宣化县黄洋滩风蚀沙地植物引种试验初报

宣化县黄洋滩风蚀沙地植物引种试验初报

2000年“河北省全面防沙和防沙综合技术研究及实验示范区建设”项目启动后，河北省林业科学院在黄洋滩先后引进了内蒙古西部和其他沙漠地区的几种植物，并在黄洋滩建立了固沙植物收集池。在此基础上项目组开展了植物引种试验和适应性研究,目的是为河北省沙漠化地区植物引种提供参考,为环京、津地区的环境条件改善和防沙治沙工程生物材料的选择提供理论依据。为了防沙治沙和绿化美化土地,改善黄洋滩的环境条件,引种以防风固沙植物为主,观赏植物为辅。鉴于黄洋滩独特的风蚀沙土条件,引种的原则依据土壤相似原则,同时,借鉴其它困难立地引种驯化的理论和方法。1土壤和黄洋滩试验地隶属于宣化县黄羊滩国营林场。地理位置东经115°2′34″~115°12′30″,北纬40°25′12″~40°32′6″,位于洋河南岸。为坝下中低山区,处于干旱半干旱过渡地带,地貌特征为间山盆地。土壤以风积沙土为主,主要由流动沙地、半固定地和固定沙地组成。黄洋滩地处半湿润区向半干旱区的过渡地带,气候属于华北到蒙新区的过渡性大陆性季风气候类型。其特点是雨热同期,光照充足,冬春季寒冷干燥多大风,降水量低、蒸发量大;年均气温7.6℃,极端最高气温38℃,极端最低气温-25.8℃,无霜期130d;年平均日照2808.8h;年均降水量250~400mm,多集中在7、8月份;年蒸发量2000mm,为降雨的5.3倍;年平均风速2~4m/s,大风天数37~50d。冬季受蒙古高压气流控制,多西北风,夏季受太平洋气流影响,多西南风。由于其独特的地理位置,形成了风多、风大、干旱、沙打和沙压等特殊的局部气候特征。2学习方法2.1引种植物种选择根据河北省沙漠化地区土壤与气候特征,引种植物应具有较强繁殖能力、耐极端温度、耐干旱、耐贫瘠、耐风蚀和耐沙埋等特点,以灌木、半灌木和多年生草本为主,少量引种乔木。根据植物演替和更新的特点,引种植物的选取既要有先锋种又要有替代种,以便形成多种植物的混交林,保证防风固沙林的持续和稳定性。为了适应不同沙区的地形、地貌和土壤条件,引种时要兼顾不同生理生态特性的植物类型。同时,选取的固沙植物应具有生长迅速、根幅大、寿命长,能够自然更新或人工辅助更新的特点。2.2试验设计2.2.1黄洋滩生物环境绿化植物种类引进研究2001年春季,先后从内蒙中、西部沙漠化地区引入试验基地固沙植物十余种。此后,针对黄洋滩生物防沙和环境绿化的需要,在此基础上继续扩大引种范围,先后从甘肃武威、新疆等地引进乔木、灌木、花卉等不同植物种类。至目前为止,已在黄洋滩沙生植物收集圃内先后引种试验21种植物(见表1)。2.2.2引种、栽培技术要点种质资源引进后,全部定植在洋河南岸的沿河固定沙地上,按规划形成了资源收集圃。引进的繁殖材料为苗木与插条,经冬、春季冷藏后在4月下旬完成定植。采用穴植法,穴的规格为50cm×50cm×60cm,株、行距2m×2m。栽植前先挖好穴,定植时浇足够的定根水。引进的繁殖材料为种子的,根据生活习性不同分为春季播种与雨季播种。为了保证播种地土面稳定,在迎风口设置了带状沙障。根据需要对部分种子进行了处理。大粒种子采用穴播,每穴内播3~5粒种子,播深为5~8cm,如沙枣、沙拐枣、沙冬青、文冠果等。小粒种子采用撒播,如差巴嗄蒿、籽蒿等,均匀撒在沙面上,划破土壤表面,划痕深1~2cm,耱后踏实。