茄子果實植物學性狀與品質性狀相關分析

鄒敏 王永清 楊洋

摘要：以艾丁湖北部寄生肉蓯蓉的1年生、3年生和未寄生肉蓯蓉的5年生梭梭林為樣本，以原生荒漠為對照，在整個生長季內測定梭梭林的生態(tài)及經(jīng)濟效益。結果表明，1年生和3年生梭梭林比5年生梭梭林降低風速更明顯，且植被蓋度也較大，土壤含水量增加也較為明顯，可有效地實現(xiàn)防風固沙和保持水土的功能，其原因在一定程度上可能與1年生和3年生梭梭林寄生肉蓯蓉加強了水肥管理有關。接種肉蓯蓉的梭梭林每年經(jīng)濟收益增加了86 175～94 119元/hm2。

關鍵詞：干旱區(qū);荒漠化;艾丁湖流域;梭梭;肉蓯蓉;生態(tài)效益;經(jīng)濟效益;生態(tài)環(huán)境

中圖分類號： F307.2;S718.55+1.2 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）13-0143-06

在荒漠干旱地區(qū)種植植被以人工固沙是水土保持、生態(tài)恢復的重要措施之一[1]。梭梭作為重要的人工固沙植被之一，被廣泛地種植在荒漠干旱地區(qū)。不同年限梭梭林在荒漠干旱地區(qū)構建起了防護林系統(tǒng)，防風固沙作用顯著[2]。研究顯示，梭梭是肉蓯蓉的主要寄生植物之一[3]。

肉蓯蓉也稱大蕓，是國家一類野生珍稀植物保護物種，為列當科多年生草本植物，生長于內蒙古、寧夏、甘肅及新疆荒漠干旱地區(qū)，其主要成分包括多糖、苯乙醇苷類化合物、有機酸、生物堿等，其中多糖含量較高，具有抗病毒、調節(jié)免疫系統(tǒng)、抗氧化等多種功能，且經(jīng)濟價值較高[4-7]。肉蓯蓉的人工種植技術開始于1981年，以梭梭為寄主接種肉蓯蓉于1985年獲得成功[8]。自此以后，新疆各地沙區(qū)的肉蓯蓉種植規(guī)模日趨擴大[9-10]。

新疆的特殊地理環(huán)境與政治地位決定了其在絲綢之路經(jīng)濟帶的核心地位，建設絲綢之路經(jīng)濟帶為新疆的社會經(jīng)濟快速發(fā)展帶來了前所未有的機遇[11]。然而，荒漠化是擺在新疆發(fā)展前進面前的一個客觀現(xiàn)實問題。因此，合理利用荒漠化現(xiàn)狀，在此基礎上走出一條綠色發(fā)展之路，也是農林經(jīng)濟管理學者們著重研究的課題。新疆荒漠化土地總面積為10 706萬hm2，占新疆土地總面積的64.31%。全疆各類型沙化土地總面積為7 471萬hm2，以艾丁湖流域的表現(xiàn)尤為明顯[12]。艾丁湖位于吐魯番盆地最低洼處，其地理坐標為89°10′E～89°40′E、40°43′N～42°32′N，是吐魯番盆地水系的尾閭和最后歸宿地，海拔低于海平面155 m，是我國海拔最低的湖泊[13]。受到地質構造活動和氣候以及人類活動的影響，湖水面不斷減小。由于湖泊萎縮導致土地荒漠化加劇，使得湖周地下水位降低，固沙植物大量枯死，風蝕、風積作用加劇[14]。因此，治理日趨惡化的生態(tài)環(huán)境、防治土地沙化、恢復已破壞的生態(tài)系統(tǒng)，已經(jīng)成為艾丁湖流域可持續(xù)發(fā)展的關鍵[15]。將沙漠化治理和發(fā)展沙漠經(jīng)濟相結合是未來沙漠治理的發(fā)展方向，且具有顯著的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益[16-18]。

目前，關于梭梭寄生肉蓯蓉的種植模式研究主要集中在生理生化[19-23]、藥用價值開發(fā)與利用[24-28]以及人工種植研究[29-30]等方面，對于該種植模式在吐魯番盆地的生態(tài)與經(jīng)濟效益綜合評價，國內外的研究較少。因此，本研究于2017年在新疆吐魯番市艾丁湖流域對寄生肉蓯蓉的梭梭種植模式研究的基礎上，重點關注該種植模式的生態(tài)效益與經(jīng)濟效益，為制定吐魯番市沙區(qū)生態(tài)恢復提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

