全 文 ：不同产地的 2种灌木柳品种抗旱性初步研究
杨跃文 ,温 阳 ,王迅华
(内蒙古自治区林业科学研究院 , 内蒙古 呼和浩特 010010)
摘 要:通过对不同产地北沙柳 、黄柳一年生无性系扦插苗的成活率 、高生长量等生长指标和干物质积累量 ,
应用隶属函数法进行了抗旱性评价 , 认为不同产地灌木柳无性系苗的成活率 、干物质积累量 、高生长量 、地径
等指标均存在不同程度的差异;其中伊金霍洛旗掌岗图 、达拉特旗响沙湾和解放滩产地的北沙柳具有良好的
生长表现 ,是抗旱性较强的北沙柳产地 ,可用于西部干旱沙区造林推广;辽宁章古台和呼伦贝尔市鄂温克产地
的黄柳在试验中表现出较好的抗旱性 , 原本处于半湿润区的黄柳定植到干旱的沙区还能表现出很好的抗旱
性 ,可以在东部湿润沙区进行推广。
关键词:北沙柳;黄柳;抗旱性;隶属函数分析法
中图分类号:S792.12 文献标识码:A 文章编号:1007-4066(2010)04-37-05
＊ ResearchonDroughtResistanceofTwoShrubWillowsinDifferentProducingAreas
YANGYue-wen, WENYang, WANGXun-hua
(InnerMongoliaAcademyofForestryScience, Hohhot010010, China)
Abstract:ThefieldexperimentwasconductedtoinvestigatethedroughtresistanceofannualcloneseedlingsofSalix
psammophilaC.WangetCh.Y.YangandSalixgordejeviY.L.ChangetSkv.indiferentproducingareas.And
thesurvivalrateandheightincrementwereevaluatedbyuseofsubordinationfunctionmethod.Theresultsshowed
thatthereweredistinctdiferencesonsurvivalrate, drymateraccumulation, heightincrementandbasaldiameterof
cloneseedlingsofshrubwilowindiferentproducingareas.SalixpsammophilaC.WangetCh.Y.Yangfrom
ZhanggangtuinYijinhuoluoandJianfangtanandXiangshawaninDalatehadstrongdroughtresistance, whichcould
beplantedinwesternaridsandyareas.SalixgordejeviY.L.ChangetSkv.fromZhanggutaiinLiaoningandEw-
enkeinHulunbeierhadstrongdroughtresistance, whichcouldbeplantedineasternhumidsandyareas.
Keywords:SalixpsammophilaC.WangetCh.Y.Yang;SalixgordejeviY.L.ChangetSkv.;droughtresist-
ance;subordinationfunctionmethod
干旱是我国农林业所面临的最严重的问题之
一 。据统计 ,我国干旱半干旱地区约占国土面积的
45%。尤其是我国的北方地区 ,干旱化 、沙漠化日益
加剧 ,已经成为我们面临的重大环境问题 [ 1, 2] 。干
旱 、半干旱地区自然条件严酷 ,生态环境脆弱 ,树种
稀少 ,繁殖成活困难 ,生产力低下 ,选育抗干旱树种
