歐李在隴東黃土高原地區(qū)引種栽植的生物學(xué)特征研究

汝海麗，馬 強(qiáng)，呂和平，丁愛(ài)強(qiáng)，劉鎧源，靳雪琴

(平?jīng)鍪兴帘３挚茖W(xué)研究所，甘肅 平?jīng)?744000)

歐李(Cerasushumilis)分布于山西、新疆、內(nèi)蒙古、甘肅等地，常生長(zhǎng)在陽(yáng)坡沙地或山地灌叢中，植株矮小，生長(zhǎng)快，結(jié)果能力強(qiáng)，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。在荒坡地或撂荒的耕地上種植歐李，可增加地上植物生物量，起到提高土地生產(chǎn)力和凈化空氣的作用。同時(shí)，在坡地上栽植歐李，其豐富的網(wǎng)狀根系能夠?qū)⑼寥览卫苇h(huán)抱住，從而具有很好的水土保持和生態(tài)保護(hù)作用[1-2]。歐李果實(shí)鈣含量高且味道酸爽可口，是很好的新型鮮食水果。另外，歐李果實(shí)還可加工成果汁、果脯等，具有很好的商品化、產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)前景[2-3]。

董曉輝等[4]研究發(fā)現(xiàn)，歐李在黃土高原丘陵區(qū)有很好的適應(yīng)性，不僅可以增加農(nóng)民收入，而且對(duì)提高當(dāng)?shù)厮帘３帜芰Α⒏纳粕鷳B(tài)環(huán)境具有重要的意義。李衛(wèi)東等[5]認(rèn)為歐李是“一帶一路”倡議下的沙產(chǎn)業(yè)優(yōu)良品種，綜合利用價(jià)值極高。本次在平?jīng)鍪械囊N栽植試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，歐李生長(zhǎng)狀況良好，春季繁花似錦且花期長(zhǎng)，夏季枝繁葉茂且果實(shí)色澤鮮艷，是試驗(yàn)區(qū)一道亮麗的風(fēng)景，且栽植第二年結(jié)果量就高達(dá)23 028 kg/hm2。所以，在隴東黃土高原地區(qū)大力推廣歐李具有廣闊前景[6-9]。為了深入認(rèn)識(shí)歐李在隴東黃土高原地區(qū)的生長(zhǎng)特點(diǎn)，提高田間管理管護(hù)能力，我們對(duì)歐李的生物學(xué)特征進(jìn)行了研究。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于平?jīng)鍪屑埛粶狭饔虻臏项^壩肩上。紙坊溝流域位于甘肅省平?jīng)鍪谐悄?，屬?zèng)芎痈闪饕患?jí)支溝，地理坐標(biāo)為東經(jīng)106°37′～106°42′、北緯35°26′～35°33′，海拔為1 365～2 104 m，流域總面積18.98 km2，地形地貌屬于黃土丘陵溝壑區(qū)形態(tài)，有典型發(fā)育的黃土地貌。流域年均日照時(shí)數(shù)2 381 h，年均氣溫8.8 ℃，≥10 ℃年均積溫2 935.1 ℃，年均降水量548.7 mm，降水量主要集中在6—9月，年均蒸發(fā)量1 499.2 mm，年均無(wú)霜期142 d，年均風(fēng)速2 m/s。

1.2 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)用地的立地類型為臺(tái)地和坡地，土壤類型為黃綿土。臺(tái)地為上下兩臺(tái)，上臺(tái)地與紙坊溝一壩壩面齊平，四周開(kāi)闊，東北邊緣下部為紙坊溝水庫(kù)溢洪道，靠東方向距離山坡約有30 m，地勢(shì)較高，受西北風(fēng)影響較大，土質(zhì)較松軟；下臺(tái)地南面位于壩坡下，靠東方向緊貼上臺(tái)地的坡腳，與上臺(tái)地高差約10 m，北面地邊有樹(shù)木遮擋，受西北風(fēng)影響較上臺(tái)地小。坡地為標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)(20 m×5 m)，上邊緣與下臺(tái)地相連接，坡度分別為5°、10°、15°、20°。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及布設(shè)

2017年2月底，對(duì)臺(tái)地進(jìn)行翻整，剔除雜草雜石，并按照5 m×5 m大小劃分小區(qū)，將有機(jī)肥(牛糞)和尿素、磷酸二胺肥料均勻撒施到土壤中，用鐵锨翻整大概30 cm深，將肥料翻入土壤中，并在每個(gè)小區(qū)內(nèi)噴灑石硫合劑等對(duì)土壤進(jìn)行殺蟲(chóng)處理。3月份從山西運(yùn)城市絳縣引進(jìn)3年生歐李7號(hào)實(shí)生苗定植，臺(tái)地栽植密度0.5 m×0.7 m，每小區(qū)70株，共定植75個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。坡地采用水平階整地栽植，株行距0.65 m×0.8 m，每個(gè)徑流小區(qū)栽植歐李200株，施肥量與臺(tái)地相同。在精心管護(hù)下，2018年試驗(yàn)地歐李長(zhǎng)勢(shì)良好。