引种当年主要观测项目包括:发芽情况、出苗情况、幼苗的形态特点、高生长及扎根深度动态等。此后,连续几年观测植株越冬能力、抗性、生长表现、生活史、天然更新等情况。3结果分析3.1引种植物的枯梢现象植物种引进后,能否正常越冬,是检验引种效果成功与否的基本标准。由表2可以看出,由于引种前详细调研了种质资源中心分布区的气候条件,严格执行了气候相似的原则,引种的物种大多数都可露地正常越冬,可见树种对不同分布区的适应能力有较大的可塑性。在实际观测中可以看到,胡杨引种后经过7个冬季的适应过程,仍有少量的枯梢现象。其中心分布区温度、湿度都比黄洋滩低,引起枯梢的原因可能与黄洋滩春季气温回升快,导致早春生理干旱现象较原产地更为严重的缘故。桑树春季抽梢现象也比较严重,与低温、干旱双重原因有关。这2个乔木树种,再经过若干年的驯化适应,有望最终适应黄洋滩的气候条件。山荞麦、啤酒花在自然状态下,地上、地下部分都不能正常越冬,全部干枯死亡。金银花在地面5cm以下可以正常越冬,近地面少量根系干枯,地上部分全部干枯死亡,经过5个冬季的驯化,只有基部小量粗壮枝条可越冬。爬山虎(美国五叶地锦),引种当年地上部分出现少量枯梢现象,第2年地上部分冬芽健壮,正常越冬。南蛇藤引种当年有大量枯梢现象,第2年只有徒长枝条枯死,第3年地上部分正常越冬。植物的越冬能力不仅与耐寒性有关,而且与树种的耐旱性、尤其是与耐生理干旱的能力有关。在以上引进树种中,越冬情况良好的有沙地柏、沙柳、黄柳、文冠果、紫穗槐、火炬、花棒、沙冬青、沙拐枣、差巴嗄蒿等。3.2介绍植物的生长性能引进植物种的生长表现如何是对植物引种效果的进一步检验,也是引种成败的主要标准之一。3.2.1造林植株死亡原因分析胡杨是该项目引入的唯一的乔木树种,造林当年成活率只有8.2%。原因与长途运输过程中苗木大量失水有关。此后保存率逐年下降,到2007年开春后,仅剩86株。造林成活后植株死亡分为2种类型,一是越冬期间死亡,这是保存率下降的主要原因;另一种是生长季死亡,表现为先黄叶,然后落叶、整株死亡。胡杨在黄洋滩前4a高生长较慢,年生长量为0.55m左右,第5年高生长明显加快。经过7个完整生长季的生长,平均胸径3.7cm,单株最大胸径为7.4cm。平均高度2.3m,单株最大高度4.8m。平均冠幅为1.54m3.2.2生长特性调查在黄洋滩更多的表现出了灌木特性,主干不明显,分枝多,栽植第5年开始结果。引种定植后实施了平茬,当年成活率为82%,平均高0.65m,平均根颈直径0.6cm。2007年对树龄为5a的植株进行春季、秋季产叶量调查,调查株数50株。春季产叶量0.92kg/株,秋季产叶量0.81kg/株,从生长特性方面调查,春季发芽期较早。枝条匍匐、粗短,节间短。叶形大,叶色深,有光泽。长势旺盛,尤其在春季,青蕻叶多,占春叶产量的85%左右。3.2.3苗木引种、苗木栽植、造林2003年春季引入黄洋滩林场。引入的是扦插3龄容器苗,引进数量2万株。当年造林成活率85%以上,在常规管理条件下可正常露地越冬,没有自然死亡现象。顶芽饱满,越冬后没有枯梢现象。生长旺盛,枝条长度年生长量最大可以达到35cm,分枝多,与天然分布区毛乌素沙地相比生长量基本相同。未发现任何病虫害。通过5a的苗期和造林地生长量、适应性的观测,沙地柏对黄洋滩风蚀沙地的自然条件适应性较强,且抗寒、抗旱、抗病虫害,苗木可以用扦插方式繁殖。