全 文 ：岩黄芪属 3种固沙灌木或半灌木 0.05);y Ⅴ=1/0.025 2+0.079 5e-x , r2 =0.394 3 r r =0.863 9 (P <0.01);y Ⅲ (g)=2.190 8 y Ⅲ(g)=5.530 9(D2H)0.532 5 , r =0.840 4 (P < r=0.807 2(0.001 (D2H)0.602 5 , r=0.850 9(P<0.001)。
生物量蓄积特性研究
闫志坚1 , 2 , 杨 持1 , 高天明1
(1.内蒙古大学生态与环境科学系 , 呼和浩特 010021;2.中国农业科学院草原研究所 , 呼和
浩特 010010)
摘 要:利用 3 年时间对 3种岩黄芪属(Hedysarum L.)和 3 种锦鸡儿属(Caragana Fabr)植物的生长速率 、生物
量积累 、家畜采食的幼嫩枝条比例 、冠层结构等进行了对比研究。结果表明:岩黄芪属植物的生长速率显著高
于锦鸡儿属植物 ,生长 2 年的岩黄芪属植物的生长速率为 0.70 cm/ d , 锦鸡儿属植物为 0.27 cm/ d , 岩黄芪属植
物较锦鸡儿属植物能更早 、更好地起到防风固沙作用。岩黄芪属植物生物量积累迅速 , 生长 2 年的岩黄芪属
植物单株干重平均为 41.17 g , 产量干重为 2 158.52 kg/hm2 , 锦鸡儿属植物单株干重为 7.09 g , 产量干重
351.87 kg/hm2;生长 3 年的岩黄芪属植物单株干重平均为 104.38 g , 产量干重为 3 132.63 kg/hm2 ,锦鸡儿属植
物单株干重为 14.23 g , 产量干重 703.88 kg/ hm2 ,两属植物差异显著(P<0.05)。岩黄芪属植物随着年龄的增
长 ,可供家畜采食的幼嫩枝条所占比例逐渐下降 ,生长 2 年的岩黄芪属植物 8 月份木质化枝条占总生物量干
重的 53.82%, 生长 3年的木质化枝条占总生物量的 78.77%。
关键词:岩黄芪属植物;锦鸡属植物;生长速率;生物量;幼嫩枝条
中图分类号:S541 文献标识码:A 文章编号:1000-5684(2007)02-0173-08
Study on Biomass Accumulative Characteristics of
3 Sand-Fixing Species of Hedysarum
YAN Zhi-jian1 ,2 , YANG Chi1 , GAO Tian-ming1
(1.Department of Ecological and Environmental Science , University of Inner Mongolia , Hohhot 010021 ,
China;2.Grassland Research Institute of Agricultural Science Academy , Hohhot 010010 , China)
Abstract:Study area is located in Erdos grassland plateau.The plant growth rate , biomass accumula-
tion , ratio of edible tender branches defoliated by livestock as well as the canopy-architecture of 3 species
of Hedysarum and Caragana were studied for 3 years.The results were shown as follows:The growth rate
of Hedysarum species was significantly higher than that of Caragana species.The growth rate of 2-year
Hedysarum species was 0.70 cm/d , but Caragana species was only 0.27 cm/d , indicating that the abil-
ity of Hedysarum species in respect of wind-defending and sand-fixing was better than that of Caragana
species.The aboveground biomass accumulation rate of 2-year Hedysarum species was greater than that of
Caragana species , the average dry weight of individual plant and dry yield of the former were 41.17g
and 2 158.52 kg/hm2 respectively , the later were 7.09 g per plant and 351.87 kg/hm2 respectively.
There was a significant difference between Hedysarum plant species and Caragana plant species in dry
weight per plant and dry yield(kg/hm2).As to 3-year Hedysarum species and Caragana species , the av-
erage dry weight of individual plant and the dry yield of the former were 104.38 g and 3 132.63 kg/hm2
respectively , the later were 14.23 g and 703.88 kg/hm2 respectively.With the increase of age of
基金项目:科技部社会公益基金资助项目(2004di133j094)
作者简介:闫志坚(1962-),男 ,在读博士 ,副研究员,主要从事草地生态恢复与重建的研究。
收稿日期:2006-08-22 修回日期:2006-11-06
吉林农业大学学报 2007 ,29(2):173 ～ 180 http:// xuebao.jlau.edu.cn
Journal of Jilin Agricultural University E-mail:jlndxb@vip.sina.com
Hedysarum species , ratio of edible tender branches decreased in August , ratio of lignified branches of 2-
year Hedysarum species accounted for 53.82% of the total biomass and that of 3-year species accounted
for 78.77%.
