樊華燁,吳普俠,張麥芳，李軍保,李群，董強(qiáng),趙國(guó)平

(陜西省林業(yè)科學(xué)院,黃土高原水土保持與生態(tài)修復(fù)國(guó)家林業(yè)和草原局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710082)

阿里地區(qū)地處藏北高原，被譽(yù)為世界屋脊的屋脊，平均海拔4 500 m，年均降雨量不足100 mm，年均8級(jí)以上大風(fēng)日達(dá)149 d，生長(zhǎng)期不足100 d，該區(qū)植被稀少，空氣稀薄，自然條件惡劣，尤其是可用于荒漠化防治的鄉(xiāng)土樹(shù)種僅為班公柳()和秀麗水柏枝()。近年來(lái)，隨著氣候變遷和人為活動(dòng)影響，雪線上升很快，生態(tài)環(huán)境不斷惡化，形成大量的次生砂礫化戈壁風(fēng)沙鹽堿灘地，土地沙化、荒漠化較為嚴(yán)重，生態(tài)系統(tǒng)極為脆弱。紫穗槐()為豆科半旱生植物，是世界上廣泛引種的優(yōu)良灌木之一。其枝繁葉茂，適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)環(huán)境條件要求較低，具有極強(qiáng)的抗干旱、耐寒、耐鹽堿能力，在沙荒地、鹽堿低洼地、山坡丘陵均可生長(zhǎng)，是理想的水土保持植物。紫穗槐地面覆蓋率高，對(duì)降雨緩沖截留效果好，可有效防止水土流失；具有穩(wěn)定植株并固定流沙的作用，可提高土壤的抗風(fēng)蝕能力；同時(shí)具有固氮作用，可影響土壤微生物的活動(dòng)，從而迅速改良土壤理化性質(zhì)，增加土壤肥力。為改善阿里地區(qū)土壤結(jié)構(gòu)，引種栽培適宜高寒地區(qū)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、抗寒、耐旱的紫穗槐，以期促進(jìn)阿里地區(qū)荒漠化防治及生態(tài)環(huán)境改善，為在高寒地區(qū)建立大面積紫穗槐基地提供可行性依據(jù)。本文依托陜西省援藏項(xiàng)目，借鑒榆林治沙經(jīng)驗(yàn)，對(duì)阿里地區(qū)引種紫穗槐開(kāi)展對(duì)照試驗(yàn)，對(duì)比分析原產(chǎn)地與試驗(yàn)地植被生長(zhǎng)狀況，系統(tǒng)研究紫穗槐在阿里地區(qū)的適應(yīng)性，建立成活率、保存率及新梢生長(zhǎng)量與氣象因子的耦合關(guān)系，找出阿里地區(qū)引種紫穗槐的限制條件，科學(xué)解決阿里地區(qū)防沙治沙灌草資源缺乏問(wèn)題，為阿里地區(qū)的荒漠防治提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

阿里地區(qū)位于我國(guó)西南邊疆，西藏自治區(qū)的西部，占據(jù)青藏高原西北隅——羌塘高原核心地帶，地處29°40′40″—35°42′55″ N，78°23′40″—86°11′51″ E，平均海拔約4 663 m，為青藏高原之冠，有“世界屋脊的屋脊”之稱。該區(qū)屬高原季風(fēng)氣候，受各大山脈和西南季風(fēng)影響，區(qū)內(nèi)降雨量分布極不均勻,年內(nèi)分布相差懸殊，降水量總體較少，多年平均降水量在100 mm以下,由西南向東北呈遞減趨勢(shì)，且季節(jié)性強(qiáng)。阿里氣溫低,熱量不足,并由南向北減少，年平均氣溫0～3 ℃，日夜溫差大。該區(qū)的地帶性土壤以亞高山草甸土和高山荒漠草原土等為主，全區(qū)地帶性植被為溫帶草原，屬高原植被類型，主要建群種有禾本科的針茅屬、羊茅屬和莎草科的嵩草屬等高原種類，有秀麗水柏枝灌木林及錦雞兒灌叢等。引種試驗(yàn)區(qū)位于阿里地區(qū)獅泉河鎮(zhèn)，為獅泉河的一級(jí)階地，占地面積約為133.3 hm，土壤類型為次生砂礫化鹽堿戈壁灘。

