
间的舒适度要求也越来越高。创建国家园林绿化城市成为
众多城市追求的重要目标,因此对园林绿化规划、人性化的
设计、绿化树种配置及其功能作用、栽培技术的研究都需达
到一个新的水准,从而更好地与国际城市园林绿化发展趋
势接轨。
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责任编辑:高菲
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加央朗珍,等 砂生槐生物生态学特征分析52卷 11期 45