辛云玲 趙國(guó)平 吳普俠 董 強(qiáng) 魏曉蓮

（陜西省林業(yè)科學(xué)院，陜西 西安 710082）

阿里地區(qū)地處藏北高原，生態(tài)環(huán)境較脆弱，引種馴化抗逆性較強(qiáng)的植物是改善生態(tài)環(huán)境的有效手段。沙地柏(Sabina vulgaris)是柏科圓柏屬常綠匍匐針葉灌木，別名叉子圓柏、新疆圓柏，具有抗性強(qiáng)、耐干旱、耐瘠薄、抗蟲(chóng)害、四季常青等優(yōu)良性狀，其主根不明顯，側(cè)根發(fā)達(dá)，主要分布在10～60 cm的沙層中，縱橫交錯(cuò)，根系網(wǎng)強(qiáng)大，地面覆蓋能力強(qiáng)，枝條沙埋后即可萌發(fā)不定根不斷擴(kuò)大種群，具有很好的遮蔽地表作用[1]，在城鎮(zhèn)園林建設(shè)、水土保持、荒漠化防治等方面應(yīng)用廣泛。主要分布在華北和西北地區(qū)，包括新疆天山至阿爾泰山、寧夏賀蘭山、內(nèi)蒙古、青海東北部、甘肅祁連山北坡及古浪、景泰、靖遠(yuǎn)以及陜西北部榆林等地，沙地柏引種的最高海拔界限為西藏自治區(qū)拉薩市（平均海拔3 600 m），主要應(yīng)用在在拉薩河谷兩岸及城市園林綠化，生長(zhǎng)狀況良好。本研究首次將沙地柏引種至平均海拔4 500 m以上的阿里地區(qū)，通過(guò)設(shè)置保水、混交、覆土越冬對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)沙地柏生長(zhǎng)適應(yīng)性和土壤改良作用進(jìn)行研究，以期為提高阿里地區(qū)植被多樣性，改善生態(tài)環(huán)境提供理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 研究區(qū)概況

西藏阿里地區(qū)位于西藏自治區(qū)西部，平均海拔4 500 m以上，號(hào)稱(chēng)“世界屋脊的屋脊”。地帶性土壤以亞高山草甸土和高山荒漠草原土等為主。地帶性植被為溫帶草原，屬高原植被類(lèi)型，主要建群種有禾本科的針茅屬（Stipa）、羊茅屬（Festuca L.）和莎草科的嵩草屬（Kobresia）等高原種類(lèi)，植物資源十分匱乏，全區(qū)僅有11科31種，主要綠化樹(shù)種為班公柳(Salix bangongensis)和秀麗水柏枝(Myricaria elegans)，生態(tài)環(huán)境極為脆弱。阿里地區(qū)屬于二類(lèi)風(fēng)區(qū)，大風(fēng)8級(jí)以上天數(shù)在149天左右，獅泉河鎮(zhèn)年均氣溫不足零度，冬季終年低溫嚴(yán)寒，極端低溫-41℃，夏季最高氣溫21℃，晝夜溫差大。全年降雨稀少，多年平均降水量為70～100 mm，集中在5～9月，平均降雨天數(shù)僅為36天，多年平均大風(fēng)天數(shù)為66天。考慮到引種物種生活環(huán)境應(yīng)與原生環(huán)境相似，2015年在西藏阿里獅泉河鎮(zhèn)開(kāi)展榆林沙地柏引種栽培試驗(yàn)。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

2015年4月，引種沙地柏營(yíng)養(yǎng)袋苗（2～3年生）800株，高50～60 cm,主根30 cm以上，北沙柳(Sabina pingii var.wilsonii)扦插條100株，香柏(Salix psammophila)實(shí)生苗（3～5年）100株。將沙地柏營(yíng)養(yǎng)袋苗剝離營(yíng)養(yǎng)袋和根系土球，20株為一捆蘸泥漿后根系用塑料袋包裹，5月3日起苗，裝箱托運(yùn)至阿里地區(qū)獅泉河鎮(zhèn)。沙地柏和北沙柳苗木均來(lái)自陜西省林科院榆林治沙所，香柏苗由西藏林木科學(xué)研究院提供。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015年5月至2018年底進(jìn)行，試驗(yàn)區(qū)位于阿里地區(qū)獅泉河鎮(zhèn)林業(yè)局苗圃，面積約為2000畝，土壤類(lèi)型為次生砂礫化鹽堿戈壁灘，經(jīng)人工改造后，地表覆蓋有鹽堿化程度較高的風(fēng)沙土10～20 cm，pH8.0～9.0。試驗(yàn)設(shè)計(jì)（表1）包括沙地柏栽培保水技術(shù)試驗(yàn)，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)栽植沙地柏60株；沙地柏當(dāng)年覆土作業(yè)處理和連續(xù)兩年覆土作業(yè)對(duì)比試驗(yàn)；沙地柏混交試驗(yàn)，分別與北沙柳、香柏、紫穗槐混交，每種混交方式種植沙地柏50株；對(duì)照組。主要觀測(cè)數(shù)據(jù)包括苗木成活率、高生長(zhǎng)量、越冬存活率。

