原创《南疆喀什吴屯杨的引种》
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0 引言新疆喀什地区属极度干旱区,盐碱化较严重,这种干旱区的土壤盐碱化问题一直备受关注.中国有盐碱地2700 万hm2,约占全国土地面积的1/4[1].新疆盐渍土面积1.05 万km2,占现有耕地面积的33.4%,且土壤盐渍化有继续恶化的趋势[2].发生盐碱化通常是多种原因造成的,而绝大部分盐分都来自地下水,不同矿化度的地下水通过土体毛管作用而蒸发损失,将所携带的水溶性盐积累于土体中,该途径是盐分累积过程最基本和普遍的方式[3],传统的漫灌方式也可导致地下水位升高,加剧土壤盐碱化[4].土壤盐碱化的加剧改变了植物的生存环境,最终导致植物无法存活,所以在荒漠化土地造林除了要考虑防风固沙外还应考虑植物的耐盐能力,选择耐盐性强的抗逆性树种、有效利用盐碱化边际性土地对改善生态环境和促进经济发展具有重要意义.
吴屯杨(Populus wutunensis)是天然杂交种,是在辽宁新民地区的自然环境条件影响下形成的优良杨树品种（2008 年通过辽宁省林木良种审定委员会审定）.吴屯杨适应性强,生长速度快,具有耐盐碱、耐干旱能力强的特点[5],是营造防护林具有发展潜力的一个树种.新疆杨(Populus bolleana)是银白杨(Populusalba)的变种,栽种于中国西部各省区,在新疆南部分布较多,抗干旱,较耐盐碱,生长较快,是西部地区造林绿化的重要树种之一[6].抗逆性速生吴屯杨是姜国斌课题组在辽宁西部新民县大柳屯乡吴屯村发现的,一种被当地老百姓称之为“吴屯杨”的杨树无性系,在当地的自然环境下高径生长表现优异.多年的试验地和盆栽试验对比,确定了该树种的抗逆和速生等优良特性[7-8].抗逆性速生吴屯杨已在辽宁省西部的阜新蒙古族自治县、新民县以及大连等地推广应用,前期研究主要在实验室条件下进行吴屯杨的耐盐性研究[9],尚未在盐碱化的南疆地区推广应用.笔者通过引种到南疆喀什地区的吴屯杨和当地乡土树种新疆杨在不同立地条件下的对比研究,评价引种的吴屯杨在南疆的适生性,为吴屯杨在中国南疆地区推广提供依据.
1 材料与方法1.1 研究区概况喀什地区地处欧亚大陆中部,中国西北部,新疆维吾尔白治区西南部.位于东经73°27′—79°57′、北纬35°20—40°18′[10],属暖温带大陆性干旱气候带,四季分明,降水稀少,蒸发旺盛,年平均降水量为71.4 mm,年蒸发量高达2633 mm.夏季炎热,但酷暑期短；冬无严寒,但低温期长；春夏多大风,沙暴、浮尘天气.年平均气温11.7℃,1 月最冷,平均气温-6.5℃,极端最低气温-24.4℃；7 月最热,平均气温25.9℃,极端最高气温49.1℃；年无霜期约224 天.喀什地区地下水资源较为丰富,境内生长着天然沙生植物约为73 种,主要包括胡杨、胡颓子、骆驼刺、红柳和猪毛菜等[11].
1.2 研究材料供试材料分别为吴屯杨和作为对照的当地乡土树种新疆杨的1 年生扦插繁殖苗.吴屯杨是通过辽宁省审定、经由单株选育的天然杂交种小钻类杨树.1.3 样地设置及调查在喀什地区选择盐碱程度不同的3 个试验地点（表1）,分别为莎车县米夏乡16 村（东经77°15′10.5″、北纬38°28′27.7″）、麦盖提县4 乡14 村（东经77°47′34.1″、北纬39°07′14.1″）、伽师县伽师林场（东经76°48′22.5″、北纬39°26′50″）,均为狭长型地块.于2010 年10 月将吴屯杨（2675 棵）和新疆杨（2572 棵）扦插繁殖苗定植于各试验地,采用条状对比试验设计,每个试验地点同时栽种新疆杨和吴屯杨,多行交替栽植,株行距为1.5 m×2 m,定植后每年对2 种杨树的树高和胸径进行调查,采集土壤样品,分析吴屯杨和新疆杨的生长指标.
