沙地云杉在河西地區的適應性及發展潛力

李銀科, 劉世增, 康才周, 李得祿, 滿多清, 嚴子柱, 敖 尤

(1.甘肅省荒漠化與風沙災害防治國家重點實驗室培育基地, 甘肅民勤荒漠草地生態系統國家野外科學觀測研究站 甘肅省治沙研究所, 甘肅 蘭州 730070; 2.克什克騰旗林業局, 內蒙古 赤峰 025350)

沙地云杉在河西地區的適應性及發展潛力

李銀科1, 劉世增1, 康才周1, 李得祿1, 滿多清1, 嚴子柱1, 敖 尤2

(1.甘肅省荒漠化與風沙災害防治國家重點實驗室培育基地, 甘肅民勤荒漠草地生態系統國家野外科學觀測研究站 甘肅省治沙研究所, 甘肅 蘭州 730070; 2.克什克騰旗林業局, 內蒙古 赤峰 025350)

[目的] 探討沙地云杉在河西沙區的適應性及其影響因子，為該區生態建設中樹種的選擇提供依據。[方法] 通過對河西地區沙地云杉生長情況的觀測研究,以及搜集沙地云杉原產地和其他引種地相關資料,從氣候、種子育苗、苗木移栽成活率及生長速度等方面比較分析沙地云杉在河西地區的適應性。[結果] 河西地區溫度條件適宜沙地云杉生長發育,但降水不足造成的土壤水分虧缺問題必須要通過人工灌水措施加以解決;7 a后的沙地云杉生長速度超過原產地白音敖包,適應性強,在農田防護林建設中發展潛力大。[結論] 沙地云杉在河西地區具有較大的發展潛力。

河西地區; 沙地云杉; 適應性; 發展潛力

文獻參數： 李銀科，劉世增，康才周，等.沙地云杉在河西地區的適應性及發展潛力[J].水土保持通報，2017,37(1)：325-328.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.01.057； Li Yinke, Liu Shizeng, Kang Caizhou, et al. Adaptability and development potential ofPiceamongolicain Hexi area[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(1)：325-328.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.01.057

沙地云杉(Piceamongolica)是云杉屬(Picea)的一種，天然分布在生態環境非常脆弱的內蒙古渾善達克沙地的東部邊緣，在白音敖包自然保護區分布最為集中，形成十分罕見的沙地森林[1]。沙地云杉具有耐寒、耐干旱、耐貧瘠的特性和極強的適應能力，是自然分布在干旱條件下沙地的云杉屬的唯一樹種，對中國防風固沙、改造風沙區的生態環境具有重要的作用，因而其研究、開發意義重大[2]。繼遼寧省固沙造林研究所1965年首次引種到遼寧省章古臺獲得成功之后，沙地云杉先后被引種到北京、呼和浩特等地[3]。2007年，沙地云杉被引種到甘肅河西地區，本文擬將沙地云杉在河西的生長表現與原產地及其他引種地進行對比研究，探討沙地云杉在河西沙區的適應性及發展潛力，為西北干旱荒漠區生態建設中樹種的選擇提供依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

沙地云杉幼苗移栽培育試驗在甘肅省民勤治沙綜合試驗站(103°51′E，38°38′N，海拔1 378 m)、臨澤縣小泉子治沙試驗站(99°57′E，39°14′N，海拔1 389 m)和金塔縣治沙研究試驗站(98°53′E，40°01′N，海拔1 254 m)進行，3個試驗站分別位于河西走廊的東北部、中部和中部北端，均處在巴丹吉林沙漠南緣延伸帶；試驗區冬季寒冷，夏季酷熱，晝夜溫差大，降雨量小，蒸發量大，氣候干燥，屬于典型的溫帶大陸性荒漠氣候；干旱缺水，光熱充足，風大沙多，主風向為西北風，風沙活動集中在3—5月；地帶性土壤為灰棕漠土，試驗地土壤為灌漠土。各試驗站沙地云杉苗木均進行人工灌溉，每年灌溉5～6次，漫灌。

1.2 研究方法

2012年4月，從原產地克什克騰旗引進3年生沙地云杉苗木，在上述試驗區進行幼苗移栽培育試驗。2012年11月，調查成活率、苗高和當年生長量，同時取土樣；2013年11月，再次調查成活率、苗高和當年生長量。民勤治沙站于2007年從沙地云杉原產地引進一批4年生小苗和一批13年生大苗，春天栽植，當年秋天調查成活率、苗高和當年生長量。