Key words:Hedysarum L.;Caragana Fabr.;growth rate;biomass;edible tender branch
目前 , 我国沙漠化土地面积已达 174.31×
104 km2 ,约占国土总面积的 18.2%, 年均扩展
3 436 km2[ 1-4] 。防治沙漠化的意义不仅在于治理
和改善生态环境 ,而且对改变我国西部地区的贫
困落后面貌 ,促进沙漠化地区经济 、社会的可持续
发展乃至整个国家经济腾飞都具有重要意义[ 5-6] 。
在我国西部干旱 、半干旱地区 ,真正能发挥效益的
牧草和生态用草主要是一些多年生灌木 、半灌木。
这些灌木 、半灌木对干旱 、半干旱地区环境有较强
的适应性 ,在防风固沙 、水土保持 、改善生态环境
方面有突出作用 。此外 ,灌木 、半灌木还可提供饲
料 、燃料 ,具较高的饲用经济价值。多年的研究表
明 ,适宜于我国西部沙区栽培种植的灌木和草本
植物主要有沙打旺(Astragalus huangheensis)、山竹
岩黄芪(H.fruticosum)、小叶锦鸡儿(C.microphyl-
la)、细枝岩黄芪(H.scoparium)、塔落岩黄芪
(H.leave)、中间锦鸡儿(C.intermedia)、柠条锦鸡
儿(C.korshinskii)、沙蒿(Artemisia arenaria)、沙棘
(Hippophae rhamnodides)等[ 7] 。
全世界岩黄芪属植物约有 140多种 ,广布于
北半球温带[ 8] 。分布于蒙古高原的岩黄芪属植物
有19种 、3变种[ 9-10] 。虽然有一些科研工作者对
岩黄芪属几种主要植物进行了一些研究 ,但主要
局限于岩黄芪属植物种子萌发的特点 、种子萌发
对干旱胁迫的响应 、苗期抗旱性[ 11-14] ,蒙古高原
岩黄芪属植物的分支分类[ 9] 、个别种的饲用营养
价值及其木材的构造 、纤维形态和化学成分的分
析[ 15-16]等方面 ,而对岩黄芪属主要生态治理用种
细枝岩黄芪 、塔落岩黄芪 、山竹岩黄芪在内蒙古西
部沙区库不齐沙漠的生物生态学特性 、生理生态
学 、饲用营养价值研究等方面尚无系统的研究。
岩黄芪属植物多为灌木 、半灌木 ,是产量高而稳定
的防风固沙豆科植物 ,有的种已有较长的栽培历
史 ,如塔落岩黄芪(羊柴)近 100年 ,细枝岩黄芪
(花棒)50年 ,山竹岩黄芪(山竹子)20年。近年来
在北方干旱 、半干旱地区沙区普遍采用这 3种岩
黄芪属植物进行大面积飞播及人工栽种 ,用于防
风固沙。封育 5 ～ 7年的岩黄芪灌木林 ,可使地面
风速明显降低 ,流动沙丘得以固定 ,低层植被得以
恢复 ,有效地改善了生态环境。岩黄芪属植物的
茎 、叶 、花果是高蛋白 、高脂肪的优质饲料 ,均为各
种家畜所喜食 ,可四季放牧或调制干草 ,可大幅度
提高载畜量。总之 ,岩黄芪属植物在干旱 、半干旱
沙区治理国土 、改善生态环境 、发展生态畜牧业中
具有巨大的发展潜力[ 17-18] 。为此 ,我们以研究较
多的锦鸡儿属植物作对照 ,对岩黄芪属 3个优势
种细枝岩黄芪 、塔落岩黄芪和山竹岩黄芪的生物
学特性进行了深入细致的研究 ,这对扩大牧草品
种资源 ,巩固生态治沙成果 ,发展沙区生态草地畜
牧业具有重要意义。
1 研究区概况与研究方法
1.1 研究区概况
试验区位于内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗十二
连城 乡 , 东 经 111°05′～ 117°07′43″;北纬
40°12′17″～ 40°13′22″,立地类型主要有流动沙地 ,
固定 、半固定沙地和沙丘间低地 ,土壤为沙壤土和
风沙土 。该区属于中温带大陆性季风气候区 ,年
平均气温 6 ～ 7℃, ≥10℃有效积温 3 000 ～
3 200℃,年平均降雨量 350 ～ 380 mm ,年蒸发量
2 093 mm ,年日照时数为 3 117 h , 最高气温
39.1℃,最低气温-32.8℃,无霜期 145 d 。
1.2 研究方法
1.2.1 植物生长速率的测定 选定 1 年生细枝
岩黄芪 、塔落岩黄芪 、山竹岩黄芪 、柠条锦鸡儿 、中
间锦鸡儿 、小叶锦鸡儿各 15 株 , 从其萌发后每
10 d测定其生长高度;选定 6种植物 2年生植株
各15株 ,从其返青开始每隔10 d测定生长高度 ,
以研究两属植物之间生长速率及同属植物之间生
长速率的差异 。
1.2.2 地上生物量测定 选取 3种岩黄芪属植
物(Ⅰ.细枝岩黄芪 , Ⅱ.塔落岩黄芪 , Ⅲ.山竹岩
黄芪)和 3种锦鸡儿属植物(Ⅳ.柠条锦鸡儿 , Ⅴ.
