不同水分梯度對(duì)阿拉善盟地區(qū)4種沙生植物幼苗生長(zhǎng)的影響

謝菲 席海洋 張斌武等

摘要 [目的]比較4種沙生植物幼苗最適生長(zhǎng)水分梯度，總結(jié)4種阿拉善盟地區(qū)鄉(xiāng)土樹種幼苗苗期管理方式。[方法]選擇黑果枸杞、沙拐棗、花棒、梭梭4種具有代表性的阿拉善地區(qū)鄉(xiāng)土沙生植物1年生幼苗，通過生長(zhǎng)期不同水分梯度的田間試驗(yàn)研究，分析不同水分梯度下各試驗(yàn)小區(qū)生長(zhǎng)季土壤含水量，生長(zhǎng)季末幼苗植株存活率、株高、地徑及新梢長(zhǎng)度等生長(zhǎng)指標(biāo)。[結(jié)果]黑果枸杞苗期管理的適宜水分梯度為生長(zhǎng)季每隔20 d灌溉1次，連續(xù)灌溉5次，每次灌水量為870 m2/hm2；沙拐棗、花棒、梭梭苗期管理的適宜水分梯度為生長(zhǎng)季每隔20 d灌溉1次，連續(xù)灌溉4次，每次灌水量為870 m3/hm2。[結(jié)論]該研究為建立行之有效的適用于鄉(xiāng)土樹種的灌水方式提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞 沙生植物；水分梯度；土壤含水量；存活率；生長(zhǎng)量

中圖分類號(hào) S718.45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2018）32-0096-03

Effects of Different Water Gradients on Seedling Growth of Four Species of Desert Plants for Alxa League

XIE Fei1， XI Haiyang2，ZHANG Binwu1 et al

（1.Alxa League Forset Seedling Station，Alxa，Inner Mongolia 750300；2.Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute， Chinese Aacademy of Sciences，Lanzhou，Gansu 730000）

Abstract [Objective]To compare the optimum water gradient for seedlings growth of four species of desert plants，to summarize the seedling management methods for those native tree species in Alxa League.[Method]Four representative annual seedlings of native desert plants in Alxa League were selected from the field such as Lycium ruthenicum Murr.，Calligonum arborescens Litv.，Hedysarum scoparium，Haloxylon ammodendron. Field trials with different water gradients during growth period were conducted. The soil moisture content in the growing season， the survival rate of planting seedlings at the end of the growing season， the growth indexes such as plant height， ground diameter and new growth length were measured. [Result]The suitable water gradient for the seedling management of L. ruthenicum was irrigated once every 20 days in the growing season， and continuously irrigated five times， the amount of water was 870 m2/hm2 each time.The seedling management of C. arborescens，H. scoparium，H. ammodendron was irrigated once every 20 days in the growing season， and continuously irrigated four times， with an irrigation volume of 870 m2/hm2 each time.[Conclusion]This study provided basis for establishing effective irrigation methods suitable for native tree species.

Key words Desert plant；Water gradient；Soil moisture；Survival rate；Growth

基金項(xiàng)目 阿拉善沙產(chǎn)業(yè)研究院科技計(jì)劃項(xiàng)目“沙生植物良種選育及繁殖技術(shù)研究”。

作者簡(jiǎn)介 謝菲（1988—），女，內(nèi)蒙古阿拉善人，工程師，碩士，從事林木育種及林沙產(chǎn)業(yè)方面研究。

*通訊作者，副研究員，博士，從事干旱區(qū)水文學(xué)研究。

收稿日期 2018-06-12

阿拉善盟地處三大沙漠交匯地帶，沙漠面積分布廣泛，年平均降水量不到200 mm[1]，且蒸發(fā)強(qiáng)度大，生態(tài)環(huán)境極其惡劣，植物通常會(huì)面臨不同程度的土壤干旱。惡劣的生態(tài)環(huán)境條件決定了該地區(qū)物種結(jié)構(gòu)單一，多為多年生的旱生灌木和半灌木[2]。植物在生長(zhǎng)發(fā)育的過程中會(huì)受到各種外來因素的干擾，導(dǎo)致其不能正常生長(zhǎng)發(fā)育，各種沙生植物不僅自身生物學(xué)特性和生長(zhǎng)生境存在差異，而且其對(duì)不同干旱條件下的適應(yīng)性和反應(yīng)能力也是有差別的，這種差別對(duì)沙生植物的引種篩選及造林等具有重要的影響[3]。

