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    伊朗荒漠化防治中的植物應(yīng)用及其造林模式

    2023-05-30 14:50:49劉虎俊劉淑娟萬(wàn)翔劉開(kāi)琳李菁菁王方琳袁宏波SalmanZare
    防護(hù)林科技 2023年2期
    關(guān)鍵詞:植物資源荒漠相似性

    劉虎俊 劉淑娟 萬(wàn)翔 劉開(kāi)琳 李菁菁 王方琳 袁宏波 SalmanZare

    摘要伊朗氣候和土地類型多樣,孕育了豐富的荒漠植物資源,與我國(guó)西北干旱地區(qū)有部分相似,研究其荒漠植物可為我國(guó)荒漠種質(zhì)資源引進(jìn)提供參考。伊朗干旱荒漠占全國(guó)土地面積的87%,荒漠化防治研究和利用較多的植物有44種,其中耐鹽植物占40.00%,沙生植物種占34.29%,適宜石質(zhì)土地生長(zhǎng)的植物種占14.29%。與我國(guó)荒漠化治理應(yīng)用植物種的相似度為20.45%,屬的相似度為70.45%。檉柳屬(Tamarix)有78.26%的種可供我國(guó)引種。伊朗是具有潛在荒漠種質(zhì)資源引種地,其戈壁和洪水截流造林成功模式對(duì)我國(guó)荒漠化防治也具有參考價(jià)值。

    關(guān)鍵詞伊朗;荒漠;植物資源;相似性;應(yīng)用

    中圖分類號(hào):S722.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Adoi:10.13601/j.issn.1005-5215.2023.02.017

    伊朗是“一帶一路”重要國(guó)家,是中東地區(qū)最大的經(jīng)濟(jì)體之一[1],也是世界干旱半干旱區(qū)資源利用成效較大的國(guó)家,與我國(guó)有悠久的交流歷史。伊朗是重要的干旱農(nóng)作物起源地之一,農(nóng)業(yè)歷史已有12000年,培育出許多重要的農(nóng)作物種,國(guó)內(nèi)對(duì)其農(nóng)業(yè)格局和發(fā)展多有研究[1,2]。伊朗氣候變化也影響我國(guó)新疆等地氣候條件[2,3]。研究其植物資源對(duì)我國(guó)干旱半干旱區(qū)資源保護(hù)和利用具有重要參考意義。

    伊朗地處低緯度,熱量充足,北部春夏秋季較為涼爽,冬季較為寒冷;南部夏季炎熱,荒漠帶占全國(guó)土地面積的87%[4],西部和西南部是寬闊的扎格羅斯山山系,僅西南部波斯灣沿岸與北部里海沿岸有小面積的沖積平原。中部高原和東部分布大面積干旱荒漠草原、鹽漬化土地和沙漠。伊朗南部沿海地區(qū)屬沙漠性氣候和半沙漠性氣候,干熱季節(jié)可持續(xù)7個(gè)月,冬季溫暖且濕潤(rùn),降水也往往形成于此時(shí),這和北下的冷空氣有關(guān)系;夏天處于副熱帶高壓的控制下,氣溫很高,且降水不多[5,6],加上種類多樣的地形,孕育了豐富的植物資源[4,5]。伊朗沙漠事務(wù)局(BureauofDesertAffairs)確定17個(gè)省份為“荒漠化地區(qū)”,這些省份的人口約占總?cè)丝诘?0%。國(guó)內(nèi)外對(duì)伊朗荒漠格局[5,6]、荒漠化成因[7,8]及荒漠資源利用進(jìn)行了研究,提出了適宜荒漠區(qū)利用的植物資源[5,9],國(guó)內(nèi)對(duì)伊朗荒漠植物資源的研究較少。伊朗地處低緯度,熱量充足,加上種類多樣的地形,形成了多種優(yōu)良作物,為世界提供了優(yōu)良種質(zhì)資源[10]。我國(guó)的苜蓿、石榴和葡萄都引自伊朗[11]。伊朗分布許多植物種與我國(guó)西北干旱區(qū)相似,如胡楊(Populuseuphratica)和梭梭(Holoxylonammodendron)[12,13]。因此,研究伊朗的荒漠區(qū)資源植物及其造林模式,可為我國(guó)植物種質(zhì)資源引種提供依據(jù)。

