構(gòu)筑北方生態(tài)安全屏障
——四子王旗胡楊林自然繁殖及人工更新探討

韓建華 周 芳 張麗霞 伊紅利

(1．四子王旗林業(yè)和草原局，內(nèi)蒙古 四子王旗 011800；2.四子王旗巴音敖包蘇木，內(nèi)蒙古 四子王旗 011800)

2019年3月5日，習(xí)近平總書記在參加十三屆全國人大二次會議內(nèi)蒙古代表團(tuán)的審議時強(qiáng)調(diào)，“內(nèi)蒙古生態(tài)狀況，不僅關(guān)系全區(qū)各族群眾生存和發(fā)展，而且關(guān)系華北、東北、西北乃至全國生態(tài)安全。把內(nèi)蒙古建成我國北方重要生態(tài)安全屏障，是立足全國發(fā)展大局確立的戰(zhàn)略定位，也是內(nèi)蒙古必須自覺擔(dān)負(fù)起的重大責(zé)任。”[1]胡楊作為古生物遺留物種，在內(nèi)蒙古中部地區(qū)的四子王旗是獨特的存在，無論從它的物種基因的珍貴性還是其當(dāng)?shù)胤植嫉南∪毙砸约皩Ξ?dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)、人文景觀的重要性，都迫切要求我們采取有效的保護(hù)措施。因此我們對胡楊林進(jìn)行了系列調(diào)查，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，進(jìn)一步探討胡楊自然更新規(guī)律和人工輔助更新方法。

1 四子王旗胡楊林的更新

1.1 胡楊林的無性繁殖更新

胡楊的自然更新主要通過根蘗即串根繁殖進(jìn)行，其根系向外水平擴(kuò)展可達(dá)十幾米，它的根系有很強(qiáng)的萌生力，常萌蘗串生出新的植株。為進(jìn)一步了解胡楊自然更新情況，我們在反復(fù)研究胡楊林自然生長環(huán)境方面的理論書籍，胡楊的無性繁殖主要是由主根上分支形成的橫走根來完成的,橫走根產(chǎn)生不定芽，但芽形成的部位不產(chǎn)生不定根。不定芽再發(fā)育形成無性系小株。無性系小株可單個發(fā)生，也可 3～6個叢生，無性系小株生長發(fā)育形成的單株可進(jìn)行有性繁殖。[2]

與此同時，又選擇林內(nèi)不同胸徑與高度的胡楊作為樣樹，實地調(diào)查各樣樹周圍5m范圍內(nèi)幼樹數(shù)量的自然繁殖情況，詳見表1。

表1 胡楊自然根蘗繁殖調(diào)查表

經(jīng)過長期實地調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)胡楊達(dá)到一定年齡可以通過根系萌發(fā)出新的植株，不同胸徑的胡楊其周圍的幼株數(shù)量有所不同，一般是胸徑6～20cm的根蘗苗較多，而且隨著胸徑的增大根蘗苗數(shù)量以樹干為中心向外延展，胸徑小的母樹其根蘗苗多發(fā)生在近樹干著生3m以內(nèi)，而胸徑大的母樹其串根苗則多發(fā)生在3m以外，這一現(xiàn)象說明胡楊隨著年齡增加其地下根系逐步向外擴(kuò)展近樹干的根系逐漸老化，而外部的根系活動力更強(qiáng)，更容易萌發(fā)出新的植株。串根萌發(fā)出的新株多以簇壯著生，一般每株3～6株，在地面上看則以多株計算。

