一种灰杨断根萌蘖无性繁殖更新的方法

1.本发明涉及生态修复技术领域，具体涉及干旱区退化的荒漠河岸林生态系统植被恢复与重建技术领域，更具体涉及干旱荒漠区灰杨种群更新恢复的方法。


背景技术：

2.荒漠河岸灰杨林生态系统是中国西北干旱、半干旱区荒漠生态系统重要的组成部分，它给区域内动植物提供了栖息地，保持着区域内生物多样性水平的稳定。但受水土流失、荒漠化加剧、植被退化以及人为干扰等因素的影响，荒漠河岸林生态系统也成为脆弱易受威胁的河岸森林生态系统，如何保护干旱区退化的荒漠河岸林生态系统及进行植被的恢复与重建是亟待解决的问题，具有重要的现实意义。
3.灰杨(populus pruinosa schrenk.)为杨柳科(salicaceae)杨属(populus)胡杨亚属（turanga）植物，也称灰胡杨、灰叶胡杨，与姊妹种胡杨（populus euphraticaoliv.）常常混生，一起构成荒漠河岸林的建群种，在极端干旱荒漠区发挥着重要的生态作用。灰杨在世界上分布在中亚、西亚、中国等地，在中国仅分布于塔里木盆地西南部。目前，土壤盐碱化、干旱频发、河道改道等问题已严重影响了中国天然胡杨、灰杨林的自然分布，原始林地面积也趋于下降趋势，其中衰退林占了相当部分。近年来，在国家和地方政府的大力投资和积极推动下，实施的天然林生态输水和流域综合治理工程在一定程度上遏制了灰杨群落的退化程度，但单一的河道输水措施具有一定的时空局限性，难以实现整个群落的恢复和可持续演替。
4.灰杨可以通过种子繁殖和根蘖繁殖两种方式实现种群更新。灰杨有性生殖过程可产生大量种子，但在干旱区恶劣且不稳定的生境条件下，大量的种子会面临落地后缺乏地表水难以萌发而很快失活的问题，使得灰杨在自然条件下常常难以通过种子繁殖实现种群更新。相反的，通过灰杨在土壤中的水平根萌蘖不定芽进而发育成根蘖苗的无性繁殖方式，成为替代种子繁殖更新来维持灰杨种群更新的主要方式。但是，随着干旱区荒漠河岸林生态系统的持续退化和地下水位的持续下降，上层土壤（0～30 cm）中含水量的持续降低，灰杨根系逐渐向深层发育生长，将导致土壤中大量水平根失活或停止萌蘖，从而增加了灰杨依靠根蘖苗进行无性繁殖的难度。在野外实验中发现，通过人为切断灰杨在上层土壤中的部分水平根，会剌激被切断的水平根在断口处萌蘖产生根蘖苗。


技术实现要素：

5.为了解决干旱区荒漠河岸灰杨林生态系统退化的问题，根据灰杨水平根的根蘖繁殖的特性，并结合区域内水文发生过程，选择适当的断根时间，通过一定的人工扰动措施对灰杨水平根系进行剌激，并适时补水，促进灰杨水平根萌蘖的发生。通过产生根蘖苗的无性繁殖手段，对退化的灰杨种群进行更新恢复，最终实现退化荒漠河岸林生态系统的加速修复。
6.因此，本发明的目的在于，提供一种灰杨断根萌蘖无性繁殖更新的方法，该方法是
利用灰杨水平根具有萌蘖不定芽并发育成根蘖苗的无性繁殖特征，在遵循干旱区荒漠河岸林灰杨繁殖规律及区内流域地表水文分布时空特征的基础上，通过人为扰动对灰杨10cm~40cm土层中的水平根进行断根剌激，从而达到促进荒漠河岸灰杨林无性繁殖更新的目的，实现荒漠河岸林生态系统植物群落结构的正向演替。