1.2 原產(chǎn)地概況

榆林市位于陜西省的最北部，黃土高原和毛烏素沙地交界處，是黃土高原與內(nèi)蒙古高原的過(guò)渡區(qū)，地理位置36°57′—39°35′ N，107°28′—111°15′ E，海拔1 000～2 000 m，地勢(shì)由西向東傾斜。氣候?qū)贉貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候，四季分明，年均氣溫 8.4～10.8 ℃，年平均降水410 mm左右，降水多集中于6—9月，年均氣溫和降水均由東南向西北遞減。以長(zhǎng)城為界，北部是毛烏素沙地南緣風(fēng)沙草灘區(qū)，為中溫帶亞干旱氣候；南部為黃土丘陵溝壑區(qū)，為暖溫帶亞干旱氣候；西部為干旱區(qū)。土壤主要有風(fēng)沙土、黃綿土及新積土等，地帶性植被為干草原和森林草原，植被主要以沙地柏()、沙柳()、紫穗槐、沙蒿()、檸條()為主。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2015年4月，于榆林沙區(qū)收集無(wú)病蟲(chóng)害且根系完整的一級(jí)優(yōu)選紫穗槐苗1 350株，運(yùn)往阿里試驗(yàn)地進(jìn)行引種栽培，按株行距1 m×1 m穴植，穴底規(guī)格為30 cm×30 cm，對(duì)阿里地區(qū)獅泉河鎮(zhèn)試驗(yàn)地進(jìn)行整地，面積300 m。阿里地區(qū)獅泉河鎮(zhèn)地貌類型以次生砂礫化戈壁風(fēng)沙灘地為主，土壤基質(zhì)大多為高寒高山荒漠草原鹽堿土，鹽堿含量較高，土壤改良以山前盆地的風(fēng)沙客土為主。試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1，共有5種不同的處理方式,每個(gè)處理重復(fù)3次，引種5個(gè)月后調(diào)查成活率，分別于第2、第3年的7月調(diào)查保存率，并定期測(cè)量每一年新梢生長(zhǎng)量。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

收集不同處理方式下的引種成活率、保存率及新梢生長(zhǎng)量數(shù)據(jù)，利用SPSS軟件進(jìn)行方差分析，選取1981—2010年阿里地區(qū)獅泉河鎮(zhèn)和榆林沙區(qū)的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)來(lái)源于http://data.cma.cn/，并運(yùn)用Origin進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)成活率、保存率及新梢生長(zhǎng)量的影響

不同處理下的紫穗槐引種成活率、保存率有明顯差異(表2)。阿里地區(qū)紫穗槐引種成活率排序?yàn)椋篢2>T3>T1>CK1，各處理兩兩差異顯著(<0.05)。T1處理的成活率顯著高于 CK1處理，土壤改良措施提高了紫穗槐成活率；T3處理比T1處理的成活率高7.04個(gè)百分點(diǎn)，保水劑有利于提高紫穗槐成活率；相同土壤改良條件下，T2 處理的成活率比T3處理高5.92個(gè)百分點(diǎn)，覆膜比保水劑效果好，原因是覆膜減緩了土壤溫度的下降速度，并減少了紫穗槐地面土壤水分的蒸發(fā)，顯著提高紫穗槐成活率。阿里地區(qū)紫穗槐保存率排序?yàn)椋?T3>T2>T1>CK1，各處理兩兩差異顯著(<0.05)。CK1處理的成活率遠(yuǎn)低于T1處理，土壤改良有利于紫穗槐保存率的增加；2018年T1處理的保存率較T2處理減少了5.93個(gè)百分點(diǎn)，覆膜減少土壤水分蒸發(fā)，增加了紫穗槐保存率；相同土壤改良條件下，T2處理的保存率比T3處理低8.52個(gè)百分點(diǎn)，保水劑比覆膜對(duì)保存率影響更大，說(shuō)明保水劑可有效提高土壤的蓄水和持水性能，增加紫穗槐保存率。榆林地區(qū)常規(guī)栽植的成活率、保存率遠(yuǎn)大于阿里地區(qū)，主要是因?yàn)橛芰值貐^(qū)春季氣溫回升速度較快，且紫穗槐生長(zhǎng)期降雨量充沛。