本地区培育出的苗木一部分用于治沙造林,另一部分用于通道绿化。用营养袋苗雨季造林可获得较高的成活率,这次引种试验,造林地选择在半固定沙地,以后可逐渐探索流动沙地上的造林技术。引入的种子,千粒重120g,发芽率为87%。针对种子外种皮较坚硬、吸水困难的特点,将沙枣果实用水浸泡后搓去果肉,将种子与湿沙拌匀封闭于塑料袋内置于室外背阴避风处层积,来年春天待种子1/3吐白后(4月份)播种。沙枣1a生苗在沙壤地上生长良好,叶色浓绿,苗木整齐,生长迅速。侧枝和侧根较多,平均地径2.0cm,主根在16cm左右迅速变细为lcm。根长100~130cm,侧根数10~14条。平均苗高90cm,单株最高可达1.2m,最大地径2.6cm。侧枝平均24枝。1a生裸根苗半固定沙地造林,成活可达85%左右。造林成活后,没有自然死亡现象。越冬后没有枯梢、干梢现象,芽饱满健壮。经过5个完整的生长季后,沙枣地径12.5cm,树高3.6m,冠幅3.5m×4.0m,叶片长3~4cm,叶片宽1~3cm。在黄洋滩沙枣叶芽于4月中旬开始膨大,10月底开始落叶。开花期5月下旬至6月上旬,结果期在7~10月份,其成熟期始于9月上旬。沙枣引种栽植试验结果表明:在冀西北风蚀沙地的条件下栽植的沙枣,能正常繁育生长,并能大量结实,表现出较强的抗旱能力,是适于沙地推广栽植的优良树种。3.2.5生长生长情况一种兼有生态、经济和社会效益的多功能植物资源,特别是在干旱、半干旱风蚀沙化地区等生态环境脆弱地带,沙棘是生态建设中首选的先锋树种。为加快黄洋滩风蚀沙地治理步伐,引进了无刺沙棘。2004年晚秋引进1a生裸根苗,经假植于2005年春季定植,株行距为1.5m×1.5m。2006年秋季生长结束后,进行了生长调查。固定沙地与半固定沙地造林当年成活率都达到了78%以上,露地越冬后,没有出现枯梢与抽条现象,没有整株死亡,芽饱满健壮,表现出很强的抗寒性。只要栽培管理精细,及时除草,同时具备灌水条件的园地,一般生长良好。生长量及生长表现情况观察结果:在固定沙地上表现出很强的适应性,当年平均高生长就可达到40cm左右;第2年生长量达到1.2m,冠幅70cm,地径1.3cm以上。且植树行内已接近郁闭,行间出现根孽苗(高15cm)。引种栽培后的当年,地上部分生长很缓慢,但第2年后,地上部分的生长很迅速形成3~6个骨干枝,枝条呈披散状,树体健壮,树皮棕褐色,全枝条无刺。这些特征与苗木产地的生长表现非常相似。资料显示,无刺沙棘一般情况下定植第3年就可结果,但2007年并没有结果。究其原因,可能与开花期遭遇大雪冻害有关,也可能存在其它原因,还有待进一步对引种栽培的苗木进行观察研究。3.2.6活沙障材料分别自然生长在毛乌素沙地、科尔沁沙地的2种先锋灌木,耐干旱、耐贫瘠、抗风蚀、喜沙埋,固沙保土作用较好。从中心分布区先后采割种条引入黄洋滩,用于流动沙地活沙障建植和半固定固沙造林,取得了预期效果,获得了引种的全面成功。利用黄柳在流动沙地上设置生物再生沙障,成活率为51%,完全可以实现固定流沙的目标。在酷暑期间,当沙丘表面达到70℃高温,当年生嫩枝含水量过大,从沙面下萌出的枝条极易受到日灼,因此如选用黄柳作活沙障材料,造林时用缠绕稻草的方法保护根颈就可以保证活沙障设置成功。沙柳在黄洋滩主要用于半固定沙地造林。插条造林成活率为55%左右,植苗造林成活率可以达到78%以上。