中间锦鸡儿 , Ⅵ .小叶锦鸡儿)的 1年生 、2年生 、3
年生植株各15株 ,于每年 9月底测定每株植物的
株高 、冠幅(最大冠幅与最小冠幅的均值)、基茎直
174 吉林农业大学学报 2007年 4月
Journal of Jilin Agricultural University 2007 , April
径 、单株鲜重 ,65℃烘干后测量其生物量 。
1.2.3 地上生物量季节动态变化 选定 3种岩
黄芪属植物有代表性的 2年生和 3年生植株各 15
株 ,在其生长季(5 ～ 9月)每月末测定其地上现存
生物量鲜重 、65℃烘干后测干重。
1.2.4 家畜可食部分与不可食部分生物量的测
定 对 3种岩黄芪属植物 2年生 、3年生的植株
从5 ～ 9月每月选取 15株 ,将其分为叶 、嫩茎(即
家畜可食部分和光合作用部分),木质化部分(主
要用于薪材利用),以研究其生物量可食用部分与
不可食用部分年际间和年内季节变化规律 ,确定
其最适宜收获时间 ,65℃烘干获干重。
1.2.5 冠层数据的获取 用 CI-110植物冠层
结构分析仪于 6 ～ 9月测定 3 种岩黄芪属植物的
冠层影像 ,计算其叶面积指数 、平均叶倾角 、散射
光穿透系数。
1.2.6 地下生物量测定 选取 3种岩黄芪属植
物1年生 、2年生和 3年生各 15株 ,在每年 9月底
测定其地上生物量鲜重 、地下生物量鲜重 、根长 、
根直径。取样面积 20 cm×20 cm×10 cm ,在 65℃
烘干后获得根系的干重。
1.2.7 数据统计分析 数据统计分析用 DPSv-
3.01统计分析软件 ,单因素多重比较用新复极差
法。
2 结果与分析
2.1 生长速率的研究
3种岩黄芪属植物和 3 种锦鸡儿属植物第
1年均生长缓慢 ,但岩黄芪属植物的生长速率高
于锦鸡儿属植物。从表 1 可以看出 ,细枝岩黄芪
平均生长速率与山竹岩黄芪 、锦鸡儿属植物平均
生长速率差异显著(P <0.05);塔落岩黄芪平均
生长速率与柠条锦鸡儿和中间锦鸡儿平均生长速
率差异显著(P <0.05),与小叶锦鸡儿差异不显
著(P >0.05);山竹岩黄芪平均生长速率与锦鸡
儿属植物平均生长速率差异不显著(P>0.05)。
表 1 6种固沙植物第 1年生长速率
Table 1.Growth rate of 6 species of sand-fixing shrubs in the first growing year cm/ d
植物种
Species
天数/ d Days
10 20 30 40 50 60 70 80
平均
Average
Ⅰ 0.38 0.48 0.51 0.40 0.47 0.49 0.22 0.20 0.39a
Ⅱ 0.46 0.51 0.41 0.37 0.36 0.38 0.13 0.10 0.34ab
Ⅲ 0.40 0.32 0.33 0.27 0.20 0.22 0.11 0.07 0.23bc
Ⅳ 0.20 0.25 0.28 0.18 0.15 0.27 0.08 0.06 0.18c
Ⅴ 0.11 0.16 0.30 0.18 0.27 0.20 0.15 0.08 0.18c
Ⅵ 0.18 0.22 0.35 0.21 0.37 0.24 0.13 0.13 0.23bc
注:右上角有不同字母表示不同植物之间差异显著(P<0.05)
Note:Different letters in right up mean significant difference for dif ferent species at 0.05 level(P<0.05)
从表 1中还可以看出 ,7月 5日至 9月 5日
(10 ～ 60 d)间各种植物的生长速率比较快 ,而 9
月5日(60 d)以后生长速率迅速减缓 ,其主要原
因是7 ～ 8 月气温较高 、降雨偏多 ,适宜于植物的
生长;9月气温开始下降 、降雨偏少 ,对植物的生
长起了抑制作用。6种固沙植物的生长高度(y)
与生长天数(x)的关系可用下列曲线回归方程表
示:
y Ⅰ =1/0.035 9 +0.295 9e-x , r2 =0.958 1
(P<0.001);y Ⅱ =1/0.037 8+0.388 1e-x , r2=
0.862 5 (P < 0.001);yⅢ = 1/0.047 5 +
0.308 4e-x , r2 =0.985 3 (P <0.001);yⅣ =
1/10.078 6+0.473 7e-x , r2 =0.600 6 (0.001<
P <0.01);yⅤ =1/0.066 9 +0.419 8e-x , r2 =
0.761 5 (P < 0.001);y Ⅵ = 1/0.063 5 +
0.47 5 e-x , r2=0.659 3(0.001
明显加快 , 1 年生 3 种岩黄芪平均生长速率为
0.32 cm/d , 2 年生 3 种岩黄芪平均生长速率为
0.70 cm/d ,2年生生长速率显著高于 1年生(P <