表2 紫穗槐引種試驗(yàn)結(jié)果

不同處理對(duì)紫穗槐新梢生長(zhǎng)量影響比較明顯(表2)。阿里地區(qū)紫穗槐新梢生長(zhǎng)量排序?yàn)椋篢2> T3> T1>CK1，各處理兩兩差異顯著(<0.05)。T1處理的新梢生長(zhǎng)量顯著高于 CK1處理，土壤改良有利于提高新梢生長(zhǎng)量；2018年T3處理比T1處理的新梢生長(zhǎng)量高27.5%，保水劑蓄水提高了紫穗槐新梢生長(zhǎng)量；相同土壤改良條件下，T2 處理的新梢生長(zhǎng)量比T3處理高8.1%，說(shuō)明覆膜不僅能有效增溫而且能提高土壤水分含量，使得生長(zhǎng)期間紫穗槐快速生長(zhǎng)。榆林沙區(qū)常規(guī)栽植紫穗槐新梢生長(zhǎng)量遠(yuǎn)高于阿里地區(qū)，主要是因?yàn)橛芰謿鉁厣邥r(shí)間較早且持續(xù)月份較長(zhǎng)，因此紫穗槐生長(zhǎng)期長(zhǎng)，新梢生長(zhǎng)量大，而榆林新梢生長(zhǎng)量逐年遞減是因?yàn)樽纤牖眱啥朔种?dǎo)致生長(zhǎng)變慢且減少而致。

2.2 氣溫、降雨量對(duì)新梢生長(zhǎng)量的影響

獅泉河鎮(zhèn)1981—2010年月均氣溫及降雨量與新梢生長(zhǎng)量的關(guān)系如圖1所示。獅泉河鎮(zhèn)月均氣溫變化明顯，全年在冬寒與夏暖間交替，年均降雨量為66.4 mm，降雨量高度集中在7—8月。由表3可知，獅泉河鎮(zhèn)氣溫與紫穗槐月生長(zhǎng)量呈顯著的相關(guān)關(guān)系(<0.05)。春季氣溫過(guò)低，紫穗槐萌發(fā)慢，5月下旬氣溫達(dá)10 ℃后開(kāi)始發(fā)芽，5—7月氣溫不斷上升，達(dá)到適宜紫穗槐生長(zhǎng)范圍，7月和8月降雨量高度集中，分別為21.9 mm及23.2 mm，占全年降雨量的68%，6—8月新梢生長(zhǎng)量隨氣溫和降雨量的不斷升高而增加，7—8月紫穗槐新梢生長(zhǎng)量顯著增加，降雨補(bǔ)充由于水分蒸發(fā)及風(fēng)蝕造成的水土流失，改善土壤水分供給狀況，8月新梢生長(zhǎng)量累積達(dá)到最大值，為44 cm，6—9月紫穗槐處于生長(zhǎng)期，9月上旬紫穗槐開(kāi)始落葉，新梢生長(zhǎng)量達(dá)到穩(wěn)定。

圖1 獅泉河鎮(zhèn)1981—2010年月均氣溫及降雨量與新梢生長(zhǎng)量關(guān)系圖

榆林沙區(qū)1981—2010年月均氣溫及降雨量與新梢生長(zhǎng)量的關(guān)系如圖2所示。由表3可知，榆林沙區(qū)氣溫與紫穗槐月生長(zhǎng)量呈極顯著的相關(guān)關(guān)系(<0.01)，降雨量與紫穗槐月生長(zhǎng)量呈顯著的相關(guān)關(guān)系(<0.05)。榆林沙區(qū)年均降雨量為383.6 mm，降雨集中在5—9月，榆林沙區(qū)4—10月處于生長(zhǎng)期，紫穗槐在4月下旬發(fā)芽，5—7月新梢生長(zhǎng)量隨氣溫升高而不斷增加，5—9月期間平均氣溫相差較小且均能提供紫穗槐生長(zhǎng)所需溫度，6—8月隨著降雨量的不斷增加，紫穗槐生長(zhǎng)發(fā)育加快，新梢生長(zhǎng)量呈現(xiàn)出明顯的增加趨勢(shì)，紫穗槐新梢生長(zhǎng)量與氣溫及降雨量呈明顯的正相關(guān)。