表1 試驗(yàn)處理

2.3 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

植物生長(zhǎng)量數(shù)據(jù)為栽植當(dāng)年9月測(cè)量，氣象數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心，利用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS軟件中進(jìn)行單因素方差顯著性分析。

3 結(jié)果分析

3.1 不同處理方式對(duì)植物生長(zhǎng)的影響

由表2可以看出，保水試驗(yàn)組與混交試驗(yàn)組中的沙地柏成活率顯著高于對(duì)照組，分別為90.99%、87.39%、74.09%，表明水分和適當(dāng)混交對(duì)于植物成活具有一定的促進(jìn)作用，沙地柏和鄉(xiāng)土樹(shù)種的混交更是極大提高了引種成活率，與香柏混交試驗(yàn)小區(qū)沙地柏成活率達(dá)到99.06%。從植物的最大生長(zhǎng)量來(lái)看，2個(gè)處理組數(shù)值也顯著高于對(duì)照組，表明水分與混交對(duì)植物生長(zhǎng)有促進(jìn)作用?；旖惶幚斫M的生長(zhǎng)量最小值和平均生長(zhǎng)量都顯著高于保水組和對(duì)照組，主要是沙地柏與香柏的混交競(jìng)爭(zhēng)促進(jìn)了生長(zhǎng)。

表2 苗木成活率和生長(zhǎng)量

在高寒高旱高海拔區(qū)，越冬是引種植物保存的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[2]。由表3可知，沙地柏當(dāng)年越冬時(shí)，經(jīng)過(guò)覆土作業(yè)后，第1年越冬最大保存率達(dá)88.05%，最小保存率可達(dá)76.53%；次年，平均保存率可達(dá)80%以上，而對(duì)照組平均保存率僅為14%，表明基于阿里地區(qū)冬季寒冷干燥風(fēng)強(qiáng)的自然條件，當(dāng)年種植后覆土越冬可以顯著提高沙地柏保存率。僅栽植當(dāng)年覆土的沙地柏在之后2年的保存率都趨于穩(wěn)定，均值分別為96.25%、92.50%，2016年冬季只對(duì)5～8小區(qū)繼續(xù)覆土越冬，2017年連續(xù)越冬的5～8小區(qū)保存率有所下降。究其原因，可能是由于第2年在沒(méi)有排土的情況下進(jìn)行了春灌，導(dǎo)致土壤板結(jié)，沙地柏缺氧窒息，其枝條顏色明顯發(fā)紅，因此導(dǎo)致死亡，2018年保存率又恢復(fù)到90%以上。

表3 不同越冬處理沙地柏保存率

3.2 不同處理方式對(duì)土壤基質(zhì)變化的影響

2017年5月，沙地柏栽植2年后對(duì)引種試驗(yàn)基地不同試驗(yàn)小區(qū)土壤pH、有機(jī)質(zhì)、土壤養(yǎng)分等指標(biāo)進(jìn)行取樣檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，阿里地區(qū)土壤pH高達(dá)9.75，主要原因是當(dāng)?shù)氐孛差?lèi)型以次生砂礫化戈壁風(fēng)沙灘地為主，形成的土壤基質(zhì)大多數(shù)為高寒高山荒漠草原鹽堿土，因此鹽堿含量較高。沙地柏兩年生長(zhǎng)改善了土壤鹽堿化程度，pH值為9.66，比對(duì)照組降低了0.09。據(jù)王彥武[3]等人研究，毛烏素沙地裸沙地地表pH平均可達(dá)9.3左右，引種試驗(yàn)基地經(jīng)過(guò)耐鹽、耐寒植物生長(zhǎng)改造后，土壤pH將逐漸趨向于毛烏素沙地裸沙地。有機(jī)質(zhì)是土壤中最重要的有機(jī)組分,維系著土壤肥力[4]。由表4可以看出，野外沙土與毛烏素沙地裸沙土壤有機(jī)質(zhì)含量基本相當(dāng)，分別為1.35、1.13 g/kg，沙地柏小區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)達(dá)到2.88 g/kg，表明引種沙地柏有效增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量，長(zhǎng)期生長(zhǎng)可以改善土壤物理性質(zhì)，為更多植物引種提供可能。

表4 土壤pH、有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分變化

阿里地區(qū)土壤中速效N、K含量顯著高于毛烏素沙地，分別為26、43.75 mg/kg，是后者的4.36倍、1.56倍，速效P含量均為2 mg/kg，阿里地區(qū)土壤養(yǎng)分優(yōu)于毛烏素沙地，但是植物存活和生長(zhǎng)艱難，表明在高海拔地區(qū)，土壤養(yǎng)分不是制約植物長(zhǎng)勢(shì)的決定性因素。沙地柏栽植2年后，土壤中速效養(yǎng)分均有小幅增加，速效N增加了3.9 mg/kg、速效P和K分別增加了1、3.75 mg/kg。

