全 文 ：第 22卷　第 8期 干　旱　区　资　源　与　环　境 Vol.22　No.8
2008年 8月 JournalofAridLandResourcesandEnvironment Aug.2008
文章编号:1003-7578(2008)08-196-05
沙漠公路防护林乔木状沙拐枣的平茬效益分析＊
李应罡 1, 2 , 徐新文 1 , 李生宇1 , 张建国 1, 2 , 孙树国1, 2
(1.中国科学院新疆生态与地理研究所 ,乌鲁木齐 830011;2.中国科学院研究生院 ,北京 100049)
　　提　要:在极端生境胁迫下 ,乔木状沙拐枣种植 7-8年后即出现长势减弱 ,自然枯死等现
象 ,本文对 7a生乔木状沙拐枣植株进行了人工平茬试验 ,并对其平茬效益做了分析 ,得出以下
结论:(1)乔木状沙拐枣的再生能力较强 ,第一次平茬后新生枝株高 ,冠幅 ,地径等迅速增长 ,
且经过第二次平茬后仍能保持良好的生长状态 ,生物效益显著。 (2)平茬后乔木状沙拐枣生
长旺盛 ,特别是同化枝表面积增长最快 ,第一次平茬植株生长 2年后其同化枝面积大小已接近
未平茬植株 。(3)在沙漠公路防护林现有的管理模式和灌溉制度下 ,对老化衰退的乔木状沙
拐枣植株进行平茬后 ,取得了良好的效果 。平茬促进了乔木状沙拐枣的生长发育 ,从复壮更新
的角度来看 ,有利于乔木状沙拐枣的再生和防护林生态利用率的提高 。
关键词:沙漠公路;乔木状沙拐枣;平茬;复壮;效益分析
中图分类号:S793.1　　　　　　文献标识码:A
　　塔里木沙漠公路防护林生态工程全长 436km,林带总体宽 72 ～ 78m,总面积 3128hm2 ,为多种植物组
成的混交林 ,造林树种以抗逆性极强的沙拐枣(Caligonum)、柽柳(Tamarix)、梭梭(Haloxylon)等优良防风
固沙灌木为主。由于防护林地处流动性沙漠腹地 ,高温干燥 ,风沙灾害频繁 ,固沙植物在极端生境胁迫和
咸水灌溉条件下能否长久 、稳定地发挥防护作用 ,一直深受人们的关注 。关于塔克拉玛干沙漠腹地人工固
沙植物的生理生态 、生物学特性和防风 、防沙效益等方面已有大量的研究 ,并取得了较多的研究成果 [ 1-7] 。
乔木状沙拐枣(Caligonumarborescens)是蓼科(Polygonaceae)刺果组(Pterygobaseta)沙拐枣属的大型
灌木 ,为塔里木沙漠公路防护林的主要造林树种之一。通过对塔克拉玛干沙漠中部(以下简称塔中)防护
林示范段主要固沙植物生长的长期监测发现 ,乔木状沙拐枣种植初期生长速度较快 ,防护效益显著;但在
极端生境胁迫下 ,与同期种植的梭梭 、柽柳相比 ,其老化衰退速度快 ,一般在种植 7-8年后即出现长势减
弱 ,枯梢 、枯干 ,自然枯死等现象 ,生长寿命相对较短 。同时 ,由于沙漠环境极端恶劣 ,乔木状沙拐枣自然更
新复壮的现象极为少见 ,其老化衰退的结果必将影响防护林的整体发育和防护效益[ 8] 。前人对乔木状沙
拐枣的群落特性 、光合 、蒸腾 、水分利用率和引种驯化等方面进行了不同程度的研究和探讨[ 9-12] ,但对其
复壮更新方面的研究比较少。
为了延长防护林的使用寿命 ,使防护林处于最佳防护状态 ,本文在塔里木沙漠公路防护林现有的管理
模式和灌溉制度下 ,对老化衰退的乔木状沙拐枣进行了人工平茬作业 ,以观测其平茬复壮的效应 ,并对比
分析了不同平茬类型间乔木状沙拐枣的生长状况 ,以期为塔里木沙漠公路防护林生态工程的后期管理和
