浑善达克沙地黄柳再生沙障插穗指标1)

2015-03-06刘冠志刘果厚刘哲荣希吉日姜莹张瑞麟刘利红

东北林业大学学报 2015年5期

刘冠志刘果厚刘哲荣希吉日姜莹张瑞麟刘利红

(内蒙古农业大学，呼和浩特，010019) (内蒙古机电职业技术学院) (正蓝旗草原工作站)

责任编辑:程红。

浑善达克沙地是我国的四大沙地之一［1］，是造成京津地区沙尘暴天气的一个主要沙尘源区［2］。近年来，通过京津风沙源治理工程以及各种防沙治沙措施的实施，浑善达克沙地荒漠化得到遏制，生态环境明显好转［3］。其中，植物再生沙障在防沙治沙措施中发挥着重要的作用［4］。生物沙障的设置有效地增加了流动沙面的稳定性，提高了土壤种子库密度［5］，为天然植物的迅速增殖和侵入、人工植被的建立、枯枝落叶的储存及流沙成土过程提供了适宜的环境条件。枯枝落叶层的形成又为土壤－植物系统物质交换建立了介面，并且有利于促进流沙的成土过程和培肥地力［6］。然而，因为再生沙障设置区自然条件的恶劣性，其成活率一直是荒漠化治理工作的困难所在。实践证明，柳属植物扦插繁殖较快，适合扦插造林与再生沙障设置［7－19］。其中，黄柳(Salix gordejevii)因其显著的生态生物学特性［11－12］，在沙漠化治理和植被恢复中得到广泛重视，成为浑善达克沙地先锋固沙植物。黄柳扦插造林技术自20世纪80年代便已开始研究［13］，现已在多地进行推广［12－13，16－18］，但主要局限在造林推广［13－15］与治沙实践中的应用［16－18］，缺乏对扦插技术指标综合研究的科学试验论证，加之不同地区生态环境因素的不同，其扦插造林与再生沙障建立的技术指标水平具有一定的差异，因此，在推广中不能照搬照抄。而且，在浑善达克沙地的推广过程中，前人的研究结果不尽相同。如扦插时间的选择，李佃勇等［11］认为春季扦插较好，而惠彦君等［12］认为秋季扦插较好。因此，笔者在前人研究成果的基础上，综合研究影响扦插的技术指标(插穗长度、栽植密度、采集时间和扦插时间)，并进行野外实地科学试验，以期得出适合于浑善达克沙地不同立地类型(平缓沙地与风蚀坑)黄柳再生沙障建植的最优方式，最大程度地节省人力物力资源，达到改善生态环境的最佳效果，并为浑善达克沙地黄柳再生沙障的建植提供科学试验补充，为今后的实践工作提供理论依据和指导。

1 研究区自然概况

浑善达克沙地从大兴安岭南部山地西麓的克什克腾旗向西一直延伸到苏尼特右旗。地理位置位于东经112°10'～116°31'，北纬42°10'～43°50'，面积2．14万km2［20］。属温带干旱大陆性季风气候，冬季漫长寒冷，夏秋季短而炎热。年平均气温为1．7℃，≥10℃积温2 000～2 600℃;无霜期100～110 d。降水量自东南向西北逐渐递减，东南部年平均降水375 mm，西北部150 mm;年蒸发量2 000～2 700 mm，为降水量的6～10倍。冬春季节，风大沙多，全年多偏西风，年平均风速为4 m·s－1，最大风达12级。土壤类型以栗钙土为主，其次是棕钙土，非地带性土壤主要是风沙土。

2 材料与方法

试验于2012—2013年在浑善达克沙地综合治理实验示范研究区进行，选择典型的平缓沙地和风蚀坑进行试验，分别进行插穗长度、栽植密度、采集时间和扦插时间试验，每组试验设置3个重复，每个重复500根。插穗选取2～3年生健壮黄柳枝条，粗细相近(直径约1 cm)，用剪刀先将黄柳枝条的侧枝和梢头的幼嫩部分去掉，然后截成不同长度的插穗，并将其下端平滑斜切，上端平切。

沙障类型设置:带状沙障，垂直主风向，带间距2 m。设置沙障时采取随整地随扦插的方法。剥去干沙层进行开沟，开沟深度视插条长度而定，宽度约15 cm。将插条全部垂直插入沙层与地面齐平，栽植密度视试验要求而定，扦插后先将湿沙填进去，将底部踏实，再填干沙踩实以防止水分流失。

插穗长度试验:分别在平缓沙地和风蚀坑2种立地类型上进行试验，插穗采用2013年春季(4月)的现采条，长度分别为35、50、65、80 cm，栽植密度均为10根·m－1。

栽植密度试验:分别在平缓沙地和风蚀坑2种立地类型上进行试验，插穗采用2013年春季(4月)的现采条，栽植密度分别为7、10、13、16根·m－1，插穗长度均为50 cm。