    1伊朗荒漠化防治引用的植物

    在植物地理區(qū)系分區(qū)中,伊朗主要屬于泛北極植物區(qū)的伊朗-土蘭地區(qū)[14],荒漠區(qū)以溫帶植物為建群種,兼有暖溫帶植物和亞熱帶植物,屬于溫帶亞洲分布和地中海區(qū)至中亞分布及其變型,常見(jiàn)的植物有梭梭屬(Haloxylon)、駝蹄瓣屬(Zygophyllum)、檉柳屬(Tamarix)、沙拐棗屬(Calligonum)、牧豆樹(shù)屬(Prosopis)和仙人掌屬(Cactus)等;有泛熱帶分布及其變型,如樸樹(shù)屬(Celtis);舊大陸熱帶分布及其變型,如合歡屬(Acacia)[5]。植物種較多的屬有檉柳屬23種[9]、濱藜屬(Atriplex)16種和沙拐棗屬10種[5]。

    伊朗應(yīng)用較多的荒漠植物有44種(表1),其中喬木和小喬木有11種,占25.00%;草本有2種,只占4.55%;灌木占70.45%。這些植物種包括了溫帶、曖溫帶、熱帶和亞熱帶植物。溫帶植物占54.55%,曖溫帶植物占20.45%,熱帶植物占13.64%,亞熱帶植物占11.36%。這些植物分屬楊柳科(Salicaceae)、木麻黃科(Casuarinaceae)、夾竹桃科(Apocynaceae)、薔薇科(Rosaceae)、豆科(Fabaceae/Mimosaceae)、胡頹子科(Elaeagnaceae)、苦木科(Simaroubaceae)、柏科(Cupressaceae)、鼠李科(Rhamnaceae)、菊科(Asteraceae)、麻黃科(Ephedraceae)、蒺藜科(Zygophyllaceae)、蓼科(Polygonaceae)、禾本科(Graminiaea)、檉柳科(Tamaricaceae)、藜科(Chenopodiaceae)、莎草科(Cyperaceae)、桃金娘科(Myrtaceae)和桑科(Moraceae)等19個(gè)科。植物屬(種)數(shù)量只有豆科有10種植物,藜科8種,其余各科植物是2種或1種。適應(yīng)區(qū)域較廣的植物種有銀頂白蠟蒿(Artemisiasieberi),在全國(guó)46%的地區(qū)都可分布,還有沙棗(Elaeagnusangustifolia)、刺槐(Robiniapseudoacacia)、臭椿(Ailanthusglandulosa)、南歐紫荊(Cercissilliquastrum)等適宜生長(zhǎng)區(qū)域也相對(duì)較大。

    從適宜土壤可分為耐鹽植物、沙生植物和耐貧瘠石質(zhì)土壤的植物。其中耐鹽植物較多,占40.00%,代表植物有胡楊、南歐紫荊、赤桉(Eucalyptuscamaldulensis)、板足駝蹄瓣(Zygophyllumeurypterum)、鹽生白刺(Nitrariaschoberi)、灌木狀堿蓬(Suaedafruticosa)、白莖蓬(Seidlitziarosmarinus)、鹽花蓬(Halanthiumraiflorum)、柔黃花牧豆樹(shù)(Prosopisjuliflora)、Artemisiasieberi及木麻黃屬(Casuarina)、檉柳屬、豬毛菜屬(Salsola)、濱藜屬植物。

    沙生植物種有Ephedrastrobilacea、Astragalussquarrosus、Smirnoviairanica、Ammodendronpersicum、Cyperusconglomerates、白莖蓬、Artemisiasieberi、羽毛針禾(Stipagrostisplumosa)、單刺蓬(Cornulacamomocantha)、Cenchrusciliaris及沙拐棗屬、梭梭屬植物,占植物總數(shù)的34.29%。