1.4 测定指标及方法1.4.1 造林成活率与保存率造林第1 年秋季分别调查2 种杨树的存活株数,存活数株数与栽植总数的百分比为存活率；造林第3年秋季分别调查2种杨树的存活数与栽植总数的百分比为保存率.1.4.2 生长量测定对样地每株林木的树高、胸径（树高低于2 m,测量地径）进行调查,胸径、地径采用卡尺测量,树高采用米尺测量.1.4.3 土壤养分分析采用多点采集土壤分析样品法,按蛇形对3 个试验地点的土壤进行取样,使用土钻进行分层取土壤样品(0~60 cm),按照土壤农化分析要求对土样进行分析测定[12],凯氏定氮法测定氮的含量,碳酸氢钠浸提-比色法测定磷的含量,氢氧化钠熔融-火焰光度法测定钾的含量,重量法（残渣烘干法）测定土壤含盐量,pH值计测定土壤pH值,双指示剂滴定法测定CO32-和HCO3-含量,EDTA 间接络合滴定法测定SO42-含量,硝酸银法测定Cl-含量,EDTA 滴定法测定Ca2+和Mg2+含量,火焰光度法测定Na+、K+含量.1.5 数据处理方法试验数据用Excel 软件整理后,采用SPSS 22.0 进行单因素方差分析(ANOVE).2 结果与分析2.1 试验样地的土壤状况分析土壤盐碱化程度的高低主要由土壤溶液中8 种离子含量和pH值的范围而确定[13].从图1 可以看出,各试验地点的盐分离子中阳离子主要以Na+、K+为主,是土壤盐渍化的主要盐分离子,其次是Ca2+和Mg2+.阴离子主要以SO42-为主,其次是Cl-和HCO3-,CO32-含量约为0 g/kg.3 个试验地点的0~60 cm 土层的氮、磷、钾含量较为丰富（图2）,其中麦盖提县的钾、磷含量较高,伽师县的氮含量较高,各试验地点的土壤肥力均能满足杨树在生长期间对养分的需求.从表2 可以看出,3 个试验地点的样地的含盐量数值均处于较高水平.在0~60 cm 土层中,各试验地点间含盐量差异较大,伽师县的含盐量显著均高于其他2 个试验地点(P<0.05).3 个试验地点在0~60 cm土层中的pH 值均高于8.0,说明各试验样地均为盐渍化的碱性土地.
2.2 试验样地中2种杨树的存活状况从表3中可以看出,不同试验样地2种杨树的存活率和保存率均有一定差别.莎车县2 种杨树的存活率和保存率最高,吴屯杨的存活率和保存率均为74.42%,新疆杨的存活率和保存率均为73.46%,2 种杨树的存活率和保存率均无明显差异.在麦盖提县2 种杨树存活率和保存率有一定程度的下降趋势,伽师县2 种杨树存活率和保存率最低,吴屯杨的保存率为37.37%,远高于新疆杨的保存率.
2.3 不同试验样地中2种杨树生长情况2.3.1 3 年总生长量由图3 可以看出,同一种杨树在不同试验样地中胸径生长状况差异显著(P<0.05).在3个样地中,莎车县2 种杨树平均胸径最大,显著高于其他2 个试验样地(P<0.05),麦盖提县和伽师县2 种杨树平均胸径无显著差异(P>0.05).3 个试验样地中,吴屯杨平均胸径均高于新疆杨,且差异显著(P<0.05).
