辽西北风蚀区4个主要造林树种防风固沙功能差异及适宜立地分析

走进辽宁绿色是生命的象征、大自然的底色，绿色发展方式和生活方式是发展观的一场深刻革命。

2018年9月，习近平总书记在深入推进东北振兴座谈会上强调，要以“两山”理念引领高质量发展，通过生态建设巩固提升绿色发展优势。

辽西北地区作为构成辽宁区域经济发展的五大战略板块之一，生态脆弱区、生态敏感区、重点贫困区、少数民族聚集区在此耦合交织。

解决辽西北地区生态建设问题，是实现绿色发展的重要支撑，对完成突破辽西北三年攻坚计划、2020年脱贫攻坚任务和实现辽宁老工业基地全面振兴具有重要意义。

一、辽西北地区生态建设的重要意义（一）辽西北地区生态区位极其重要辽西北地区地处中国东部森林区向西部草原区过渡、暖温带半湿润气候向冷温带半干旱气候过渡、内蒙古高原向东北辽河平原过渡、农业向牧业过渡的交错带上，是中国一级生态敏感带的重要组成部分，生态系统敏感性高、生态稳定性差、生态环境问题造成的严重后果是不可逆的、永久性的和不可恢复的。

辽西北地区是阻止我国四大沙地之一，即科尔沁沙地向东南侵入辽河平原最前沿的生态屏障，在减少风沙对辽宁中部城市群侵害方面发挥重要作用。

（二）辽西北地区是国家林业生态工程重点建设区域国家退耕还林工程试点县彰武、北票、凌源、建昌全部位于辽西北地区，累计完成第一轮退耕还林任务72.71万亩，占全省总任务的19.7%。

2011—2017年底，三北防护林体系建设工程五期工程累计安排辽西北地区中央预算内投资8.07亿元，占同期辽宁省该工程中央总投资的54.9%。

辽西北地区在科尔沁重点沙区建设以樟子松为主的百万亩防风固沙林基地，在重点水土流失区建设水土保持林和水源涵养林，在重点粮食产区建设体系完整的农田防护林网，在辽蒙边界构建了绵延600公里的绿色屏障，这对保障基本农田建设、维持农民生产生活和维护粮食安全等方面发挥重要作用。

（三）辽西北地区人口、资源、环境与发展的矛盾极其严峻辽西北地区经济基础薄弱，贫困人口集中，内生动力不足，产业结构调整缓慢。

辽西北半干旱地区生态环境恶化的主要问题是植被率较低，造林成活率较低。

不仅如此，持续的干旱加剧了林地退化、沙化程度。

因此，在辽西北干旱地区几乎每年的春季都会遭受沙尘暴的侵袭。

由于受辽西北半干旱地区自然生态环境不良的条件限制，采用一般性常规化的植树造林技术常常造成植树造林成活率不高，从而影响了绿化进度。

为此，针对辽西北干旱地区我们尝试采取了几种新型的造林关键技术，取得了较好的效果。

1栽植苗覆盖造林关键技术辽西北半干旱地区春季多大风无雨，因蒸腾速度加快，极易导致所栽植苗木严重失水，最后因苗木抽干而导致死亡。

在辽西北干旱地区提高成活率造林中，对2年生或以上的裸根苗栽植时(比如油松苗、沙棘苗、锦鸡苗等)，应用苗木覆盖栽植技术效果较好。

该技术主要环节是：当春季完成苗木造林栽培后，随即用土将苗木覆盖封严，待干旱大风季节过后，再适时对覆盖栽植的苗木进行撤土。

该项技术不仅保证造林苗木的水分流失大幅度减少，而且极其有利于造林苗木成活率、保存率的提升。

2容器苗培育和深栽造林技术2.1造林容器苗的培育技术。

造林实施容器苗培育技术的主要环节是：将2年生的苗木修剪根系并充分浸泡后装入容器袋内。

容器苗植入容器的适宜时间在4月上旬。

苗木浸根并充分吸水后植入容器袋并将预先混合好的容器土装入容器袋内。

填土时要注意对容器苗进行提苗，目的是避免容器苗根部被窝，混合土回填充分后进行墩实，然后放入比地面低35cm的苗床中，随即灌水。

待灌水完全下沉后，将容器袋内、容器袋间的缝隙全部填满混合土。

以后视旱情及时补水，整个生育期灌水5~6次、施肥3~4次、除草4 ~5次。

10月末11月初灌封冻水，并采取覆土进行苗木防寒。

2.2容器苗深植深栽造林技术。

容器苗深植深栽造林技术主要是与容器苗相配置。

造林时首先在预先挖好的坑内放入少量覆土，以后将容器苗放入栽植坑内应用常规的造林技术进行栽植。

值得注意的是：应用容器苗深植深栽造林技术在进行苗木栽植时，应比苗木原来的深度深4~5cm，同时注意灌水量要适宜。

辽西北风沙地不同林草措施土壤水文效应研究吕刚;王韫策;李叶鑫;王婷;翟景轩;王磊【期刊名称】《干旱区地理》【年(卷),期】2018(41)2【摘要】选取辽西北沙地典型农牧交错地带为研究区域,以荒草地作为对照,研究樟子松林地、杨树林地、灌木林地、人工草地4种植被恢复措施下0～100 cm土层内土壤容重、孔隙度、蓄水能力和土壤饱和导水率(K_(fs))等土壤水分物理性质的变化特征。

