芦竹引种不同繁殖方式对比研究

刘 飞，张洪江，赵方莹，王 晶

(1.北京林业大学 水土保持学院，北京 100083；2.北京圣海林生态环境科技股份有限公司，北京 100083)

芦竹(ArundodonaxL.)为禾本科芦竹属多年生草本植物[1]，从欧洲的地中海到亚洲的印度、中国，再到大洋洲的澳大利亚等地区都有分布[2]，北美地区的芦竹于18世纪20年代由西班牙引入。芦竹具有根系发达、生物量大、喜光耐阴、生境适应性宽等特点，其发达的根系易于微生物附着，对N、P等元素具有较强的转化处理能力[3-4]，除了可用于水质净化，还对Cu、Cr、Pb、Zn、Ni等重金属具有一定程度的耐受性，可用于重金属离子的吸附与去除[5-10]。同时，国外也有将芦竹用于含盐废水净化[11]和盐碱地修复工作[12]的报道与研究。此外，芦竹可作为一种生物质能源作物[13-15]的特性近年来也受到了广泛关注。

在我国，芦竹主要分布在江浙等南方中低纬度地区，因此其根系耐寒能力和越冬保存问题一直是芦竹向中高纬度地区推广与应用的限制因素之一。根据已有文献报道，芦竹1965年在河南郑州引种成功[16]，2000年前后分别在山东的聊城、德州、南四湖等地区进行了引种试验[17-18]，2006年在北京地区进行了越冬保存方面的试验[19]。但在华北地区，对芦竹的应用与推广研究尚不系统。目前，芦竹较为常见的人工繁殖方式包括分根、埋条、扦插等，我们研究北方地区不同繁殖方式下芦竹的生物学特性，尤其是在越冬保存方面的表现，旨在为芦竹在我国北方地区的进一步推广与应用提供有益参考。

1 试验材料及样地

1.1 试验材料来源

本次芦竹引种试验所用材料全部来自江苏省高邮市，包括带根芦竹245株、芦竹茎秆1 500 m，于2015年2月运至北京。高邮市位于江苏省中部，属亚热带季风气候区，寒暑显著，光照充足，雨水丰沛，年均气温15 ℃，无霜期221 d，常年降水量1 018 mm，最大冻土深度24 cm。

1.2 试验样地

试验样地位于北京市顺义区。顺义区地处北京东北郊，属温带大陆性半湿润季风气候区，四季分明，年均气温11.5 ℃，年均日照时数2 746 d，无霜期195 d，年均降水量610 mm，年均相对湿度58%，最大冻土深度80 cm。根据不同的繁殖方式，设置3处试验样地，布置情况见表1。

表1 试验样地布置情况

2 试验设计

2.1 繁殖方式

本次试验设计扦插、分根两种繁殖方式。1#样地选取长度约40 cm、平均直径2 cm的茎秆进行扦插，插条间距均为10 cm，扦插深度分为20 cm和25 cm两种，分别扦插116根和48根；2#与3#样地采用分根栽植方式繁殖，种植穴数量分别为75个和170个。

3月份完成种植后，浇水频次为每周1次；5月下旬至6月中旬，浇水频次为每3天1次；7—9月，依靠天然降水维持芦竹的生长。

2.2 调查频次

5月初有新笋出现，按照每周1次的频次对新笋数量进行调查与记录；7—9月调查生长量，调查频次调整为每月1次。

3 试验结果与分析

3.1 不同繁殖方式的引种成活率

3.1.1 扦插繁殖

调查从2015年5月8日开始至10月27日结束，扦插繁殖成活率见图1、图2。从调查结果可知，扦插深度为20 cm时，初始成活率为47%，至10月末生长季结束，成活率稳定在了22%；扦插深度为25 cm时，初始成活率为65%，至生长季结束，成活率保持在了60%。此结果与时强等[20]的研究成果基本一致。

图1 扦插深度20 cm成活率

图2 扦插深度25 cm成活率

3.1.2 分根繁殖

由图3可以看出，分根繁殖的初始成活率和最终成活率要明显高于扦插方式。其主要原因在于根系中储存的营养和水分较为充足，较仅依靠腋芽完成初始生根的扦插繁殖具有较大优势，经过短暂的环境适应后即可正常生长，保证了较高的初始成活率，并且最终的成活率稳定在了97%的较高水平上(2#、3#样地分别有74、164个种植穴发出新笋)。

图3 分根繁殖成活率

3.2 不同繁殖方式下的生长情况对比

对扦插和分根两种繁殖方式下芦竹的生长高度进行调查统计，结果见表2。

表2 不同繁殖方式下芦竹生长高度调查统计(均值)

对表2数据进行方差分析，计算结果p=0.977>0.05，即扦插和分根繁殖对芦竹生长高度的影响无显著差异。

3.3 越冬保存情况

3.3.1 扦插繁殖

扦插样地在2015年10月底进行地上部分收割，并在原地搭建了阳光棚。棚内扦插样地在2016年1月即开始出笋，经调查在原扦插成活茎秆周围全部发出新笋，表明扦插后第二年开始了以新生根状茎为基础的繁殖，越冬保存率达到了100%。

3.3.2 分根繁殖

2#样地地上部分收割时间与扦插样地相同。2016年3月开始有新笋发出，截至5月初，发出新笋的种植穴数量为62个，5月底发出新笋的数量未增加。2#样地的越冬保存率为84%。

3#样地收割时间为2016年3月，在2016年4月的调查中，已有新笋开始发出。5月末的调查结果显示，发出新笋的种植穴数量为160个，且在6月初的调查中数量未增加。3#样地的越冬保存率为98%。

4 结 论

(1)气候是决定植物生长边际范围的重要因素[21]，我国北方地区冬季低温是影响芦竹越冬的主要限制性因子[19]。但芦竹逐渐由江浙一带向河南、山东、天津地区引种成功，以及POMPEIANO et al.[22]对在不同气候带上的匈牙利和洪都拉斯进行的芦竹耐寒研究都表明，经过一定梯度的低温驯化后，芦竹可以逐渐适应低温环境。

(2)实际应用中，若单纯依靠分根繁殖将难以满足其巨大的物料需求[23]。从本次试验结果来看，扦插深度为25 cm时保持了较高且稳定的成活率及越冬保存率，因此在实践中可选择以扦插为主、分根繁殖为辅的方式加以应用与推广，且应用于坡面时扦插措施可有效改善坡面径流条件，有利于水土流失的控制。

5 讨 论

芦竹被北美、非洲及地中海地区的多个国家认定为侵入物种[24-25]，在人们日益重视生物多样性保护的背景下，外来物种所带来的生态风险应引起高度重视。一个物种能否成为侵入物种涉及所在区域的土壤、水文、气候、动植物群落结构等诸多因素。BLANCHARD et al.[26]利用GIS技术，综合物种分布、土地利用、土地覆盖、物种多样性等信息，以芦竹、黑荆(Acaciamearnsii)、假高粱(Sorghumhalepense)等物种为研究对象，建立了物种分布预测模型以验证其生态风险，并在南非东开普敦地区进行了验证。同时，建立科学的评价体系和管理机制[27]，物理、生物措施的联合使用[28]可以实现对引入物种的有效管控。基于以上分析，芦竹在我国北方地区的引入仍需开展大量的研究与实践工作。