黑果枸杞（Lycium ruthenicum Murr.）、沙拐棗（Calligonum arborescens Litv.）、花棒（Hedysarum scoparium）、梭梭（Haloxylon ammodendron）等沙生植物具有耐旱、抗風(fēng)蝕沙埋、生長(zhǎng)迅速等優(yōu)良特性，是良好的固沙先鋒植物，在干旱區(qū)生態(tài)恢復(fù)與重建中得到廣泛的應(yīng)用[4-8]。通常植物在苗期對(duì)水分要求的反應(yīng)是最敏感的，因此研究植物在苗期對(duì)不同水分梯度的響應(yīng)最能反映出植物的抗旱能力和對(duì)水分的需求情況。筆者擬選擇黑果枸杞、沙拐棗、花棒、梭梭這4種具有代表性的鄉(xiāng)土沙生植物1年生幼苗，通過生長(zhǎng)期不同水分梯度的田間試驗(yàn)，測(cè)定不同植物的存活率和生長(zhǎng)量，探索這4種阿拉善盟地區(qū)鄉(xiāng)土樹種幼苗苗期管理方式，以期為阿拉善盟地區(qū)鄉(xiāng)土沙生植物的抗旱育種及植被保育提供科學(xué)的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于內(nèi)蒙古阿拉善盟左旗巴彥浩特鎮(zhèn)錫林高勒嘎查，該地區(qū)為典型的干旱半干旱荒漠氣候，表現(xiàn)為夏季干旱少雨，冬季寒冷，晝夜溫差較大，多風(fēng)。年平均氣溫8.5 ℃，日溫差12～15 ℃，年平均日照時(shí)數(shù)2 800～3 200 h，日照強(qiáng)度 6.86 kJ/cm2，無霜期145 d左右，年降水量少，僅為蒸發(fā)量的1/11，一年降水多集中于5—9月。土壤類型為砂壤土和砂土。

1.2 材料

根據(jù)試驗(yàn)區(qū)植被分布情況，選擇適應(yīng)于荒漠地區(qū)生長(zhǎng)的黑果枸杞、沙拐棗、花棒、梭梭1年生幼苗。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇7塊10 m×10 m平坦砂地作為試驗(yàn)樣地，按照10 cm×50 cm株行距在每塊樣地定植4種沙生植物幼苗各20株。

在生長(zhǎng)季（5月15日—8月25日），按照不同水分梯度進(jìn)行灌水，設(shè)置T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7共7個(gè)梯度的水分條件處理小區(qū)，分別對(duì)7個(gè)小區(qū)進(jìn)行灌水控制，每隔20 d灌水1次，每次灌水量相同，灌水量為870 m2/hm2。灌水處理如下：第1次灌水為T1～T6小區(qū)；第2次灌水為T1～T5小區(qū)；第3次灌水為T1～T4小區(qū)；第4次灌水為T1～T3小區(qū)；第5次灌水為T1～T2小區(qū)；第6次灌水為T1小區(qū)；T7不進(jìn)行灌水，作為對(duì)照。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

在整個(gè)生長(zhǎng)季，每隔20 d，于灌水前測(cè)定各小區(qū)土壤含水量；生長(zhǎng)季末調(diào)查各小區(qū)幼苗存活率、株高、地徑和新梢長(zhǎng)度等生長(zhǎng)狀況指標(biāo)。采集0～30 cm深混合土樣，采用烘干法測(cè)定土壤含水量，各小區(qū)均重復(fù)3次。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS軟件對(duì)各小區(qū)及不同種源的幼苗存活率、株高、地徑和新梢長(zhǎng)度等生長(zhǎng)狀況指標(biāo)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長(zhǎng)季土壤含水量

由圖1可知，在不同的水分梯度條件下，土壤含水量隨灌水次數(shù)和時(shí)間的不同而存在顯著差異。T1處理連續(xù)灌水6次，土壤含水量增高后基本保持不變，平均含水量為20.7%；T2處理連續(xù)灌水5次，在9月13日測(cè)定時(shí)，土壤含水量明顯下降，平均含水量為17.7%；T3處理連續(xù)灌水4次，土壤含水量在8月23日時(shí)下降明顯后持續(xù)下降，平均含水量為16.2%；T4處理連續(xù)灌水3次，在8月4日測(cè)定時(shí)，土壤含水量下降較為顯著，平均含水量為13.9%；T5處理連續(xù)灌水2次，由于7月試驗(yàn)區(qū)氣溫較高，水分蒸發(fā)量較大，在7月14日測(cè)定時(shí)，土壤含水量呈顯著下降趨勢(shì)，平均含水量為11.8%；T6處理只灌溉1次，在6月24日測(cè)定時(shí)，土壤含水量下降后持續(xù)降低，平均含水量為9.5%；T7處理沒有進(jìn)行灌溉，含水量基本保持不變，平均含水量為4.9%。經(jīng)方差分析，F(xiàn)=4.80，F(xiàn) crit=2.42，F(xiàn) >F crit，P-value=0.001 5<0.01，則各地塊間的土壤含水量存在極顯著差異。