0.05)。 1 年生 3 种锦鸡儿平均生长速率为
0.20 cm/d , 2 年生 3 种锦鸡儿平均生长速率为
175闫志坚等:岩黄芪属三种固沙灌木或半灌木生物量蓄积特性研究
吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural University
0.27 cm/d ,2年生生长速率显著高于 1年生(P <
0.05)。2年生岩黄芪属植物生长速率平均高于
锦鸡儿属植物0.43 cm/d ,且差异显著(P <0.05)。
细枝岩黄芪生长速率高于其他 2种岩黄芪 ,且差
异显著(P<0.05)。
表 2 6种固沙植物生长第 2年生长速度
Table 2.Growing speed of 6 species of sand- fixing shrubs in the second growing year cm/ d
植物种
Species
天数/ d Days
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
平均
Average
Ⅰ 1.59 0.73 1.43 1.51 1.15 0.65 0.77 0.56 0.41 0.39 0.99 0.20 0.17 0.14 0.81a
Ⅱ 1.25 0.82 1.21 1.37 1.11 0.35 0.46 0.43 0.45 0.37 0.45 0.31 0.16 0.12 0.67b
Ⅲ 0.77 0.85 1.01 0.73 1.18 0.82 0.71 0.57 0.27 0.27 0.49 0.25 0.13 0.10 0.62b
Ⅳ 0.14 0.24 0.16 0.20 0.32 0.36 0.26 0.28 0.21 0.42 0.48 0.29 0.22 0.13 0.26c
Ⅴ 0.24 0.23 0.30 0.25 0.46 0.33 0.29 0.25 0.15 0.58 0.33 0.18 0.12 0.10 0.29c
Ⅵ 0.19 0.14 0.26 0.24 0.51 0.33 0.09 0.18 0.23 0.61 0.48 0.13 0.13 0.11 0.27c
注:右上角有不同字母表示不同植物之间差异显著(P<0.05)
Note:Different letters in right up mean significant difference for dif ferent species at 0.05 level(P<0.05)
6种固沙植物生长第 2年的生长高度(y)与
生长天数(x)的曲线回归方程如下:
y Ⅰ =1/0.010 5 +0.089 2e-x , r2 =0.959 7
(P<0.001);y Ⅱ =1/0.011 3+0.072 6e-x , r2=
0.688 9 (P < 0.001);yⅢ = 1/0.012 7 +
0.7630e-x , r2 =0.589 4 (P <0.001);yⅣ =1/
0.026 3+0.066 7e-x , r2 =0.312 0 (0.01
(0.01
2=0.340 4(0.01
研究灌木生长发育规律 ,是制定灌木资源合
理利用时间 、方式和规模的重要依据 ,也是评价灌
丛植被对生态环境改善作用的重要指标[ 19] 。
2.2.1 地上生物量年际间变化的研究 对 6种
固沙植物进行了连续 3年的地上生物量的测定 。
表 3 6种固沙植物年际间地上生物量变化
Table 3.Aboveground biomass changes of 6 species of sand-fixing shrubs in different growing years
植物种
Species
1年生 1 year
单株干重/ g
Single dry
weight
产量鲜重/
(kg·hm-2)
Fresh yield
产量干重/
(kg·hm-2)
Dry yield
2年生 2 year
单株干重/ g
Single dry
weight
产量鲜重/
(kg·hm-2)
Fresh yield
产量干重/
(kg·hm-2)
Dry yield
3年生 3 year
单株干重/g
Single dry
weight
per plant
产量鲜重/
(kg·hm-2)
Fresh yield
产量干重/
(kg·hm-2)
Dry yield
Ⅰ 1.66ac 177.40ab 83.32ab 45.12abb 3 874.56aba 2 257.05aba 92.43aa 3 895.36aba 2 774.20aa
Ⅱ 1.10bc 161.50ab 76.83ab 56.93ab 4 649.33aa 2 715.75aa 121.99aa 5 973.76aa 3 661.44aa
Ⅲ 0.56cc 79.14bc 38.84bc 21.46bcb 2 646.94abcb 1 502.76bcb 98.73aa 4 404.45aa 2 962.24aa