胡楊雖然很容易通過串根萌發(fā)出新的植株，但是這種自然更新與其土壤的水分有密切的關(guān)系，通常在頭年的秋季林地水分含量較多次年則可萌發(fā)出較多的新株，而林地水分的獲得主要來自于當(dāng)年是否發(fā)生洪水灌溉。一般來說發(fā)生洪水的年份，特別是當(dāng)洪水水量較多在林地內(nèi)滯留時間較長，水分可以通過土壤的滲透下滲到1.5m以下，次年林地上就能生出大量的幼株。而當(dāng)年無洪水、降水稀缺的年份，次年則基本上沒有生出幼株。不僅如此，胡楊更新苗的生存也是依賴于土壤的水分，雖然洪水的到來可以使林地上出現(xiàn)大量的更新苗，但是新生苗的數(shù)量雖多并不代表它們?nèi)靠梢猿蔀橛讟?。冬季?yán)寒、夏季高溫、春秋強(qiáng)風(fēng)，使得林地的水分在較短的時間內(nèi)便會消失殆盡，此時母樹自己的生存受到威脅其根系活力下降，自然不能為此時根本不能脫離母樹滋養(yǎng)的幼苗提供所需的水分，而簇狀萌生的幼苗單株間的水分競爭強(qiáng)烈，使當(dāng)年萌發(fā)的新株因缺水而枯死。

1.2 胡楊天然實生苗的更新

四子王旗胡楊林每年4月下旬花芽膨大5月上旬開花中旬以后展新葉。一般5月末至6月發(fā)育果實，種子成熟期為6月～7月。而在實際觀察中，我們連續(xù)幾年未發(fā)現(xiàn)成熟的種子隨風(fēng)揚(yáng)絮﹑自然飄落現(xiàn)象。這極有可能是當(dāng)?shù)氐暮鷹盍謨?nèi)沒有結(jié)實的雌樹或者完全沒有雌樹，如果結(jié)果成立那么造成其結(jié)果的原因根據(jù)推斷有兩種情況，一是當(dāng)時地質(zhì)變遷胡楊僅殘留幾株雄株，后經(jīng)無性繁殖逐漸擴(kuò)展到現(xiàn)在的面積范圍；二是原本完整的林分經(jīng)過漫長嚴(yán)酷的氣候干旱化考驗，使得因承擔(dān)孕育種子而需要維持比雄樹相對更加穩(wěn)定生活環(huán)境的雌樹，在環(huán)境不斷惡化中最終逐步消失形成了現(xiàn)在胡楊單一雄性的林分，這種情況下當(dāng)?shù)睾鷹钍遣淮嬖谟行苑敝车?。?jīng)過調(diào)查分析我們認(rèn)為可能對胡楊幼苗生長有顯著影響的，主要是土壤的水分、養(yǎng)分、鹽分等環(huán)境因素,在對不同生長時期胡楊幼苗的生長特性觀察后，仔細(xì)記錄影響胡楊幼苗生長的氣候環(huán)境和土壤營養(yǎng)成分,通過對比分析同一土壤培植區(qū)域不同時期的胡楊幼苗，與同一時期不同土壤環(huán)境的胡楊幼苗生長的情況。同時參照北京林業(yè)大學(xué)呂爽的研究結(jié)果：一年生胡楊幼苗地上部分生長對水分的響應(yīng)過程與根系趨于一致,其對于干旱脅迫的適應(yīng)性增強(qiáng)了,而對于水分的需求比根系大，干旱脅迫下幼苗通過將更多的生物量分配給根系從而提高根冠比發(fā)展適應(yīng)的策略。兩年生胡楊幼苗地上部分對于干旱脅迫適應(yīng)性比1年生幼苗強(qiáng),土壤水分含量的增加可促進(jìn)幼苗地上部分的生長[3]。而在實地，由于氣候土壤十分干燥，夏季高溫季節(jié)，即使有種子自然飄落亦很難生根發(fā)芽長出新的實生幼苗。而即使林地內(nèi)土壤較為濕潤，但由于林地內(nèi)雜草叢生，林地上枯落物縱橫交錯，種子并不能獲得萌發(fā)條件與生長條件，所以我們在林地內(nèi)調(diào)查時并未發(fā)現(xiàn)有實生幼苗。這說明，在當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件下胡楊林的自然更新是以根系萌發(fā)新株的無性繁殖，而無性繁殖更新的地點發(fā)生在林地內(nèi)部的林緣地段。出苗以母樹周圍3～8m以內(nèi)居多，以種子發(fā)芽生成新苗的有性繁殖方式在林地內(nèi)未見發(fā)生。但是在林地外圍，在順河道的積草灘地面在流水過后上層土壤松軟濕潤，又很少有雜草阻礙。如果有胡楊種子于此時飄落則可發(fā)芽生根形成實生幼苗，雖然后期同樣受到干旱風(fēng)沙的侵害制約，但仍會有少數(shù)幼樹成活這對胡楊的生存擴(kuò)展是非常有利的，所以如果經(jīng)過人工播種也能促進(jìn)胡楊繁殖更新。