结果表明:杨树林地表层土壤容重最小,其次是灌木林地、樟子松林地、人工草地,荒草地最大;随土层的递增,土壤容重均表现出增大的趋势。

各样地土壤毛管孔隙度随着土壤深度的增加均呈现出明显的下降趋势,与土壤容重呈显著负相关关系(p=-0.583~*,n=5)。

不同植被恢复措施土壤蓄水容量具有一定差异,其范围在3 761.59～4 366.94 t·hm^(-2)之间,其中蓄水容量最高的是杨树林地,达到了4 366.94 t·hm^(-2),蓄水容量最低的是荒草地,为3 761.59 t·hm^(-2)。

不同植被恢复措施有效蓄容位于1 315.50～2 047.62 t·hm^(-2)之间,其中以杨树林地最大,樟子松林地最小。

5种沙地类型K_(fs)排序为灌木林地(2.49 mm·min^(-1))>人工草地(1.81 mm·min^(-1))>荒草地(1.73 mm·min^(-1))>樟子松林地(1.61 mm·min^(-1))>杨树林地(1.44 mm·min^(-1)),人工草地和荒草地的Kfs随土层增加先减小后增大,樟子松林地、杨树林地和灌木林地先增大后减小。

该地区林木恢复措施效果优于草地,应着重发展林木恢复措施。

【总页数】7页(P342-348)【关键词】辽西北;风沙地;水文效应;植被恢复【作者】吕刚;王韫策;李叶鑫;王婷;翟景轩;王磊【作者单位】辽宁工程技术大学环境科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】P152.75【相关文献】1.辽西北风沙地不同植物群落土壤入渗特性 [J], 吕刚;翟景轩;李叶鑫;王磊;王韫策2.辽西北风沙区不同农艺措施对播期土壤风蚀的影响 [J], 吕子超3.祁连山林草复合流域灌木林土壤水文效应研究 [J], 金铭;张学龙;刘贤德;王顺利;车宗玺;葛双兰4.科尔沁沙地南缘不同林草措施根系对土壤抗冲性的影响 [J], 屈东旭;吕刚;翟景轩;王锋佰;张卓;金兆梁;郑洋;吕金昊5.科尔沁沙地南缘不同林草措施土壤抗冲性及其与物理性质的关系 [J], 吕猛;吕刚;翟景轩;王锋柏;张卓;董亮;郑洋;王道涵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

二、防风固沙植物选择在沙漠中立身的植物，自然都具有相应的防风固沙能力，否则就不能在沙漠中立足。

不过，对不同的植物来说，防风固沙能力是不同的。

防风能力强的植物，适宜选为防护林的树种；固沙能力强的植物，则适合在固定流沙中充当先锋。

在防风固沙中，各种沙漠植物以各种方式展现着自己。

1.沙漠王树—胡杨由于生存环境的恶劣，沙漠中的植物通常都很矮小，以灌木、小灌木、草本植物为主。

它们之中，惟有胡杨高大挺拔，具有王者的风范，因而有了“沙漠王”的美称。

胡杨的分布范围十分广泛，在蒙古、中亚细亚、巴基斯坦、伊朗、阿富汗、叙利亚、埃及、高加索等国家和地区都可见。

胡扬的身影，大致范围在北纬30度到50度的亚洲中部、北非和欧洲南端：这一片区域正是古地中海的沙漠区，是地球上温带沙漠的主要分布区。

在中国，胡杨分布在西北区域的新疆、甘肃、青海柴达木、内蒙，如新疆的塔里木河、叶尔羌河、喀什噶尔河、和田河、阿克苏河、克里雅河、尼雅河、黑河等河流域，它们在各河的河岸形成一条条绿色走廊，因此又被称为“荒漠河岸林”。

因为有河水的滋润，才有了它高大的身影。

新疆塔里木河(包括支流)是中国胡杨的主要分布区，有一句话形容道：中国的胡杨百分之九十在新疆，新疆的胡杨百分之九十在塔里木。

塔里木盆地胡杨林也因此成为世界上分布最集中、面积最大的胡杨林。

维吾尔族人民给了胡杨一个最好的名字一一托克拉克，意思是“最美丽的树”。

而中国最大的沙漠一一塔克拉玛干沙漠的“塔克拉”与胡杨近乎同名，加上“玛干”(村庄、故乡之意)的后缀，也可读为“胡杨的故乡”了。

胡杨的美丽，除了它的外形，更多是因为它对干旱环境的顽强和悲壮。

胡杨胡杨金色的胡杨胡杨，又有一个“三千岁”之名，即“活一千年不死，死一千年不倒，倒一千年不朽”。

其实，一株胡杨树的寿命一般不过100至300年，最长大约也不超过500年。

它的千年寿命的传说，与美国加利福利亚州的有万年寿命记录的木榴植物三齿拉瑞阿一样，是无性繁殖的结果，一株胡杨树由于地下根系根蘖的结果，可以形成一大丛身身世世相继的大家族，使人误有朝朝代代看到的都是阳一株树的印象。