平均
Average 1.11a 139.35a 66.33a 41.17a 3 723.61a 2 158.52a 104.38a 4 757.86a 3 132.63a
Ⅳ 0.40cc 38.65bc 27.84bc 4.24cb 532.86cb 297.35cb 11.27ba 860.46ca 563.37ba
Ⅴ 0.39cc 48.78bb 26.82bc 6.19cb 814.74cbc 433.63cb 14.13ba 1 212.52cc 683.41ba
Ⅵ 0.66cb 75.64bb 45.32bb 10.83ca 1 565.75bca 758.25ca 17.29ba 1 453.47bca 864.85ba
平均
Average
0.48a 54.36a 33.33a 7.09b 971.12b 496.41b 14.23b 1 175.48b 703.81b
注:右上角有不同字母表示不同植物同一年之间差异显著 ,右下角有不同字母表示同种植物不同年际之间差异显著(P<0.05)
Note:Dif ferent letters in right up mean significant difference for different species in the same growing year at 0.05 level , different letters in right down
mean significant difference for the same species in different growing years at 0.05 level(P<0.05)
从表 3可以看出 ,生长第 1年的 6种固沙植
物的地上生物量都非常低 ,岩黄芪属植物平均单
株干重1.11 g ,产量干重 139.35 kg/hm2;锦鸡儿属
植物 平 均 单 株 干 重 0.48 g , 产 量 干 重
176 吉林农业大学学报 2007年 4月
Journal of Jilin Agricultural University 2007 , April
54.36 kg/hm2 。两属植物平均单株干重 、产量干重
值差异不显著(P >0.05)。生长第 2年 、第 3年岩
黄芪属植物地上生物量积累明显加快 ,生长第 2
年岩黄芪属植物平均单株干重 41.17 g ,产量干重
2 158.52 kg/hm2;锦鸡儿属植物平均单株干重
7.09 g ,产量干重 496.41 kg/hm2 。两属植物平均
单株干重 、产量干重值差异显著(P <0.05)。第 2
年单株干重 、产量干重细枝岩黄芪和塔落岩黄芪
差异不显著;塔落岩黄芪与山竹岩黄芪和锦鸡儿
属植物差异显著(P <0.05);山竹岩黄芪与锦鸡
儿属植物差异显著(P <0.05)。生长第 3年岩黄
芪属植物平均单株干重104.38 g , 产量干重 3
132.63 kg/hm2;锦鸡儿属植物平均单株干重
14.23 g ,产量干重 703.81 kg/hm2 。两属植物平均
单株干重 、产量干重差异显著(P<0.05)。
2.2.2 3种岩黄芪属植物产量估测模型 灌木
植物的生物量与其生长指标(高 、基径 、冠幅 、枝条
数等)之间具有密切的关系 ,采用数学模拟的方
法 ,以大量实测数据为基础 ,建立灌木植物生物量
的预测模型 ,实现灌木生物量的预测预报 。大多
数灌木植物以指数模型(y =axibi)最为适宜[ 19] ,
在回归式中又均以株高(H)和基径(D)组成的
D
2
H 或DH2为参数的幂函数预测精度为最高 ,平
均预测精度(P)达 91%以上[ 19] 。根据他人研究
结果 ,结合本项研究所取得的大量实测数据 ,对 3
种岩黄芪属植物不同生长年限的地上生物量(单
株鲜重)进行了回归分析 ,采用的主要是株高 、地
上单株鲜重和基径等指标 ,建立了 3种岩黄芪生
长1年 、2年 、3年的生物量预测模型:
生长第1年地上生物量鲜重预测模型:
y Ⅰ(g)=2.206 5(D2H)0.502 8 , r =0.517 0
(0.01
(D2H)0.639 0 , r=0.738 6(P<0.001)。
生长第2年地上生物量鲜重预测模型:
y Ⅰ(g)=2.528 8(D2H)0.936 8 , r =0.720 0
(0.001 < P < 0.01); y Ⅱ (g)= 6.236 4
(D2H)0.689 1 , r =0.510 9 (0.01
0.001)。
生长第3年地上生物量鲜重预测模型:
y Ⅰ(g)=5.868 2(D2H)0.528 1 , r =0.743 1
(0.01
植株生长受许多因素影响或制约 ,生长在不
同地区 、不同环境条件下的细枝岩黄芪 、塔落岩黄
芪 、山竹岩黄芪植株其生长条件的差异必然导致
生物量积蓄速度的差异 ,进而影响产量估测模型