2.2 幼苗存活率

由圖2可知，在不同的水分梯度條件下，植物存活率不同。黑果枸杞1年生苗木在T2水分處理?xiàng)l件下明顯高于其他處理?xiàng)l件，存活率為43%，在7個(gè)水分梯度條件下，黑果枸杞的存活率分別為T2>T1>T3>T4>T6>T5=T7。而沙拐棗、花棒、梭梭1年生苗木均在T3水分處理?xiàng)l件下植株存活率最高，且3種沙生植物間存活率差異不顯著，但明顯高于其他6個(gè)處理。在T3水分處理?xiàng)l件下，沙拐棗1年生苗木存活率為91.7%，花棒1年生苗木存活率為95.8%，梭梭1年生苗木存活率為95.8%，存活率均達(dá)90%。在T2、T4水分條件下這3種植物1年生苗木的存活率與T3處理相比差異性較小。在相同水分條件下，花棒、沙拐棗、梭梭的存活率顯著高于黑果枸杞的存活率。

2.3 幼苗生長(zhǎng)狀況

由圖3可知，黑果枸杞1年生苗木在T2水分處理?xiàng)l件下的植株苗高最高（20.8 cm）、地徑最大（33.9 mm）、新梢長(zhǎng)度最長(zhǎng)（18.8 cm）；沙拐棗1年生苗木在T3水分處理?xiàng)l件下的植株苗高最高（89.6 cm）、地徑最大（104.0 mm）、新梢長(zhǎng)度最長(zhǎng)（61.2 cm）；花棒1年生苗木在T3水分處理?xiàng)l件下的植株苗高最高（66.0 cm）、地徑最大（50.8 mm）、新梢長(zhǎng)度最長(zhǎng)（47.2 cm）；梭梭1年生苗木在T3水分處理?xiàng)l件下的植株苗高最高（57.8 cm）、地徑最大（77.4 mm）、新梢長(zhǎng)度最長(zhǎng)（44.8 cm）。

整體來看，黑果枸杞1年生苗木在T2水分條件下的植株苗高、地徑、新梢長(zhǎng)度均大于其他幾個(gè)處理，生長(zhǎng)狀況均好于其他處理，存活率指標(biāo)也表明，T2小區(qū)的5次灌水制度在試驗(yàn)區(qū)較為適宜。沙拐棗、花棒、梭梭1年生苗木在T3水分處理?xiàng)l件下的植株苗高、地徑、新梢長(zhǎng)度均大于其他幾個(gè)處理，生長(zhǎng)狀況均好于其他水分處理。結(jié)合植株存活率分析表明，沙拐棗、花棒、梭梭1年生苗木在T3小區(qū)實(shí)行4次灌水制度較為適宜。

方差分析結(jié)果表明，4種沙生植物1年生苗木在不同水分處理?xiàng)l件下苗高、地徑、新梢長(zhǎng)度均存在極顯著差異。

3 結(jié)論與討論

該試驗(yàn)結(jié)果表明，黑果枸杞1年生苗木在T2灌溉條件下平均含水量為17.7%，存活率和生長(zhǎng)量相較于其他灌溉方式達(dá)到最好，即在生長(zhǎng)季，每隔20 d灌溉1次，每次灌水量為870 m2/hm2，連續(xù)灌溉5次。沙拐棗、花棒、梭梭1年生苗木在T3灌溉條件下平均含水量為16.2%，存活率和生長(zhǎng)量相較于其他水分處理方式好，且每種植物的存活率均達(dá)90%。在干旱少雨的季節(jié)，即5月15日—8月25日，在水資源相對(duì)匱乏的干旱半干旱荒漠地區(qū)，為加強(qiáng)沙拐棗、花棒、梭梭植株苗期管理，保證造林苗木正常生長(zhǎng)，可選擇每隔20 d灌水1次，每次灌水量為870 m2/hm2，連續(xù)灌水4次的水分處理方式進(jìn)行苗期管理。

黑果枸杞作為經(jīng)濟(jì)作物，與沙拐棗、花棒、梭梭等防風(fēng)固沙植物相比，對(duì)干旱的適應(yīng)性相對(duì)較差，對(duì)水分需求量更高。在相同水分條件下，沙拐棗、花棒、梭梭的幼苗存活率基本為黑果枸杞的2倍。在干旱少雨的阿拉善地區(qū)，選擇適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)良造林樹種是極為重要的。此次研究為干旱半干旱地區(qū)選擇優(yōu)良造林樹種提供了有力的基礎(chǔ)資料。在自然條件惡劣的情況下，通常會(huì)通過人工灌水的方式保障造林幼苗的成活率。該研究通過控制灌溉用水來形成不同程度的干旱脅迫，進(jìn)而評(píng)價(jià)植物的抗旱性，此法簡(jiǎn)便易行，所得結(jié)果在試驗(yàn)當(dāng)?shù)貤l件下比較可靠，為建立行之有效的適用于鄉(xiāng)土樹種的灌水方式提供了依據(jù)。

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