一种在荒漠和半荒漠环境中提高梭梭属植物直播苗和移栽苗成活率的方法

技术领域

本发明属于林业生态栽培学领域，涉及一种在荒漠和半荒漠环境中提高梭梭属植物直播苗和移栽苗成活率的方法。

背景技术

黎科(Chenopodiaceae)梭梭属植物，全球共有11种，主要分布在地中海到中亚的广大沙漠地区，生长在流动沙丘、半固定沙丘、盐渍土及砾质戈壁。中国有梭梭(Haloxylon ammodendorn(C.A.Me.)Bunge，又称梭梭柴或黑梭梭)和白梭梭(Haloxylon persicum Bunge ex Boiss etBushse)两种。梭梭属超旱生小乔木，呈高大灌木状，植株高度一般在2～3m，个别植株可高达10m，树冠通常较稠密，多呈半球状或近椭圆形。在荒漠中郁闭度较高的梭梭群落往往貌似森林景观，故以往人们常将成片分布的梭梭植被称为“梭梭林”。梭梭属植物在我国的分布面积约为1170×10⁴hm²，占我国沙漠总面积的9％，主要分布在我国西北部的新疆、内蒙古、青海、甘肃和宁夏等省的荒漠地区，而白梭梭仅分布于新疆北部。梭梭抗逆性极强，属强旱生-盐生植物，生态幅度较广，是一种耐干旱、耐高温、耐盐碱、耐风蚀的优良的防风固沙和生态保护植物。此外，梭梭木质坚硬，火力强，也是优良的薪炭材，有“荒漠活煤”之誉；其当年生枝条富含营养，是优良的牲畜饲料；还是“沙漠人参”-肉苁蓉的寄主，肉苁蓉具有很高的经济和开发价值。梭梭是我国西北荒漠半荒漠地区珍贵的植物资源，也是我国干旱荒漠区固沙造林面积最大的树种，在这些地区防沙固沙、减缓荒漠化、维护生态安全上具有不可替代的生态地位和重要利用价值。然而，因人为因素和环境恶化，梭梭和白梭梭资源曾受到严重破坏，一度处于渐危状态，被列为国家濒危三级保护植物。所以，加快梭梭属植物林的恢复与营建日益成为我国西北生态建设的重要课题。

然而，在解决梭梭属植物林地的自然恢复与快速营建时却面临很多困难，其中一个关键问题是梭梭属植物直播苗和移栽苗的成活率极低。大量的野外调查表明，梭梭和白梭梭原生地自然发芽和人工播种的幼苗成活率仅为1％左右，而人工移栽的梭1～2年生梭梭幼树其成活率也仅为10％左右，即春季大量自然出芽、人工播种和移栽的幼苗从春到秋出现大量死亡的现象。以往人们认为，造成这一现象的主要原因是梭梭和白梭梭原生地荒漠环境的极端恶劣，其中包括高温和干旱导致幼苗和幼树致死，此外还包括风沙掩埋和动物啃食等。但据我们项目组在准噶尔盆地古尔班通古特沙漠地区多年调查和研究的结果表明，许多梭梭和白梭梭原生地荒漠环境并不严重缺水，即便是极端干旱的6月中旬至8月下旬，60cm以下的沙土层仍含有较丰富的悬湿水。梭梭和白梭梭一般在3月中旬至4月下旬发芽或萌发，由于春季雨雪较多，致使浅层沙土含水丰富，幼苗或幼树根系生长极快，至6月中旬前根系长度一般可超过60cm；6月中旬以后由于60cm以下的沙土层仍有悬湿水，能基本满足幼苗生长所需。因此，在某些荒漠和半荒漠地区，干旱并不是导致梭梭属植物幼苗死亡的重要原因。高温(气温)也不是梭梭和白梭梭幼苗大量死亡的主要原因，实验研究证明，在一定的水分条件下，幼苗和幼树即便是连续几天处于50℃的高温环境仍能够正常生长。此外，风沙掩埋和动物啃食的确能使幼苗致死，但不是导致其大量死亡的主要原因，梭梭和白梭梭具有极强的抗沙埋再生能力。