的系数以及偏差率不同 ,因而细枝岩黄芪 、塔落岩
黄芪 、山竹岩黄芪植株产量估测模型在其他地区
应用时尚需进行实地测定与修正。
2.2.3 地上叶 、嫩茎 、老茎生物量分配的研
究 从表 4 中可以看出 , 3种岩黄芪属植物生长
第 1年地上生物量较少 ,叶茎比平均为 4.05∶1(细
枝岩黄芪为 3.37∶1 、塔落岩黄芪为 5.11∶1 、细枝
岩黄芪为 3.67∶1),生长第 1 年无老茎(不可食部
分)。生长第 2 年 ,老茎在 8月份开始出现 ,且随
着生长年限的增加 ,老茎在生物量所占的比例呈
上升趋势(括号内数据),而叶和嫩茎(可食用部
分)在生物量中所占的比例呈下降趋势 。生长第
2年 ,叶 、嫩茎 、老茎比平均为 1∶2.93∶6.27(细枝
岩黄芪为 1∶23.93∶62.67 , 塔落岩黄芪为 1∶2.01∶
5.57 ,山竹岩黄芪为1∶1.14∶2.71)。生长第 3年 ,
叶 、嫩茎 、老茎平均比为 1∶1.82∶9.28(细枝岩黄芪
为1∶30.38∶117.69 、塔落岩黄芪为 1∶1.23∶5.29 ,
山竹岩黄芪为 1∶1.02∶6.88)。随着生长年限的增
长嫩茎和叶在总生物量所占比例下降 ,老茎所占
比例上升 ,因而在岩黄芪属植物生长到第 2年应
采取人工干预的措施 ,限制老茎在生物量所占的
比例 ,提升叶和嫩茎所占比例 ,为家畜提供充足优
质的饲料 。
2.3 3种岩黄芪属植物地下生物量的变化
随着岩黄芪属植物生长年限的增加 ,植株的
各种性状也在发生变化。由表 5可以看出 ,年际
间对比3种岩黄芪植株的根系长度均高于植株高
度 ,说明岩黄芪属植株的根系生长速度高于植株
的地上生长速度。细枝岩黄芪根生长第 1年长度
为 38.28 cm , 第 2 年为 120.08 cm , 第 3 年为
165.75 cm ,3年间根系长度差异显著(P <0.05)。
塔落岩黄芪和山竹岩黄芪显现出同样的规律 , 3
年间根系干重差异显著(P <0.05);根直径年际
间差异显著(P<0.05)。
177闫志坚等:岩黄芪属三种固沙灌木或半灌木生物量蓄积特性研究
吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural University
表 4 3种岩黄芪属植物年际间地上部分生物量变化
Table 4.Aboveground biomass changes of 3 species Hedysarum of different ages
项目
Item
株龄
Year
黄芪 Hedysarum
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
叶干重/ g
Leaf dry weight
1 1.28(77.11%) 0.92(83.64%) 0.44(78.57%)
2 0.72(1.59%) 6.63(11.65%) 5.08(13.43%)
3 0.62(0.67%) 16.38(13.43%) 10.94(111.08%)
嫩茎干重/ g
Tender stem dry weight
1 0.38(22.89%) 0.18(16.36%) 0.12(21.43%)
2 17.23(38.19%) 13.35(23.45%) 5.79(15.31%)
3 18.84(20.38%) 18.93(15.52%) 11.14(11.28%)
老茎干重/ g
Old stem dry weight
1
2 27.17(60.22%) 36.95(64.90%) 13.78(36.44%)
3 72.97(78.95%) 86.68(71.06 %) 76.65(77.63%)
生物量干重/ g
Dry biomass
1 1.66(100%) 1.10(100%) 0.56(100%)
2 45.12(100%) 56.93(100%) 37.82(100%)
3 92.43(100%) 121.99(100%) 98.74(100%)
岩黄芪属植物不同种之间根系主要性状也存
在着差异。由表 5 可见 , 1年生和 2年生根干重
塔落岩黄芪与山竹岩黄芪和细枝岩黄芪差异显著
(P <0.05),细枝岩黄芪与山竹岩黄芪差异不显
著(P>0.05)。3 年生根干重塔落岩黄芪和山竹
岩黄芪与细枝岩黄芪差异显著(P <0.05)。1年
生根长塔落岩黄芪与细枝岩黄芪和山竹岩黄芪差
异显著(P <0.05),细枝岩黄芪和山竹岩黄芪差
异不显著(P >0.05)。2 年生塔落岩黄芪与细枝
岩黄芪之间差异不显著(P >0.05),但两者与山
竹岩黄芪差异显著(P <0.05)。3年生 3种植物
差异不显著(P >0.05)。1年生和 2年生根直径
塔落岩黄芪与细枝岩黄芪差异不显著(P >
0.05),两者与山竹岩黄芪差异显著(P <0.05)。3
年生塔落岩黄芪与细枝岩黄芪和山竹岩黄芪差异
显著(P<0.05)。
表 5 3种岩黄芪属植物根系年际生长状况