经营提供科学依据。
1　研究区概况
　　试验区位于塔克拉玛干沙漠腹地塔中沙漠研究站 ,地理位置:83°40′E, 39°00′N,属典型的温带荒漠气
＊ 收稿日期:2007-7-13。
基金项目:中国科学院重要方向项目(KZCX3-SW-342),中国科学院西部之光人才培养计划项目(20052118);塔里木沙漠公
路防护林体系可持续技术研究(2005BA901A21)资助。
作者简介:李应罡(1981-), 男 ,宁夏固原人 ,在读硕士 ,研究方向为水土保持与荒漠化防治。
通讯作者:徐新文,男 ,研究员 ,主要从事水土保持与荒漠化方面研究 , E-mail:sms@ms.xjb..ac.cn
DOI :10.13448/j.cnki.jal re.2008.08.020
候 。自然条件恶劣 ,高温干燥 、降水稀少 、蒸发量大 、风沙活动强烈;年平均气温 11.1 ～ 12.4℃,夏季平均
气温 26.8 ～ 28.2℃;年积温(≥10℃)3900 ～ 4300℃,极端最高气温 43.2℃,极端最低气温 -19.3℃,全年
日照时数 2800 ～ 3200h,无霜期 180 ～ 270d;年平均降水量 11.05 ～ 49.7mm,主要集中在 5-8月(占全年降
水总量的 94.4%),而全年蒸发量高达 2000 ～ 3639mm;年平均相对湿度仅为 35 ～ 55%。最大风速 24 m/
s,主导风向以 N、NNE、NE、ENE、E等风向为主 。流动性高大的复合沙垄与宽广的垄间地构成了地面的宏
观地貌格局 ,绝大部分为流动风沙土 ,盐分含量为 1.26 ～ 1.63g/kg,在下层偶尔出现亚粘土夹层 ,夹杂在
风沙土中间 ,厚度一般只有 20 ～ 60 cm。自然植被种类贫乏 ,群落结构简单 ,植被盖度极低 ,且多零星分布
于垄间洼地 ,大多数地区呈裸沙状态 。
2　研究方法
2.1　试验设置
平茬是促进灌木生长和复壮更新的一种方式 ,其机理是:经过平茬的刺激作用 ,促使其根颈部萌蘖不
定芽 ,在根部积累的大量养分供应下 ,迅速生长成林。本试验设置在塔中四号油田作业区防护林示范段
内 ,对 7a生乔木状沙拐枣进行了人工平茬作业 ,平茬方式为条形平茬 ,平茬高度距地面约 3 ～ 5cm。
2004年底在试验区选取 15株长势衰退 、无病虫害的 7a生乔木状沙拐枣作为样株 ,从中抽取 5株设为
对照(未平茬),另外 10株进行第一次平茬试验 ,观测样株的生长情况 ,并于 2005年 9月底对所有样株的
生长做了全面测量。 2006年春季再从第一次平茬植株中抽取 5株进行第二次平茬试验。
2.2　数据获取方法
前期对防护林的研究结果表明 ,沙拐枣属植物的生长状况与其株高 、冠幅 、地径等形态特征有着极其
密切的关系 [ 8] 。本试验选取株高 、冠幅 、最大地径 、萌蘖枝数几项生长指标 ,研究平茬后乔木状沙拐枣植
株的生长效益。试验工具选用最小精度为 cm的尺子测量样株的株高 、冠幅 ,其中冠幅以垂直法重复测量
两次 ,用精度为 0.001cm的游标卡尺贴地面测量样株的最大地径。同化枝表面积的测量采用扫描叶面积
仪测定 ,目的在于尽可能提高测量的精度 ,减少人为误差。 2006年 9月底对所有样株进行全面测量并用
收获法分别称量同化枝鲜重 、枝鲜重 、总鲜重 、同化枝干重 、枝干重与总干重(80℃烘干至恒重),并分别求