7.本发明所述的一种灰杨断根萌蘖无性繁殖更新的方法，按下列步骤进行：a. 更新区域选择：选择可以连续或间歇性性洪水漫溢的灰杨林河岸区，或有引洪灌溉条件、郁闭度在0.4以下的疏林地以及不足150株/hm2的衰退林区域实施挖坑或开沟断根更新。水分条件为地下水位2m～3m，土壤条件为0~80cm土层土壤平均相对含水量为50%～60%；b. 断根时间：对上年曾有洪水漫过、水分条件较好的地段，断根时间可选择在每年的4～5月份；对距离河道较远、水分条件较差、断根后需要引洪灌溉的地段，断根时间可选择在每年的6～7月进行。
8.预判灰杨根系走向、断根部位的选择：利用灰杨10cm~40cm土层中水平根易萌蘖形成根蘖苗，且根蘖苗在水平根上多个部位发生而呈直线排列的特性，预判灰杨水平根系走向。在已有根蘖苗两侧50cm~100cm的范围最易发生新的根蘖苗，因此根蘖苗两侧50cm~100cm范围为最佳的断根部位。对10cm~40cm土层中直径大于0.3cm的水平根进行人为切断剌激，4cm以上的根系予以保留。挖沟断根时要把根系在沟两侧地表处切断切齐，以免被切段的根暴晒在外面，引起干枯失水，影响根蘖苗的成活。
9.断根沟的布设和设计：在相对空旷的地段选寻找有根蘖苗的区域，根据水源方向挖一级断根沟，断根沟深50 cm～70 cm，沟宽0.3 m～0.4 m，沟长视水源情况而定；如挖多条一级断根沟，断根沟同向而行，沟距为10 m～20 m。沟间可视情况挖二级断根沟，二级断根沟与一级断根沟垂直或成一夹角，与母株和已有根蘖苗连线、或根蘖苗与根蘖苗的连线垂直或成一夹角，在根蘖苗两侧50cm~100cm范围挖二级断根沟，二级断根沟深60 cm～80 cm，沟宽0.3 m～0.4 m，沟长6m~10m（视情况而定）。
10.引洪灌溉：挖完断根沟后，尽快对断根沟进行1～2次/年的引洪灌溉处理，每次7d~10d，保证50cm~70cm土层土壤的水分补给，不仅可促进灰杨断根处的根蘖无性繁殖，也可促进水平根其他部位根蘖苗的产生。待根蘖苗长出地面30cm左右时再进行断根沟的回填，无需引洪漫灌。
11.在有条件的地方应采取一定的围栏封育或禁砍、放牧措施，以保证根蘖苗正常生长，不遭牲畜啃食破坏。在根蘖苗生长到30cm左右，在有人力的情况下最好进行人工间苗和修枝抚育，可提高根蘖苗成苗率、生长速度和成才率。
12.本发明所述的一种灰杨断根萌蘖无性繁殖的方法，是针对干旱区荒漠河岸林促进灰杨无性繁殖的方法。干旱区荒漠河岸灰杨林在上层土壤中留存的大量水平根具有根蘖无性繁殖的潜力，通过适当的人工扰动措施对萌蘖活力降低的水平根进行剌激，可以促使灰杨根蘖无性繁殖的发生。本发明是针对干旱区荒漠河岸林生态系统灰杨种群自然更新乏力而研发的技术措施，适用于水分条件较好的荒漠河岸区、有引洪灌溉条件、郁闭度在0.4以下的疏林地以及不足150株/hm2的衰退林区域灰杨种群的更新恢复。
13.本发明利用了灰杨无性繁殖的特性，通过人为挖沟断根处理，对10cm~40cm土层中的灰杨水平根进行剌激，结合对50 cm～70cm深土层的适当补水，实现灰杨的根蘖无性繁殖
更新。此方法可以有选择、有针对性地对灰杨群落结构退化严重、种群年龄结构老化严重的区段进行更新修复。
14.与自然条件下的水平根根蘖繁殖相比，通过合理的人为扰动措施，并适时补水上层土壤水分，可以促进并加速灰杨的根蘖无性繁殖，实现灰杨在上层土壤水分含量较低而萌蘖困难条件下的繁殖更新，提高整个种群更新能力。每条断根沟平均每米沟长可萌蘖6～8株根蘖苗，断根后一年生根蘖苗平均株高1m以上，地径超过1cm。
