從天水站沙棘研究談丘三區(qū)沙棘種植開發(fā)

李學(xué)勇，王 昕，李 旭

[黃河水土保持天水治理監(jiān)督局(黃河水利委員會(huì) 天水水土保持科學(xué)試驗(yàn)站)，甘肅 天水 741000]

甘肅省沙棘資源有中國(guó)沙棘(Hippophaerhamnoidessubsp.sinensis)、肋果沙棘(Hippophaeneurocarpa)和西藏沙棘(Hippophaetibetana)3個(gè)種或亞種，主要分布在海拔1 000 m左右的渭河以南梁峁河谷地區(qū)到海拔4 000 m左右的甘南高原和祁連山地的山坡范圍內(nèi)。全省沙棘資源總面積13.3萬hm2，占全國(guó)沙棘林面積的20%左右，是全國(guó)重要的沙棘分布區(qū)之一[1]。沙棘在甘肅省黃土丘陵溝壑區(qū)第三副區(qū)(以下簡(jiǎn)稱“丘三區(qū)”)林區(qū)多呈片狀或塊狀分布于樹木稀少的陽(yáng)坡和林緣，在非林區(qū)多呈帶狀沿梁分布。天水市作為甘肅丘三區(qū)的主要組成部分，屬溫帶半濕潤(rùn)氣候區(qū)，年均氣溫11.5 ℃，年均降水量574 mm，年均日照時(shí)數(shù)2 100 h，氣候溫和，四季分明，日照充足，降水適中，是沙棘生長(zhǎng)適宜區(qū)，也是甘肅省沙棘資源的集中分布區(qū)之一。黃河水利委員會(huì)天水水土保持科學(xué)試驗(yàn)站(以下簡(jiǎn)稱“天水站”)從20世紀(jì)40年代起開始沙棘研究，在沙棘育種、育苗和種植方面開展了許多研究。下面在簡(jiǎn)述天水站沙棘研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)其研究主要區(qū)域——丘三區(qū)沙棘種植開發(fā)存在的問題以及前景等提出一些建議和展望。

1 天水站沙棘研究歷程簡(jiǎn)述

天水站作為我國(guó)最早的水土保持研究機(jī)構(gòu)，在建站之初的1943年就開始采集當(dāng)?shù)匾吧臣姆N子，開展育苗種植試驗(yàn)，進(jìn)行侵蝕溝壑的生物治理，同時(shí)在支毛溝建造沙棘籬，攔洪掛淤造地。

1976—1979年，天水站進(jìn)行了沙棘專題研究，取得了一系列成果，特別是圍繞沙棘薪炭林建設(shè)，在渭河上游地區(qū)開展飛播造林試驗(yàn)、模擬飛播造林試驗(yàn)等，為快速治理丘三區(qū)溝坡水土流失提供了可資借鑒的模式。1982年，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)陳揚(yáng)鈞與天水站于卓德兩位前輩撰寫的《沙棘根系的初步調(diào)查》[2]發(fā)表在《甘肅農(nóng)大學(xué)報(bào)》上，其對(duì)沙棘根系的初步研究填補(bǔ)了該方面的空白。該文章系統(tǒng)總結(jié)了其在甘肅秦安縣的研究成果，指出沙棘雖然主根不發(fā)達(dá)，但多數(shù)側(cè)根呈主根形式向下深扎，垂直根深50～80 cm，最深可達(dá)2 m，且具有強(qiáng)大的水平根系，根幅可達(dá)10 m，80%的根系分布在地表0～20 cm的土層中，這些都是沙棘適應(yīng)半干旱地區(qū)土壤環(huán)境的表現(xiàn)；沙棘平茬前根蘗量較少，但平茬后萌蘗量劇增，萌蘗苗可達(dá)6萬～18萬株/hm2。沙棘強(qiáng)大的水平根系和發(fā)達(dá)的垂直根系，能對(duì)土壤起到固定作用，加之萌蘗力強(qiáng)，是一種能迅速覆蓋地表、保持水土的優(yōu)良樹種。

1986—1988年，天水站承擔(dān)了甘肅省科學(xué)技術(shù)委員會(huì)“沙棘良種選育試驗(yàn)研究”課題，并陸續(xù)承擔(dān)了黃委下達(dá)的“沙棘良種培育”課題及國(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目“沙棘資源開發(fā)、良種選育及合理經(jīng)營(yíng)”專題，在以天水、蘭州為代表的丘三區(qū)就引進(jìn)品種的生態(tài)適應(yīng)性進(jìn)行了研究，并開展了初步優(yōu)選、雜交試驗(yàn)和栽培試驗(yàn)，使區(qū)域沙棘資源得以豐富。

