不同平茬方式對(duì)檉柳生長(zhǎng)的影響

王 霞，海 蓮，趙晨光，楊衛(wèi)超，劉俊良，朱雅娟

(1. 阿拉善盟林業(yè)治沙研究所，內(nèi)蒙古 巴彥浩特 750306； 2. 阿拉善盟林木種苗站，內(nèi)蒙古 巴彥浩特 750306； 3. 阿拉善盟林工站，內(nèi)蒙古 巴彥浩特 750306； 4. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 荒漠化研究所，北京 100000)

檉柳(Tamarixchinensis)為檉柳科(Tamaricaceae)檉柳屬(Tamarix)樹(shù)種。該屬植物絕大多數(shù)為落葉灌木或小喬木，高1～3 m。檉柳為陽(yáng)性樹(shù)種，喜光，喜熱，根系發(fā)達(dá)，主根深可達(dá) 8.0 m，側(cè)根伸展達(dá) 1.5～2.0 m。該屬植物抗逆性強(qiáng)，抗旱、耐鹽堿、耐貧瘠、抗風(fēng)蝕和沙埋[1-2]。檉柳材質(zhì)堅(jiān)硬均勻，可用于建筑，制作農(nóng)具，亦可作造紙、人造板的原材料。檉柳木材富含硫，易燃，是優(yōu)質(zhì)的薪炭材，其嫩枝葉含粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分等，可作牲畜的飼料；其干燥枝葉是中藥材，味辛、性平，能解表利尿、發(fā)汗解毒、透麻疹和治關(guān)節(jié)風(fēng)濕病等。因此，檉柳是生態(tài)價(jià)值很高兼?zhèn)浣?jīng)濟(jì)價(jià)值的樹(shù)種。

在阿拉善地區(qū)，檉柳主要集中分布在額濟(jì)納河兩岸，是綠洲和荒漠河岸林的主要建群種，分布面積達(dá)8萬(wàn)多hm2。20世紀(jì)80年代，由于氣候干旱以及受黑河上游來(lái)水減少的影響，額濟(jì)納綠洲的檉柳林出現(xiàn)大面積退化。若長(zhǎng)期得不到有效的更新?lián)嵊?，隨著成林年限的增加，灌木林生長(zhǎng)情況將逐漸變差，病蟲(chóng)害頻發(fā)，林相衰敗，部分林木將死亡，其原有的防風(fēng)固沙功能將極大減弱。研究表明沙拐棗(Calligonummongolicum)、沙冬青(Ammopiptanthusmongolicus)、白刺(Nitrariatangutorum)、四合木(Tetraenamongolica)、檸條錦雞兒(Caraganakorshinskii)等沙生灌木[3-15]采取平茬后有利于提高潛在生產(chǎn)力，促進(jìn)復(fù)壯更新。采取平茬措施的一個(gè)生長(zhǎng)季后，植株在株高、新生枝條數(shù)量、長(zhǎng)度、基徑、新葉片寬度等指標(biāo)上較未平茬有所增加，平茬可去除衰老、干枯枝條，減少植株對(duì)土壤水分的消耗，使新生的萌蘗叢地上生物量迅速恢復(fù)，同時(shí)生理指標(biāo)均有所提高。另外，不同平茬高度、平茬時(shí)間、平茬程度和管理方式等均可影響到林地的更新效果[8]。平茬復(fù)壯技術(shù)是灌木林經(jīng)營(yíng)中更新?lián)嵊闹匾侄沃?，研究退化檉柳的復(fù)壯更新，對(duì)于保護(hù)額濟(jì)納綠洲，維持當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)平衡具有重要意義。

趙菊英等[3]前期通過(guò)不同平茬高度對(duì)檉柳生長(zhǎng)影響研究表明，在額濟(jì)納地區(qū)留茬30 cm綜合表現(xiàn)優(yōu)良。本文通過(guò)樣地試驗(yàn)，研究不同平茬方式對(duì)額濟(jì)納綠洲留茬30 cm的檉柳的復(fù)壯效果，為檉柳平茬技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于阿拉善盟額濟(jì)納旗蘇泊淖爾蘇木，地理位置42°02′05″N，101°03′02″E，地勢(shì)平坦，海拔917 m。試驗(yàn)地屬于極干旱荒漠溫帶氣候，年均降水量 33.9 mm，年均蒸發(fā)量 3 668.7 mm，日照充足，年日照時(shí)間 3 444.2 h。多年平均氣溫 8.3 ℃，極端最低氣溫 -35.5 ℃，極端最高氣溫 41.4 ℃。年均無(wú)霜期144 d，年總輻射量 6 855.2 J·cm-2。試驗(yàn)區(qū)土壤類型為鹽堿土，植物多樣性低。