Table 5.Root system growing status of 3 species of Hedysarum of different ages
项目
Item
黄芪 Hedysarum
Ⅰ
1年生
1 year
2年生
2 year
3年生
3 year
Ⅱ
1年生
1 year
2年生
2 year
3年生
3 year
Ⅲ
1年生
1 year
2年生
2 year
3年生
3 year
株高/ cm
Height
33.58 121.33 145.40 26.55 101.55 132.33 23.50 75.73 86.25
单株干重/ g
Single weight
1.66 45.12 92.43 1.10 56.93 121.99 0.56 21.40 98.73
根长/ cm
Root length
38.28bc 120.08ab 165.75aa 45.60ac 119.40ab 198.33aa 34.15bc 87.33bb 177.75aa
根干重/ g
Root dry weight
1.07bb 17.14ba 26.39ba 1.57ac 33.42ab 49.95aa 1.12bc 13.68bb 41.51aa
根直径/ cm
Root diameter
0.29ac 0.75ab 1.34ba 0.25ac 1.32ab 1.92aa 0.16bc 0.42bb 1.20ba
总生物量干重/ g
Total dry
biomass
2.73 62.26 118.82 2.67 90.35 184.52 1.68 35.08 140.24
注:右上角有不同字母表示不同植物同一年之间差异显著 ,右下角有不同字母表示同种植物不同年际之间差异显著(P<0.05)
Note:Dif ferent letters in right up mean significant difference for different species in the same growing year at 0.05 level , different letters in right down
mean significant difference for the same species in different growing years at 0.05 level(P<0.05)
2.4 3种岩黄芪属植物冠层结构特征变化
西部沙区夏季炎热干旱 ,为了躲避干旱 ,降低
蒸腾 ,减少水分散失 ,3 种岩黄芪均以落叶的方式
以减少水分的散失。表 6表明 ,3 种岩黄芪属植
178 吉林农业大学学报 2007年 4月
Journal of Jilin Agricultural University 2007 , April
物呈现一致的叶面积指数动态变化规律 ,即随着
植物的生长发育 ,叶面积指数呈下降趋势 ,在 6月
叶面积指数达到最大值 , 9月次之 ,7 ～ 8月最低。
散射光穿透系数同叶面积指数变动规律相反 ,即
随着植物的生长 ,散射光穿透系数呈上升趋势 ,即
6月最小 ,7月次之 ,8 ～ 9月最大。3种岩黄芪属
植物均在 6月表现出高的叶面积指数和低的散射
光穿透系数 ,它表明 3种植物在 6月份生长发育
旺盛 ,植株灌丛郁闭度高 。
表 6 3种岩黄芪属植物灌丛叶面积和平均叶倾角比较
Table 6.Comparison among leaf area index and average foliage inclination angle of 3 Hedysarum species in different months
项目
Item
月份
Month
黄芪 Hedysarum
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
叶面积指数
Leaf area index
6 1.641 9aa 1.502 7aa 1.486 9aa
7 0.343 2bb 0.736 9bca 0.618 3ba
8 0.341 2ba 0.571 2ca 0.571 0ba
9 0.457 7bb 0.973 8ba 0.725 0ba
散射光穿透系数
Light transpiration
coeff icient
6 0.241 9ca 0.194 7ba 0.269 2ba
7 0.487 2ba 0.421 5aab 0.393 0ab
8 0.644 1aa 0.453 5ab 0.496 8ab
9 0.638 9aa 0.423 2ab 0.495 7ab
平均叶倾角/(°)
Mean leaf inclination
6 9.547 0ba 10.387 8aa 9.547 0ba
7 9.547 6ba 9.547 0aa 15.871 8ba
8 9.547 0ba 12.549 3aa 9.547 0ba
9 65.829 9aa 17.378 5ab 35.768 9ab