是林业生态建设关键技术 ,是生态环境建设可持续
发展的保证 。
在干旱区 ,由于降水量少 ,蒸发强烈 ,植物经常
会面临不同程度的土壤干旱。而北沙柳 (Salix
psammophilaC.WangetCh.Y.Yang)(又称沙柳)
和黄柳(SalixgordejeviY.L.ChangetSkv.),是内
蒙古自治区重要的固沙灌木树种 ,因其具有耐旱 、耐
寒 、耐高温 、耐沙埋压 、抗风蚀 、易繁殖 、速生等特性 ,
现已成为干旱半干旱地区固沙造林以及沙产业开发
的主要树种[ 3, 4] 。
目前 ,关于灌木柳的研究主要集中在形态解剖 、
株丛的动态变化及其对植被恢复的影响等方面 [ 3] 。
许多学者在生理生态特性 、花物候学与形态学 、育
苗 、造林等方面的研究也在不断深入 。刘海燕等对
5个产地的北沙柳研究表明 ,不同产地的北沙柳在
生理生态方面已经产生了内在的水分平衡调节机
第 36卷 第 4期 内 蒙 古 林 业 科 技 Vol.36 No.4
2010年 12月 JournalofInnerMongoliaForestryScience＆Technology Dec.2010
＊收稿日期:2010-10-27
基金项目:内蒙古科技厅科技创新引导奖励资金项目(编号 20082002)资助
作者简介:杨跃文(1983-),男 ,内蒙古呼和浩特人 ,硕士研究生 ,主要从事植物生态学领域的研究。
制 [ 5] 。在长期适应外界条件的生存进化中 ,不同地
域的沙柳必定形成了不同的遗传性状 [ 6] 。安守芹
等在北沙柳优良无性系选育研究中发现种内无性系
间差异显著 ,具有选育潜力 [ 7] 。本项研究在野外自
然条件下 ,通过大田试验进行不同产地的灌木柳在
相同土壤干旱状况下的生长特性的研究 ,从生长表
现的角度筛选出优良的抗旱性种质 ,以期为我国干
旱半干旱沙区林业生态工程造林树种(产地 、家系)
的选择提供一定的理论依据和技术支持 ,促进优良
品种及家系的优选鉴定 ,对恢复该区域的林草植被
及生态环境有着重要的意义。
1 试验地概况
试验地位于内蒙古林业科学研究院达拉特旗库
布齐沙漠试验站(简称达旗基地)。该试验站位于
鄂尔多斯高原的北缘 ,库布齐沙漠东北部边缘 ,黄河
南岸的二级阶地上 ,行政区划属鄂尔多斯市达拉特
旗白土梁林场解放滩作业区 。地理坐标为北纬 40°
21′30″～ 22′30″,东经 109°50′30″～ 51′50″。气候属
中温带大陆性季风气候 ,年平均降水量一般在 240
～ 360 mm,最低 144.5 mm(1973年), 最高 526.0
mm(1964年)。年平均蒸发量为 2 160mm。极端最
高气温 40.2℃,极端最低气温 -34.5℃, ≥10℃年
平均积温为 3 197.4℃。年日照时数 3 142.2 h,无
霜期为 120 ～ 140 d。 8级以上大风日数 27 d,扬沙
日数 58d,多出现在 3 ～ 5月 ,年平均风速 3.3 m/s,
最大瞬时风速达 30 m/s。该试验区土壤以风沙土
为主 ,肥力低土壤含水量低(见表 1),属干旱荒漠环
境[ 8] 。立地类型主要有流动沙地 ,固定 、半固定沙
地和丘间地。主要的植物种有寸苔草 、披碱草 、沙
米 、猪毛菜 、苦豆子 、油蒿 、巴西藜等 ,植被盖度为
30% ～ 60%。森林植被以人工林为主 ,主要树种为
杨树 、沙枣 、北沙柳 、旱柳等。
表 1 试验地立地条件及土壤肥力特征
Table1 Thesiteconditionsandsoilfertilityfeaturesoftestplot
立地条件 土层 /cm pH值 有机质 /% 速效磷 /μg· g-1 速效氮 /μg· g-1 土壤含水量 /%
平缓覆沙地
0 ～ 5 8.01 0.42 6.40 14.5 1.17