2 材料與方法

2.1 樣地設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選擇在同一立地條件、出現(xiàn)衰退的天然檉柳林地。為避免群落的“邊緣效應(yīng)”，樣地選擇時(shí)，離林帶邊緣10 m 左右，選擇檉柳長(zhǎng)勢(shì)基本一致的區(qū)域作為研究樣地，樣地共設(shè)3種處理：全面平茬、隔株平茬、團(tuán)狀平茬，留茬高度均在30 cm。每個(gè)處理面積667 m2，設(shè)置3個(gè)重復(fù)，各重復(fù)之間間隔10 m。在選定樣地的四角用木樁定點(diǎn)，并用GPS記錄四角坐標(biāo)，然后用細(xì)繩子拉出樣地范圍。

2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

2.2.1檉柳生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定

2018年10月，在每個(gè)樣地統(tǒng)計(jì)萌條數(shù)量，測(cè)量萌條基徑、萌條長(zhǎng)度、新梢長(zhǎng)度、新梢基徑、萌發(fā)樁徑、平茬樁成活率以及灌叢的冠幅和高度。統(tǒng)計(jì)時(shí)以灌叢中心為原點(diǎn)，分別以東西方向、南北方向?yàn)闄M、縱坐標(biāo)軸，將灌叢分成4個(gè)象限。每個(gè)象限隨機(jī)選擇10個(gè)新生枝條進(jìn)行枝長(zhǎng)和基徑(緊貼平茬口)調(diào)查。

2.2.2地上生物量的測(cè)定

在每塊樣地內(nèi)選擇檉柳標(biāo)準(zhǔn)叢(平均地徑、平均株高、平均冠幅、平均分枝數(shù)基本一致)3叢，貼平茬部位砍掉，測(cè)定總生物量。再?gòu)闹羞x出標(biāo)準(zhǔn)枝3～5枝，測(cè)定生物量，各重復(fù)3次，取平均值。然后帶回實(shí)驗(yàn)室于烘箱中80 ℃烘干至恒重，測(cè)定干重，推算單叢植株生物量。計(jì)算公式為：?jiǎn)螀采锪?(標(biāo)準(zhǔn)枝干重/標(biāo)準(zhǔn)枝鮮重) × 叢鮮重。

2.2.3土壤含水量測(cè)定

當(dāng)年5月、8月、10月，在每塊樣地內(nèi)選擇一個(gè)樣點(diǎn)，在40 cm土壤深度處用鋁盒取樣、稱重，室內(nèi)105 ℃烘干稱重，計(jì)算土壤含水量。計(jì)算公式為：土壤含水量=(原土重 - 烘干土重)/烘干土重 × 100%。

2.2.4林下植被生長(zhǎng)變化

調(diào)查林下植被種類、高度、地徑、蓋度(5 m × 5 m樣方)和鮮重并分種按5%鮮重抽樣帶回實(shí)驗(yàn)室烘干稱重。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用 Microsoft Excel 2010和 SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，處理間差異顯著性分析采用最小顯著差異法(LSD)。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同平茬方式對(duì)檉柳萌條生長(zhǎng)的影響

不同平茬方式對(duì)檉柳萌條長(zhǎng)度、萌條基徑和新梢基徑有顯著影響，但是對(duì)萌條數(shù)量、新梢長(zhǎng)度、平茬樁發(fā)芽率和萌發(fā)樁徑的影響未達(dá)到顯著水平(表1)。與全面平茬相比，隔株平茬和團(tuán)狀平茬處理的萌條長(zhǎng)度分別降低 7.45% 和 11.00%；隔株平茬的萌條基徑降低 21.09%，而團(tuán)狀平茬的萌條基徑增加 3.12%；隔株平茬和團(tuán)狀平茬處理的新梢基徑均降低 12.50%。

表1 不同平茬方式對(duì)檉柳枝條萌發(fā)及發(fā)育的影響Tab.1 Effect of different treatment on shoot germination and development of Tamarix chinensis

不同平茬方式顯著影響了檉柳的冠幅、單叢鮮重和單叢生物量(表2)。隔株平茬的冠幅顯著低于全面平茬和團(tuán)狀平茬，但是全面平茬和團(tuán)狀平茬的冠幅無(wú)顯著差異。與隔株平茬相比，全面平茬冠幅增加了 52.25%，團(tuán)狀平茬冠幅增加了 53.96%。全面平茬處理后檉柳鮮重和單叢生物量顯著高于其他2個(gè)處理，隔株平茬處理后的檉柳鮮重和單叢生物量顯著低于其他2個(gè)處理。與全面平茬相比，隔株平茬處理后檉柳鮮重和單叢生物量分別降低 13.29% 和 9.53%，團(tuán)狀處理后檉柳鮮重和單叢生物量分別降低了 7.47% 和 6.20%。