辽西北地区辽宁杨造林技术作者：柴宏伟来源：《新农业》2018年第01期辽宁杨是1982年通过人工切枝水培杂交、集团选择培育出的新杂交种。

辽宁杨与当前在生产中采用的沙兰杨相比较，具有干形直、生长快、造林成活率高、材质好、抗病虫能力强等特点。

7年生辽宁杨、辽河杨和盖杨材积生长分别比沙兰杨高1.2倍、0.8倍和1.1倍，发病率比沙兰杨低69%～89%，木材气干密度和基本密度分别为沙兰杨的118%～150%和116%～135%。

如果将我国北方原有黑杨派老品种的10年每亩产材按10立方米计算，则上述3个品种均高出80%，每亩平均增产木材8立方米，投入产出比为1：2.5（包括农业问种收入）。

本成果由辽宁省杨树研究所完成，1992年由辽宁省林业厅组织鉴定，成果达到国际先进水平。

辽宁杨具有速生、丰产、适应性强的特点。

栽培后一般10～12年便能采伐利用，投资回收快，且收益高，经过科学的栽培管理，栽植化辽宁杨会在短时期内获得较高的经济收入。

辽宁杨的推广，对辽西北地区的生态建设和林业生产发展将起到巨大的推动作用。

辽宁杨抗寒、耐旱和适应性强的特点将有效解决辽西北半干旱地区立地条件差、气候差导致造林成活率低的难题。

辽宁杨大面积推广将有效发挥保护农田和美化环境的作用，使当地生态状况改善。

辽宁杨速生、丰产的特性会带动本地区农民植树造林的积极性，促进农民增收致富。

1造林地选择造林地应选择在平坦河滩地，土壤以草旬土，沙质壤土为主。

地下水位200厘米左右，土层厚度50-100厘米。

2造林整地采取机械全面整地，对造林地进行翻、耙、压。

在此基础上，进行机械挖坑或人工挖坑。

坑穴标准60厘米×60厘米×60厘米。

3苗木选择选择二根一千，苗高2米以上、地径2厘米以上的大苗造林最为适宜。

对造林苗木进行严格挑选，除去病虫害苗木，机械损伤苗木，不合格苗木。

在苗木栽植前水浸根24小时。

4造林密度适宜造林密度6300～1215株/公顷，株行距配置2米×4米、2米×6米、3米×4米、3米×5米。

辽宁西北部地区乔木群落与环境关系研究摘要：为解决辽宁省西北部地区造林困难的问题，对乔木林群落与环境的关系进行研究，采用DCCA排序法分析乔木与环境因子的关系，应用Canoco 软件进行数据处理。

经过结果分析得出，环境因子之间存在显著的相关性，坡位、坡度、海拔、土壤类型是影响乔木植物分布的主要因子。

根据树种和样地的DCCA排序图，划分出5 种群落的划分，明确了群落适宜的生长环境。

通过环境因子对物种分布格局的解释能力分析，环境因子解释了45.3%的植被格局。

关键词：乔木群落；DCCA排序；环境因子；相互关系中图分类号：S718 文献标志码：B 论文编号：cjas161200150 引言辽西北地区是辽宁省沙化比较严重的区域，也是辽宁省造林的重要区域[1]。

因此仔细分析乔木群落与环境之间的关系有利于更好地实行适地适树的原则，为这一地区的植树造林提供科学有效的技术指导。

研究植被与环境关系目前比较先进的方法有趋势典范对应分析(DCCA) [2- 3]、双向指示种分析(TWINSPAN)[4]和典范对应分析(CCA)法[5]，单变量Oring统计方法[6]等。

邵方丽等[7]对北京山区防护林优势树种分布于环境的关系进行了DCCA 排序研究。

李伟[8]于2010 年利用TWINSPAN和CCA排序的方法，对北京西卓家营采砂迹地型退化湿地植被进行了群落类型划分，并探讨了湿地植被空间分布与土壤环境因子关系，确定了影响湿地植被空间分布的关键因子。

2010 年，隋珍等[9]综合运用相关分析、CCA 排序和TWINSPAN 分类方法，研究了牛蒡群落分布、物种组成和生态环境因子之间的关系。

霍萌萌等[10]参照CTFS技术规范对灵空山自然保护区的乔木进行每木调查的基础上分析了不同乔木树种的群落学特征及空间分布格局。

辽西北地区造林困难的问题一直以来都是林业工作的重点[11]，目前国内对这方面的研究主要体现在造林技术的研究[12]，造林树种生物学特性的研究[13]，森林经营方法的研究[14-15]，以及国家一些大的技术支持项目的建设[16-17]。

林 业 科 技农业开发与装备 2017年第3期摘要：土地恢复是解决矿山环境保护和综合治理的最佳途径，而选择适宜的造林树种就成为矿区土地复垦植被恢复成功的关键，尤其对于煤矸石废弃地这样特殊的立地条件更是如此，基于这个目的，我们在辽宁西部已知废弃地造林成功的地区进行了大量的调查和分析。