調查取樣時隨機選取3塊苗地作為3個重復樣地，每個樣地大小約為5 m×20 m。苗木成活率=(樣地內成活苗木數/樣地內總栽種苗木數)×100%。在每塊樣地內隨機選取10株正常生長苗木，測量苗高和當年生長量，其平均值代表這塊樣地苗木的苗高和當年生長量。

土壤取樣深度為20 cm，每塊樣地按“S”形線路取5個樣點，5點土樣混合作為1個混合樣。有機質測定用重鉻酸鉀氧化—外加熱法，全氮用半微量凱氏法，速效磷測定用碳酸氫鈉提取—鉬銻抗比色法，電導率用電導儀法，pH值的測定用電極法。

查閱沙地云杉原產地及各引種地氣象數據、苗木成活率及生長情況等相關文獻資料，與河西地區沙地云杉引種試驗區的氣候條件、種子育苗方法、幼苗移栽培育、造林成活率和生長狀況對比。同時應用多年研究積累，從生物、生態學方面對沙地云杉的耐旱性及其在河西干旱荒漠區的適應性進行分析。

2 結果與分析

2.1 沙地云杉原產地與各引種地氣候條件對比

沙地云杉原產地白音敖包地處內蒙古高原向大興安嶺的過渡地帶，屬寒溫帶半干旱大陸性季風氣候，其特點是：冬季嚴寒漫長，春季風頻干燥，夏季溫和短促，秋季氣溫驟降。

如表1所示，與原產地相比，引種區遼寧章古臺、黑龍江沙區、呼和浩特等地降水量接近，氣溫高，積溫大，無霜期長。這些引種區氣候條件與原產地接近，引種易于成功。

表1 沙地云杉原產地與各引種地氣候條件

地處干旱荒漠區的河西地區，氣候極端干燥，日照強烈，蒸發量遠超過降水量，晝夜溫差大，多大風沙，年降水量36～180 mm。該區最關鍵的限制性因子是降水量遠低于原產地，因此，河西地區沙地云杉引種必須在灌溉條件下才能實現。

2.2 幼苗移栽培育

苗木引種是樹木引種中應用最為廣泛的引種方式。幾地沙地云杉幼苗移栽成活率見表2，沙地云杉在原產地的移栽成活率很高，當年和次年成活率均在92%以上，且成活率的年降幅很小，只有0.3%；引種地呼和浩特成活率較低，且年降幅很大(40%以上)，這與栽植后沒有灌水有關[4]。在河西地區，沙地云杉幼苗移栽成活率金塔縣最高、臨澤縣最低，成活率年降幅金塔縣最小，臨澤縣最大。這可能與苗地的土壤條件有關，臨澤縣苗地電導率遠大于其他2地(表3)，說明鹽漬化程度高的土壤沙地云杉幼苗的成活率較低。

表2 各引種區苗木移栽成活率

表3 河西沙地云杉引種地土壤條件

2.3 苗木生長及其影響因素

影響沙地云杉幼苗地徑和高生長的主要環境因子為地面溫度、地面最高溫度、最低氣溫和10—20 cm土層的土壤溫度[11-12]。表4為沙地云杉各引種區苗木生長情況，從表中可以看出，2年生幼苗苗高伊金霍洛旗和民勤縣均小于原產地白音敖包，地徑與苗高正好相反；不同苗齡苗木生長科爾沁地區的開魯縣和章古臺比其他地區都快；民勤縣6年生苗木高生長量略小于白音敖包，而11，20年生苗木苗木生長高度遠大于白音敖包。由此看出，民勤縣沙地云杉的生長速度在7年生前慢于原產地，之后快于原產地(圖1)。河西地區沙地云杉苗木生長速度從大到小排序為：金塔縣>民勤縣>臨澤縣，這與金塔苗地土壤有機質和全氮含量較高、臨澤苗地土壤含鹽量較高有關(表3)。

表4 各引種區苗木生長情況 cm

3 討 論

河西春季冷空氣侵襲頻繁、氣溫忽高忽低、風沙大、氣候干燥；夏季干旱少雨，地表溫度較高；秋季降溫迅速，霜凍出現較早；冬季天氣寒冷。人工灌溉條件下，溫度是影響沙地云杉育苗及其生長最主要的因子。

沙地云杉被引種到河西地區后，通過苗床選擇、種子處理、適時播種、覆沙、遮陰、埋土越冬等一系列試驗表明[7,16-19]，遮陰、埋土越冬是種子育苗成功的關鍵。由于幼苗組織幼嫩，抵抗力弱，易受日灼、干旱等危害，因此幼苗期處在高溫、日照強烈的環境中，要采取降溫、保濕措施加以保苗。從出苗到越冬，遮陰處理和不遮陰處理苗木保存率平均為69.04%，17.35%[18]；初春隨著氣溫回升，幼苗上部莖葉開始蒸騰，而土壤仍在凍結，根系不能吸收水分，幼苗體內水分失調，極易發生生理干旱而死亡。覆土10 cm，保苗率可達93.2%，而未覆土保苗率為0[7]，所以苗齡1～2 a的幼苗需要埋土越冬。因此，可以說不采取遮陰和埋土越冬措施，河西地區沙地云杉種子育苗就不能實現。