出各生长因子的平均值进行对比。其中 ,总鲜重包括枝鲜重与同化枝鲜重两部分 ,总干重为枝干重与同化
枝干重之和 。
3　结果与讨论
3.1　乔木状沙拐枣的物候期
据观测 ,乔木状沙拐枣一般在 4月初开始萌发 , 5月中旬前后为开花期 , 10月生长结束 。试验区内未
平茬的乔木状沙拐枣萌芽期为 4月 2日左右 ,而平茬后的沙拐枣植株当年萌发时间是 4月 16 ～ 20日 。平
茬比未平茬植株萌芽期推迟了 15d左右 ,其物候期的变化主要是因为平茬去除了植物的顶芽 ,使植物受到
创伤 ,萌芽时间推迟 ,新枝还需经历一定的生长阶段后才能开花结果;但平茬株发芽后新生枝长势大于未
平茬的(图 1)。
3.2　平茬作业后植株的生长分析
防护林植物的株高 、冠幅 、地径等形态特征与其防护效益密切相关 ,一般认为防护林背风面的有效防
护距离一般为树高的 15 ～ 20倍[ 13〗;而植物冠幅的大小又决定了其对风速的消减程度。由试验结果发现 ,
平茬后乔木状沙拐枣的生长迅速 ,株高 ,冠幅 ,地径均迅速增加 ,生物效益和防沙效益显著(图 1)。
第一次平茬植株 2005年平均株高为 96.4cm, 2006年达到 137.8cm,是未平茬的 69.7%;第二次平茬
当年(2006年)平均株高达到 129.4cm,是未平茬的 65.5%(图 1(a)),而未平茬植株地上部分生长日趋衰
退 。由图 1(b)、图 1(c)可知 ,第一次平茬株生长 2年后冠幅 、地径分别为未平茬的 60.0%和 65.2%。第
二次平茬植株由于生长时间较短 ,平均冠幅与地径相对较小 ,仅为对照的 57.3%与 35.8%,但其总体长势
良好。以上结果说明 ,乔木状沙拐枣的再生能力较强 ,平茬后即出现高生长阶段 ,而且经过重复平茬仍能
保持良好的生长状态 ,生物效益显著 。
同时 ,第二次平茬株萌蘖新枝数大于第一次平茬 ,说明平茬后乔木状沙拐枣的生长潜力旺盛 ,萌蘖能
力增强(图 1(d))。因此 ,适时周期地对乔木状沙拐枣进行平茬作业 ,不仅可防止其自然衰退 ,残败枯死 ,
·197·第 8期 李应罡等　沙漠公路防护林乔木状沙拐枣的平茬效益分析
还能促进根蘖萌生苗的生长;同时达到了复壮更新和一次造林的目的。
图 1　不同平茬类型的乔木状沙拐枣生长状况比较
Fig.1 ComparisonofthegrowthstatusamongmowedandnormalCalligonumarborescens
　图 2 不同平茬类型的乔木状沙拐枣平均叶面积比较
Fig.2 Assimilatingareasofmowedand
normalCalligonumarborescens
3.3　同化枝表面积比较
植物的叶片是植物进行光合与蒸腾作用的主要器官 ,叶片
的发育和叶面积的大小对植物的生长发育 、生长状况等有极其
重要的影响 [ 14] ,而研究一些与植物叶片面积相关的生理生化指
标首要解决的问题就是准确测定出植物叶片的面积 。因此 ,研
究植物叶面积的大小对了解植株生长状况及产量的形成具有
重要意义。沙拐枣属植物在适应极端生境的过程中叶片退化 ,
绿色的同化枝代替叶片进行光合作用。同化枝表皮薄而光滑 ,
可反射太阳光的强烈辐射 ,缩小了受光面积 ,以减少体内水分
的消耗来抵御炎热和干旱 。本试验采用扫描叶面积仪对乔木
状沙拐枣的同化枝面积进行了测定 ,结果(图 2)。
第一次平茬植株生长 2年后同化枝表面积为 5.62m2 ,为未