    耐貧瘠石質(zhì)土壤的植物主要有Amygdaluslycioides、光葉翼蓼(Pteropyrumaucheri)、樸樹(shù)(Celtiscaucasica)、無(wú)花果(Ficuscarica)、柔黃花牧豆樹(shù)。應(yīng)用較多的植物種有敘利亞棗(Ziziphusspina-christi)、白莖蓬、鹽生白刺、刺山柑(Capparisspinosa)、赤桉、柔黃花牧豆樹(shù)及合歡屬、濱藜屬、沙拐棗屬、檉柳屬、梭梭屬、豬毛菜屬植物。

    2與我國(guó)荒漠區(qū)植物相似性比較

    伊朗大部分地區(qū)是荒漠和草原氣候[2],位于撒哈拉-阿拉伯區(qū)熱帶亞熱帶荒漠,部分地區(qū)屬于亞洲溫帶荒漠,與我國(guó)西北干旱區(qū)有部分相似性。通過(guò)兩地都有分布的植物與植物總數(shù)比值百分?jǐn)?shù)說(shuō)明中伊兩國(guó)荒漠化治理應(yīng)用植物的相似度,種的相似度為20.45%,屬的相似度為70.45%(表1)。文獻(xiàn)報(bào)道[5,9]的伊朗荒漠植物在我國(guó)分布種有9種,如胡楊、沙棗、刺槐(人工種植)、臭椿、刺山柑、無(wú)花果(Ficuscarica)和鹽生白刺等,主要分布在新疆、甘肅和內(nèi)蒙古西部。同屬分布的溫帶荒漠區(qū)常見(jiàn)植物種有沙拐棗、白刺及檉柳屬的無(wú)葉檉柳(Tamarixaphylla)、多枝檉柳(T.ramosissima)、蜜花檉柳(T.arceuthoides)、剛毛檉柳(T.hispida)和紫桿檉柳(T.androssowii),以及梭梭屬的梭梭(Holoxylonammodendron)、白梭梭(H.persicum)等,在我國(guó)北方荒漠化防治中大量應(yīng)用。伊朗適宜中國(guó)北方的潛在引種植物種有12種(表2),我國(guó)沒(méi)有分布的一些植物比較特別,如Amygdaluslycioides,在150~250mm降水量可正常生長(zhǎng),是貧瘠的石質(zhì)山地優(yōu)良水土保持樹(shù)種。我國(guó)荒漠區(qū)的駝蹄瓣屬(Zygophyllum)都是草本植物[15],而Zygophyllumeurypterum則是枝條柔軟呈藤本狀的灌木,高度可達(dá)1.5~2.0m,種子和插條都可以繁殖,是干旱區(qū)荒漠草地重要的植物種。我國(guó)分布的濱藜屬植物多為草本[15],而伊朗的鹽堿地治理所用濱藜屬植物種有1年生、多年生和常綠灌木,耐鹽漬和黏性土壤,是有潛在利用價(jià)值的草地荒漠化治理植物。波斯銀砂槐(Ammodendronpersicum)平均高度約為2m,最高可達(dá)到6.8m,適應(yīng)沙地、鹽堿地和鈣質(zhì)土壤,適宜氣溫為-10~51℃,可種子繁殖,羊和駱駝喜食其葉和種子,是荒漠草地的建群植物種。柔黃花牧豆樹(shù)適應(yīng)貧瘠、粗質(zhì)和鹽漬地,其木質(zhì)堅(jiān)硬,是經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的家具用材,樹(shù)皮可用于鞣革,羊等家畜喜食其花果葉,是一種利用價(jià)值較高的樹(shù)種。另外,赤桉和木麻黃屬、合歡屬植物在我國(guó)南方亞熱帶區(qū)有分布或人工種植。

    3荒漠區(qū)造林模式

    伊朗在荒漠區(qū)風(fēng)沙危害嚴(yán)重區(qū)域植樹(shù)造林以保護(hù)村鎮(zhèn)、居住生活設(shè)施、交通通信設(shè)施等。流動(dòng)沙丘造林方式有直接造林、噴撒瀝青固定流沙造林,也根據(jù)區(qū)域環(huán)境特征,采用相應(yīng)工程措施造林。其中戈壁積沙造林和洪水截流造林都是利用了區(qū)域風(fēng)沙優(yōu)勢(shì)和山區(qū)流水特征而開(kāi)展的,取得了良好效果。