附图说明
15.图1：灰杨母株与萌蘖苗间水平根分段示意图图2：灰杨不同直径横走侧根上萌蘖芽和根蘖苗的产生。a. 灰杨横走侧根（cbr）、次一级侧根（sbr）及根蘖苗（r）着生情况；b-c. 灰杨横走侧根上单个或集聚丛生的萌蘖芽（ab）；d. 多年生横走侧根上分布在不同部位的萌蘖芽和根蘖苗。
16.图3：本发明实施例1中灰杨根蘖苗外部形态。
17.图4：本发明实施例1断根后灰杨水平根上的萌蘖芽及根蘖苗。
18.图5：本发明实施例1断根后中灰杨水平根上萌蘖形成的正在生长的根蘖苗。
19.图6：本发明实施例1断根沟的开挖及更新状况。
具体实施方式
20.下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明，但不构成对本发明的限制。
21.实施例1：实施例试验地点：塔里木河上游第一师十六团（h 1022m, 80
°
55.792
′
e, 40
°
28.098
′
n）灰杨林的林缘（距河道200m）和林内（距河道400m）。其中，林缘在断根前一年有洪水漫过、水分条件较好；林内因垂直于河道相对较远、立地土壤水分条件相对较差、断根后需要引洪灌溉。
22.灰杨母株的选择与断根沟的开挖对立地土壤水分条件相对较好的林缘样地，断根沟的开挖时间选择在每年的4～5月份灰杨萌蘖开始后进行；对距离河道相对较远、立地土壤水分条件相对较差、断根后需要引洪灌溉的林内样地，断根沟的开挖时间选择在每年的6～7月，与洪汛期吻合，便于及时进行引洪灌溉。
23.预判灰杨根系走向、断根部位的选择利用灰杨10cm~40cm（一级侧根在土层的深度）土层中水平根易萌蘖形成根蘖苗（图1～图3，表1），且根蘖苗在水平根上多个部位发生而呈直线排列的特性，预判灰杨水平根系走向。在已有根蘖苗两侧50cm~100cm的范围最易萌蘖并形成新的根蘖苗，因此根蘖苗两侧50cm~100cm范围（50cm~100cm根蘖苗形成最多的根蘖苗水平根两端的距离）为最佳的断根部位（图1，表3），其中图1显示为水平根及萌蘖苗示意图，表3显示了各根段形成的根蘖苗数量差异。
24.断根沟的布设和设计在相对空旷的区域寻找有根蘖苗的地段，根据水源方向挖一级断根沟，断根沟深50 cm～70 cm，沟宽0.3 m～0.4 m，沟长视水源情况而定；如挖多条一级断根沟，断根沟同
向而行，沟距为10 m～20 m。沟间可视情况挖二级断根沟，二级断根沟与一级断根沟垂直或成一夹角，与母株和已有根蘖苗连线垂直或成一夹角，或与已有根蘖苗与根蘖苗的连线垂直或成一夹角，在根蘖苗两侧50cm~100cm范围挖二级断根沟，二级断根沟深60 cm～80 cm，沟宽0.3 m～0.4 m，沟长6m~10m（视情况而定）。
25.断根对灰杨多个生境的野外调查结果发现，能够产生根蘖苗的水平根主要分布在10cm~-40cm土层中（图1，表1），且母株一级横走侧根直径在0.3-3.9cm的范围内均有不定芽的发生，直径超过3.9cm的横走侧根上几乎没有萌蘖芽的产生（表2，表3）。其中，表1解释水平根分布在10~-40cm土层，表2、表3综合解释不同粗度水平根上形成萌蘖苗的数量差异，即大于0.3cm的水平根能萌蘖芽，3.9cm以上的不产生萌蘖芽。因此，在断根沟开挖的过程中，对10 cm～40cm土层中直径大于0.3cm的水平根进行人为切断剌激，4cm以上的根系予以保留。断根后在断根处水平根上形成萌蘖芽及根蘖苗（图4～图5）。