由图4可以看出,2种杨树平均树高的变化与图3相似,同一种杨树在不同试验样地中树高生长状况差异显著(P<0.05).2种杨树的平均树高在伽师县、麦盖提县和莎车县之间差异均显著(P<0.05),莎车县2 种杨树平均树高最大,伽师县2种杨树平均树高最小.3个试验样地中吴屯杨平均树高与新疆杨无显著差异(P>0.05).2.3.2 累积生长量由图5 可以看出,造林3 年期间2 种杨树在3 个试验地点的胸径累积生长量均呈上升趋势,造林第1年到造林第2年的胸径累积生长量上升较慢,吴屯杨的胸径累积生长量与新疆杨上升速度无明显差异,造林第2年到造林第3年的胸径累积生长量上升较快,在造林第3 年吴屯杨的胸径累积生长量均高于新疆杨.3 个试验地点中,莎车县2 种杨树胸径累积生长量上升速度较快,麦盖提县的吴屯杨树高累积生长量上升速度远高于新疆杨.由图6 可以看出,造林3 年期间2 种杨树在3 个试验地点的树高累积生长量均呈上升趋势,且造林3 年期间上升速度均较快.造林第1 年2 种杨树平均树高差异不大,造林3 年期间吴屯杨和新疆杨树高累积生长量差异较小.3 个试验地点中,莎车县2 种杨树树高累积生长量上升速度最快.结合图5 可以看出,造林3年内吴屯杨相对新疆杨生长速度较快,吴屯杨树高累积生长量与新疆杨无明显差别,但吴屯杨胸径累积生长量高于新疆杨.
3 结论研究表明,2 种杨树均具有较强的耐盐碱能力,在盐碱含量较高的土壤中均呈逐年增加的生长趋势.在3 个试验样地中,吴屯杨的平均胸径均高于新疆杨,2种杨树的平均树高无显著差异.造林3 年内2 种杨树的树高累积生长量上升速度较快,栽植2 年后,吴屯杨的胸径累积生长量高于新疆杨.在含盐量高达0.76%的伽师县,吴屯杨的保存率仍达到37.37%,高于新疆杨,说明吴屯杨的耐盐能力比新疆杨强,且吴屯杨的生长状况优于新疆杨.吴屯杨较适合在新疆喀什地区推广种植.
4 讨论南疆地区干旱性气候及灌溉水管理不当导致了当地土壤盐渍化严重[3].通过对3 个试验地点的土壤进行分析,发现各试验样地的盐渍化程度存在较大差异,均为pH 值较高的碱性盐渍化土地.各试验样地中Na+、K+为主要盐分离子,较高的Na+、K+离子易使土壤发生碱化,形成碱性土地[14],是该地区发生盐碱化的主要原因.植物生长过程对盐胁迫非常敏感,盐胁迫明显抑制植物的正常生长[15-18].在盐胁迫下,吴屯杨的脱落酸积累量低于荷兰杨和欧美杨,且抗盐系数较小,说明吴屯杨具有较强的耐盐性[19-20].在南疆地区进行区域种植实验可以发现,在立地条件不同的试验样地中,吴屯杨和新疆杨平均树高无显著差异,平均胸径差异较显著,随着盐碱化程度的加重,2 种杨树平均树高和平均胸径均呈降低趋势,在不同立地条件下的3 个试验地中,吴屯杨生长状态均优于新疆杨,在伽师县吴屯杨和新疆杨均有较好的保存率,说明2 种杨树均具有较好的耐盐能力和适生性,其中吴屯杨的生长状况优于新疆杨.杨树的树高生长和胸径生长存在一定的正相关关系,在树高生长、胸径生长方面均存在差异,这与王宝庆、王树凤等[21-22]的研究结果一致.
杨树是世界上分布最广、适应性最强的树种之一[23-24],且速生杨树具有较高的经济价值[25].新疆杨具有抗逆性强、生长速度快的特点,是构成南疆地区农田防护林的主要树种之一.对3 个试验地点的2 种杨树连续3年的调查,发现2种杨树在各试验样地中的生长状况良好,随着造林年限的增加2 种杨树生长速度较快,尤其造林第2 年到第3 年2 种杨树的胸径累积生长量上升明显,造林3 年期间,不同立地条件下的吴屯杨的生长速度高于新疆杨.说明南疆喀什地区较适合吴屯杨新品种的推广种植.
综上所述,吴屯杨具有抗逆性强、易繁殖、生长速度快、材质优等优良特性,在南疆的生长状况比当地乡土树种新疆杨好,本研究认为较适合在当地推广种植.南疆气候干旱少雨,土壤盐碱化严重,导致新疆杨以外的其他杨树树种很难存活,所以南疆地区防护林树种主要以新疆杨为主,林木品种过于单一.吴屯杨可适应南疆麦盖提县的土壤和气候条件,引种推广种植不但可以带来巨大的经济效益,同时对丰富南疆地区的生物多样性和盐碱地的改良具有重要意义.
研究论文参考资料：
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