祁连山木本具刺植物资源调查及造林技术研究

王尚雄

(甘肃祁连山国家级自然保护区管护中心祁连自然保护站,甘肃 天祝 733000)

牛羊啃食是造林之大敌,在牧区造林地牛羊啃食常导致幼苗大面积缺失,郁闭度降低,最终消亡。在造林中为了阻止牛羊啃食和人为践踏破坏,常在造林区周围布设铁丝围栏,指派专人看管,其管护成本较高,还影响了野生动物迁徙,每年都有一定数量的野生动物在迁徙途中受到围栏的伤害[1]。木本具刺植物在长期的进化中形成了自我防御刺状器官,有效阻止了食草动物的取食,提高了种群的生存和繁衍能力[2]。在造林时选择木本具刺植物可防止牛羊啃食,节省围栏设施投入,降低造林成本,还可减少围栏对野生动物迁徙的阻止和伤害。

祁连山位于青藏高原北缘,横跨甘肃、青海两省,东西长1 000 km,南北宽200～300 km,境内雪山、峡谷、草原、森林等地质地貌交错分布,多样的地形地貌和气候类型孕育了丰富的植物资源,是我国西北植物多样性最丰富的地区之一[3]。本文开展祁连山地区木本具刺植物资源调查,人工引种繁殖和造林试验,可有效发掘野生植物资源,拓展特殊用途造林树种,为牧区防牛羊啃食和提高造林质量提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

资源调查地:木本具刺植物资源调查以祁连山国家公园为界,面积5.02×104km2,该地整体为大陆性高原季风气候,年均气温-2 ℃,年降水量300～500 mm,年均蒸发量1 200 mm,无霜期90～120 d。境内森林覆盖率32.4%,植物资源主要分布于海拔2 500～3 300 m森林和草原地带。

人工引种繁殖地:调查到的木本具刺植物繁殖地为祁连山国家公园腹地天祝县天堂镇天堂苗圃,该地海拔2 250 m,年均气温2.8 ℃,年均降水量532 mm,无霜期120 d。土壤为河滩沙壤。该地交通便利,灌溉设施齐备,育苗历史悠久。

造林试验地:调查到的木本具刺植物造林试验地设在祁连山支系毛毛山南麓天祝县松山镇达隆村,该地海拔2 450 m,年均气温1.8 ℃,年均降水量450 mm,无霜期120 d。该地地势平坦,土壤为山地栗钙土,灌溉设施齐备,是天祝县义务植树基地。

1.2 试验方法

具刺植物资源调查:2017年1-12月通过野外踏查采集木本具刺植物标本,拍照后与彩色图谱[4]比对进行鉴定。并记录不同木本具刺植物的分布海拔和生长地地形地貌。

人工引种繁殖试验:2017年10-12月采集调查到的木本具刺植物种子沙藏处理,2018年3月下旬取出沙藏种子进行播种试验。2018年3月上旬萌芽前采集调查到的木本具刺植物一年生硬枝作插条,并用ABT生根粉(含生长素IAA 30%,萘乙酸NAA 20%,由中国林业科学研究院生产)200 mg/L溶液浸泡插条基部6 h后进行扦插试验。2018年6月底统计不同植物播种发芽成活率和扦插成活率。

播种发芽成活率(%)=(出苗数/播种数)×100%

扦插成活率(%)=(成活插条数/扦插数)×100%

造林试验:2019年3月上旬对调查的木本具刺植物进行造林试验,造林密度株距×行距为2 m×4 m。造林植物为虎耳草科茶藨子属,蔷薇科悬钩子属、桃属,豆科锦鸡儿属,胡颓子科沙棘属,选用一年生籽播苗。小檗科小檗属,蔷薇科蔷薇属,茄科枸杞属植物选用一年生扦插苗造林。2019年12月底统计栽植成活率,2022年12月底统计保存率,每树种随机抽取10株测定株高和冠幅,并对不同树种防牲畜破坏能力进行客观描述。

成活率(%)=(已成活苗木数/栽植数)×100%

保存率(%)=(成活苗木保存数/栽植数)×100%

1.3 数据处理

不同试验数据采用Excel 2007软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 祁连山木本具刺植物资源调查

由表1可知,祁连山地区共调查到木本具刺植物资源27种,隶属8个属6个科。其中分布最多的是蔷薇科有3属7种,占总种数的25.93%,分别是小叶蔷薇、刺蔷薇 、峨眉蔷薇、西北蔷薇、紫色悬钩子、秀丽梅和蒙古扁桃。其次是小檗科和豆科,均有1属6种,均占总种数的22.22%,虎耳草科、胡颓子科和茄科分布较少,分别占总种数的14.81%、7.41%和7.41%。

调查到的27种木本具刺植物资源分布于海拔1 500～4 000 m林下、灌丛、河谷、山坡、沙地和田埂等地。因不同植物资源在长期的进化中适应了不同的生长环境,分布地海拔、土壤水分、肥力和生长环境光照等差异较大。其中柠条锦鸡儿和宁夏枸杞分布海拔较低,为1 500～2 200 m;匙叶小檗、刺檗和甘青茶藨子等7种植物资源分布海拔在2 200～2 500 m;鲜黄小檗、拟小檗等植物资源分布海拔在2 500～3 000 m;鬼箭锦鸡儿和肋果沙棘2种分布海拔最高和最广,为2 800～4 000 m。

