青藏高原灌木树种幼苗建成形态及生长特性研究

摘  要：本研究对青藏高原16个灌木树种进行苗期比对试验，测定了苗期形态建成的萌条数、侧枝数、苗高、基径、主根长、一级侧根数、一级侧根长、茎枝干重、根系干重、单株生物量10个生长性状指标，计算比根长、侧根总长、根系生物量与单株生物量比率。结果表明16个树种间苗期形态指标差异显著。运用主成分分析，选择出能反映灌木树种综合生长状况的生物量和根系生长状况的比根长进行聚类，用生物量聚类可将灌木树种分为四类，一类为生物量高的有1个种山蚂蝗，二类为次高2个种霸王和唐古特莸，三类树种最多达12个，为锦鸡儿、尼泊尔锦鸡儿、白刺花、江孜沙棘、砂生槐、驼绒藜、沙棘、金露梅、黄花木、云南沙棘、梭梭、鲜卑花，四类生物量最小仅有1个种红砂。用比根长聚类，分为四类，一类为根系发达有1个种金露梅，二类为次发达有1个种唐古特莸，三类树种最多达13个，为锦鸡儿、尼泊尔锦鸡儿、白刺花、江孜沙棘、砂生槐、驼绒藜、沙棘、山蚂蝗、黄花木、云南沙棘、霸王、红砂、鲜卑花，四类根系欠发达仅有1个种梭梭。苗高生长期大于150 d的有4个种：锦鸡儿、尼泊尔锦鸡儿、云南沙棘、江孜沙棘；生长期130～150d有7个种：金露梅、白刺花、砂生槐、山蚂蝗、霸王、鲜卑花、梭梭；生长期小于130 d的有5个种：红砂、沙棘、驼绒藜、唐古特莸、黄花木。
关键词：灌木树种；形态建成；生长期
    青藏高原作为地球“第三极”是气候变化的敏感区[1-2]，它的存在对其本身和毗邻地区的自然环境和人类活动，甚至对全球环境变化都有深刻的影响[3]。是我国和南亚地区大江大河的发源地，其生态状况直接关系到国家的生态安全，对全球的大气环境、水循环有重要的影响，是我国和南亚地区的“江河源”、“生态源”，是东亚季风气候的“启动器”。也是全国生物多样性最富集的地区之一，据粗略估计高等种子植物可达10，000 种左右，而在高原腹地寒旱化的高原气候区，植物种类急剧减少，种子植物不及 400 种，同时青藏高原地区生态系统十分脆弱，特别是青藏高原的干旱地区，干旱缺水，立地条件差，鼠兔危害大，牲畜破坏严重，对自然植被的恢复和演替造成严重影响，如果植被遭到破坏，很难甚至不可能再恢复，必然对青藏高原生态环境构成威胁。青藏高原灌木树种研究多集中于种类地理分布、区系成分[4-5]等方面。而对这些植物在植被恢复和重建中的适应性、育苗、造林等配套栽培技术研究较少，仅对砂生槐[6-9]、唐古特莸[10]、梭梭[11]、骆驼刺[12]等少数树种进行了研究，而大多数灌木树种的配套栽培技术没有解决，本研究围绕青藏高原干旱地区生态因子的综合特异性和植被重建的重要性，对16个灌木树种苗期建成形态进行对比分析，为青藏高原干旱地区植被恢复的树种选择提供技术支撑
    1、材料与方法
    1.1 试验材料及来源
    试验材料为采集青藏高原干旱地区的16个灌木树种种子，各树种产地及种子性状见表1。
    1.2 试验地概况
    试验地设置于甘肃小陇山林科所的培育圃，地理纬度105º54′37″E、34º28′50″N，海拔1160m，年降雨量600～800㎜，年蒸发量1290.0㎜，年平均气温10.7℃，≥10℃积温3359.0℃，极端高温39℃，极端低温-19.2℃，无霜期190d。
    1.3 试验方法
    采用径10㎝×高18㎝黑色塑料容器袋装填基质田园土、泥炭土和鸡屎（三种成分的比例为8：1.5：0.5），作为培育苗木的载体。于2010年3月份装填容器，并处理种子，待种子裂口或胚根伸出种皮时进行播种，测定其场圃发芽率、苗高生长节律、苗期生长性状。
    1.3.1 种子形态测定
    种子千粒重用国标GB2772－1999中的方法进行测定。每个树种随机选取30粒，用电子游标卡尺测其种子的长度和宽度，并计算种子长度／宽度的值（以种子纵轴长度为其长度，以腹面横向最大距离为其宽度，测量单位精确到小数点后2位），见表1。
    1.3.2 苗高生长节律的观测和拟合曲线
    将每个树种的种子进行播种，待苗木出齐后，每个种固定24株为观测对象，每隔15天观测一次苗高，直至高生长停止结束观测。选用Logistic曲线方程进行苗高生长节律的拟合，y为苗高当年累积生长量，x为生长时间，K为生长极限，a、b为待定的常数[13]，计算出t1、t3二个拐点。
    1.3.3苗期生长性状测定
    每个树种为1个处理，每个处理3次重复，每个重复播30袋。至秋季落叶停止生长后，每个重复测定10株一年生苗的萌条数、一级侧枝数、苗高、基径、主根长、一级侧根数、一级侧根长、茎枝干重、根系干重、单株干生物量等10个生长性状指标，计每个树种测定30株一年生苗。计算根系生物量与单株生物量比率、一级侧根总长（一级侧根数×一级侧根平均长）和比根长。
    1.4 统计分析方法
    观测数据采用SPSS统计分析软件进行计算与分析。
    2、结果分析
    2.1  苗期性状指标的差异
    对16个灌木树种苗期形态建成的萌条数、侧枝数、苗高、基径、主根长、一级侧根数、一级侧根长、茎枝干重、根系干重、单株生物量10个生长性状指标进行整理。选取萌条数、侧枝数、苗高、基径、一级侧根总长、单株生物量、根系生物量与单株生物量比和比根长共8个指标进行方差分析，16个树种8个指标间差异均达到统计学的极显著，说明16个树种一年生苗木的茎枝性状、根系状况和生物量均存在显著的差异。LSD多重比较见表2。
    2.1.1  茎枝差异
    山蚂蝗的苗高、基径最大，其中苗高为70㎝、基径为5.7㎜，它与其它树种间差异均极显著，为16个树种平均苗高为的1.686倍，平均基径3.72㎜的1.532倍；红砂的苗高、基径最小，苗高仅16.86㎝、基径1.32㎝，为16个树种平均苗高的0.406倍、平均基径的0.355倍。
    萌条数以云南沙棘最多，平均单株萌条达6.1条；其次为金露梅，平均单株萌条2.4条；红砂和唐古特莸平均单株萌条分别为1.8条和1.7条；霸王、鲜卑花、驼绒藜平均单株萌条数均小于1条；山蚂蝗、锦鸡儿、尼泊尔锦鸡儿、黄花木、梭梭、沙棘、白刺花、江孜沙棘、砂生槐这9个种为单杆生长，苗期不萌生枝条。