5 ～ 20 8.56 0.30 5.20 10.1 1.48
20 ～ 40 8.53 0.41 5.75 18.3 2.08
2 试验材料与方法
2.1 试验材料
在内蒙古鄂尔多斯市 、通辽市 、锡林郭勒盟 、呼
伦贝尔市 、辽宁阜新市 、吉林松原市和陕西榆林市的
灌木柳造林区 ,以一定的距离为间隔收集北沙柳和
黄柳扦插条 , 采集研究材料时依母树年龄 (<10
年)、分枝情况 、灌丛高度和冠幅 、枝条基径粗度(>
1.5 cm)等表型指标确定优势株 ,然后从优势株上
采集生长健壮 、无病虫害 、长势基本一致的一年生枝
条作为试验材料(见表 2)。
表 2 试验材料及来源
Table2 Experimentalmaterialsandsources
植物名称 产地编号 原产地 地理位置经度 纬度 海拔 /m
黄柳
HZ 内蒙古锡林郭勒盟正蓝旗 N41°15′18.1″ E116°00′23.2″ 1 295
HE 内蒙古呼伦贝尔盟鄂温克旗 N49°07′06.4″ E119°44′20.6″ 619
HK 内蒙古通辽市库伦旗 N42°45′58.2″ E121°56′13.0″ 229
HL 辽宁阜新市彰武县章古台镇 N42°41′28.8″ E122°36′26.3″ 204
HS 吉林松原市社里乡 N45°02′30.6″ E125°02′51.5′ 165
北沙柳
SY 陕西榆林市红石峡 N38°10′19.4″ E109°25′48.5″ 1 110
ST 内蒙古鄂尔多斯市伊旗台格庙 N39°14′46.0″ E109°46′48.0″ 1 312
SC 内蒙古鄂尔多斯市伊旗成陵 N39°25′32.4″ E109°43′34.5″ 1 353
SZ 内蒙古鄂尔多斯市伊旗掌岗图 N39°32′46.0″ E109°35′41.4″ 1 503
SD 内蒙古鄂尔多斯市东胜泊尔江 N39°46′14.1″ E109°15′57.1″ 1 425
SX 内蒙古鄂尔多斯市达旗响沙湾 N40°14′16.2″ E109°58′34.2″ 1 210
SM 内蒙古鄂尔多斯市达旗马场豪 N40°14′16.2″ E109°58′34.2″ 1 210
38 内 蒙 古 林 业 科 技 第 36卷
2.2 试验方法
于 2009年春季和秋季分别将收集到的北沙柳
和黄柳材料集中在鄂尔多斯市达拉特旗解放滩内蒙
古林科院实验基地进行选优栽培试验 。试验设计
为:3个随机区组 ,区组内每个产地为一个试验小
区 ,每个小区扦插 10 ～ 15株 ,株行距 1.5 m×2.5
m。管理方法一致 ,扦插后浇透水 ,以后当干旱胁迫
严重时给予补水(4次)。
对各个产地灌木柳无性系繁殖苗定期进行观
测 ,主要观测的指标有:成活率 、植株高度 、基径 、分
枝情况 ,并于生长季末测定年生长量和生物量 。通
过各项指标分析对比 ,综合评定不同产地灌木柳无
性系的优劣 ,同时对各无性系的表现型和抗旱性进
行对比分析 ,筛选出在干旱沙区生长表现良好 、抗旱
性较强的灌木柳优良品系 。
3 数据处理与分析方法
实验数据采用 Excel软件和 SPSS15.0软件进
行统计分析 ,通过数学模糊隶属函数法对灌木柳各
产地的无性系繁殖苗的抗旱性进行综合评价并排
序 。
抗旱性隶属函数法为目前应用最广的林木抗旱
综合分析方法 [ 8, 9] ,是根据模糊数学的理论 ,通过隶
属函数(隶属度)确定各指标间的模糊关系 ,从而对
多个指标进行综合评定的方法。
隶属函数值的计算方法如下:
如果指标与抗旱性呈正相关 ,则:
U(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)
如果指标与抗旱性呈负相关 ,则:
U(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)