平茬的 94.1%,第一次平茬 2a后同化枝表面积增长最快已接
近未平茬植株 ,说明经过平茬后乔木状沙拐枣生长迅速 。由于受生长时间的限制 ,第二次平茬植株与第一
次平茬和未平茬相比 ,同化枝面积相对较小 ,仅为第一次平茬和未平茬的 39.0%与 36.7%,同化枝表面积
大小依次为:平茬对照 >第一次平茬 >第二次平茬 。
3.4　平茬作业后地上生物量的对比
生物量是植物群落最重要的数量特征之一 ,直接反映了生态系统生产者的物质生产量 。灌木生物量
的研究是衡量灌木生产力的重要指标 。它对于研究灌木的生长发育规律 、植物优化管理 、灌木在生态系统
中的作用和地位等都具有重要意义 [ 14-15] 。目前 ,对于生物量的研究普遍采用的是直接收获法。本试验用
收获法分别称量了样株的枝鲜重 、同化枝鲜重 、总鲜重及相应的枝干重 、同化枝干重与总干重 ,并分析对比
了不同平茬类型的乔木状沙拐枣地上生物量的大小 。
·198· 干　旱　区　资　源　与　环　境 第 22卷
　　由图 3可知 ,第一次平茬植株生长 2年后单
株地上部分平均总鲜重 、总干重为 3.11kg/株和
1.61kg/株 ,分别为未平茬的 68.2%和 65.7%,就
其生长趋势而言 , 3 ～ 4年即可恢复到其平茬之前
的总生物量 。第二次平茬后植株生长时间较短 ,
其单株地上部分总鲜重 、总干重平均为 1.27kg/
株和 0.83kg/株 ,仅为未平茬植株的 27.9%与 33.
9%。同时 ,通过对比分析乔木状沙拐枣第二次平
茬当年(A)、第一次平茬 2年(B)与未平茬(CK)
间地上各部分生物量的变化关系 ,得出乔木状沙
拐枣地上生物量的生长状况(表 1)。
　　Q1 =AB×100%　Q2 =
A
CK×100%
Q3 =BCK×100%
　　式中:A为第二次平茬当年;B为第一次平
茬 2年;CK为未平茬。
通过对乔木状沙拐枣进行第一次平茬后 ,经
过 2a的生长 ,枝鲜重 、同化枝鲜重和总鲜重分别
是未平茬的 58.3%、83.7%和 68.2%;其相应干
物质重是未平茬的 58.1%、92.6%和 65.7%,说
图 3　不同平茬类型的乔木状沙拐枣地上生物量比较
Fig.3 Comparisonofabovegroundbiomassamong
diferentcutingtypesofCaligonumarborescens
表 1　不同平茬类型的乔木状沙拐枣地上部分生长状况对比
Tab.1 Comparisonofabovegroundgrowthstatusamong
differentcutingtypesofCaligonumarborescens
对比 Q1 Q2 Q3
枝鲜重 57.4 33.5 58.3
叶鲜重 22.8 19.1 83.7
总鲜重 40.8 27.9 68.2
枝干重 56.8 33.0 58.1
叶干重 38.0 35.2 92.6
总干重 51.6 33.9 65.7
明经过第一次平茬后乔木状沙拐枣的生物量不断增加 ,萌蘖枝生理活动旺盛 ,长势良好 。其中 ,同化枝的
生物量增长最快 ,也表明了光合作用的净生产量积累迅速。
第二次平茬植株当年的枝鲜重 、同化枝鲜重 、总鲜重 、枝干重 、同化枝干重和总干重分别是第一次平茬
植株生长 2年后的 57.4%、22.8%、40.8%、56.8%、38.0%和 51.6%;为未平茬的 33.5%、19.1%、27.