1986—1990年，天水站參與了中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院主持的“沙棘遺傳改良系統(tǒng)研究”課題，負(fù)責(zé)其中的“中國(guó)沙棘地理種源試驗(yàn)研究”專題。專題利用沙棘種源的不同制定了沙棘地理種源試驗(yàn)種子調(diào)撥區(qū)劃，選用來自青海、新疆、西藏、山西、內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅、河北等省(區(qū))的19個(gè)種源地的材料，確定采種母樹林區(qū)，在較短時(shí)間內(nèi)初步選擇出了要引進(jìn)的優(yōu)良種源種子，為進(jìn)一步開展選優(yōu)、雜交育種奠定了基礎(chǔ)。專題根據(jù)中國(guó)沙棘的分布范圍，在其主要分布區(qū)內(nèi)按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)分別收集試驗(yàn)材料，記載采種母樹林區(qū)氣候條件、土壤條件、林分年齡、生長(zhǎng)發(fā)育等狀況，并在龍王溝試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了苗期試驗(yàn)，觀測(cè)物候期和生長(zhǎng)量，在梁家坪試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了造林試驗(yàn)，通過造林試驗(yàn)篩選不同用途的適宜種源。苗期試驗(yàn)結(jié)果表明，中國(guó)沙棘不同種源生長(zhǎng)差異顯著，呈明顯的地帶性，緯度越高，生長(zhǎng)越慢；緯度相近的，在海拔1 100～3 000 m范圍內(nèi)，海拔越高生長(zhǎng)量越大，低緯度高海拔的甘肅、青海種源優(yōu)勢(shì)明顯。參試沙棘的果實(shí)大小及單株產(chǎn)量的差異趨勢(shì)為：華北區(qū)種群果實(shí)較大、單株產(chǎn)量高，西北區(qū)種群果實(shí)小、單株產(chǎn)量低。試驗(yàn)初步選出了經(jīng)濟(jì)型、經(jīng)濟(jì)生態(tài)型、生態(tài)型等不同類型、不同用途的沙棘優(yōu)良種源和單株。另在古縣種源中發(fā)現(xiàn)無刺沙棘雌株，生長(zhǎng)頂端無刺，枝刺軟化細(xì)弱，呈退化狀態(tài)。

1998年，天水站作為參加單位，完成了由中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院主持的“沙棘遺傳改良系統(tǒng)研究”課題，其研究成果榮獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。2000年，黃河水土保持天水治理監(jiān)督局成立，與天水站一套人馬、兩塊牌子，但由于職能及科研項(xiàng)目申請(qǐng)渠道變化等多方面的原因，沙棘研究一度中斷。

2 近年來天水站開展的沙棘引種試驗(yàn)研究情況

2019—2020年，天水站與水利部沙棘開發(fā)管理中心合作開展了“黃土梁狀丘陵溝壑區(qū)高效水保植物示范建設(shè)”項(xiàng)目，將大果無刺沙棘等優(yōu)良沙棘品種作為項(xiàng)目示范的主要樹種引種到梁家坪和龍王溝試驗(yàn)場(chǎng)，延續(xù)了優(yōu)良沙棘品種的引種、試驗(yàn)觀測(cè)及示范、篩選研究工作。項(xiàng)目先后從甘肅省慶陽(yáng)市西峰區(qū)及新疆維吾爾自治區(qū)額敏縣引進(jìn)大果無刺沙棘“201301”至“201311”等俄羅斯第三代沙棘良種11個(gè)，中國(guó)沙棘與蒙古沙棘(Hippophaerhamnoidessubsp.mongolica)雜交優(yōu)良品種“雜雌優(yōu)1號(hào)”“雜雌優(yōu)10號(hào)”“雜雌優(yōu)12號(hào)”“雜雌優(yōu)54號(hào)”“雜雄1號(hào)”等5個(gè)品種，共計(jì)16個(gè)沙棘優(yōu)良品種。在梁家坪試驗(yàn)場(chǎng)選擇“201301”“201302”“201303”“201304”“201305”和“201307”6個(gè)品種建立栽培示范園2.0 hm2，在龍王溝試驗(yàn)場(chǎng)建立包括上述16個(gè)優(yōu)良品種的沙棘種質(zhì)圃0.2 hm2。其中，梁家坪試驗(yàn)場(chǎng)示范園立地條件為梯田，苗木定植株行距為1.5 m×2.0 m，灌溉配套集雨水窖；龍王溝試驗(yàn)場(chǎng)種質(zhì)圃立地條件為川水地，苗木定植株行距為1.0 m×1.2 m，機(jī)井灌溉。