研究區(qū)位于新疆吐魯番艾丁湖流域，因土地荒漠化嚴重，該地區(qū)已在數(shù)百年間由艾丁湖湖沼區(qū)域演化成了沙漠區(qū)，干燥少雨，屬典型的內陸性氣候，具有日照長、氣溫高、溫差大、降水少、風力強的特點。吐魯番地區(qū)年均降水量6.9～25.2 mm，蒸發(fā)量2 727.0～3 837.8 mm，年均蒸發(fā)量遠大于降水量[31]。主要土壤類型為沙壤土，個別地區(qū)有草甸土。植被以灌木、半灌木和草本植物為主。本研究選取吐魯番市高昌區(qū)恰特喀勒鄉(xiāng)公相村荒漠生境中不同種植年限的3片梭梭林及原生荒漠作為樣地，基于野外觀測、調查、取樣和室內測定、處理、分析數(shù)據(jù)，進行生態(tài)與經(jīng)濟效益對比分析。

試驗地立地情況及管護措施：（1）一年生梭梭林的種植面積為66.67 hm2，株行距為1 m×4 m。樣方所在位置地理坐標為89°11′45″E、42°49′51″N，海拔為-108.4 m。該梭梭林由吐魯番市康潤生態(tài)農業(yè)有限責任公司負責建設且在2017年秋季已接種肉蓯蓉。

管護措施：合理地在生長季進行6次滴灌作業(yè);根據(jù)實際情況定期進行施肥和除草。

（2）3年生梭梭林的種植面積為66.67 hm2，株行距為 1 m×5 m。樣方所在位置地理坐標為89°11′21″E、42°48′46″N，海拔為-127.8 m。該梭梭林由當?shù)剞r戶向政府貸款后種植，且于2016年秋季便已接種了肉蓯蓉。

管護措施：在生長季時進行4次滴灌作業(yè);當?shù)剞r戶根據(jù)實際情況定期地進行施肥和除草。

（3）5年生梭梭林為66.67 hm2的5年生國家公益梭梭林，株行距為1 m×4 m。樣方所在位置地理坐標為 89°11′24″E、42°48′53″N，海拔為-123.6 m。

管護措施：梭梭林在5月春灌1次，無其他管護措施。

（4）對照組為原生荒漠，樣方所在位置地理坐標為 89°11′33″E、42°50′3″N，海拔為-109.4 m。

1.2 試驗方法

在全面踏查的基礎上，在各個林區(qū)隨機選擇區(qū)域，設置20 m×20 m的樣方，分別在4月中旬、5月中旬、7月初、8月中旬以及10月初重復調查以下指標。

1.2.1 土壤物理性質調查 在挖好的土壤剖面中，采用定容積的鋼制環(huán)刀（100 cm3時）分層取10、25、60 cm的原狀土樣，然后帶回室內放入烘箱，溫度控制在105 ℃，烘12 h稱其干質量。計算各個樣地不同月份0～80 cm土層的土壤含水量。

1.2.2 植被調查

1.2.2.1 蓋度計算 統(tǒng)計每月各樣方梭梭林內植被的冠幅，進而計算獲取植被蓋度信息。

1.2.2.2 高度計算 統(tǒng)計每月各樣方梭梭林的高度，并求出平均值。

1.2.2.3 重要值計算 重要值以綜合數(shù)量指標來表明某個物種在群落中的地位和作用，計算公式：

1.2.3 防風效益調查 采用HOBO自動氣象站U-30型測量各個樣方地上150 cm和近地表10 cm同一時間的風速。

1.2.3.1 下墊面粗糙度計算 計算公式：

1.3 數(shù)據(jù)分析

2 結果與分析

2.1 土壤含水量

由表1還可以看出，由于人工滴灌的實施，人工梭梭林的土壤含水量均比原生荒漠的含水量高。1年生梭梭林和3年生梭梭林在生長季中的整體土壤含水量明顯比5年生國家公益梭梭林的高出許多。1年生和3年生梭梭林樣地的土壤含水量在5、10月保持在一個較高的水平，但是在7、8月期間，土壤含水量均處于較低水平，5年生的梭梭林在5月時土壤含水量較高，10月時相對較低，但仍比原生荒漠高60%左右。7—8月期間，在有人工灌溉的情況下，3個梭梭林樣地土壤含水量也很低，側面反映了該時段溫度較高，地面蒸發(fā)量巨大。1年生梭梭林生長季灌溉6次，5—10月其含水量變化區(qū)間為4.03%～11.18%，且在5月份春灌的時候，其含水量達到峰值，為11.18%。3年生梭梭林每年灌溉4次，5—10月含水量變化區(qū)間為3.03%～7.88%，較1年生梭梭林的含水量總體偏低。5年生梭梭林的含水量變化區(qū)間為1.54%～8.21%，其含水量在5—10月一直呈下降趨勢，反映出該地只進行了1次春灌，后期沒有人工補充水分，隨著梭梭的生長發(fā)育，水分被大量消耗。對照組原生荒漠的含水量一直處于一個較低水平上，且在8月份氣溫、地溫最高時達到最低值。