关键词：废弃地；树种；造林1 废弃地造林概况辽西半干旱地区废弃地造林适生树种的选择就是筛选出造林适生树种，从而，建立稳定、高效的人工植被生态系统。

至目前为止，尽管全国己有一些废弃地得到绿化，取得了初步成效，并积累了一定实践经验。

但矿山废弃地适生树种的选择和造林方法还不完善、还没有一套行之有效的方法来指导生产，不能满足生产实践的要求。

如：缺乏煤矸石等废弃地立地条件（尤其是土壤条件）的分析与评价、适生植物品种（尤其是抗早、抗瘠薄的植物品种）的选择、科学栽植技术（尤其是抗早栽植技术）等。

本文将对辽西半干旱地区，尤其是阜新地区各种矿山废弃地人工造林树种进行初步的筛选，以确定出适宜的造林树种，并提供一些基本的造林整地方法。

2　造林树种的选择2.1　树种选择的原则废弃地多属于废矿石和矸石的堆积地。

立地条件极差，植被稀少。

树种的选择应按照适地适树的原则，根据树种的生物学和生态学特性。

结合废弃地周边的伴生树种以及当地的的生产实践，选择那些抗逆性强、适应能力强、耐干旱、耐高温灼热、耐瘠薄、耐盐碱、抗污染、抗毒害、速生、根系发达以及改土作用强的树种，并且同等条件下应优先选择乡土植物种。

以这些树种作为造林的先锋树种。

待这些树种成活并稳定下来后再兼顾经济性及景观美学的特征做出合理的搭配，营造混交林，实现生态保护与经济发展并重。

研究表明，由于豆科植物具有特殊的固氮作用，能较快地适应和改良严酷的立地条件，被认为是矸石堆积地复垦的先锋植物种（许丽等，2005）。

如刺槐、合欢、锦鸡儿、胡枝子、苜蓿、草木樨、沙打旺等被广泛应用。

其他植物种如杨树、白榆、火炬树、楝树、臭椿、油松、杜松、侧柏、沙棘等，也被用于矸石地植被恢复常用造林树种。

特种经济动植物年期辽西北半干旱地区沙棘林栽植营造与平茬更新复壮技术●王景学（辽宁省建平县朱碌科镇林业站辽宁朝阳122400）沙棘是一种集维护生态、保持水土、涵养水分、改良土壤、调节气候及固氮肥壤于一身的优势林木树种。

沙棘的根系极其发达，其萌蘖再生能力极强。

3年生的沙棘树，一年可向根际周围扩展2~2.5m 。

在辽西北半干旱地区，郁闭度较好的沙棘林可减少地表径流60%~80%，减少表土水蚀55%~75%，减少风蚀65%~85%。

5年生沙棘林的根瘤量在375~415kg/hm 2。

沙棘在辽西北半干旱地区的丘陵沟壑、河滩盐碱、矿山垦复等困难的立地条件下都可成林。

实施大规模沙棘林营造是一种功在当代利在千秋的生物技术措施。

实践证明，为使沙棘林能永续利用，对沙棘林实施平茬更新是一项必须实施的新技术。

下面就沙棘林的营造与平茬方面的经验予以阐述，供各地在生产中参考。

1沙棘林的营造栽植1.1坚持适地适树原则众所周知，沙棘树的适应性是极强的，在辽西北半干旱地区的一般立地条件下均能正常生长，但不同的地域环境有所不同，沙棘在生长过程中生物量增加的特点是阴坡多于阳坡，坡下多于坡上，沟坡多于梁峁，在水资源较好的沟道、河滩地生长发育则表现更好。