2 胡楊林的人工更新探討

黨的十九屆五中全會提出，推動綠色發(fā)展促進(jìn)人與自然的和諧共生。堅持綠水青山就是金山銀山的理念，堅持尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然，堅持節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主，守住自然生態(tài)安全邊界。深入實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，完善生態(tài)文明領(lǐng)域統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機(jī)制，構(gòu)建生態(tài)文明體系，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型，建設(shè)人與自然和諧共生的現(xiàn)代化環(huán)境[4]。作為長期在基層林業(yè)戰(zhàn)線奮戰(zhàn)的一線工作者，響應(yīng)黨中央號召從構(gòu)建全球生態(tài)文明角度出發(fā)，力求通過多渠道努力保護(hù)好位于祖國北疆的生態(tài)安全屏障。在現(xiàn)代科技輔助下，通過人工更新的方法有效改善胡楊林的自然生長環(huán)境質(zhì)量，進(jìn)一步提升森林草原生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，全面提高原始胡楊林資源利用效率。

2.1 采取圍欄封禁，促進(jìn)胡楊自然繁育

過去由于胡楊生長在偏遠(yuǎn)牧區(qū)，對胡楊的保護(hù)沒有足夠重視保護(hù)措施很不完善。隨著當(dāng)?shù)厝丝诤蜕髷?shù)量激增，加上前往觀光人數(shù)日益增加常使胡楊林遭受破壞，特別是幼苗極易受到踐踏和啃食，林地土壤因踩踏變得更加堅實干旱加速了林分的老化。近年來政府加強(qiáng)了對胡楊林的保護(hù)，經(jīng)過幾年的投資建設(shè)，用高質(zhì)量圍欄設(shè)施完成了對胡楊林的圍欄改造。新建設(shè)的圍欄設(shè)施，采用Φ20cm空心后壁鋼管作圍欄龍骨，地下用混凝土固定每隔十米再設(shè)斜鋼頂柱，以加強(qiáng)圍欄機(jī)械強(qiáng)度。圍欄網(wǎng)片全部用10#鋼筋制作網(wǎng)高2.2m，網(wǎng)頂加一層帶刺伸縮網(wǎng)圈以防人畜擅入。設(shè)置高架圍欄，是實現(xiàn)胡楊林封育目的的重要措施，真正起到保護(hù)與促進(jìn)胡楊自我修復(fù)的效果。從2016年圍欄建成后的這幾年可以看到，林內(nèi)新株數(shù)量明顯增加，幼苗折斷、伏地現(xiàn)象已不再發(fā)生，林內(nèi)那些人畜踐踏出的縱橫交錯的堅實小道不見了。這說明通過圍封有效地阻斷了外界與胡楊林的通道，最大程度地減輕了對胡楊林的不良干擾，從而使其獲得休養(yǎng)生息、自然恢復(fù)的機(jī)會。