2019年5月萌芽率調(diào)查及8月成活率調(diào)查結(jié)果(表1)表明，不同品種之間在萌芽率方面存在明顯差異。梁家坪試驗(yàn)場(chǎng)的6個(gè)大果沙棘品種中，“201301”“201303”萌芽率較高，均達(dá)到70%以上，“201307”萌芽率較低，為35%；6個(gè)品種成活率相對(duì)接近，總體上差異不大。龍王溝試驗(yàn)場(chǎng)種質(zhì)圃沙棘苗木萌芽率普遍較高，品種間差異不明顯；成活率達(dá)到或超過90%的品種有9個(gè)，其中“201307”成活率最高，達(dá)96.00%，“201310”成活率最低，為85.00%。

表1 苗木定植當(dāng)年萌芽率、成活率調(diào)查結(jié)果

在苗木生長(zhǎng)情況調(diào)查中，對(duì)比6個(gè)在梁家坪試驗(yàn)場(chǎng)和龍王溝試驗(yàn)場(chǎng)均種植的品種“201301”“201302”“201303”“201304”“201305”“201307”的樹高、地徑、新梢平均數(shù)量及長(zhǎng)度等觀測(cè)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)同一品種在兩個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)植株生長(zhǎng)量存在差異，同一試驗(yàn)場(chǎng)不同品種間生長(zhǎng)量也存在差異，其品種間差異情況兩個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)相近。試驗(yàn)品種在龍王溝試驗(yàn)場(chǎng)其樹高、地徑均優(yōu)于梁家坪試驗(yàn)場(chǎng)，這完全是前者位于川水地，水熱條件較好所致。

2019年8月，在梁家坪試驗(yàn)場(chǎng)和龍王溝試驗(yàn)場(chǎng)開展的以樹高、地徑、新梢平均數(shù)量及長(zhǎng)度等為觀測(cè)指標(biāo)的觀測(cè)結(jié)果(表2)表明：梁家坪試驗(yàn)場(chǎng)的“201304”在樹高、地徑上均表現(xiàn)為最優(yōu)，“201307”在新梢平均數(shù)量及長(zhǎng)度上表現(xiàn)為最優(yōu)；龍王溝試驗(yàn)場(chǎng)的“雜雄1號(hào)”在樹高和地徑上均表現(xiàn)為最優(yōu)，“雜雌優(yōu)54號(hào)”新梢平均數(shù)量最多，“雜雌優(yōu)12號(hào)”新梢平均長(zhǎng)度最長(zhǎng)。

2020年9月，在梁家坪、龍王溝試驗(yàn)場(chǎng)開展的以樹高、地徑為觀測(cè)指標(biāo)的觀測(cè)結(jié)果(表2)表明：梁家坪試驗(yàn)場(chǎng)的“201301”在樹高、地徑上均表現(xiàn)為最優(yōu)，龍王溝試驗(yàn)場(chǎng)的“201311”樹高表現(xiàn)為最優(yōu)，“雜雌優(yōu)10號(hào)”地徑表現(xiàn)為最優(yōu)。

表2 引進(jìn)大果無刺沙棘和雜交沙棘生長(zhǎng)量觀測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

結(jié)果方面，“201304”“201305”已在2020年即種植的第2年在龍王溝試驗(yàn)場(chǎng)掛果，其中：“201304”于6月10日左右成熟，平均縱徑達(dá)到1.33 cm，平均橫徑達(dá)到0.88 cm，鮮果百果質(zhì)量59.1 g；“201305”于6月20日左右成熟，平均縱徑達(dá)到1.26 cm，平均橫徑達(dá)到0.80 cm，鮮果百果質(zhì)量52.30 g。兩個(gè)品種相對(duì)于中國(guó)沙棘平均縱徑0.66～0.90 cm、平均橫徑0.45～0.78 cm、鮮果百果質(zhì)量7.76～28.90 g來說，有著明顯的單果大小和產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)，且“201304”“201305”果實(shí)糖分含量分別達(dá)11.9%、12.0%。大果沙棘引種試驗(yàn)結(jié)果情況與天水站沙棘地理種源試驗(yàn)品種結(jié)果情況的對(duì)比詳見表3。