9%、33.0%、35.2%和 33.9%。虽然受生长时间限制 ,生物效益未完全体现 ,但其生长潜力较大。
4　结论
　　(1)乔木状沙拐枣的再生能力较强 ,平茬后新生枝株高 ,冠幅 ,地径生长迅速 ,而且经过重复平茬后仍
能保持良好的生长状态 ,复壮效果明显。同时 ,第二次平茬株萌蘖新枝数大于第一次平茬 ,说明平茬后乔
木状沙拐枣的生长潜力旺盛 ,萌蘖能力增强。因此 ,适时周期地对乔木状沙拐枣进行平茬作业 ,不仅能防
止其自然衰退 ,残败枯死 ,还能促进根蘖萌生苗的生长 ,同时达到了复壮更新和一次造林的目的 。
(2)第一次平茬后乔木状沙拐枣植株生长旺盛 ,特别是同化枝表面积增长最快 ,第一次平茬植株生长
2年后其同化枝表面积大小已接近未平茬植株。第二次平茬植株由于生长时间较短 ,与第一次平茬和未
平茬对照相比 ,同化枝表面积相对较小 ,仅为一次平茬和未平茬的 39.0%与 36.7%。试验样株的同化枝
表面积大小依次为:平茬对照 >第一次平茬 >第二次平茬。
(3)第一次平茬植株经过 2年生长后 ,地上部分平均枝鲜重 、同化枝鲜重 、总鲜重 、分别是未平茬的
58.3%、83.7%、68.2%,相应的干物质重分别为对照的 58.1%、92.6%、65.7%。就其生长趋势而言 , 3 ～
4年即可恢复到其平茬之前的总生物量 。
(4)本文仅对防护林内较先出现生长衰退的乔木状沙拐枣的平茬效应作了初步分析 ,对于头状沙拐
枣 、梭梭 、柽柳等防护林主要造林植物的复壮措施未做研究 。因此 ,在以后的试验中还需对防护林内其他
造林植物的复壮更新措施 、最佳平茬周期 、平茬高度 、平茬机械等方面做进一步研究 ,以期为沙漠公路防护
林生态工程的管理和经营提供参考。
综上所述 ,在沙漠公路防护林现有的管理模式和灌溉制度下 ,运用人工平茬措施对老化衰退的乔木状
沙拐枣进行复壮更新后 ,取得了良好的效果 ,植株地上部分生物产量增加迅速 ,新生枝的生物效益和防沙
效益将随后期的继续生长而不断增强 。平茬促进了乔木状沙拐枣的生长发育 ,从复壮更新的角度来看 ,有
利于乔木状沙拐枣的再生和防护林生态利用率的提高。
·199·第 8期 李应罡等　沙漠公路防护林乔木状沙拐枣的平茬效益分析
参考文献
[ 1]周智彬 ,徐新文.塔克拉玛干沙漠腹地植物引种试验 [ J] .干旱区研究 , 2004, 21(4):363-368.
[ 2]胡玉昆,徐新文 , 潘伯荣.塔克拉玛干沙漠腹地不同灌溉形式(投入)生物防护林建设效果分析 [ J] .干旱区资源与环境 2002, 16(2):45
-49.
[ 3]何兴东 ,赵爱国 ,段争虎 ,等.极端干旱沙漠中无沙埋干扰时几种固沙植物栽植试验研究 [ J] .中国沙漠 , 2003, 23(3):246-251.
[ 4]徐新文 ,胡玉坤 ,潘伯荣.塔里木沙漠公路防沙体系的防护效益 [ J] .干旱区研究 , 1998, 15(1):21～ 26.
[ 5]何兴东 ,赵爱国 ,段争虎 ,董治宝 ,等.塔里木沙漠公路灌木固沙带的防护效应 [ J] .生态学杂志 , 2002, 21(4):26～ 30.