当年高生长30.4cm,最大根长35.0cm,生长根量65条,根系分布范围20~50cm。3龄幼树丛枝数85条,平均高235cm,平均地径1.2cm,丛鲜重18.5kg。沙柳和黄柳作为新引入的树种在黄洋滩能够成功的进行生长繁育,其生长表现正常,甚至某些性状还优于原产地。在育苗期间表现出抗旱、抗寒、抗病的优良特性,在不使用农药的情况下植株几乎不受病虫危害。在瘠薄山地、撂荒地等其它立地条件下的表现性状有待于进一步观测研究。3.2.7材料生长特性喜光,耐半荫。根系发达,主根入土深,抗干旱能力强。对土壤的适应性也很强,耐瘠薄,在撂荒地、沙荒地、石砾地、粘土地、黄土地和岩石裸露地上都能成活生长。文冠果是2002年夏季引入黄洋滩的,种质资源为1a生容器播种苗。引入后收集在沙生植物收集圃内。文冠果在沙地上具有较强的抗性,自然越冬后,没有枯梢、抽稍现象。越冬芽饱满、健壮,没有自然死亡现象。叶色浓、叶片肥厚。经过30d连续无降水日,没有出现黄叶、落叶现象。引入第3年,个别植株开始结果,但结实量非常少。文冠果在风蚀沙地上生长非常缓慢,经过5个生长季的生长,平均高度仅0.9m,冠幅为0.7m×0.8m。单从适应性讲完全适应风蚀沙地的干旱、贫瘠、高温等严酷气候条件。但是很难满足治沙工程对植物材料速生性的要求,造林初期固土效果不佳,尤其在半固定沙地上。在固定沙地上营造防护林时,一定要结合地力调节技术才能采用。3.2.8根蝽苗数量调查漆树科盐肤木属的树种,具有许多良好的生物学特性,又具有许多入侵物种的特性。例如适应能力强,水平根系十分发达,根蘖力极强;常成片分布,成熟早,结实量大。于2002年春季将火炬树应用于黄洋滩固沙造林试验,采用在固定沙地上营造片林和与小美旱杨混交作行道绿化2种造林方式。造林后每年进行生长量与根蘖苗数量调查。造林当年成活率为72%左右,缓苗期长,当年高生长量不足10cm。露地越冬后,1a生枝有少量枯梢、抽条现象,没有整株死亡。分析其原因可能是生长季后期气温低,影响了木质化进程。芽饱满、健壮。7龄幼树平均高1.64m,单株最大高度为2.15m,冠幅1.2m×1.5m。2007年8月对火炬树单株萌蘖繁殖扩散状况进行了调查。单株根蘖扩散反映单株树木在散生状态下通过无性繁殖对周围环境的入侵能力。选散生单株(半径10m内无相同树种),以母株为圆心取1个45°扇形调查。结果显示,定植后第3年有少量单株出现根蘖苗,第4年大多数出现根蘖现象。6a生45°扇形单方向扩散的最远距离为2.35m,扩散萌蘖的最多株数5株。根蘖幼苗平均高度25cm、地径0.6cm。与荒山造林技术资料相比较,在相同降水与热量条件下,火炬树在沙地造林前期生长量相对要小的多,这主要与沙土缺乏养分有关。初次引种造林主要用于固定沙地,在半固定沙地及流动沙地上的固土能力有待于进一步观测。3.2.9黄洋滩生长状况落叶丛生灌木,根系发达,具有根瘤菌。枝条直伸,树皮暗灰色。东北、华北、西北地区已引种多年。要求年平均气温较高,在10~16℃之间。在黄洋滩流动与半固定沙地上当年成活率可达75%左右。保存率高,成活后几乎没有自然死亡现象。但生长缓慢,造林当年净高生长16~22cm,其后年均高生长一般在25~30cm左右。芽饱满,枝条健壮,自然越冬后没有枯梢现象。萌生能力强,造林5a后每墩可以达到22~28条。植苗造林第3年有少量结实,第4年开始大量结实。