表3 不同類型沙棘果實(shí)百果質(zhì)量測(cè)定結(jié)果

以上測(cè)定數(shù)據(jù)是對(duì)引自西峰的沙棘品種的測(cè)定和分析結(jié)果，引自新疆的沙棘品種未結(jié)果，未列入。從定植兩年的情況來看，不管大果沙棘還是雜交沙棘，總體表現(xiàn)均不錯(cuò)，其中引進(jìn)的“201304”和“201305”兩個(gè)品種在試驗(yàn)中表現(xiàn)了早果性，其百果質(zhì)量及糖分含量等指標(biāo)對(duì)中國(guó)沙棘具有比較優(yōu)勢(shì)。相信在未來數(shù)年內(nèi)隨著引進(jìn)品種的陸續(xù)結(jié)果，將獲得更多各品種的生長(zhǎng)、結(jié)果觀測(cè)數(shù)據(jù)和分析材料，依靠這些數(shù)據(jù)和分析材料，可以篩選出在丘三區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)、更能體現(xiàn)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的優(yōu)良沙棘品種。

3 天水站主要服務(wù)區(qū)域沙棘開發(fā)利用方面存在的問題

天水站所在地甘肅省天水市的沙棘大規(guī)模開發(fā)利用工作開始于1985年，當(dāng)時(shí)沙棘企業(yè)星羅棋布，曾出現(xiàn)了秦安縣沙棘飲料食品廠、清水縣沙棘飲料食品廠、天水天河源食品有限公司，以及清水縣的中外合資甘肅綠盛堂生物制品有限公司等一大批較大規(guī)模的沙棘加工企業(yè)，一度市場(chǎng)銷售不錯(cuò)。但隨著市場(chǎng)的變化、天然沙棘果資源的衰減，原有的技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理落后，企業(yè)多已停產(chǎn)轉(zhuǎn)產(chǎn)。目前全市僅剩沙棘產(chǎn)品加工企業(yè)10余家，如天水華盛農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)有限公司、天水市天泉飲料有限責(zé)任公司、清水縣綠寶沙棘制品有限公司等沙棘加工企業(yè)，其中天水華盛農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)有限公司生產(chǎn)開發(fā)的“珀菲科特”沙棘汁較受市場(chǎng)歡迎。但受沙棘種植和開發(fā)方面存在問題的影響，區(qū)域內(nèi)沙棘產(chǎn)品開發(fā)利用不足，企業(yè)發(fā)展受限，其存在的主要問題如下：

(1)野生沙棘資源破壞嚴(yán)重。在甘肅天水地區(qū)，人多地少，老百姓一度為燒柴問題而終日奔波，而沙棘火力旺，是農(nóng)村良好的薪材，在農(nóng)村被砍伐得相當(dāng)嚴(yán)重。沙棘還是牲畜的優(yōu)質(zhì)飼料，過度的放牧啃噬使野生沙棘日益減少，距離村鎮(zhèn)近的沙棘林逐漸消失。另外，沙棘汁等加工業(yè)興起后，由于地方和群眾資源保護(hù)意識(shí)差，只要帶果的枝就被全部剪掉，也使得沙棘林受到嚴(yán)重破壞。

(2)缺乏合理規(guī)劃，品種結(jié)構(gòu)不合理。沙棘發(fā)展缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，對(duì)區(qū)域沙棘產(chǎn)業(yè)的發(fā)展缺乏必要的宏觀指導(dǎo)，重生態(tài)效益、輕經(jīng)濟(jì)效益的現(xiàn)象突出，沒有體現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展理念。沙棘栽植缺乏分類指導(dǎo)，且品種過少，沒有建立豐產(chǎn)示范園和豐產(chǎn)栽培基地。目前，區(qū)域內(nèi)沙棘采果仍然以野生沙棘為主，產(chǎn)量低、品質(zhì)差。近年來引進(jìn)的一些大果沙棘品種雖然使企業(yè)用果看到了希望，但尚在試驗(yàn)階段，還未能形成生產(chǎn)力。