[ 6]董智 ,李红丽 ,胡春元 ,等.沙漠公路不同固沙措施防风固沙效益和成本比较研究 [ J].水土保持研究 , 2006, 13(2):128～ 130.
[ 7]周宏伟 ,刘梅菊 ,徐新文 ,等.沙漠油田基地路生物防沙试验段林木生长状况〔J〕.干旱区研究 , 2002, 19(4):25-27.
[ 8]邸鲲 ,徐新文 ,雷加强 ,石泽云.不同立地条件下防护林植物的生长分析 [ J] .干旱区研究 , 2005, 22(3):312-316.
[ 9]许浩 ,张希明 ,等.塔里木沙漠公路防护林乔木状沙拐枣耗水特性 [ J] .干旱区研究 , 2006, 23(2):216-222.
[ 10]苏培玺 ,赵爱芬 ,张立新 ,等.物梭梭和沙拐枣光合作用 、蒸腾作用及水分利用效率特征 [ J] .西北植物学报 , 2003, 23(1):11 -17.
[ 11]魏良民 ,李康.沙拐枣幼苗生长规律及与其抗旱性关系研究 [ J] .干旱区研究 , 1994, 11(3):47-51.
[ 12]任珺,陶玲.沙拐枣属植物种群间的生长效益研究 [ J] .甘肃农业大学学报 , 2000, 35(4):454-457.
[ 13]万猛 , 潘存德 , 王梅 , 晋瑜.农田防护林林带疏透度数字化测定方法及其应用〔J〕.干旱区地理 , 2005, 28(1):120-123.
[ 14]王希群 ,马履一 ,贾忠奎 ,等.叶面积指数的研究及应用进展 [ J] .生态学杂志 , 2005, 24(5):537～ 541.
[ 15]何炎红 ,田有亮 ,叶冬梅 ,等.白刺地上生物量关系模型及其与叶面积关系的研究 [ J].中国沙漠 , 2005, 25(4):541-546.
AnalysisontheCutingBenefitof
CaligonumarborescensinShelterbelt
AlongtheTarimDesertHighway
LIYing-gang1, 2 , XUXin-wen1 , LISheng-yu1 ,
ZHANGJian-guo, SUNShu-guo1, 2
(1.Xinjiang, InstituteofEcologyandGeography, ChineseAcademyofSciences, Urumqi830011, China;
2.GraduateSchool, ChineseAcademyofSciences, Beijing100049, China)
Abstract
　　Underthestressofextremehabitat, weakenedgrowthvigorandnaturalwiltwerefoundin7-8 yearsold
Caligonumarborescens.Thus, theexperimentofcutingwascarriedoutforCaligonumarborescens(7a), and
thenitsbenefitwasanalyzedbasedonthemonitoringdatainmiddlepartofshelterbeltalongtheTarimDesertfor
longtime.Theresultsshowedthat:(1)Aftercutingforthefirsttime, thegrowthofCaligonumarborescensin-
creasedobviouslysuchasinheight, crownextent, rootdiameter.Thereforetheabilityofregenerationwasstrong.
Aftertwicecuting, thegrowthstatewasstilgood;thebiologicalbenefitwasnotable.(2)ThegrowthofCaligo-
numarborescenswasinbloom, especialyforassimilationbranchaftercuting.Theareaofassimilationbranchaf-
tercutingtwoyearswasclosetothecomparison.(3)Ontheconditionofexistingmanagementpaternandirriga-
tionruleofshelterbeltalongtheTarimDeserthighwayagedCaligonumarborescensweretorejuvenateandgrew
wel.CutingacceleratedthegrowthanddevelopmentofCaligonumarborescens, fromthepointofrejuvenation
andrenovation, thismeasurementisgoodforregeneration.
Keywords:deserthighway;Caligonumarborescens;cuting;rejuvenation;benefitanalysis
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