采集时间试验:分别在平缓沙地和风蚀坑2种立地类型上进行试验，插穗采用2013年春季(4月)的现采条、2012年秋季落叶后(10月)的冬贮条(将截取长度约60 cm的枝条每100根打成一捆，并整齐下窖，每隔一层放一层冰或雪，在距地面0．5 m左右加雪或冰封盖，并每隔3～4 m设一个通风口。次年春季扦插前，将枝条取出并截成一定长度的插穗)，长度均为50 cm，栽植密度为10根·m－1。

扦插时间试验:在平缓沙地上进行试验，设置3组试验，即春季冬贮条、春季现采条和秋季现采条。设置时间为2012年秋季(10月)和2013年春季(4月)，2012年秋季采用现采条，2013年春季分别采用现采条和冬贮条(2012年冬贮条)，插穗长度为50 cm，栽植密度为10根·m－1。

试验调查与数据处理:2013年9月对插穗的成活率进行实地调查，每个重复随机调查100株，每组试验共300株。采用Excel 2007和IBM SPSSStatistics 19进行数据处理与分析，统计方法为单因素方差分析。

3 结果与分析

黄柳再生沙障的建植不仅需要考虑沙障类型，其插穗个体的综合指标更应该得到重视。对插穗个体的插穗长度、栽植密度、采集时间和扦插时间4个指标与成活率的单因素方差分析结果(表1)显示，这4个指标均与成活率呈极显著相关关系(P＜0．01)。平缓沙地沙障成活率与各指标的显著相关性均大于风蚀坑沙障，说明平缓沙地沙障的成活率受各指标的影响较风蚀坑处沙障成活率所受影响大。

表1 不同指标与黄柳再生沙障成活率的相关性

由于不同插穗长度的黄柳再生沙障成活率之间存在极显著差异，所以对不同长度插穗的黄柳再生沙障成活率作多重比较分析(LSD)。结果显示:黄柳再生沙障的成活率随插穗长度的增加而增加，但超过一定长度，其成活率的变化不显著(表2)。平缓沙地再生沙障的成活率随着插穗长度的增加而增加，插穗长度为50 cm的成活率达84．41%，为35 cm时的1．19倍(P＜0．05)，与65 cm的差异不显著(P＞0．05)，80 cm的虽然显著高于50 cm的，但与65 cm的差异不显著，考虑到操作的方便性，笔者认为50 cm的插穗较适合平缓沙地再生沙障的建植。风蚀坑再生沙障65 cm插穗的成活率达84．83%，显著高于50、35 cm的(P＜0．05)，与80 cm的成活率差异不显著(P＞0．05)。因此，在风蚀坑立地类型下，黄柳再生沙障的较适插条长度应为65 cm。

对不同栽植密度黄柳再生沙障成活率的多重比较分析结果显示:随着栽植密度的增加，黄柳再生沙障成活率呈现先增长后下降的趋势。平缓沙地与风蚀坑沙障的成活率均在10根·m－1的栽植密度时达到最大值，分别为83．75%和75．25%，且显著高于其他栽植密度处理组的成活率(P＜0．05)(表3)。因此，黄柳再生沙障设置的适宜栽植密度为10根·m－1。

表2 插穗长度对黄柳再生沙障成活率的影响

表3 栽植密度对黄柳再生沙障成活率的影响

在平缓沙地与风蚀坑2种立地类型条件下，沙障的成活率与插穗采集时间的研究表明:冬贮条的成活率明显高于春季现采条，即插穗秋季采集的成活率高于春季。平缓沙地冬贮条的成活率为91．25%，较春季现采条的成活率高7．50%;风蚀坑冬贮条的成活率为84．58%，较春季现采条的成活率高9．33%。所以，冬贮条较现采条有利于沙障的成活，即插穗秋季采集较好。

平缓沙地上春季扦插的冬贮条与现采条的成活率分别为91．25%和83．75%，较秋季扦插的现采条的成活率分别高22．42%和14．92%。所以，春季扦插较秋季扦插有利于沙障的成活。

3 结论与讨论

插穗个体指标是影响再生沙障成活率的主要因素。通过对不同立地类型条件下插穗个体指标对再生沙障成活率影响的研究，得出适合于浑善达克沙地黄柳再生沙障的建植技术与方法。①平缓沙地插穗长度为50 cm较为适宜，再生沙障成活率可达84．41%;风蚀坑插穗长度为65 cm较为适宜，再生沙障成活率达84．83%。②2种立地类型条件下，插穗栽植密度均为10根·m－1时，再生沙障的成活效果较好，成活率分别为83．75%和75．25%。③2种立地类型条件下，冬贮条均较现采条易于成活，即插穗在秋季采集较好。平缓沙地冬贮条的成活率达91．25%，较现采条的成活率高7．50%;风蚀坑冬贮条的成活率达84．58%，较现采条的成活率高9．33%。④插穗春季扦插较秋季扦插有利于再生沙障的成活。平缓沙地上春季扦插的冬贮条与现采条的成活率分别为91．25%和83．75%，较秋季扦插现采条的成活率分别高22．42%和14．92%。