根据我们多年调查和研究的结果表明，荒漠和半荒漠地区地表层(0～2cm)高温(≥50℃，平均温度)是导致梭梭属植物幼苗大量死亡的关键和重要原因。夏季我国西北地区的荒漠和半荒漠沙漠腹地生态环境极为恶劣，地表层温度时常可达60℃以上，极端地表层温度可达80℃左右。例如，新疆准格尔盆地古尔班通古特沙漠腹地，每年夏季的6～8月干旱少雨，气温高，地表层温度更高，白天气温时常超过40℃，而地表层温度可达到75℃左右。地表层高温常使植物受到严重的伤害胁迫，胁迫的感应部位就在植物茎基与地表接触的部位，植物由于受到地表层高温胁迫而发生显著的生理反应，轻者地上部和地下部生长缓慢或停滞，重者直接导致其整株死亡。沙漠植物如梭梭和白梭梭虽有很强的抗逆特性，但其幼苗和幼树难以长时间耐受60℃以上的地表层高温胁迫，正是这一原因使得在新疆古尔班通古特沙漠腹地梭梭属植物天然实生苗、直播苗和移栽苗成活率很低，不仅使该区域以梭梭属植物为优势的群落被破坏后很难自然恢复，也使得植树造林非常困难。此外，地表层高温还会引起梭梭属植物的幼苗(5年以下)、幼树(5～10年)和成年树(10年以上)时常发生“夏休眠”现象，导致其生长变缓或停滞，从而使年有效生长期缩短，年生长量减少。有一个先例可充分说明地表层高温是导致梭梭和白梭梭幼苗幼树死亡的关键因素。仅在几年前，新疆阿勒泰地区某县林业局在其辖区的卡拉麦里山自然保护区某公益林管护站周围曾种植移栽了3000亩梭梭和白梭梭，此地是典型的古尔班通古特沙漠腹地生态环境。为提高梭梭和白梭梭幼树成活率，他们采取根下灌水、草网格防沙等措施，唯独没有对梭梭和白梭梭幼树进行免受地表层高温胁迫的防护，两年后3000亩梭梭和白梭梭幼苗几乎全部死亡。以上例子说明，如果要在我国西北地区的荒漠和半荒漠沙漠环境中大面积恢复和营建梭梭和白梭梭生态林，首先要克服梭梭和白梭梭幼苗和幼树免受地表层高温胁迫的这一关键难题。

基于这一原因，申请人在中国发明专利申请CN101965788A中提供了使用防护网罩对梭梭属植物进行防护，提高其幼苗成活率的方法。但是在风沙强烈的荒漠和半荒漠地区，采用防护网罩的方法存在如下缺陷：①遮阳网易破损、基部的沙易被吹走露出空隙和锚地爪，影响了防止小动物啃食、保湿、防风沙伤害和掩埋以及降低地表层温度的效果。②遮阳网面具有孔隙，保湿效果相对较差。③遮阳网易破损、基部的沙易吹走，每年的维护成本较高。④防护网罩制作成本较高，每个制作价格为5～6元，且均需人工制作，费时费力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在荒漠和半荒漠地区大规模进行梭梭属植物林恢复和营建过程中，显著提高其直播苗和移栽苗成活率的方法，解决梭梭属植物在荒漠和半荒漠地区大规模恢复和营建过程中因频繁发生的极端地表层高温等逆境因子而导致的幼苗成活率低，以及因时常发生“夏休眠”现象而造成的个体生长缓慢等关键难题。

本发明的目的可通过如下技术方案实现：

一种在荒漠和半荒漠环境中提高梭梭属植物直播苗和移栽苗成活率的方法，利用圆柱形管件或中空子弹型管件对荒漠和半荒漠环境中的梭梭属植物直播苗和移栽苗进行防护，具体方法包括：

(1)圆柱形管件或中空子弹型管件的构造、类型和规格：所述的圆柱形管件适用于荒漠或非流动性沙漠或沙丘上播种或移栽梭梭属植物苗，该圆柱形管件又可细分为直播苗圆柱形管件和移栽苗圆柱形管件；直播苗圆柱形管件的外直径为9～12cm，高17～20cm，管壁厚0.25～0.30cm；移栽苗圆柱形管件外直径为6～8cm或9～12cm，高20～30cm，管壁厚0.25～0.30cm；所述的中空子弹型管件适用于风沙较大的半流动沙漠或沙丘上移栽梭梭属植物苗，其上口外直径3～5cm，下口外直径6～12cm，总高度40～60cm，上部收口部分高度3～8cm，管壁厚0.25～0.30cm；