沙棘栽植应首选沟道、河滩地、阴坡等地理环境，在其他土壤条件较差的区域栽植沙棘则应以水土保持和生态维护为主要目的。

1.2高标准整地高标准整地是提高沙棘造林成活率和保存率的主要条件之一，也是促进沙棘苗木快速生长发育的重要环节之一。

尤其是在半干旱水土流失较为严重的地区，高标准整地是解决“土壤干旱影响造林成活”和“提高造林成活率”关键性技术措施。

于上一年夏、秋两季在拟栽植沙棘的地块进行整地效果较好，征地方式主要有反坡梯田、隔坡梯田、水平沟、鱼鳞坑等整地方式。

上一年整地可以有效增加造林地土壤含水量，调查结果表明，上一年整地比造林前整地的土壤含水率提高6.5％~8.3%，沙棘造林后成活率可提高14.5%~15.8%。

林业防风固沙功能的应用探究林业防风固沙是指通过植树造林等林业措施，改善土地上风沙的环境，从而保护农田、水源和农作物免受沙尘暴的侵害。

它通常是针对干旱和沙化地区的一种应对措施。

下面我们将对林业防风固沙功能的应用进行探究。

林业防风固沙通过植树造林可以有效地减少风力，阻挡风沙的侵蚀。

在沙化地区进行植树造林，可以形成一个天然的屏障，阻挡风沙的传播。

树木的树冠和树干可以有效地阻挡风沙，减缓风速，减少沙尘暴的产生。

树木的根系可以抓住风沙中的细沙，固定土壤，防止沙土的流失。

这种方式适用于沙漠、草原和沿海等容易受到风沙侵蚀的地区。

林业防风固沙可以改善土壤质量，增加土壤肥力。

在风沙严重的地区进行林业防风固沙，可以通过植树造林来改善土壤质量。

树木的枯叶会逐渐腐烂，形成有机质，增加土壤肥力。

树木的根系可以通过生长和分泌物质改良土壤结构，增加土壤的保水能力和透气性。

这样可以为后续农作物的种植提供优质土壤条件。

林业防风固沙还有助于改善生态环境，增强生态系统的稳定性。

树木是生态系统的重要组成部分，通过植树造林可以恢复和保护面对风沙环境的生物多样性。

树木提供栖息地和食物来源，吸引和滋养了大量的动植物。

这不仅有助于维持自然生态系统的平衡，还有利于维护水源和生态环境的可持续发展。

林业防风固沙还有助于提升经济效益和农民的收入。

在风沙严重的地区进行林业防风固沙，不仅可以减少农田的损失，保护农作物，增加粮食产量，还可以创造一定数量的就业机会。

通过农民参与植树造林等活动，他们可以获得一定的补贴和经济收入。

这有助于改善当地农民的生活水平，推动农村经济的发展。

L i n y e y u a n y i一、自然气候欺天林场位于凌源市北部，北面与内蒙古宁城接壤，西北与河北平泉为邻，地理坐标为北纬41°0′53″-41°25′12″，东经119°4′22″-119°31′11″，处在北温带大陆性季风气候区，属于半湿润向半干旱地区过渡地带，以干旱为主，年平均降雨量450mm，且大多集中在7～9月的雨季，自然蒸发量是降雨量的3倍以上，极端温度为42℃～-31.1℃，光照充足，冬季多风、寒冷干燥，夏季炎热、雨量集中，常年干旱是本地自然气候的主要特征。

二、自然资源国有凌源市欺天林场成立与1954年，为以经营生态公益林为主的事业单位，林场经营总面积7279.2hm2，其中油松林6430.1hm2，占全场总面积的88.3%，其中，油松成熟林2132.5hm2，占油松林总面积的33.2%，近熟林4165hm2，占油松林总面积的64.8%，杨树186.5hm2，刺槐170hm2，荆条178.4hm2，此外，还有面积不等的针叶人工林，如长白落叶松、红松、华山松、樟子松、赤松、侧柏等，也有小面积的天然林，如榛灌丛、家榆、荆条、酸枣等。

三、林分特点1、公益林面积大因所处地理位置的特殊性，阻挡内蒙古科尔沁沙地南侵，也风沙引发的土地荒漠化，在林场经营类型划分是，就将国有油松划分为国家Ｉ级公益林5974.5hm2，占国有油松总面积的92.9%，林场的商品林主要为杨树和刺槐，商品林占全场总面积的0.05%。

2、树种结构单一树种结构以油松为主，受自然环境、科技发展水平、社会因素等多方面影响，如位于凌源市的周边，解放初期的大规模人工造林，最多的就是油松，低成本且高效率，几十年的造林，构筑了辽西北造林绿化的主体。

本地区在90年代初期，曾号称亚洲面积最大的集中连片人工林10万亩，主要组成就是指以国有欺天林场的牛河梁国营油松人工林为中心的大面积人工绿地，发挥出巨大的生态与社会效益。

辽西水蚀区农地主要控蚀体系及其特点分析
李凤鸣;付彦鹏;蔺聪;丛子健;柳金库
【期刊名称】《水土保持应用技术》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】辽西地区水蚀频发,严重影响当地农业经济的有序发展,在多年的治理探索与实践中应用控蚀与保护相结合的治理策略,取得了显著成效。