    3.1戈壁積沙造林

    戈壁由粗砂和礫石組成,地勢(shì)起伏平緩,表層覆蓋礫石,滲透性極好,溫差大,保水保肥性極差,風(fēng)大沙多。為了減少風(fēng)沙危害,伊朗科技人員應(yīng)用戈壁開(kāi)溝造林方法,提高了造林成活率,形成了戈壁防風(fēng)固沙林。

    這種造林方法是在造林地開(kāi)溝,利用自然風(fēng)力在溝內(nèi)積沙塵,使植樹(shù)溝內(nèi)的土壤條件得到改善,創(chuàng)造有利植物生長(zhǎng)的小環(huán)境。開(kāi)溝方向與主風(fēng)向垂直,全年起沙風(fēng)向以偏西風(fēng)和西北風(fēng)為主,則溝向?yàn)闁|北和東南方向,開(kāi)溝要直并互相平行。根據(jù)具體情況確定溝間距離,一般采用100m溝距,也有縮小溝距進(jìn)行多帶配置。溝寬50~100cm,深50cm,挖出的土堆放在下風(fēng)側(cè)溝邊上,斷面堆成梯形。開(kāi)溝時(shí)間要在造林前1~2年的秋季進(jìn)行,經(jīng)過(guò)冬春2個(gè)風(fēng)季,風(fēng)將細(xì)沙吹到溝內(nèi),等積沙厚度超過(guò)30cm就可以造林了。造林采用常規(guī)栽植方法,于每溝內(nèi)植樹(shù)1行,根據(jù)樹(shù)種確定株距,造林樹(shù)種主要是檉柳和梭梭。戈壁開(kāi)溝積沙造林有利于蓄水保墑,造林效果顯著。

    3.2洪水截流造林

    伊朗的山地面積大,極易有暴雨發(fā)生,土壤侵蝕和泥石流等自然災(zāi)害多發(fā)。為了防止水土流失,提高水資源利用效率,伊朗加強(qiáng)了洪水利用模式、水土保持及河流泥沙的研究和治理,并取得了一定的成績(jī)。其中洪水溢流壩工程是一項(xiàng)水土保持和洪水利用綜合模式。這是一種截留暴雨形成的徑流,并且安全分散,提高偶爾高強(qiáng)度降水的經(jīng)濟(jì)利用水資源的模式。通過(guò)觀測(cè)洪水流經(jīng)路線,在適當(dāng)位置修筑半封閉水壩,截留一部水,在其下游一定位置再修一條半封閉水壩,這樣依次修筑若干條水壩,沿河道形成水壩群,將洪水分散截留,使其梯次下泄,形成若干水塘或淤積地,減輕洪水災(zāi)害。同時(shí),截留也增加了洪水下滲率,提高了下游地下水位,改變了流域水資源的分配模式,充分利用了有限水資源。

    根據(jù)造林目標(biāo),通過(guò)這種溢流壩攔截洪水,在壩地及其周圍植樹(shù)造林。也可利用水源蓄水,抽提灌溉造林。根據(jù)地形,溢流壩設(shè)計(jì)為半封閉式多級(jí)淤地壩,自然集水坡面能有效截留地表徑流,減少水土流失,形成淤壩地。在壩地造林,林分郁閉后不僅保持水土,也成為水源涵養(yǎng)林,調(diào)節(jié)雨水。另外,也可以在水塘周圍造林,這種造林模式有效控制了山區(qū)的水土流失,減少了河流泥沙,削減了洪水危害,為流域內(nèi)的林業(yè)生產(chǎn)提供了有利條件。

    4討論與結(jié)論

    伊朗荒漠主體部分屬于撒哈拉-阿拉伯區(qū)熱帶亞熱帶荒漠[16],15%的土地呈鹽漬化,鹽漠面積相對(duì)較大,60%的耕地受風(fēng)蝕影響,大面積分布鹽漬地、裸地和巖漠,沙漠面積相對(duì)較小[6],在地下水較高和泉水涌出的地方出現(xiàn)綠洲[5],植物種集中分布。伊朗高原全年盛行大風(fēng),夏季以北風(fēng)或西北風(fēng)為主,冬季以東風(fēng)或東北風(fēng)為主,在內(nèi)陸、美索不達(dá)米亞平原和里海沿岸都有著相當(dāng)強(qiáng)的“焚風(fēng)”效應(yīng)。在炎熱的下午地面急劇升溫還會(huì)引發(fā)沙塵暴,地方性風(fēng)中最為有名的是錫斯坦的“一百二十日風(fēng)”(Windof120days)。這些嚴(yán)酷的地理和氣候環(huán)境限制了植物分布,加之海陸位置作用,形成了特殊的植被類型。