3.3 引種成活關(guān)鍵氣候因素分析

3.3.1 氣溫因子對(duì)比

植物的生理活動(dòng)、生化反應(yīng)必須在一定溫度條件下才能進(jìn)行，當(dāng)日平均氣溫穩(wěn)定在5～10℃時(shí)是木本植物起苗、移栽和定植的最適合溫度[6]。獅泉河和榆林地區(qū)年均氣溫、＞5℃積溫、＞10℃及日照時(shí)數(shù)幾個(gè)因素差異比較顯著。獅泉河終年寒冷，1996～2015年年均溫為0.635℃，最高溫度2.34℃，主要分布在0℃附近，4月下旬或5月初日均溫才能達(dá)到5℃，時(shí)間持續(xù)到10月初，5月下旬到6月初日均溫可達(dá)10℃，這一平均溫度可持續(xù)到9月下旬。榆林地區(qū)年均溫可達(dá)9.26℃，最高年均溫10.29℃，一般在3月下旬到3月初日均溫即可達(dá)到5℃，時(shí)間可持續(xù)到11月中下旬，3月中旬日均溫即可達(dá)到10℃，時(shí)間持續(xù)到10月下旬或11月初。以5℃作為植物生長(zhǎng)最低溫度，阿里地區(qū)與榆林地區(qū)相比，＞10℃積溫相差2 000～3 000℃，可生長(zhǎng)溫度時(shí)間區(qū)間少3～4個(gè)月，對(duì)于植物生長(zhǎng)產(chǎn)生極大影響。

圖1 氣溫、積溫對(duì)比

3.3.2 降雨量對(duì)比分析

降水是沙地柏生長(zhǎng)的關(guān)鍵影響因素，從降雨量來(lái)看，獅泉河年均降雨量顯著低于榆林地區(qū)（圖2），平均值分為別78.81、408.12 mm，最大值出現(xiàn)在2015年，為176.54 mm，因此，獅泉河地區(qū)引種需要克服的主要難題為低溫和干旱。

圖2 獅泉河阿里歷年降雨量對(duì)比

4 討論與結(jié)論

4.1 施用保水劑和混交都可以提高沙地柏引種成活率，適當(dāng)混交可以優(yōu)化植被群落結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)植物體本身爭(zhēng)奪養(yǎng)分的能力，鄉(xiāng)土樹(shù)種是長(zhǎng)期自然選擇的結(jié)果，對(duì)當(dāng)?shù)刈匀粭l件具有較為突出的適應(yīng)能力，抗逆性優(yōu)良[7]，沙地柏與鄉(xiāng)土樹(shù)種香柏混交表現(xiàn)出了較好的存活能力。沙地柏當(dāng)年種植后覆土越冬可以顯著提高保存率，第二年越冬時(shí)如不進(jìn)行排土?xí)?dǎo)致土壤板結(jié)，沙地柏缺氧窒息造成死亡。土壤養(yǎng)分是表征土壤自然肥力的重要指標(biāo)[8]，引種沙地柏后有效降低了土壤pH，增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量。

4.2 與榆林地區(qū)相比，阿里獅泉河地區(qū)平均降雨量只有榆林地區(qū)約1/5，氣溫差異顯著，＞5℃積溫不足榆林地區(qū)1/2，對(duì)沙地柏生長(zhǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，榆林地區(qū)起苗時(shí)間要比阿里獅泉河地區(qū)早2個(gè)月左右。榆林沙地柏栽植后3月下旬到4月初葉色即可轉(zhuǎn)綠，4月下旬葉芽已完全開(kāi)放，新梢在5月中旬開(kāi)始生長(zhǎng)，6～7月為生長(zhǎng)全盛期，半流動(dòng)沙地沙地柏新梢年生長(zhǎng)量約19.12 cm[9]，阿里獅泉河地區(qū)生長(zhǎng)季遠(yuǎn)少于榆林地區(qū)，沙地柏年生長(zhǎng)量不足10 cm。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐總結(jié)，高海拔高旱高寒地區(qū)沙地柏栽培要點(diǎn)在于保水保溫，長(zhǎng)期無(wú)降雨時(shí)澆水周期為10～15天；在土壤結(jié)凍前，需覆土防寒，先在幼苗上苫蓋一層紗布，再覆蓋沙土，覆土厚度8～10 cm，順苗木傾斜方向覆土，避免逆向苗干彎曲而折斷，翌年春季，土壤解凍20 cm左右時(shí)，撤防寒土。在各地區(qū)引種首先考慮到的是周邊生態(tài)相似地區(qū)物種，通過(guò)梯度引進(jìn)，循序漸進(jìn)方式使物種逐步適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂騕5]，未來(lái)應(yīng)繼續(xù)監(jiān)測(cè)沙地柏在阿里地區(qū)生長(zhǎng)適應(yīng)情況，以及生態(tài)學(xué)特性的變化情況，為阿里地區(qū)引種其他植物提高生物多樣性提供基礎(chǔ)依據(jù)。