注:右上角有不同字母表示不同植物同一月之间差异显著 ,右下角有不同字母表示同种植物不同月之间差异显著(P<0.05)
Note:Different let ters in right upmean significant difference for different species in the same month at 0.05 level , different letters in right down mean
significant diff erence for the same species in different months at 0.05 level(P<0.05)
综上分析 ,可以看到 3种岩黄芪在 6月均具
有高的叶面积指数和低的散射光穿透系数。随着
生长季节的延伸 ,3 种岩黄芪植物的灌丛结构发
生变化。来自于西部干旱区的细枝岩黄芪以绝大
部分叶片脱落的方式适应干旱气候环境 ,叶面积
指数下降 ,散射光穿透系数加大 ,与其他 2种岩黄
芪植物差异显著;塔落岩黄芪和山竹岩黄芪植物
灌丛结构变化规律同细枝岩黄芪相似 ,但叶片脱
落相对较少 ,而且在适宜的环境条件下新生叶片
生长迅速 ,因而叶面积指数高于细枝岩黄芪 、散射
光穿透系数低于细枝岩黄芪 ,并保持较高的生物
量。
3 讨 论
1)6种固沙植物均具有较强的抵御西部沙区
严酷生态环境的特性 ,但在生长速率上岩黄芪属
植物显著高于锦鸡儿属植物 ,生长 2年的岩黄芪
属植物是锦鸡儿属植物的 2.59倍。岩黄芪属植
物的生长速度显著高于锦鸡儿属植物 ,这使得岩
黄芪属植物较锦鸡儿属植物能更早 、更好地起到
防风固沙作用。
2)岩黄芪属植物生长速度快 ,因此生物量积
累迅速 ,生长 2年的岩黄芪属植物单株干重平均
为 41.17 g ,产量干重为 2 158.52 kg/hm2。锦鸡儿
属植 物单 株 干 重 为 7.09 g , 产 量干 重 为
351.87 kg/hm2。岩黄芪属植物单株干重 、产量干
重分别为锦鸡儿属植物的 5.8倍和 6.13 倍。生
长 3年的岩黄芪属植物单株干重平均为104.38 g ,
产量干重为3 132.63 kg/hm2。锦鸡儿属植物单株
干重为 14.23 g ,产量干重为703.88 kg/hm2 。岩黄
芪属植物单株干重和产量干重分别是锦鸡儿属植
物的 7.3 倍和 4.45倍 。生物量的快速积累不仅
为家畜提供了放牧利用的饲草 ,而且解决了牧民
的薪柴问题 ,减轻了过牧和乱樵对环境的破坏 ,具
有良好的生态效益和经济效益 。
3)生长 3年的岩黄芪属植物的生物量季节变
化是细枝岩黄芪 、山竹岩黄芪在 6月底达到现存
生 物 量 最 高 值 , 即 3 541.20 kg/hm2 和
3 370.22 kg/hm2;塔落岩黄芪的最高产量出现在 8
月底 ,达4 028.60 kg/hm2 。因此适宜的收获季节
应在 6月底到 7月中旬进行 。
4)灌木 、半灌木生长年限较长 ,在其幼龄时期
可供家畜采食的幼嫩枝条较多 ,而随其年龄的增
长 ,可供家畜采食的幼嫩枝条所占比例逐渐下降。
179闫志坚等:岩黄芪属三种固沙灌木或半灌木生物量蓄积特性研究
吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural University
生长 2年的岩黄芪属植物 8月份其木质化枝条占
总生物量干重的 53.82%,而生长3年的岩黄芪属
植物其木质化枝条已占总生物量的 78.77%,因
而平茬时间可在植物生长的第 2年秋季和来年春
季进行。
5)岩黄芪属植物均为根蘖型植物 ,主根发达 ,
向下垂直生长 ,侧根水平发育良好 ,向下产生不定
根 ,向上形成枝条 。生长第 1年主要进行地下部
分生长 ,根长和根干重均超过地上部分;生长第 2
年 ,主根长超过株高 ,但地下部分干重低于地上部
分。岩黄芪属植物的根系生长发育及分布特点充
分反映了该属植物对沙区环境的生态适应性 。主
根发达 ,深入地下 ,可以得到深层地下水的补给 ,
维持其生命过程 。而侧根多集中在 10 ～ 40 cm ,有
利于吸收季节性天然降水 ,对维持其生长起重要
作用 ,因而在沙区表现出较强的抗旱性 。
6)3种岩黄芪在 6月均具有高的叶面积指数
和低的散射光穿透系数 ,随着生长季节的延伸 , 3
种岩黄芪属植物的灌丛结构发生变化 ,来自于西
部干旱区的细枝岩黄芪以绝大部分叶片脱落的方
式适应干旱 ,叶面积指数下降 ,散射光穿透系数加
大 ,与其他 2种岩黄芪植物差异显著;塔落岩黄芪
和山竹岩黄芪植物灌丛结构变化规律与细枝岩黄
芪相似 ,但叶片脱落相对较少 ,而且在适宜的环境
条件下新生叶片生长迅速 ,因而叶面积指数高于
细枝岩黄芪 、散射光穿透系数低于细枝岩黄芪 ,并
保持较高的生物量。
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