石漠化治理中耐寒性林草篩選種植技術(shù)與示范.pdf

1、我國西南地區(qū)喀斯特面積約54萬km2，是國際公認(rèn)的生態(tài)脆弱區(qū)。巖溶強烈發(fā)育，地下河深埋，加上人為因素影響，水土流失和石漠化嚴(yán)重，是我國最嚴(yán)重的生態(tài)欠賬區(qū)，也是國家的重點貧困區(qū)，成為全面建設(shè)小康社會之難點所在。圍繞石漠化綜合治理的國家戰(zhàn)略需求和落實應(yīng)對全球氣候變化的國家目標(biāo)，全球氣候變化導(dǎo)致區(qū)域極端天氣頻發(fā)，已有的喀斯特石漠化林草物種篩選及種植技術(shù)必須做出調(diào)整，并建立新的技術(shù)體系以應(yīng)對喀斯特地區(qū)越發(fā)凸顯的極端低溫和冬季寒流問題。基于植物耐

2、寒抗逆生理生態(tài)學(xué)理論基礎(chǔ)，于2014年11月~12月通過控制實驗法(人工氣候箱)對喀斯特5種林草物種高羊茅(Festuca elata)、菊苣(Cichorium intybus)、刺梨(Rosa roxbunghii)、花椒(Zanthoxylum bungeanum)和構(gòu)樹(Broussonetia papyrifera)幼苗進行不同溫度梯度(4℃、6℃和8℃)低溫處理，處理時間為0h、24h、48h及72h，對比分析低溫脅迫下各個

3、物種生理指標(biāo)變化特征(葉片含水量、脯氨酸含量、相對電導(dǎo)率、葉綠素含量、光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度及水分利用率)，篩選出耐寒抗逆性強的林草物種。并于2012年4月到2014年8月期間，通過野外監(jiān)測法，每4個月一次對3個示范區(qū)(喀斯特高原山地石漠化綜合治理示范區(qū)；喀斯特高原峽谷石漠化綜合治理示范區(qū))不同耐寒抗逆措施下的植被數(shù)量指標(biāo)、群落多樣性、土壤理化性質(zhì)和小氣候變化特點進行監(jiān)測，并對不同處理方式下喀斯特高原盆地石漠化綜合治理示范區(qū)的植被

4、特征進行監(jiān)測。對不同耐寒抗逆技術(shù)措施進行評價，根據(jù)物種生理生態(tài)特性建設(shè)耐寒抗逆型的群落優(yōu)化配置模式，并進行試驗示范和推廣應(yīng)用。為今后以貴州高原為中心的西南8個省(區(qū)、市)同類喀斯特石漠化地區(qū)大規(guī)模開展石漠化綜合治理提供理論支撐、技術(shù)體系和示范樣板。主要研究結(jié)論如下：
　　(1)不同溫度梯度(4℃、6℃和8℃)處理下，各林草物種幼苗葉片含水量與CK相比都呈降低趨勢；8℃低溫脅迫下，隨著脅迫時間的延長，高羊茅和刺梨葉片含水量連續(xù)下降，

5、菊苣先降后升；6℃和4℃低溫脅迫下，隨著脅迫時間的延長，高羊茅和刺梨葉片含水量依然表現(xiàn)為連續(xù)下降，菊苣無明顯變化；整體上，高羊茅和刺梨低溫脅迫24h、48h及72h后的葉片含水量與CK相比顯著降低(p＜0.05)，菊苣無明顯變化?；ń酚酌绲蜏孛{迫48h及72h后，葉片含水量與對照相比顯著下降；構(gòu)樹低溫脅迫24h、48h及72h后，幼苗葉片含水量與對照相比也顯著下降。整體上，隨著低溫脅迫時間延長，花椒和構(gòu)樹幼苗葉片含水量下降幅度大致相當(dāng)。

6、8℃及6℃低溫脅迫下，高羊茅、菊苣及刺梨隨著脅迫時間的延長幼苗葉綠素含量均出現(xiàn)了先降低后升高的變化趨勢，規(guī)律性不強，說明6-8℃對三種植物的幼苗葉綠素的合成不構(gòu)成實質(zhì)性影響。4℃低溫脅迫下，隨著脅迫時間的延長，3種植物幼苗隨著脅迫時間的延長葉綠素含量均呈連續(xù)下降趨勢，且下降幅度：刺梨＞菊苣＞高羊茅，耐寒性則反之。低溫脅迫48h及72h后，構(gòu)樹幼苗的葉綠素含量與對照相比顯著降低(p＜0.05)，花椒幼苗的葉綠素含量變化規(guī)律不明顯。

7、　　(2)8℃低溫脅迫下，高羊茅、菊苣和刺梨隨著低溫脅迫時間的延長幼苗凈光合速率都呈顯著降低趨勢(p＜0.05)，且下降幅度：高羊茅＞菊苣＞刺梨；6℃和4℃低溫脅迫下，高羊茅、菊苣和刺梨隨著低溫脅迫時間的延長幼苗凈光合速率都呈顯著降低趨勢，且下降幅度：刺梨＞菊苣＞高羊茅；隨著低溫脅迫時間的延長，構(gòu)樹和花椒幼苗凈光合速率也呈顯著下降趨勢，且下降幅度：構(gòu)樹＞花椒，表明花椒在4-8℃溫度范圍內(nèi)幼苗光合速率受影響較小，耐寒性表現(xiàn)較好。刺梨在各個