(2)植物材料：包括梭梭属植物种子及1～2年生幼苗；

(3)实施时间：梭梭属植物种子以及幼苗在当年初冬的11月至翌年的4月份播种或移栽；

(4)实施方法：①非流动性沙漠或沙丘上播种梭梭属植物种子时，先将所述的直播苗圆柱形管件的一端埋入或插入沙土中，地上留12～15cm，然后向地上部分管件的外围堆土，堆土高度为6～8cm，使管件内外的地表平面错开6cm以上，并使管件的上沿口距离堆土面的上沿4cm以上，最后将种子播撒在管件内的沙土上并覆土1cm左右；②非流动性沙漠或沙丘上移栽梭梭属植物幼苗时，先将梭梭属植物幼苗植入沙土中，植深40cm以上，然后将所述的移栽苗圆柱形管件从上向下套住小苗，并进一步插入沙土中5cm，最后向管件地上部分的外围堆土，堆土高度达15cm以上，使管件内外的地表平面错开15cm以上；以上两种圆柱形管件的使用状态图见图3；③风沙较大的流动性沙漠或沙丘上移栽梭梭属植物幼苗时，先将经选定株高达70cm及以上的梭梭属植物幼苗植入沙土中，植深40～60cm及以上，然后将所述的中空子弹型管件自上而下套住幼苗，并使其直径较大的一端进一步插入沙土中20～40cm(图4)。

所述的在荒漠和半荒漠环境中提高梭梭属植物直播苗和移栽苗成活率的方法还包括维护管理步骤，具体方法为：播种或移栽的梭梭属植物幼苗需使用圆柱形管件或中空子弹型管件进行连续3～5年的防护，期间对死亡的幼苗在春季及时补苗或补种，对由于风吹日晒而破损的圆柱形管件或中空子弹型管件进行适当的清理和更换，对因风沙作用而歪斜和掩埋的圆柱形管件或中空子弹型管件要重新扶正和清除沙土。

所述的圆柱形管件或中空子弹型管件的材质优选PVC、石棉瓦、陶瓷、珍珠岩，进一步优选PVC。所述的圆柱形PVC管件可由目前房屋建筑中普遍使用的直径为7.5或11cm的PVC输水管截断而形成的两端开口的短管。所述的中空子弹型PVC管件由圆柱形PVC管件的一端经热熔压缩处理后制成，也可采用其他方法制作。由于PVC管件的上端开口较小，可阻挡大型食草动物的直接啃食；同时由于PVC管件的管壁光滑，可在一定程度上减少小型动物(食草昆虫)爬入管件内啃食梭梭苗。

实施本发明方法需满足以下生境条件：实施地区生态环境较为严酷，夏季6～8月间极端高温(≥40℃)和干旱天气时有发生，超过55℃地表层(1～2cm)高温频繁发生；但该地区春夏季(4～8月)浅层沙土(60cm以下)悬湿水含量相对丰富，可保证梭梭属植物幼苗正常生长所需水量。

本发明所述的在荒漠和半荒漠环境中提高梭梭属植物直播苗和移栽苗成活率的方法在荒地、黄土高坡等地表层温度高的地方植树造林中的应用。

引起荒漠沙土地表层温度极端升高的主要原因是晴天和高温(气温≥30℃)情况下的强光直射，所以只要对直接照射到地表的强光进行一定程度的遮阴，即可防止地表层温度极端升高。在梭梭属植物茎基部套一个PVC管件即可对幼苗进行防护，可达到防止地表层温度极端升高并使植物本身免受地表层高温胁迫的效果。由于PVC管件的隔热效果较差，当管件内外的地表保持同一水平面时，管件外的地表高温能够逐渐传入管件内，也可造成对梭梭苗的伤害。为解决这一问题，在梭梭苗移栽完成后，再用PVC管件套住梭梭苗并下埋5cm后，可在管件外围堆土10cm以上，使管件外的地表远高于管件内的地表平面，这样即可隔绝管件内外的热传递，又可加固管件保持固定位置。

有益效果：

本发明依据荒漠和半荒漠环境中地表层高温对梭梭属植物直播苗和移栽苗成活率以及对幼树和成年树“夏休眠”现象影响的最新研究成果，展开在荒漠和半荒漠极端逆境条件下显著提高梭梭属植物直播苗和移栽苗成活率，以及防止幼苗、幼树和成年树发生“夏休眠”现象方法的确立，建立了在荒漠和半荒漠严酷生境中大规模营建梭梭属植物林的关键技术方法。其具有下述优点：