胡楊是我國西北廣大干旱半干旱地區(qū)唯一能夠獨自成林的喬木樹種，常伴河而生是我國荒漠區(qū)目前無以取代的自然成林樹種，對于保護(hù)我國西北廣大荒漠地區(qū)脆弱的生態(tài)平衡和保障綠洲農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用[5]。四子王旗的胡楊目前只有十幾畝的小面積分布，這也是受當(dāng)?shù)刈匀粭l件和人為干擾雙重壓制無法自然擴(kuò)展的結(jié)果。胡楊除了集中生長的小區(qū)外，在其不遠(yuǎn)處還有零星生長，縱觀其周圍環(huán)境、地形特點、河道流向以及分布格局，可以預(yù)見到一旦有相應(yīng)的合適條件，胡楊林的面積不僅可以利用串根方式向外擴(kuò)展，還可以通過人工播種向上下河道灘地及周邊開辟新的領(lǐng)地。所以我們在設(shè)計圍封的范圍時，根據(jù)胡楊林周圍地形地勢條件，并顧及與胡楊生長密切相關(guān)的檉柳、芨芨草的分布情況，相應(yīng)地將胡楊林圍封面積擴(kuò)大到近2000畝，為促進(jìn)胡楊林自然更新及人工擴(kuò)繁創(chuàng)造了充分的空間和有利條件。

2.2 人工斷根繁殖試驗

胡楊的根系有很強(qiáng)的萌蘗性，利用其這一特點，可以胡楊淺層水平根系切斷，促使其萌發(fā)新株，以加速更新。在林內(nèi)選擇27株樣樹，分別在距離其樹干基部1m、2m、3m處，用鐵鍬挖20cm、50cm、70cm的弧形斷根溝，溝長1m，溝寬20cm，每個處理重復(fù)3次。按規(guī)格挖溝后，再將原土回填，減少水分散失。上述實驗操作在選定相同樣株的基礎(chǔ)上，連續(xù)進(jìn)行了兩年，以對比胡楊林地在不同水分條件下的實驗效果，每次操作后次年調(diào)查結(jié)果。由于不同年度胡楊林地獲得洪水浸潤的機(jī)會與強(qiáng)度差別巨大，其林地的土壤含水率大不相同2017年胡楊林全年未接納洪水，秋季林地十分干旱，土壤緊實堅固，土壤含水率不足3%，而2018年夏季林地得到一次洪水較長時間的滋潤，秋季土壤含水率達(dá)15%～17%，兩個年度進(jìn)行的人工斷根實驗，結(jié)果相差十分明顯，詳見表2。

由表2得知，2017年斷根溝萌生幼苗45株，株高平均0.675m，平均每株樣株獲得幼苗數(shù)為1.67株；2018年斷根溝萌生幼苗99株，株高平均為0.795m，平均每株樣株獲得幼苗數(shù)為3.67株。兩個

表2 胡楊人工挖溝斷根實驗結(jié)果統(tǒng)計

年度差別較大，斷根溝與樣樹距離不同萌發(fā)幼苗有所差異，以距樣樹2m和3m較多，1m的相對較少。同時可以看出胸徑較小的樣樹，斷根溝距離近效果好。胸徑大的樣樹，則是斷根溝距離遠(yuǎn)一些效果好。從斷根溝的深度來看，深度30cm與50cm效果相差不大，以深度為70cm效果較好。胡楊幼苗根系通過人工挖溝斷根后構(gòu)筑新的分支結(jié)構(gòu)，強(qiáng)力增加胡楊幼苗垂直根的縱向延伸能力，有效適應(yīng)北方干旱少雨的氣候環(huán)境。通過人工挖溝，確保夏秋季節(jié)土壤水分含量的儲備，為防止幼苗根系的自然生長有向叉狀分枝發(fā)展的可能，需要增加根系土壤培植部分的適度拓展空間。因為胡楊幼苗對于生長周圍土壤水分的脅迫十分敏感，無論北方干旱土壤板結(jié)對幼苗生長的脅迫，還是秋季雨水過澇導(dǎo)致土壤水分含量過多，這兩種情況都可能抑制胡楊幼苗的生長發(fā)育，尤其是剛剛培育1年的胡楊幼苗，往往難以抵擋干旱或水澇的脅迫，這一階段必須經(jīng)過精心培育方可獲得良好的生長發(fā)育成果。