调查到的植物资源中小檗科小檗属、虎耳草科茶藨子属、蔷薇科蔷薇属、悬钩子属植物普遍耐阴;蔷薇科桃属、豆科锦鸡儿属和茄科枸杞属植物普遍抗旱、喜光、耐瘠薄;胡颓子科沙棘属植物喜光、喜沙壤土和地下水位较高生长地。

2.2 祁连山木本具刺植物人工引种繁殖试验

由表2可知,祁连山地区调查到的27种木本具刺植物人工引种繁殖后,播种发芽成活率和硬枝扦插成活率差异较大。小檗科小檗属、蔷薇科蔷薇属、茄科枸杞属植物硬枝扦插成活率均高于播种发芽成活率。虎耳草科茶藨子属、蔷薇科悬钩子属、桃属、豆科锦鸡儿属和胡颓子科沙棘属植物播种发芽成活率均高于硬枝扦插成活率。调查到的27种木本具刺植物中只有甘青茶藨子播种发芽成活率大于90%,长刺茶藨子、狭果茶藨子、冰川茶藨子、柠条锦鸡儿、中国沙棘和肋果沙棘播种发芽成活率均在80%～90%。拟小檗、峨眉蔷薇、黑果枸杞和宁夏枸杞硬枝扦插成活率均在80%～90%。以上树种通过播种或扦插繁殖能满足造林绿化对苗木的需求。

2.3 祁连山木本具刺植物造林试验

由表3所示,祁连山地区调查到的27种木本具刺植物造林后,栽植成活率、保存率、株高和冠幅差异较大。其中表现较好的有长刺茶藨子成活率、保存率,株高和冠幅分别为82.12%、80.15%、98.43 cm和62.13 cm;狭果茶藨子成活率、保存率,株高和冠幅分别为86.07%、85.07%、112.04 cm和48.16 cm;甘青茶藨子成活率、保存率,株高和冠幅分别为88.37%、86.42%、74.55 cm和82.21 cm;冰川茶藨子、西北蔷薇、柠条锦鸡儿、中国沙棘等以上树种栽植成活率、保存率和生长量能满足造林需求,且牛羊忌食。其他种的成活率和保存率均小于80%,与造林需求有一定的差距。

表3 祁连山木本具刺植物生长特性

3 结论与讨论

本试验在祁连山地区调查到木本具刺植物资源27种,隶属于8个属6个科,其中虎耳草科茶藨子属长刺茶藨子、狭果茶藨子、甘青茶藨子、冰川茶藨子,蔷薇科蔷薇属峨眉蔷薇,豆科锦鸡儿属柠条锦鸡儿,胡颓子科沙棘属中国沙棘的播种发芽成活率或扦插成活率、栽植成活率、保存率均在80%～92%,按照《造林技术规程》(GB 15776-2016)验收标准(发芽成活率或扦插成活率、栽植成活率和保存率均>80%)[5],可在祁连山地区造林中推广应用。小檗科小檗属拟小檗扦插成活率和栽植成活率达80%～81%、但保存率小于80%,蔷薇科蔷薇属西北蔷薇扦插成活率小于80%,但栽植成活率和保存率达81%～86%,茄科枸杞属植物黑果枸杞、宁夏枸杞的扦插成活率分别为80.05%、82.47%,但栽植成活率和保存率均小于80%,建议在造林中可作为候补树种。剩余的树种播种发芽率、扦插成活率、栽植成活率或保存率一项或多项指标小于70%,有待提高繁殖技术和造林技术后再应用于造林。

野生植物资源在长期的进化中形成诸多抗逆境能力,包括抗寒、抗旱、耐瘠薄和抗食草动物取食等能力[6],在造林树种选用中优先选用抗性较强的乡土或野生树种是降低远距离引种风险,实现适地适树,提高造林质量一贯遵循的原则[7-8]。祁连山是我国西部重要的生态安全屏障,对阻止风沙南侵和保障河西走廊三大内陆河疏勒河、黑河和石羊河供水安全具有十分重要的意义[9]。植树造林是生态修复的重要措施之一[10]。李云凤等[11]用具刺植物建造生物围栏成本低,封育效果好,利用时间长。李一为等[12]研究表明具刺植物可有效防人、防牲畜,起到生物隔离防护作用。用作高速公路和铁路围栏后既环保,美观,又节省成本。贺猛等[13]用刺篱植物替代金属隔离栅应用于云南省高速公路后,观察到刺篱除具有良好的隔离效果和抗逆性外,还具有景观效应。本试验中也观察到祁连山部分具刺植物除具有很高的繁殖成活率外,栽植后成活率、保存率、生长量较高,这些部分得益于具刺植物刺状器官对人畜的防范,提高了自我保护能力。