(1)本发明利用圆柱形管件或中空子弹型管件，尤其是PVC圆柱形管件或PVC中空子弹型管件对荒漠和半荒漠环境中的梭梭属植物直播苗和移栽苗进行防护，由于PVC管件的防护作用，可在管件内形成一个小环境，这一小环境具有保湿和防风的作用。根据我们多年积累的经验表明，沙漠环境中的春季是梭梭种子萌发和生长的关键时期，而地表0～10cm浅层沙土的含水量对梭梭种子萌发和生长具有决定性作用，但春季的沙漠环境浅层沙土的水分散失非常快，这部分水分主要是被干燥的地表劲风带走。PVC管件在春季可阻挡地表劲风吹入管件内，不但能防止水分的过快散失，使管件内的小环境地表保持一定的墒情，十分有利于梭梭直播苗的萌发和生长，还能防止梭梭苗因劲风吹拂所致倒伏或折断。

(2)本发明所使用的圆柱形管件或中空子弹型管件具有一定的防止风沙掩埋梭梭属植物直播苗的作用，在风沙较小或较大的沙漠和沙丘上，幼苗在圆柱形管件或中空子弹型管件防护下可显著降低被风沙掩埋的几率；此外，幼苗在圆柱形管件或中空子弹型管件的防护下，可有效阻止荒漠动物的啃食；由于圆柱形管件或中空子弹型管件可阻挡地表劲风的吹入而带走水分，加之管件内的地表温度相对较低，水分蒸发散失较慢，为幼苗的前期生长提供适宜的小环境。这些特点都可进一步提高幼苗成活率。

(3)据我们多年的实地调查和研究表明地表层高温(≥55℃)是导致梭梭属植物产生“夏休眠”现象的根本原因。而使用的PVC管件可以防止阳光对茎基部及其周围土壤的直接照射，从而有效地降低茎基部及其周围地表层温度，达到有效防止梭梭属植物幼苗、幼树和成年树产生“夏休眠”现象，从而可显著增加梭梭属植物年有效生长发育期，增加年生长量，加快个体生长发育，促进荒漠、半荒漠梭梭属植物生态林的快速恢复和重建，具有很好的应用前景。

(4)本发明技术可进一步延伸使用的范围，只要是因为地表层温度的原因造成某一具有一定生态和经济价值的植物不能在某地生存，都可使用PVC管件进行相应的实验和应用。此外，管件的材质可以不限，既可以是PVC塑料材质，也可以是石棉瓦、珍珠岩、陶瓷等其它材质，只要能满足制作简单，成本低廉，坚固耐用的要求即可使用。

(5)本发明所使用的圆柱形PVC管件或中空子弹型PVC管件制作简单，成本低廉，便于操作，适合于大面积推广应用。

(6)本发明与中国发明专利申请CN101965788A用防护网罩提高梭梭树植物存活率的方法相比，具有如下优点：①PVC管不易被风沙损坏，具有更好的防止小动物啃食、保湿、防风沙伤害和掩埋以及降低地表层温度的效果，防护年限更长，维护成本更低；②原材料充足，加工制作简便，便于工业化生产，成本低，而且更坚固耐用。每个成品的PVC管件的原材料成本加上加工成本仅为0.8～3.0元。③直播苗和移栽苗成活率更高，在风沙较小的荒漠和半荒漠地区，成活率平均提高20％以上，而在风沙大的荒漠和半荒漠地区，成活率平均提高50％以上。

综上所述，本发明方法解决了一直以来在西北荒漠严酷生态环境中梭梭属植物林营建过程中所遇到的直播苗和移栽苗成活率极低的关键瓶颈问题，为梭梭属植物林的大规模恢复和营建提供了有利的技术支撑，具有很好的应用前景。

附图说明

图1直播苗圆柱形PVC管件和移栽苗圆柱形PVC管件示意图。

a直播苗圆柱形PVC管件，b移栽苗圆柱形PVC管件。

图2中空子弹型PVC管件示意图。

图3圆柱形PVC管件用于非流动性沙漠或沙丘上移栽梭梭苗使用状态参考图。

图4中空子弹型PVC管件用于流动性沙漠或沙丘上移栽梭梭苗使用状态参考图。