8、脅迫時間段(0h、24h、48h、72h)幼苗葉片氣孔導(dǎo)度與對照相比均顯著降低(p＜0.05)，高羊茅和刺梨則不顯著?；ń泛蜆?gòu)樹幼苗隨著低溫脅迫時間的延長氣孔導(dǎo)度均顯著下降，且下降幅度大致相當(dāng)，說明花椒和構(gòu)樹幼苗葉片氣孔導(dǎo)度在4-8℃溫度區(qū)間內(nèi)均受到很大程度抑制。不同溫度處理下(4℃、6℃、8℃)高羊茅、菊苣和刺梨幼苗蒸騰速率與對照相比均呈顯著降低趨勢(p＜0.05)，且隨著脅迫時間的延長，3種植物幼苗的蒸騰速率均表現(xiàn)為連續(xù)下降趨勢，下

9、降幅度為：刺梨＞菊苣＞高羊茅，說明高羊茅和菊苣相對于刺梨耐寒性表現(xiàn)更好。低溫處理下(4℃、6℃、8℃)構(gòu)樹和花椒幼苗葉片蒸騰速率與對照相比也呈顯著下降趨勢，且隨著低溫脅迫時間的延長，下降幅度表現(xiàn)為：構(gòu)樹＞花椒，說明花椒幼苗葉片的蒸騰速率受低溫脅迫影響更大。
　　(3)8℃低溫脅迫下，隨著脅迫時間的延長，高羊茅、菊苣和刺梨幼苗葉片水分利用率均出現(xiàn)了先降低后升高的變化趨勢,變化規(guī)律不明顯；6℃和4℃低溫脅迫下，隨著脅迫時間的延長，高羊

10、茅和菊苣葉片水分利用率仍然表現(xiàn)為先降低后升高的變化特點，而刺梨幼苗葉片水分利用率則呈連續(xù)下降趨勢，到72h時接近于0。說明高羊茅和菊苣相對于刺梨耐寒性較好。不同低溫處理下(4℃、6℃、8℃)，隨著低溫脅迫時間的延長，花椒幼苗葉片水分利用率整體上表現(xiàn)為先降低后升高的變化特點，且脅迫72h后的葉片水分利用率顯著高于對照(p＜0.05)，構(gòu)樹幼苗葉片水分利用率變化不顯著，整體表現(xiàn)不如花椒。不同低溫處理下(4℃、6℃、8℃)，高羊茅、菊苣和刺梨

11、幼苗葉片的脯氨酸含量隨著脅迫時間的延長均呈連續(xù)增加趨勢，低溫脅迫72h后3種植物幼苗脯氨酸含量與對照相比均顯著增加(p＜0.05)。整體上，高羊茅和菊苣體內(nèi)的脯氨酸積累量高于刺梨，表明高羊茅和菊苣對低溫的適應(yīng)性更好。無論是隨著脅迫溫度降低還是脅迫時間的增加，各物種幼苗葉片相對電導(dǎo)率都呈增加趨勢，除高羊茅不同脅迫時間與對照相比電導(dǎo)率值增幅不顯著外(p＞0.05)，刺梨和菊苣低溫脅迫72h后的相對電導(dǎo)率都顯著高于對照(p＜0.05)，尤其是

12、刺梨增幅最大。花椒與構(gòu)樹隨著溫度降低和脅迫時間的延長，幼苗葉片相對電導(dǎo)率增幅均很顯著，說明低溫脅迫對兩種植株幼苗葉片的細(xì)胞膜透性有明顯影響。
　　(4)施肥處理下喀斯特高原山地石漠化區(qū)的群落物種多樣性指數(shù)和灌木生物量最高，蓋草處理下群落的越冬存活率最大。施肥處理對土壤營養(yǎng)元素(氮、磷、鉀)的增加促進作用最大，密植處理對增加土壤的總孔隙度作用最顯著。說明施肥和密植處理下土壤養(yǎng)分狀況和物理結(jié)構(gòu)改善明顯，施肥處理還顯著增加了群落信息的復(fù)

13、雜程度，提高了生物多樣性；而蓋草處理下越冬期土溫增加，植株受寒凍損傷減小，存活率提高；不同處理方式下群落小氣候無顯著差異。施肥處理下喀斯特高原峽谷石漠化區(qū)的群落多樣性指數(shù)最高，說明施肥處理會顯著增加群落包含的信息量及復(fù)雜程度。密植處理下群落的均勻度指數(shù)最高?？梢姡瑢θ郝湮锓N多樣性影響最大的是施肥和密植處理。施肥處理下會顯著提高土壤中的全氮含量(p＜0.05)，四種處理方式均會顯著提高土壤中的全鉀含量。不同處理方式下群落小氣候無顯著差異。