式中:U(Xi)为隶属函数值;Xi为某指标的测定
值;Xmax和 Xmin为所有参试材料某一指标的最小值与
最大值。
4 结果与分析
4.1 不同产地无性系繁殖苗生长差异分析
植物的生长指标可以直观地反映植物的生长状
况 ,从而判定植物对所处的生长环境是否适宜。
4.1.1 成活率的比较
在大田试验中 ,试验材料的成活率和保存率是
很重要的指标 ,也是试验继续进行和能否取得成功
的基础 ,在同等干旱胁迫下成活率的高低可以在一
定程度上反映不同产地对当地的自然条件适应性的
强弱 。
图 1 不同产地灌木柳无性系苗成活率比较
Fig.1 Comparisononsurvivalrateofshrubwillowclonesindifferentproducingareas
由图 1可以看出:不同产地无性系繁殖苗的成
活率都在 70%以上 ,但不同产地的灌木柳无性系繁
殖苗间存在一定的差异 ,其中 SX、SJ、ST、SZ的无性
系繁殖苗成活率都较高 ,且均在 80%左右 , SX的无
性系苗成活率最高 ,可达 82%,其次是 SJ,为 80%,
而 SC、SD和 HZ无性系繁殖苗的成活率较低 ,分别
为 66%、69%、62%。由以上分析可以看出 ,在干旱
胁迫下 ,北沙柳和黄柳的扦插成活率均较高 ,说明其
具有较强的抵御干旱的能力。
4.1.2 生物量的比较
生物量是植物生态学研究的重要研究内容 ,是
生态系统的基本数量特征之一 ,也是衡量 、评价植物
生长状况的重要指标 [ 11, 12] ,生物量可以有效地反映
植物的生长状况 ,从而判定植物对所处的生长环境
是否适宜 。在同等干旱胁迫下 ,生物量的大小可以
用来评价植物抗旱性的强弱 。
由图 2可以看出:灌木柳各产地无性系繁殖苗
的生物量存在明显的差异 ,且同一产地在不同的栽
植区组间的生物量也存在较大差异 ,其中 SJ产地表
现最好 ,生物量可达 35.47 g,其次是 SY和 SZ产地
表现良好 ,生物量分别为 30.21 g和 29.69 g,且组
间变异较大;SC、SM、HL产地表现较差 ,生物量都较
39第 4期 杨跃文 ,等:不同产地的 2种灌木柳品种抗旱性初步研究
小 ,分别为 4.74g、7.94g、8.33g;SX、HE、HZ、SD等
产地的生物量居中。由以上分析可以得出 , SJ、SY
和 SZ等产地在生物量积累方面表现良好 ,说明其具
有较强的抗旱性。
图 2 不同灌木柳产地无性系苗的生物量比较
Fig.2 Comparisononbiomassofofshrubwilowclonesindiferentproducingareas
4.2 灌木柳各产地抗旱性的综合评价
植物抗逆性是一个多方面的复杂的综合性状的
表现 ,多种因素的综合作用才使植物表现出较高的
抗逆性 [ 13] 。本次试验选取灌木柳的生物量 、地径 、
株高 、分枝数和成活率等 5个指标反映植物的生长
状况 ,从而判定灌木柳各产地无性系繁殖苗抗旱性
的强弱。
利用隶属函数对不同产地灌木柳无性系的 5个
测定指标的抗逆性进行综合评价 ,可以认为 7个灌
木柳产地无性系繁殖苗的抗逆性大小顺序为:SZ>
SX>SJ>HE>ST>SY>HK>HZ>HS>SM>SD>
SC>HL(见表 3)。
表 3 不同产地灌木柳抗逆性隶属函数法综合评价
Table3 Comprehensiveevaluationonstressresistanceofshrubwillowindifferentproducingareaswithsubordinationfuctionmethod
植物种 产地 高生长 /cm 生物量 /g 根冠比 分枝数 成活率 /% 隶属度均值 排序
黄柳
HS 44.59 8.88 0.08 1.67 76 0.27 9