    伊朗的干旱荒漠帶植被占全國(guó)土地面積的87%,分布有豐富的荒漠植物種[17],植物資源約有190屬8500~9500種植物,其中2324種在伊朗本土廣泛應(yīng)用[18]?;哪畢^(qū)研究和利用較多的植物有44種,在干旱區(qū)營(yíng)林計(jì)劃中取得顯著成效的植物品種有22種[19]~35種[5],分屬19科,這些科的植物種多為少種屬。這與我國(guó)沙漠地區(qū)的植物屬(種)單一的特征相似[20,21]。伊朗應(yīng)用的荒漠植物種與我國(guó)西北干旱區(qū)有相似類型,特別是新疆及河西走廊地區(qū)有部分相似性,荒漠區(qū)應(yīng)用較多的植物9種,在新疆、甘肅和內(nèi)蒙古西部分布[12,13]。植物地理學(xué)分析中,地中海區(qū)、西亞至中亞分布是中國(guó)干旱荒漠區(qū)植物區(qū)系的同類型屬中比例最高的[21],與伊朗荒漠的植物地理區(qū)系類型相似。檉柳屬植物適應(yīng)鹽堿土壤,是鹽漬化土地生態(tài)建設(shè)的常用植物,我國(guó)有18種2變種[22],伊朗分布23種[9],其中兩國(guó)都有分布的種有5種,還有78.26%的種可供我國(guó)引種。另外,伊朗所使用植物有些種比較特別,可供我國(guó)荒漠區(qū)引種應(yīng)用。如駝蹄瓣屬[23]的藤本灌木Zygophyllumeurypterum,1年生、多年生和常綠耐鹽漬和黏性土壤的濱藜屬植物,還有適應(yīng)我國(guó)南方亞熱帶區(qū)的木麻黃屬和合歡屬植物種,這些植物種是具有潛在引種價(jià)值的植物種。

    伊朗進(jìn)行了大范圍的防治荒漠化工作,采取了化學(xué)、生物固沙,營(yíng)造防風(fēng)防沙林[24]。造林方式以分植物種采取相應(yīng)措施,草本植物治沙有移栽也有直播,而喬灌木治沙則是苗木移植,流動(dòng)沙丘造林方式有直接造林、噴撒瀝青固定流沙造林[6]。流沙地造林不整地,而戈壁和洪水溝造林,進(jìn)行開(kāi)溝和淤地壩工程。戈壁積沙造林則利用風(fēng)沙活動(dòng)規(guī)律,在種植溝積沙,改善了土壤條件,提高造林成活率。這種模式在我國(guó)的戈壁造林中也得到證明,效果良好[25,26]。建立大壩是伊朗防止水土流失的重要方法[27],溢流壩淤地蓄水造林,提高了水分利用率,增加了造林成活率,也降低了洪水的災(zāi)害,取得了防洪和蓄水造林雙贏的效果[28]。

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    收稿日期:2022-10-12

    基金項(xiàng)目:甘肅省林業(yè)和草原局項(xiàng)目“中西亞國(guó)家荒漠化防治與治理技術(shù)合作研究”(ky2009);甘肅省科技計(jì)劃項(xiàng)目“中伊干旱沙區(qū)植物資源評(píng)價(jià)與可持續(xù)利用合作研究”(20YF3WA006),“基于新材料新技術(shù)的荒漠化防治”(20JR5RA098)

    作者簡(jiǎn)介:劉虎?。?965-),男,甘肅禮縣人,研究員,主要從事荒漠生態(tài)研究,E-mail:hujunliu66@163.com

    通信作者:萬(wàn)翔(1988-),女,甘肅景泰人,副研究員,主要從事荒漠生態(tài)研究,E-mail:1659867376@qq.com

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