(3)管理粗放，技術(shù)力量薄弱。野生沙棘基本是自然生長(zhǎng)狀態(tài)，沒有實(shí)施相應(yīng)的復(fù)壯、更新等管理措施，產(chǎn)果量逐年下降；栽培沙棘以生態(tài)效益為前提，管理不到位，種植三四年后即完全郁閉，不僅產(chǎn)果量少，而且即使有果實(shí)也根本無法采摘。種植園缺乏科技人員的栽培指導(dǎo)，沙棘規(guī)范化栽植技術(shù)普及不足，選擇品種不合理，造成品質(zhì)和產(chǎn)量不高，嚴(yán)重影響農(nóng)民種植積極性。

4 丘三區(qū)沙棘種植與開發(fā)

甘肅省丘三區(qū)地處隴中東南部，東依關(guān)山，南靠秦嶺，北與寧夏回族自治區(qū)隆德、西吉接壤，地理位置104°18′～106°21′E、34°23′～35°45′N，包括天水、定西、平?jīng)鋈?市)的秦安縣、隴西縣、通渭縣、靜寧縣全部，麥積區(qū)、秦州區(qū)、甘谷縣、武山縣、漳縣北部，清水縣、張家川縣、莊浪縣西部，以及靈臺(tái)縣南部小部分地區(qū)，總面積1.812萬km2。天水市丘三區(qū)面積占土地總面積的43.77%，區(qū)域地貌為黃土梁狀丘陵為主的現(xiàn)代剝蝕山地、侵蝕溝谷等侵蝕地貌，主要包括侵蝕中低山丘陵地貌(占15.4%)、剝蝕堆積丘陵地貌(占65.2%)、侵蝕堆積河谷地貌(19.4%)。從甘肅省丘三區(qū)地面坡度組成情況來看(表4)，15°～25°坡地占總面積的40.52%，達(dá)7 313.7 km2。

表4 甘肅省丘三區(qū)地面坡度組成情況

丘三區(qū)沙棘種植可按其自然分布狀態(tài)和開發(fā)利用需求，在不同坡度情況下，采用不同的空間配置模式。其中，沙棘在梁峁頂部、靠近分水嶺小于15°緩坡，適宜于修筑隔坡帶子田、水平階整地，進(jìn)行灌草混交配置或建立種植園；在梁峁坡中上部小于25°緩坡，用于梯田地埂、沿山坡等高線配置的農(nóng)林、灌草復(fù)合種植，既可保證梯田安全生產(chǎn)，又能增加經(jīng)濟(jì)收入；在梁峁坡或大于25°陡坡，沙棘可用于營(yíng)造水土保持防護(hù)林，地形較完整部位可與喬木混交營(yíng)造喬灌混交林；在無常流水的溝底，沙棘與刺槐、楊樹、旱柳、杞柳、紫穗槐等可混交種植，用于保土固溝，防止下切侵蝕。

丘三區(qū)在沙棘工業(yè)原料建設(shè)分區(qū)中屬于黃土高原中部“集流型”沙棘種植區(qū)[3]，總體布局上可將區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有沙棘天然林和人工林按其生態(tài)地位、生長(zhǎng)結(jié)果情況、利用前景等因素劃分為生態(tài)重點(diǎn)保護(hù)區(qū)、一般開發(fā)區(qū)、商品林經(jīng)營(yíng)區(qū)，在搞好規(guī)劃的基礎(chǔ)上，科學(xué)造林營(yíng)林，并做好管護(hù)工作。重點(diǎn)保護(hù)區(qū)禁止砍(折)沙棘樹(枝)；一般開發(fā)區(qū)可有控制地砍伐作薪柴、飼料，根據(jù)當(dāng)?shù)厣臣_發(fā)需求采摘沙棘果；商品林經(jīng)營(yíng)區(qū)可按果園模式建立，選用優(yōu)良品種苗木，集約經(jīng)營(yíng)，不允許砍伐或放牧。

在具體工作中，可結(jié)合小流域治理和退耕還林工程有關(guān)政策，穩(wěn)步擴(kuò)大沙棘商品林。在充分利用現(xiàn)有沙棘資源的同時(shí)，還需加大優(yōu)良沙棘品種的育種和推廣工作，充分利用幾年來引進(jìn)的大果無刺沙棘和雜雌優(yōu)新品種，開展工業(yè)原料林的試驗(yàn)示范推廣工作，擴(kuò)大沙棘規(guī)模化種植面積，加強(qiáng)田間管理，切實(shí)提高栽培管理水平，推動(dòng)丘三區(qū)農(nóng)村生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展。