HK 43.50 8.33 0.05 1.33 77 0.23 13
HZ 126.56 15.06 0.07 2.00 62 0.30 8
HL 99.42 21.76 0.12 2.67 73 0.50 4
HE 76.49 12.49 0.11 2.00 75 0.34 7
沙柳
ST 91.90 9.56 0.16 3.00 78 0.45 5
SZ 92.98 29.69 0.26 3.33 78 0.65 1
SJ 84.93 35.47 0.07 2.33 80 0.55 3
SY 78.68 30.21 0.08 2.00 75 0.44 6
SC 40.63 4.74 0.14 1.33 66 0.21 12
SD 74.87 11.68 0.11 1.33 69 0.22 11
SM 59.63 7.94 0.16 1.33 74 0.26 10
SX 154.67 18.28 0.10 2.33 82 0.59 2
5 结论与讨论
成活率是大田试验的前提 ,是保证试验顺利进
行的基础 ,也是筛选特定用途的优良产地 (品系和
无性系)时应该首要考虑的因素之一 。
在大田试验的基础上 ,通过对不同产地灌木柳
一年生无性系繁殖苗的观测 ,对所测数据的分析研
究表明 ,不同产地灌木柳无性系苗的成活率 、干物质
积累量 、高生长量 、地径等指标均存在不同程度的差
异 。从这些差异中我们可以选择和定向培育。
利用隶属函数对不同产地灌木柳无性系的 5个
测定指标的抗逆性进行综合评价 ,结果表明伊金霍
洛旗掌岗图 、达拉特旗响沙湾和达拉特旗解放滩产
地的沙柳具有良好的生长表现 ,初步认为是抗旱性
较强的优良产地(品系),可用于西部干旱沙区造林
推广;辽宁章古台和呼伦贝尔市鄂温克产地的黄柳
在试验中表现出较好的抗旱性 ,原本处于半湿润区
的黄柳定植到干旱的沙区还能表现出很好的抗旱
性 ,说明其可以在东部湿润沙区进行推广。
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(上接第 7页)
重显著高于其他样地 ,人工植被下土壤容重最低 ,由
此可见植被恢复对降低土壤容重有一定的作用 。
图 5 各样点土壤容重对比
Fig.5 Comparisononsoilbulk
densityatvarioussamplepoints
地下 10 cm、30 cm和 50 cm处平均土壤容重分
别为 1.55g/cm3 、1.54 g/cm3和 1.50g/cm3 ,虽有随
深度增加而增大的趋势 ,地下 50 cm处最大 ,但土层
间土壤容重差异不明显 ,显著水平 P仅为 0.645。
4 结论
(1)坡前丘间地的土壤含水率和容重最大 ,分
别为 15.85%和 1.66 g/cm3;沙脊线的土壤含水量
最小 ,为 0.64%;人工植被样地的土壤容重最小 ,为
1.41g/cm3。
(2)土壤电导率和 pH值由大到小依次为:坡后
丘间地 >坡前丘间地 >迎风坡坡中 >迎风坡坡底 >
迎风坡坡顶 >沙脊线处 >人工植被样地 。
(3)土壤有机质由大到小依次为:人工植被样
地 >坡后丘间地 >迎风坡坡底 >迎风坡坡中 >沙脊
线处 >迎风坡坡顶 >坡前丘间地 。
综上所述 ,该研究区盐碱化沙地中 ,裸沙丘坡前
丘间地盐渍化最严重 ,加之风蚀强烈 ,不适宜直接进
行植被恢复;保护良好的植被可以改良土壤结构 ,降
低土壤盐碱性 ,提高土壤有机质含量 ,植被恢复和保
护对改良盐碱化沙地土壤有非常明显的效果;无限
制的放牧草地土壤盐渍化严重 ,不利于牧草生长 ,容
易形成恶性循环 ,为避免导致草场退化 ,应严格控制
放牧 。
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41第 4期 杨跃文 ,等:不同产地的 2种灌木柳品种抗旱性初步研究