表2 不同平茬方式對(duì)檉柳冠幅和地上生物量的影響Tab.2 Effect of different treatment on crown width and aboveground biomass of Tamarix chinensis

3.2 平茬方式對(duì)林地土壤水分的影響

從5月到10月，平茬檉柳林地內(nèi)土壤含水量呈先低后高的趨勢(shì)(圖1)。5月和8月，不同平茬方式對(duì)土壤含水量影響未達(dá)到顯著水平。在10月，全面平茬的土壤含水量顯著高于隔株平茬和團(tuán)狀平茬。

注：不同小寫(xiě)字母表示不同處理之間0.05水平差異顯著。

3.3 檉柳不同平茬方式對(duì)林下植被種類的影響

檉柳林下植被主要為駱駝刺(Alhagisparsifolia)，并伴有少量的苦豆子(Sophoraalopecuroides)。不同平茬方式對(duì)于林下駱駝刺的高度、蓋度、基徑、生物量的影響均未達(dá)到顯著水平(表3)。與隔株平茬相比，全面平茬和團(tuán)狀平茬顯著降低了林下苦豆子的高度，分別降低 3.74% 和 4.78%，但是不同平茬方式對(duì)苦豆子蓋度、基徑、生物量的影響未達(dá)到顯著水平。

表3 不同平茬方式對(duì)林下植被生長(zhǎng)的影響Tab.3 Effect of different stumping ways on the growth of understory vegetation of Tamarix chinensis

4 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，不同平茬方式影響檉柳的萌條生長(zhǎng)。

(1)全面平茬在萌條高度、萌條數(shù)量、新梢基徑、新梢長(zhǎng)度表現(xiàn)出優(yōu)越性。團(tuán)狀平茬的萌條基徑、冠幅、生物量較高。這與吉小敏等[4]在典型荒漠與綠洲過(guò)渡帶實(shí)施的人工梭梭(Haloxylonammodendron)林平茬復(fù)壯試驗(yàn)研究結(jié)果一致，梭梭平茬強(qiáng)度的提高減少了地上老枝對(duì)水分的消耗，而單位面積上用于萌發(fā)新枝的水分增多，促進(jìn)了新枝的生長(zhǎng)和發(fā)育。其主要原因?yàn)榛哪参锔抵写嬖谥罅康牡矸?，?dāng)?shù)厣喜糠质艿狡茐暮髸?huì)進(jìn)行補(bǔ)償性生長(zhǎng)，地下根系部分儲(chǔ)存的大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)迅速分配到地上供地上部分生長(zhǎng)[5]，同時(shí)平茬之后減少了地上退化的舊枝對(duì)水分和營(yíng)養(yǎng)成分的消耗，促進(jìn)了新枝的生長(zhǎng)和發(fā)育。所以，平茬量較高的全面平茬和團(tuán)狀平茬較隔株平茬表現(xiàn)出優(yōu)越特征。

(2)平茬之后萌條數(shù)量增多，說(shuō)明了平茬促進(jìn)了檉柳的生長(zhǎng)活力，達(dá)到了復(fù)壯更新的目的。與張恒等[6]對(duì)沙拐棗的研究結(jié)果一致，平茬沙拐棗植株同化枝枝條繁茂，同化枝表面積明顯增大，地上生物量顯著提高。這是因?yàn)楫?dāng)植物頂端組織被移去，生長(zhǎng)素水平降低，相應(yīng)的細(xì)胞分裂素水平升高，可以刺激側(cè)芽分生組織的活動(dòng)，增加新枝枝條數(shù)量[16]。

土壤水分是影響植物生長(zhǎng)的最重要因素，植物通過(guò)根系吸收懸濕土層中的水分來(lái)滿足自身生長(zhǎng)需要。在干旱區(qū)，土壤水分蒸發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于植物蒸騰耗水。本研究表明：5月和8月，土壤含水量在3種平茬方式之間無(wú)顯著差異。而在10月，全面平茬土壤含水量明顯高于其他2種方式，這可能是因?yàn)槿嫫讲缧律l數(shù)量最多，鮮重較高，冠層覆蓋度大，降低了土壤水分蒸發(fā)量，從而保證了土壤有較高的含水量，有關(guān)不同平茬方式下土壤水分蒸發(fā)和檉柳植被的葉片蒸騰仍需要進(jìn)一步研究。