圖2 榆林沙區(qū)1981—2010年月均氣溫及降雨量與新梢生長(zhǎng)量關(guān)系圖月均氣溫及降雨量與新梢生長(zhǎng)量關(guān)系圖

表3 氣象因子與紫穗槐生長(zhǎng)量的相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

阿里地區(qū)紫穗槐引種栽培田間對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果顯示，紫穗槐成活率和新梢生長(zhǎng)量T2>T3>T1>CK1，覆膜加土壤改良最好，紫穗槐成活率84.81%、新梢生長(zhǎng)量32 cm，覆膜加土壤改良相比其他處理，能顯著提高紫穗槐成活率和新梢生長(zhǎng)量。原因在于地膜覆蓋與露地相比，能有效地增加生育期積溫，尤其在作物生長(zhǎng)期有明顯的增溫效果，這與李尚中等人的研究結(jié)果相似。另外，我們還認(rèn)為覆膜可以有效減少風(fēng)蝕造成的水土流失，對(duì)提高成活率和增大新梢生長(zhǎng)量有一定貢獻(xiàn)。阿里地區(qū)紫穗槐保存率T3>T2>T1>CK1，保水劑加土壤改良最好，紫穗槐保存率79.45%，保水劑加土壤改良與其他處理相比，能顯著提高紫穗槐保存率。原因是保水劑具有優(yōu)異的保水改土作用。保水劑加入土壤后，土壤對(duì)雨水、灌溉水的吸收能力增強(qiáng)，土壤吸水速度提高。刀麗平等研究顯示，在攀枝花干熱河谷進(jìn)行荒山造林，用10 g保水劑+覆膜處理，造林保存率可提高到86%。

年尺度下，氣溫和降雨量均是影響紫穗槐新梢生長(zhǎng)量的重要因素，阿里地區(qū)與榆林沙區(qū)紫穗槐新梢生長(zhǎng)量與氣溫、降雨量均呈正相關(guān)關(guān)系。本研究發(fā)現(xiàn)，在年均降雨量低于200 mm的阿里地區(qū)，新梢生長(zhǎng)量在7—8月主要由降雨量主導(dǎo)，推測(cè)可能與阿里地區(qū)的干旱氣候相關(guān)。強(qiáng)風(fēng)是阿里地區(qū)另一個(gè)氣候特點(diǎn)，對(duì)紫穗槐生長(zhǎng)有一定負(fù)面影響。一方面，當(dāng)風(fēng)速超過(guò)紫穗槐承受能力時(shí)會(huì)對(duì)其造成損害，抑制其生長(zhǎng)。另一方面，持續(xù)強(qiáng)風(fēng)作用會(huì)導(dǎo)致葉片失水，地表溫度降低，土壤水分含量降低，均不利于植株生長(zhǎng)。獅泉河鎮(zhèn)冬季風(fēng)力強(qiáng)勁，極端溫度低，且紫穗槐木質(zhì)化程度不高，因此紫穗槐枝干水分不斷損失發(fā)生抽梢現(xiàn)象，地面無(wú)生長(zhǎng)量。

阿里地區(qū)引種紫穗槐應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)苗，苗木運(yùn)輸前蘸泥漿處理，采用覆膜加土壤改良的處理措施，并在落葉后及時(shí)平茬，減少抽梢，可提高紫穗槐引種成活率。本研究說(shuō)明阿里地區(qū)引種紫穗槐具有一定的可行性，可為阿里地區(qū)荒漠化防治提供借鑒。