对辽西地区现阶段主要农地控蚀体系的构成、特点、应用效果等进行了分析,希望能为今后相同或相似地区农地水土流失防治提供可借鉴的经验。

【总页数】3页(P56-58)
【作者】李凤鸣;付彦鹏;蔺聪;丛子健;柳金库
【作者单位】辽宁省旱地农林研究所·辽宁省土壤侵蚀与水土保持重点实验室;北票市水土保持局;沈阳市水务事务服务中心
【正文语种】中文
【中图分类】S157.1
【相关文献】
1.辽西北低山丘陵区水土流失特点及主要影响因素分析
2.辽西北半干旱地区果树经济林冻害发生的主要时期、特点与防控对策
3.辽西北水蚀风蚀交错区不同土地利用类型土壤抗冲性特征
4.辽西北风蚀水蚀区大面积造林种草改善生态环境效能的研究
5.辽西水蚀区荒山裸坡主要控蚀体系构成及效益分析
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2017年5月防 护 林 科 技M a y,2017第5期(总164期)P r o t e c t i o nF o r e s t S c i e n c e a n dT e c h n o l o g yN o .5(S u m N o .164)文章编号:1005-5215(2017)05-0021-03收稿日期:2017-03-08作者简介:安宇宁(1982-),男,辽宁昌图人,大学,工程师,现从事沙地生态修复研究.辽西北沙地5种针叶树光合特征比较安宇宁(辽宁省固沙造林研究所,辽宁阜新123000)摘 要 2015年,在辽宁省彰武县应用L i -6400光合仪,对樟子松(P i n u s s y l v e s t r i s v a r .m o n g o l i c a L i t v .)㊁彰武松(P i n u s d e n s i f l o r a v a r .z h a n g u e n s i s )㊁油松(P i n u s t a b u l a e f o r m i s C a r r .)㊁赤松(P i n u s d e n s i f l o r a S i e b .e t Z u c c .)和长白松(P i n u s s y l v e s t r i f o r m i s )光合作用的日变化进行观测㊂结果表明:5种针叶树在8月光合速率的日变化趋势基本相同,均表现为双峰型,并有明显的光合 午休 现象,其中彰武松光合速率最高㊁长白松光合速率较低㊂通过光响应曲线的分析得出:在0~2000μm o l m -2s -1光强下,光合能力顺序为长白松<赤松<樟子松<油松<彰武松;赤松和樟子松的光补偿点较高,为110μm o l m -2s -1;樟子松的暗呼吸速率最大,为2.338μm o l m -2s-1㊂关键词 松树;光合速率;呼吸速率;光合日变化;光响应曲线中图分类号:S 781.82 文献标识码:A d o i :10.13601/j.i s s n .1005-5215.2017.05.007C o m p a r i s o no f P h o t o s yn t h e t i cC h a r a c t e r i s t i c s o f F i v eC o n i f e r o u s T r e e s i nS a n d y L a n d o fN o r t h w e s t e r no fL i a o n i n g Pr o v i n c e A nY u n i n g(L i a o n i n g P r o v i n c i a lD u n e -F i x a t i o na n dA f f o r e s t a t i o n I n s t i t u t e ,F u x i n12300,C h i n a )A b s t r a c t I n2015,t h e d i u r n a l c h a n g e s o f p h o t o s y n t h e s i s o f P i n u s s y l v e s t r i s v a r .m o n g o l i c a L i t v .,P i n u s d e n s i f l o -r a v a r .z h a n g u e n s i s ,P i n u s t a b u l a e f o r m i s C a r r .,P i n u s d e n s i f l o r a S i e b e t Z u c c .a n d P i n u s s y l u e s t r i f o r m i s w e r e o b -s e r v e db y u s i n g P h o t o s y n t h e s i sm e a s u r i n g i n s t r u m e n t sL i -6400.R e s u l t s s h o w s t h a t t h ed i u r n a l t r e n do f p h o t o s y n -t h e t i c r a t e o f f i v e c o n i f e r o u s t r e e s i s t h e s a m e i nA u g u s t ,b o t h o fw h i c h s h o w e db i m o d a l t y p e a n d o b v i o u s p h o t o s y n -t h e t i c m i d d a y d e p r e s s i o n p h e n o m e n o n ,t h e p h o t o s y n t h e t i c r a t e o f P i n u s s yl v e s t r i s i s l o w.T h r o u g h t h e a n a l y s i s o f l i g h t r e s p o n s e c u r v e ,u n d e r t h e l i g h t i n t e n s i t y o f 0-2000μm o l m -2s -1,t h e o r d e r o f p h o t o s y n t h e t i c a b i l i t yi s P i n u s s y l v e s t r i f o r m i s <P i n u s d e n s i f l o r a S i e be tZ u c c .<P i n u s s y l v e s t r i sv a r .m o n g o l i c a L i t v .<P i n u s t a b u l a e fo r m i s C a r r .