平茬之后群落植物多樣性并無(wú)明顯變化。種類組成是植物群落最基本特征之一，也是群落結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)[17]。林下植被通常包括林下的灌木、藤本和草本，在森林生態(tài)系統(tǒng)物種多樣性、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)、森林微環(huán)境和植被演替等方面起著非常關(guān)鍵的作用[18]。在額濟(jì)納旗檉柳分布區(qū)內(nèi)，采取不同平茬方式之后林下植被的生物多樣性低，植物組成單一，這與郝廣等[19]關(guān)于平茬對(duì)小葉錦雞兒(Caraganamicrophylla)研究結(jié)果不一致，小葉錦雞兒在平茬處理?xiàng)l件下，土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFA)含量高于對(duì)照，微生物群落對(duì)平茬處理的響應(yīng)同時(shí)受到地上部植物群落特征和土壤理化性質(zhì)的影響，平茬樣方內(nèi)半灌木褐沙蒿(Artemisiahalodendron)生物量急劇下降，而生長(zhǎng)較慢的多年生禾草占據(jù)其空余生態(tài)位，群落多樣性增加，檉柳的不一致性可能與當(dāng)?shù)赝寥罏榈湫偷柠}堿土有關(guān)。其主要原因?yàn)?，一是荒漠草原帶鹽堿地植物群落物種間總體關(guān)聯(lián)性表現(xiàn)為極顯著正關(guān)聯(lián)，群落內(nèi)物種總體上沒(méi)有較強(qiáng)的資源競(jìng)爭(zhēng)，群落結(jié)構(gòu)相對(duì)較穩(wěn)定[20]；二是鹽堿土壤不能為植物生長(zhǎng)提供正常的養(yǎng)分條件，加上鹽堿成分的生理毒害作用，嚴(yán)重影響植物的生長(zhǎng)，從而造成了鹽堿土有限的生態(tài)潛力[21]；三是平茬以后光照及冠層下溫度增加，溫度的升高不利于土壤水分的保持，同時(shí)由于平茬之后萌條生長(zhǎng)較強(qiáng)，與其他植物在光熱水等方面形成了競(jìng)爭(zhēng)，土壤生物活性變得緩慢[22]，所以其林下植被物種多樣性變化并不明顯。

本文研究得出，平茬技術(shù)是運(yùn)用人工輔助對(duì)退化灌木進(jìn)行更新的重要手段之一。平茬之后的灌木在萌條長(zhǎng)度、萌條數(shù)量、新梢基徑、新梢長(zhǎng)度、生長(zhǎng)量等方面表現(xiàn)出優(yōu)越性。不同平茬強(qiáng)度對(duì)平茬灌木的影響表現(xiàn)在高平茬強(qiáng)度有利于灌木的復(fù)壯更新。假設(shè)平茬目的是復(fù)壯更新，則注重的是檉柳平茬以后的萌發(fā)以及高生長(zhǎng)，綜合考慮建議采用全面平茬方式；若所平茬的檉柳林為防風(fēng)固沙林、能源林或壓縮板等的原料林，考慮其功能以及平茬后的生長(zhǎng)情況，建議采用團(tuán)狀平茬方式。在阿拉善地區(qū)平茬不能成片進(jìn)行，以免沙地裸露，造成地表風(fēng)蝕。較好的辦法是采取隔行或隔叢平茬，每年反復(fù)交替進(jìn)行，這樣既能達(dá)到植株更新的目的，又不影響治沙效益[23]。

本研究只進(jìn)行了平茬后檉柳的生長(zhǎng)調(diào)查，未做平茬后對(duì)于防風(fēng)固沙方面的研究以及樹(shù)齡的大小對(duì)于平茬效果的影響。在今后的研究中也應(yīng)加強(qiáng)其生態(tài)效益方面的調(diào)查及探索平茬后迅速再生的生理生態(tài)學(xué)機(jī)制。因此，要全面了解檉柳平茬措施的更新復(fù)壯機(jī)理，還需要持續(xù)觀測(cè)，展開(kāi)更多更深入的研究工作，為指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐提供更可靠的科學(xué)依據(jù)。

5 結(jié)論

與隔株平茬和團(tuán)狀平茬相比，全面平茬在檉柳萌條長(zhǎng)度、萌條數(shù)量、新梢基徑、新梢長(zhǎng)度方面表現(xiàn)出優(yōu)越性。全面平茬提高了10月份土壤的含水量。不同平茬方式對(duì)林下植被的影響較小。