花期6~7月,果实成熟期10月中下旬。没有发现病虫害危害现象。可在坝下风蚀沙地上大面积营造固沙林。3.2.1草地生物量和生长特性天然分布于腾格里、巴丹吉林沙漠及河西走廊沙区。生于沙地湿润处,耐沙埋,长在沙丘顶部或落沙坡。现已引种到毛乌素沙区和浑善达克沙地的东南缘,超出了自然分布地带。虽是亚州中部荒漠半荒漠地带的植物种,引种到干旱草原地带沙地上也能生长良好。在黄洋滩,固定沙地经过整地后直播花棒,出苗整齐,当年生苗高可达32cm。幼苗可露地自然越冬,越冬后没有干梢和枯死现象。1a生裸根苗移植成活率75%左右。经过5a时间,平均高度达到2.10m,高生长基本停止。第3年开始开花结实,花期6~8月,果期8~9月。长势旺盛,高度整齐,个体间差异不大。4a生植株开始向下萌发不定根,向上萌发新枝,形成新的植株体(也叫分株);在5~80cm范围内的侧根,水平生长一段时间后均可向上长出绿叶,形成新株。通过观察得出:花棒适应性强,生长快、栽培技术简单,适于半干旱地区的沙地生长,可在冀西北大面积推广,在风蚀沙地固沙造林与退化草场改良中发挥重要作用。3.2.1裸根移植株体生长特性蓼科沙拐枣属典型的沙生植物,具有耐沙地高温,不怕风沙埋,抗病虫害、根系发达等特点。植株具有不定芽,是多分枝灌木,被沙埋后能生出不定根及不定芽继续生长,是固沙造林的优良树种。引入黄洋滩后,沿河固定沙地经过整地后春季直播,出苗整齐。1年平均苗高为22.5cm,最高单株达到32.0cm。当年生苗自然越冬后只有少量枯死植株,此后再没有出现自然死亡现象。当年生苗裸根移植,造林成活率为72%。第2年秋季生长结束时平均高为65.4cm,第6年平均高达到195.0cm,高生长减缓或基本停止。播种当年根系入土深度为30~40cm。主根直径当年0.5cm,第2年1.4cm。侧根直径一般在0.2~0.4cm,主要分布在50~100cm的土层中,占总根量的60%左右,水平根很长,大约有150~200cm,上有许多地上分蘖节,可产生许多新的株体。沙拐枣的株形直立、分枝多且开展。老枝白色,具有光泽,嫩枝绿色,枝形呈“Z”字形,嫩枝代替叶片进行光合作用。叶片退化成三角形鳞片叶。6月中旬为孕蕾期。花白色或粉色,小花2~4朵簇生。果形似枣,长椭圆形,具有粗糙的刚毛,有四条棱肋。成熟初期为浅黄色和红色,成熟后为暗褐色。成熟期极不一致,落粒性极强。总上所述,沙拐枣在流动风沙土无灌溉条件下人工种植,生长发育正常,根系发达,株高正常,能安全越冬。可以在冀西北风沙源治理工程中大面积推广。3.2.1黄洋滩公园育苗豆科沙冬青属植物,是古地中海的孓遗植物种,也是阿拉善戈壁荒漠的特有种,荒漠地区唯一的强旱生常绿灌木。沙冬青叶革质,角质化强,两面密披银白色绒毛,可以避免水分过度丧失,也可减弱风沙吹打带来的危害和反射沙区强烈的光照。2002年在黄洋滩实施直播育苗。播前进行种子发芽试验,发芽率为76%。用KMnO3.2.1直播和自然更新差巴嗄蒿是生长在科尔沁流动沙地、半固定沙地上的群种。2002年引入黄洋滩,主要用于半固定沙地直播与流动沙地草方格内直播。主要采用雨季前直播。当年高生长为10~15cm,木质化程度高,大部分可以成功越冬。第2年没有自然稀疏现象,高度在35~50cm。此后3a连续大量出现自然稀疏现象。第6a群落出现自然更新现象,治理的流动沙地被固定下来。总上所述,