<P i n u s .d e n s i f l o r a v a r .z h a n g u e n s i s ,t h e l i g h t c o m p e n s a t i o n p o i n to f P i n u s d e n s i fl o r a S i e b .e tZ u c c .a n d P i n u s s y l v e s t r i s v a r .m o n g o l i c a L i t v .a r e 110μm o l m -2s -1,a n d t h e d a r k r e s p i r a t i o n r a t e o f P i n u s s yl v e s t r i s v a r .m o n go l i c a L i t v .i s 2.338μm o l m -2s -1.K e y wo r d s p i n e ;p h o t o s y n t h e t i c r a t e ;r e s p i r a t o r y r a t e ;d i u r n a l v a r i a t i o no f p h o t o s y n t h e t i c ;l i g h t r e s p o n s e c u r v e 辽西北地区降雨量小,树种在生长季节易受干旱影响,针叶树种是半干旱区主要造林树种,选择5种常见针叶树,分别为樟子松㊁彰武松㊁赤松㊁油松和长白松,对其光合㊁蒸腾及水分利用效率进行比较分析,探讨其耗水和抗旱性能的差异㊂光合作用是植物物生长发育的基础[1],很容易受到外界环境因素的影响[2],植物光响应曲线反映光合速率随光照强度的变化特性[3]㊂这几种针叶树的光合特性研究较多,但由于树木个体之间差异较大,根据现有观测结论,在不同地理位置㊁时间和树龄的光合特性都有所差异,无法对各树种进行对比[4-8]㊂本次试验在外界环境一致的情况下,对5种针叶树的夏季光合㊁水分利用能力进行对比㊂1 试验地概况试验地点位于辽宁省彰武县,地区地理坐标为121ʎ53ᶄ 122ʎ22ᶄE ,42ʎ43ᶄ 42ʎ51ᶄN ,属温带亚湿润半干旱气候区㊂主要气候特点是干旱多风,年降水量400mm 左右,且多集中于6 8月,年蒸发量约为降水量的3倍,空气相对湿度60.4%㊂年均气温6.1ħ,平均无霜期154d,土壤为生草风沙土㊂2 试验方法参试各针叶树种全部采用5年生苗木,30c mˑ30c m 育苗杯,圃地装杯后埋入地下,灌水充分,保证正常生长㊂8月3㊁4日应用L i -6400光合仪,测量5种针叶树当年生叶片光合日变化规律,仪器设置为2c mˑ3c m 日光叶室,气流速度500μm o l s -1,使用开放气路,日间气温变化幅度为30~40ħ㊂针叶面积测量方法:首先把叶片平铺放置叶室内,拍照,应用电脑测量针叶宽度,之后应用梯形面积法计算针叶面积㊂光合日变化测定时段为8:00 19:00,每2h 测定1次,日间共记录6次,仪器稳定后,手动记录数值,每种苗木选择3株,每株测量3次,取平均值㊂光响应曲线选择时间在8月4㊁6日9:00 11:00,记录周期为5m i n ,光强为2000㊁1800㊁1500㊁1000㊁600㊁300㊁150㊁60㊁30㊁10㊁0μm o l m -2s-1,共10个梯度,每种树种测量3次,应用直角双曲线修正模型[9,10],公式如下:P n =αP A ,R +P m a x -(αP A .R +P m a x )2-4θαP m a x P A .R2θ-R d注:式中P n 为光合速率,α为表观量子效率,P m a x 为最大净光合速率,θ为参数,R d 为暗呼吸速率㊂试验数据作图由E x c e l 2007完成,饱和光照强度㊁光补偿点㊁最大净光合速率㊁暗呼吸速率和表观量子效率通过S P S S 22.0和P h o t o s yn t h e s i s 求出㊂3 结果与分析3.1 环境因子日变化图1 日间环境因子变化环境因子的日变化见图1,气温正午时达到最大,空气C O 2浓度日间持续下降,到18:00才有所回升㊂光照强度在8:00~16:00变化不大,但16:00和18:00大幅度下降㊂空气湿度在10:00出现提升,12:00下降,之后持续升高㊂3.2 光合反应的日变化图2 5种针叶树光合生理指标日变化22防 护 林 科 技 2017年5个树种针叶的光合速率日变化都呈双峰型,第1个峰值出现在9:00 11:00之间,第2个峰值出现在15:00 17:00之间,彰武松日间总光合速率最大,另4种略小,差异不显著㊂蒸腾速率的日变化多呈单峰曲线,只有油松正午略低,日间出现双峰,另4种松树出现的峰值时间有所不同,樟子松的蒸腾峰值在10:00出现,赤松㊁长白松峰值在12:00出现,彰武松则为10:00 14:00,一直保持高蒸腾速率,10:00较高㊂蒸腾速率影响着植物水分状况,在一定程度上反映了植物调节水分散失的能力及适应干旱环境的方式㊂气孔导度(G s),早晨光合较弱,G s值较小,上午随着光合增强,气孔张开,G s上升㊂在午间,光强和气温相对较高,五种树种中只有长白松是在12:00达到峰值,另4个树种G s都降低㊂下午先缓慢上升,之后在光强㊁温度都降低时,叶片光合作用减弱,气孔逐渐关闭;5种树种的日间气孔导度平均值也是彰武松较大㊂胞间C O2浓度(C i),早晨光合相对较弱,C i较高;正午因为气孔关闭,光合减弱,C i较高,正午后先随着光合作用的增强略有下降,继之随着光合作用的减弱回升㊂3.3光能利用效率和水分利用效率的日变化图35种针叶树光能、水分利用效率日变化水分利用率(WU E)是反映植物物质生产和水分消耗之间关系的一个重要指标,由净光合速率和蒸腾速率共同决定,即消耗单位蒸腾(单位重量的水)植物所固定的营养物质的量,5种树种正午水分利用最低,其中樟子松和油松的水分利用效率全天变化较小,彰武松㊁赤松和长白松的水分利用效率全天变幅较大,5种针叶树中长白松水分利用效率最高,彰武松最低㊂光能利用率(Q U E)是指植被通过光合作用固定太阳能的效率,反映了植物对不同光强的利用能力㊂Q U E越高,说明植物越容易吸收利用光能,植物生长就旺盛㊂光能利用效率在9:00 11:00达到一个峰值,范围在0.003%~0.007%,正午为一天内的最低水平,下午先缓慢上升,日落前18:00左右达到一天的最高峰㊂此时光能利用效率为0.02%~0.04%;5种树种中彰武松光能利用效率最高,长白松最低㊂3.4 P n-P AR响应曲线从图4可见,长白松的光响应曲线位于下方,彰武松光响应曲线位于上方,在光强从2000~0μm o lm-2s-1这一范围内,彰武松光合能力较大,长白松较弱,樟子松㊁赤松㊁油松相差不多,处于5种树种的中间水平㊂图45种针叶树光响应曲线表15种针叶树光响应曲线参数树种最大净光合速率/μm o l m-2s-1饱和光照强度/μm o l m-2s-1光补偿点/μm