26.灌溉对于己经开挖且对水平根进行了人为断根处理的断根沟，引洪灌溉1～2次，每次7d~10d，以实现50cm~70cm土层的水分补给，促进灰杨在断根处及水平根其他部位的根蘖无性繁殖更新。
27.断根更新情况调查无论林缘还是林内，与断根更新前的水平根根蘖繁殖相比，通过本发明合理的人为扰动措施，并适时补水50cm~70cm土层土壤水分，可以有效增加萌蘖芽数量和根蘖苗的数量（表4），促进并加速灰杨的根蘖无性繁殖（图6），实现灰杨在土壤水分含量较低而萌蘖困难条件下的繁殖更新，提高整个种群更新能力。每条断根沟平均每米沟长可萌蘖形成6～8株根蘖苗，断根后一年生的根蘖苗平均株高1m以上，地径超过1cm（表4，表5）。
28.表1灰杨产生根蘖苗的水平侧根在土层中的分布深度比较（单位：cm）生境近端根深萌蘖处根深远端根深十六团林缘11.60
±
1.28b11.45
±
1.4615.85
±
1.61十六团林内29.85
±
2.3315.20
±
2.3337.75
±
2.95阿瓦提林缘30.55
±
1.9328.90
±
2.6037.30
±
2.41阿瓦提林内32.45
±
1.1529.48
±
0.9541.70
±
1.62轮台林缘17.10
±
2.6015.95
±
2.6321.00
±
2.84轮台林内29.15
±
2.1232.58
±
1.9640.10
±
2.13表2灰杨母株一级水平侧根不同根段直径的比较（单位：cm）
生境近端根50-100cm近端根0-50cm中间根50cm远端根0-50cm远端根50-100cm十六团林缘0.54
±
0.050.70
±
0.071.44
±
0.161.02
±
0.110.71
±
0.07十六团林内0.39
±
0.040.65
±
0.071.56
±
0.160.89
±
0.090.63
±
0.06阿瓦提林缘0.92
±
0.061.77
±
0.173.59
±
0.232.20
±
0.131.43
±
0.12阿瓦提林内1.08
±
0.131.91
±
0.143.91
±
0.232.38
±
0.171.52
±
0.16轮台林缘0.61
±
0.100.99
±
0.171.55
±
0.251.14
±
0.190.76
±
0.12轮台林内1.46
±
0.122.33
±
0.104.55
±
0.162.76
±
0.141.70
±
0.15
表3灰杨母株一级水平侧根不同根段萌蘖芽数量比较（单位：个）
生境近端根50-100cm近端根0-50cm中间根50cm远端根0-50cm远端根50-100cm
十六团林缘03.3546.1511.250.25十六团林内1.53.141.16.20阿瓦提林缘00000阿瓦提林内00000轮台林缘0.44.7519.452.50轮台林内00000
表4. 第一师十六团灰杨断根更新前后萌蘖芽、根蘖苗数量统计（单位：个/单位沟长m） 表5. 第一师十六团灰杨断根更新前后根蘖苗苗高及地径生长量统计（单位：cm）基于上述实施例，可知本发明对于遏制灰杨种群更新乏力、衰退及老龄化发展趋势，实现荒漠河岸林生态系统植物群落结构的正向演替。本发明方法简单易行容易掌握，见效快、效果好，具有较强的实用性和可操作性。