圖1 沙地云杉在白音敖包和民勤的生長速率

從影響沙地云杉生長發育最重要的氣候因素溫度和降水來看，原產地白音敖包和生長良好的引種地章古臺地區氣溫在-42.7～43.2 ℃，河西氣溫在-35.6～41.7 ℃，適宜沙地云杉生長發育，降水不足造成的土壤水分虧缺問題可通過人工灌水措施加以解決。沙地云杉成活率與生長狀況也與土壤環境有關，含鹽量低、養分狀況好的土壤沙地云杉成活率高，生長速度快。

沙地云杉是河西地區繼樟子松引種成功后的又一常綠樹種，雖然幼苗期生長速度較慢，但大苗生長速度較快，對水分脅迫下沙地云杉和青海云杉熒光參數特征的研究表明，沙地云杉具有更強的抗旱性[19]，因此，沙地云杉在河西地區具有良好的適應性，將其應用到農田防護林更新改造中，會增加樹種多樣性、增強冬春季農防林防護效益、增加農防林體系的穩定性，而且，云杉屬樹種根系比楊樹小很多[20-21]，楊樹林帶具有較嚴重的脅地作用[22]，用沙地云杉改造楊樹防護林將減小農防林對農田的脅地作用，同時，農田灌溉側滲水的存在也為沙地云杉生長提供了良好的水分需求保障。

4 結 論

沙地云杉自2007年從原產地白音敖包被引種到河西地區以來，生長表現良好，種子引種和苗木引種都得以實現。由于河西地區屬干旱區，降水稀少，沙地云杉需要人工澆水。和原產地白音敖包相比，沙地云杉幼苗移栽成活率較低，但隨著苗齡的增大，成活率迅速增大，可達到98%。河西地區幼苗生長速度低于半濕潤的科爾沁地區，但高于半干旱的伊金霍洛旗，7年生前生長慢于原產地，之后則超過原產地。沙地云杉在河西地區農田防護林更新改造中應用潛力大，另外，沙地云杉在城市綠化中也可以得到一定的應用。綜上所述，沙地云杉在河西地區具有較大的發展潛力。

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Adaptability and Development Potential ofPiceaMongolicain Hexi Area

LI Yinke1, LIU Shizeng1, KANG Caizhou1, LI Delu1, MAN Duoqing1, YAN Zizhu1, AO You2

(1.StateKeyLaboratoryBreedingBaseofDesertificationandAeolianSandDisasterCombating,GansuMinqinNationalStudiesStationforDesertSteppeEcosystem,GansuDesertControlResearchInstitute,Lanzhou,Gansu730070,China; 2.ForestryBureauofKeshiketengCounty,Chifeng,InnerMongolia025350,China)

[Objective] The objective of this study is to investigate the adaptability ofPiceamongolicaand its impact factor, and provide support for tree species selection in ecological construction in Hexi area. [Methods] According to the observation and research on the growth ofP.mongolicain Hexi area and the related data of the provenance and introducing area ofP.mongolica, we analyzed the adaptability ofP.mongolicain Hexi area in terms of climate, seed seedling, seedling transplanting survival rate and growth rate. [Results] The temperature condition of Hexi area was suitable for the growth ofP.mongolica, but soil water deficit caused by the lack of precipitation had to be solved by artificial irrigation. The growth rate of 7-year oldP.mongolicawas faster than that from the source area(Baiyinaobao), and the adaptability was strong, therefore, it showed a great potential in construction of farmland shelterbelt. [Conclusion]Piceamongolicahas a great development potential in Hexi area.

Hexi area;Piceamongolica; adaptability; development potential

2016-05-11

2016-07-23

國家林業公益性行業科研專項經費項目“河西荒漠區沙地云杉引種繁育及造林技術研究”(201104036); 國家自然科學基金項目“河西綠洲灌區保護性耕作的防風蝕效應”(41361059)； 甘肅省省屬科研院所科技創新團隊項目(1207TTCA002)

李銀科(1982—),男(漢族),甘肅省徽縣人,碩士,副研究員,主要從事荒漠化防治方面的研究工作。E-mail:lyk819@163.com。

A

1000-288X(2017)01-0325-04

S722.7