浑善达克沙地2种不同立地类型条件下，黄柳再生沙障成活率所受插穗指标的影响程度不同。平缓沙地沙障的成活率所受各指标的影响程度均明显大于风蚀坑，换言之，在影响黄柳再生沙障成活与生长的众多因素中，插穗指标因素在平缓沙地所占比例较大，而在风蚀坑所占比例较小。因为，一方面，由于风蚀坑表层土壤与植物根系层的剥蚀，养分往往比较贫乏，对于生长在其中的植物而言，相当于空白的小生境［21－22］。因此，水分与养分条件成为影响沙障成活的关键因素。另一方面，由于风蚀坑内的微地貌与微环境受其自身成因、形态和发展阶段的影响，其内部扰动与变化较大。如随着盛行风方向的变化，风蚀坑的主剥蚀与沉积部位发生着相应的改变［23］。因此，外界因素的变化可能是影响风蚀坑黄柳沙障成活率的关键因素，而插穗个体指标的影响相对较小。

插穗长度、栽植密度、采集时间和扦插时间均是影响插穗成活的主要因素，这与魏书等［24］、李燕南［25］的研究结果一致。2种立地类型条件下，随着插穗长度的增加黄柳再生沙障的成活率均逐渐提高，并且，插穗长度为80 cm时其成活率最大。这是因为插穗越长，其本身体内蓄积的可供生根成活的水分和养分就越多，并且容易吸收深层基质的水分和养分。但是当插穗长度大于50 cm或65 cm时，成活率变化不显著，再与实际综合效益相结合，平缓沙地与风蚀坑2种立地类型下，插穗长度分别为50 cm和65 cm时较为合理。由于沙地土壤水分和养分非常贫瘠，插穗栽植密度过大会增加插穗之间对资源的竞争，因此栽植密度大于10根·m－1时成活率开始下降。插穗秋季采集，经过冬季冷冻贮存，次年春季扦插，其生长效果明显好于春季现采现插。因为在秋末冬初树木落叶后进入休眠期，这时采集的插穗所含营养最多，扦插成活率高，生长旺盛。而且，采集的插穗立即入窑冷冻冬贮，保持低温湿润，次年解冻插穗亦吸收大量水分，也大大提高了扦插的成活率。扦插季节试验结果与李佃勇［11］、潘湘海［13］等的研究结果相同，即春季扦插的效果好于秋季，主要原因可能是秋季设置沙障后，插穗还未进行生长或刚刚进入萌生期，不具有较强的抵抗外界环境变化能力，便开始经历环境条件恶劣的冬季和春季，插穗被风吹露于地表或完全吹倒，因此消耗其体内的水分，使其失去次年春季萌芽能力，从而影响其成活和生长;而春季设置沙障是在4月进行，此时蒸发相对较弱，而且温度逐渐升高，土壤墒情较好，以及之后进入环境条件适宜的夏季与秋季，都决定了插穗具有良好的生长状况。

本研究仅对扦插指标进行单因素分析，而未考虑了各指标之间的互作效应。研究的立地类型仅为平缓沙地和风蚀坑2种，并未对高大沙丘及不同沙丘类型上黄柳再生沙障设置的指标进行研究和探讨，这些将是本研究后续的工作内容。

［1］王贤，丁国栋，蔡京艳，等．浑善达克沙地沙漠化成因及其综合防治［J］．水土保持学报，2004，18(1):147－150，188．

［2］陈玉福，蔡强国．京北浑善达克沙地荒漠化现状、成因与对策［J］．地理科学进展，2003，22(4):353－359．

［3］银山．内蒙古浑善达克沙地荒漠化动态研究［D］．呼和浩特:内蒙古农业大学，2010．

［4］张瑞麟，刘果厚，崔秀萍．浑善达克沙地黄柳活沙障防风固沙效益的研究［J］．中国沙漠，2006，26(5):717－721．

［5］翟杉杉，刘志民，闫巧玲．近丘间低地沙障促进沙丘植被恢复的效应［J］．生态学杂志，2009，28(12):2403－2409．

［6］唐进年，张盹明，徐先英，等．不同人工措施对沙质荒漠生态恢复与重建初期效应的影响［J］．生态环境，2007，16(6):1748－1753．

［7］王丽英，李红丽，董智，等．沙柳方格沙障对库布齐沙漠防风固沙效应的影响［J］．水土保持学报，2013，27(5):115－118，124．

［8］安保，白永祥，田志．沙柳生物学特性与造林技术研究［J］．内蒙古林业科技，2003(增刊):24－26．

［9］海龙，王晓江，张文军，等．库布齐沙漠高大流动沙丘沙柳造林技术试验研究［J］．内蒙古林业科技，2011，37(4):30－37．

［10］徐丽．库布齐沙漠沙柳扦插技术研究［D］．呼和浩特:内蒙古农业大学，2013．

［11］李佃勇．营造小黄柳林和更新小红柳林是治理浑善达克沙地的有效途径［J］．中国沙漠，1983(4):40－44．