1.4 樣株采集和研究指標(biāo)的測(cè)定方法

因歐李生長(zhǎng)快速，根系較大，取樣時(shí)不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且破壞嚴(yán)重，因此我們只在試驗(yàn)地抽取具有代表性的樣株來(lái)測(cè)定根系。2018年9月中旬在上臺(tái)地抽取4株、下臺(tái)地抽取2株，在10°、15°、20°徑流小區(qū)內(nèi)各抽取1株，總共抽取9個(gè)樣株，原狀整株挖取。用游標(biāo)卡尺測(cè)定根、莖的直徑，用鋼卷尺測(cè)定根、莖的長(zhǎng)度；現(xiàn)場(chǎng)稱量根、莖、葉的鮮質(zhì)量，然后帶回室內(nèi)用電烘箱在75 ℃恒溫下烘干48 h至恒定質(zhì)量，稱取干質(zhì)量。

2 結(jié)果分析

2.1 不同立地條件下的歐李植株生物量及根冠比

由表1可知，測(cè)定的9個(gè)歐李植株平均干生物量為581.81 g/株，鮮生物量為989.37 g/株，平均根冠比3.21。其中：上臺(tái)地4個(gè)歐李樣株平均干生物量為465.55 g/株，鮮生物量為816.81 g/株，平均根冠比3.30；下臺(tái)地2個(gè)歐李樣株平均干生物量為722.96 g/株，鮮生物量為1 195.72 g/株，平均根冠比3.02；徑流小區(qū)3個(gè)歐李樣株平均干生物量為556.91 g/株，鮮生物量為955.58 g/株，平均根冠比3.32。在三個(gè)區(qū)域中，下臺(tái)地的干生物量最大，分別是上臺(tái)地的1.55倍和徑流小區(qū)的1.30倍；下臺(tái)地的根冠比最小，分別是上臺(tái)地的91.5%和徑流小區(qū)的91.0%，但無(wú)明顯差異。

表1 不同立地條件下歐李植株生物量及根冠比分析

2.2 不同立地條件下歐李根系形態(tài)特征

2.2.1 歐李根系在土壤中的分布特征

2017年10月，對(duì)當(dāng)年栽植的3年生歐李實(shí)生苗挖取5株完整根系進(jìn)行測(cè)定。如圖1所示，觀察發(fā)現(xiàn)，歐李栽植當(dāng)年根系由于生長(zhǎng)速度過(guò)快呈肉質(zhì)，三級(jí)根直徑可達(dá)0.6 cm，顏色為姜黃色。栽植當(dāng)年根系主要分布在20～40 cm土層內(nèi)，且分布均勻，垂直根系長(zhǎng)50～70 cm，水平根系長(zhǎng)20～50 cm，單株根系總量可達(dá)100條。

栽植第二年觀察發(fā)現(xiàn)，歐李根系生長(zhǎng)仍然很快，但根系呈現(xiàn)木質(zhì)化狀態(tài)，顏色加深，垂直根系長(zhǎng)50～135 cm，水平根系長(zhǎng)50～120 cm，主要分布在30～70 cm土層內(nèi)。觀察發(fā)現(xiàn)：上臺(tái)地歐李植株垂直根系較多，根系分布相對(duì)集中緊湊，毛細(xì)根豐富(見(jiàn)圖2)；下臺(tái)地土壤較上臺(tái)地緊密，因而下臺(tái)地歐李植株根系長(zhǎng)度較上臺(tái)地短，根系以斜向生長(zhǎng)為主，總體呈傘狀分布，毛細(xì)根不及上臺(tái)地(見(jiàn)圖3)，根系上有根瘤出現(xiàn)。徑流小區(qū)歐李植株根系分布與下臺(tái)地相同，亦呈傘狀分布，但根幅明顯小于臺(tái)地。