o l m-2s-1暗呼吸速率/μm o l m-2s-1表观量子效率樟子松20.34830961162.3380.026彰武松16.6512204401.5810.039油松11.0421232321.3910.044赤松15.87924041121.2250.010长白松8.563800401.4930.081根据拟合曲线计算出光响应曲线特征参数:光补偿点(L C P),植物利用弱光能力大小的重要指标,该值越小表明利用弱光的能力越强;光饱和点(L S P),植物利用强光能力大小的指标;暗呼吸速率(R d),反映的是植物在无光照条件下的呼吸速率,与叶片的生理活性有关[11]㊂(下转第26页)32第5期安宇宁辽西北沙地5种针叶树光合特征比较的2005年高生长量比W I L C高15.88%;脂松7个种源地径的排序为:M I D C>W I O C>M I M C> MN C N F>M I S C>W I L C>M I B A,M I D C的地径比M I B A粗10.97%(表3)㊂脂松7个种源保存率的排列顺序为:M I B A> M I D C>W I L C>MN C N F>M I M C>W I O C> M I S C,M I B A的保存率比M I S C高出5.2个百分点;脂松7个种源的保存率平均值为94.28%,比樟子松的保存率(93.73%)高出0.58个百分点㊂脂松7个种源生理干旱发生率的排序为:W I O C<MN C-N F<W I L C<M I D C<M I B A<M I M C<M I S C, W I O C的生理干旱发生率比M I S C低17.77%(表3)㊂表3脂松种源间生长指标㊁成活率及生理干旱发生率多重比较种源树高/c m2004年高生长量/c m2005年高生长量/c m地径/c m保存率生理干旱W I L C36.568c8.0592c d24.36d1.0205c d0.94445a b1.475b W I O C40.422b8.9592b27.36b c1.063b c0.93875a b1.6417a M I D C42.512b8.7642b c28.957b1.0943b c0.95673a b1.4667b M I S C38.634b c8.1425c d26.176c d1.0298c d0.9125b1.35c M I MC40.717b8.3058b c d28.312b1.0615b c0.9415a b1.3917b c MN C N F41.308b8.2925b c d28.106b1.0614b c0.94275a b1.6083a M I B A37.573c7.9292d25.396d0.97422d0.9625a1.4333b c 注:a,b,c,d表示0.05水平上的显著性3结论3.1脂松7个种源间各项生长指标差异显著㊂在树高方面,较好的4个种源是M I D C㊁MN C N F㊁M I M C和W I O C;2004年高生长较好的4个种源是W I O C㊁M I D C㊁M I M C和MN C N F;2005年高生长较好的4个种源是M I D C㊁M I M C㊁MN C N F和W I O C;地径较好的4个种源是M I D C㊁W I O C㊁M I M C㊁MN C N F;该4个种源间各项生长指标差异不显著㊂3.2 脂松7个种源的保存率除M I S C种源(91.25%)稍低外,其余6个种源的保存率(平均为94.78%)间差异不显著㊂保存率较高的种源依次为M I B A(96.25%),M I D C(95.67%),W I L C (94.45%),MN C N F(94.28%)㊂参考文献:[1]谢振华,黄永芳,陈红跃.5种松树造林的适生性研究[J].广东林业科技,2003(1):22-26[2]王继志,陈晓波,刘喜仁,等.吉林省班克松种源选择研究[J].北华大学学报:自然科学版,2002,4(2):153-161[3]张德平,张亚芹,侯丽英,等.内蒙古东部赤峰地区树木引种试验研究[J].内蒙古林业科技,1999(1):16(上接第23页)由表1可知,5种树种当中,以长白松饱和光强最小,为800μm o l m-2s-1,樟子松的饱和光强在3096μm o l m-2s-1,明显偏大,从光响应曲线的结果分析,长白松饱和光强在这些针叶树种当中最小,说明对光强的要求不高;樟子松暗呼吸速率最高,说明它呼吸作用比较旺盛㊂4结论光合速率日变化都表现出一定的日变化规律,5种针叶树光合速率日变化都呈双峰曲线,并出现午休现象,变化规律的差异较大,具体表现在净光合速率的日变幅和峰值出现的时间两个方面㊂水分利用率高被认为是在干旱和半干旱环境里植物能够良好地生长和生产的一个有贡献的特征,叶片水平上水分利用效率的研究可以揭示植物内在的耗水机制㊂5种针叶树当中,彰武松在光合利用角度最好,光合作用最旺盛,另4种相差不多;但从水分利用角度来说,彰武松叶片的水分利用效率略低㊂已有很多研究表明,直角双曲线模型和非直角双曲线模型在实际应用过程中,会出现饱和光强远低于实际测量值,而最大光合速率远高于实测值,可见公式具有限制性,数值仅供参考,有待进一步研究㊂参考文献:[1]丁晓纲,何茜,李吉跃,等.毛乌素沙地樟子松和油松人工林光合生理特性[J].水土保持研究,2011,18(1):215-219 [2]孟鹏,李玉灵,尤国春,等.彰武松㊁樟子松光合生产与蒸腾耗水特性[J].生态学报,2012,32(10):3050-3060[3]郑淑霞,上官周平.黄土高原油松和刺槐叶片光合生理适应性比较[J].应用生态学报,2007,18(1):16-22[4]金永焕,李敦求,姜好相.不同土壤水分对赤松光合作用与水分利用效率的影响研究[J].中国生态农业学报,2007,15(1):71-74[5]邱念伟,周峰,顾祝军,等.5种松属树种光合功能及叶绿素快相荧光动力学特征比较[J].应用生态学报,2012,23(5):1181-1187[6]曹生奎,冯起,司建华,等.植物叶片水分利用效率研究综述[J].生态学报,2009,29(7):3882-3892[7]王力刚,赵岭,许成启,等.嫩江沙地4种针叶树光合特性及生态适应性特征[J].东北林业大学学报,2010,38(6):17-19 [8]闫晨曦,唐光金.侧柏与油松幼树光合效率的研究[J].天水师范学院学报,2008,28(5):31-33[9]卜崇峰,刘国彬,陈玉福.狼牙刺与柠条生理生态及土壤水分效应的比较研究[J].北京林业大学学报,2005,27(2):28-33 [10]刘宇锋,萧浪涛,童建华,等.非直线双曲线模型在光合光响应曲线数据分析中的应用[J].中国农学通报,2005,21(8):76-79[11]张弥,吴家兵,关德新,等.长白山阔叶红松林主要树种光合作用的光响应曲线[J].应用生态学报,2006,17(9):1575-157862防护林科技2017年。