3 試驗和調(diào)查結(jié)果

胡楊種群依賴無性繁殖也能夠維持種群的存在，但長期依賴無性繁殖必然會導(dǎo)致遺傳多樣性和種群生存力的下降使胡楊林進(jìn)一步退化[6]。四子王旗胡楊是內(nèi)蒙古乃至整個中國分布最東的天然胡楊林，因其面積只有十幾畝而分布格局基本為孤立的一塊林地，所以這塊林地顯得更加彌足珍貴，是研究生物遺傳、分布、地理變遷、人文歷史的寶貴資源，也是地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)與自然環(huán)境保護(hù)研究的重要基地。目前，胡楊林林相殘破，生長不良，林內(nèi)干枯的枝條、樹冠頗多。植株胸徑以1～4cm的占絕大多數(shù)，胸徑達(dá)到18cm的多發(fā)生樹冠枯枝現(xiàn)象，胸徑大于 30cm的樹冠上部基本干枯。自然更新未能良性循環(huán)，幼苗萌發(fā)較多但在林地內(nèi)分布不均勻且死亡率極高。林地只有在連續(xù)兩年以上獲得較多水分的年份，才能萌發(fā)大量新苗且成活率較高，人工挖溝斷根促萌也存在這個限制。造成上述現(xiàn)象的主要原因是林地嚴(yán)重缺水所致，雖然林地隔年能夠得到上游來的洪水補(bǔ)充土壤水分，但是洪水發(fā)生的時間、次數(shù)、水量沒有固定規(guī)律，林地的水分補(bǔ)充也是偶然的現(xiàn)象，并不能給胡楊林提供穩(wěn)定、充足、持續(xù)的水分。地下水由于氣候環(huán)境及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響有逐年下降的趨勢，也不能完全滿足胡楊生長生存的需求。在此基礎(chǔ)上尊重自然規(guī)律，要遵循林業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在機(jī)理，人工更新更應(yīng)該注重符合自然規(guī)律的草原、森林保護(hù)這個重點，對促進(jìn)內(nèi)蒙古的生態(tài)環(huán)境建設(shè)尤其有現(xiàn)實意義。

4 結(jié)語

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在胡楊林的保護(hù)管理上，除了要嚴(yán)格實施封禁措施外，主要是要做好胡楊林的水分管理。首先要利用好天然水即洪水的作用，將有限的洪水利用到林地的灌溉上，可以取得事半功倍的效果。在林地周圍挖筑儲洪壩，儲存的洪水可以在需要時澆灌林地；另外在林內(nèi)的河道修筑攔水堤，即沿河道每隔30～50m筑一道與河道垂直方向的混凝土堤壩，壩頂高出地面40～60cm這樣可以把洪水長時間滯留在林地內(nèi)，延長水分吸收時間，延緩水分散失時間，最大程度地利用洪水提高土壤水分含量。在有效利用洪水的基礎(chǔ)上，在林地空隙特別是林緣地段，可以實施人工斷根措施，促進(jìn)胡楊根系萌蘗更新，也為種子繁殖創(chuàng)造有利條件，不斷擴(kuò)大林地面積，提高林地質(zhì)量。要進(jìn)一步加大生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)力度，堅持保護(hù)優(yōu)先、科學(xué)更新、自然恢復(fù)為主的方針，這是自然資源工作必須始終遵循的基本原則?？茖W(xué)保護(hù)胡楊林就是順應(yīng)自然、尊重自然，通過科學(xué)探索有效保護(hù)自然胡楊林助推生態(tài)文明發(fā)展，這也應(yīng)該是新時代林業(yè)工作者必須堅持的科學(xué)觀、自然觀和歷史觀的融合。