圖1 歐李植株 圖2 上臺(tái)地根系 圖3 下臺(tái)地根系

2.2.2 歐李根系生長(zhǎng)特征

2018年10月份將9株樣本株的根系完整取出，觀察發(fā)現(xiàn)，歐李根系數(shù)量較2017年明顯增多。本研究采用符浣溪[10]關(guān)于歐李根系分級(jí)及命名的方法來(lái)劃分根的級(jí)次，即由外向內(nèi)進(jìn)行分級(jí)和命名。由表2可看出，歐李栽植第二年側(cè)根總共劃分為3級(jí)?？傮w上，三級(jí)根數(shù)量為16～27條，三級(jí)根上生長(zhǎng)的二級(jí)根數(shù)量更多(33～127條)，二級(jí)根上面生長(zhǎng)的一級(jí)根數(shù)量更龐大。三級(jí)根平均根系長(zhǎng)52.63 cm，平均根系粗0.89 cm；二級(jí)根系平均長(zhǎng)度39.25 cm，平均粗度0.39 cm；一級(jí)根系長(zhǎng)度29.32 cm，平均粗度0.24 cm。研究發(fā)現(xiàn)，根系生長(zhǎng)特性跟立地條件相關(guān)。從表2可以看出，根系分布深度大小變化為上臺(tái)地(118 cm)>下臺(tái)地(97 cm)>坡地(75 cm)，根頸粗度則呈相反變化趨勢(shì)，上臺(tái)地(3.19 cm)<下臺(tái)地(3.59 cm)<坡地(3.73 cm)。表2同時(shí)表明，3個(gè)區(qū)域的三級(jí)根數(shù)量和粗度差異不明顯，但二級(jí)根和一級(jí)根的數(shù)量和粗度差異明顯。

表2 不同立地條件下歐李根系生長(zhǎng)特征指標(biāo)分析

2.3 不同立地條件下歐李莖葉生長(zhǎng)特征

如圖1所示，歐李葉互生，葉片倒卵形或橢圓形，長(zhǎng)4～6 cm，寬2～3 cm，先端急尖或漸尖，基部楔形，邊緣有淺細(xì)鋸齒，葉柄短小，枝條為紅褐色。據(jù)2018年對(duì)歐李枝條特征指標(biāo)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，歐李枝條數(shù)量較2017年明顯增多，枝條長(zhǎng)度和粗度也有所增加。2年生枝是當(dāng)年掛果的主枝，2018年2年生枝數(shù)量多為3個(gè)，長(zhǎng)度為22.00～110.50 cm，粗度為0.53～1.13 cm；一級(jí)枝數(shù)量最多(4～47個(gè))，長(zhǎng)度(20.00～62.89 cm)和粗度(0.20～0.49 cm)較2年生枝條小，且一級(jí)枝上的二級(jí)枝生長(zhǎng)差異很大。根據(jù)表3，上臺(tái)地樣本株二級(jí)枝長(zhǎng)度為41.50～115.00 cm，下臺(tái)地只有30.00～33.00 cm，而徑流小區(qū)無(wú)二級(jí)枝。實(shí)地觀察還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)年結(jié)果枝數(shù)量和結(jié)果量越多的植株，其基生枝數(shù)量越少且生長(zhǎng)得越細(xì)弱。

表3 不同立地條件下歐李枝條生長(zhǎng)特征

3 討論及結(jié)論

(1)研究分析表明，在相同栽植條件下，相對(duì)溫暖濕潤(rùn)的立地條件有利于歐李植株的生長(zhǎng)，其枝葉生長(zhǎng)茂盛，根冠比小；在相近的氣候條件下，栽培條件對(duì)歐李植株的生長(zhǎng)影響明顯。

(2)不同土壤質(zhì)地對(duì)歐李根系的生長(zhǎng)和分布具有明顯的影響。在土質(zhì)較松軟區(qū)域(上臺(tái)地)垂直根系數(shù)量多，根系分布相對(duì)密集緊湊；在土質(zhì)稍硬的區(qū)域(下臺(tái)地和坡地)根系斜向生長(zhǎng)，根幅較大，粗壯根相對(duì)較多，根系集中分布在相對(duì)較淺土層內(nèi)。這說(shuō)明歐李能夠根據(jù)土壤特性來(lái)調(diào)整根系生長(zhǎng)及分布狀況，根系生長(zhǎng)具有極強(qiáng)的適應(yīng)性。歐李根系生長(zhǎng)和分布的特征表明，在土質(zhì)稍硬的坡地上栽植的歐李能夠在較淺土層內(nèi)集中生長(zhǎng)和分布根系，根系縱橫交錯(cuò)，形成密集的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有利于固土保水；在松軟土壤上栽植的歐李，其豐富的垂直根系有利于吸收深層土壤水分和養(yǎng)分形成經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。本研究還發(fā)現(xiàn)在部分根系上有根瘤出現(xiàn)，說(shuō)明歐李根系還可能有一定的固氮能力，這還有待后續(xù)進(jìn)一步研究。

(3)基生枝在萌發(fā)后的第二年結(jié)果是歐李的一個(gè)重要特征，其數(shù)量多少和健壯程度直接影響歐李的枝葉生物量及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。