2.2 植被變化

2.2.1 植被蓋度及高度的變化 植被蓋度是荒漠化治理中最具有實踐意義的因子，是衡量防風固沙功能和效果的重要指標之一。各樣方梭梭林在整個生長季中均生長良好。在干旱區(qū)中，水是影響干旱區(qū)植物生長的重要因子。在生長季中，土壤的含水量不同，導致試驗區(qū)內植被變化差異明顯（圖1、圖2）。

由圖1可以看出，1年生梭梭林的植被蓋度保持著逐步穩(wěn)定增加的趨勢，從4月份的3.31%增長到了10月份的 26.67%。3年生梭梭林的植被蓋度從4月份的19.95%猛增到了10月份的64.27%。5年生梭梭林的植被蓋度增長較為緩慢，在整個生長季僅僅由22.97%增長到32.76%。

從圖2可以發(fā)現(xiàn)，3片梭梭林的平均高度增長在整個生長季均比較旺盛，1年生梭梭林的平均高度增長在整個生長季中從55.66 cm增長到了81.23 cm，整個生長季高度增加了25.57 cm。3年生梭梭林的平均高度從139.28 cm增長到了177.68 cm，整個生長季高度增加了38.40 cm。5年生梭梭林的平均高度在整個生長季從132.05 cm增長到了 168.98 cm，整個生長季高度增加了36.93 cm。

結合表1和圖1、圖2可以看出，在整個生長季中，原生荒漠的梭梭林蓋度及高度一直為0，表明對照樣地無梭梭生存。1年生梭梭林的地上生物量有極大的提高，原因在于1年生梭梭林在整個生長季中一直有持續(xù)的灌溉作業(yè)。3年生梭梭林地上生物量提升的最大，原因可能有以下3個方面：一是3年生梭梭林自身處于快速生長期階段;二是3年生梭梭林在整個生長季中也一直有著水量供應;三是3年生梭梭林根系發(fā)育完全，吸收土壤水分的能力較強。5年生梭梭林在整個生長季中只進行了縱向生長，植被蓋度增長緩慢。這是因為5年生梭梭林只進行了1次春灌，使梭梭生長所需的水分不足。

2.2.2 物種重要值 物種重要值是研究某個物種在群落中地位和作用的定量指標。隨著人工梭梭林的種植，在樣地內還存在灌木檉柳和沙拐棗（表2）。

由表2可知，3片梭梭林的灌木種類及數(shù)量都比較稀少，在灌木層中起主導作用的還是梭梭，其數(shù)量均最多，重要值均在0.70以上，1年生的梭梭林重要值高達0.82。沙拐棗、檉柳隨著年限的增加，數(shù)量呈增加趨勢，說明隨著年限的增加，沙區(qū)生態(tài)環(huán)境有一定程度的改善，適合更多的物種生長。

除了灌木以外，在樣地內還有草本植物駱駝刺、豬毛菜、蘆葦、駝絨黎（表3）。雖然植物群落的生物種類和數(shù)量變得多樣、復雜，但是由于環(huán)境惡劣，草本仍以駱駝刺為主。由于人工的灌溉，豬毛菜的數(shù)量也較多，以3年生梭梭林樣地的數(shù)量最多，但重要值以1年生梭梭林最大，達0.51，超過了駱駝刺。

由表1至表3可以看出，正是由于土壤含水量的增加，使得各個梭梭林樣地的生態(tài)系統(tǒng)復雜程度較原生荒漠有了巨大的提升。1年生梭梭林的生態(tài)系統(tǒng)正在經(jīng)歷著從簡單到復雜的生態(tài)演替。3年生梭梭林的生態(tài)系統(tǒng)最為復雜，草本的種類和數(shù)量均為最高。5年生梭梭林的土壤含水量在5月份后就一直在較低水平，所以生態(tài)系統(tǒng)較3年生梭梭林更加單一，且耐旱的駱駝刺生長茂盛。

2.3 防風固沙效益

在整個生長季過后，植被的防風固沙效果有很大程度的提高，通過觀測的風速值計算梭梭林和對照荒漠地的粗糙度。由表4可知，梭梭林樣地的粗糙度與對照組的原生荒漠地相比有了很大提高。3個梭梭林樣方對比原生荒漠的粗糙度分別是2 865、2 195、3 155倍。由此可見，梭梭林的營造能夠很大程度地增加下墊面粗糙度，改善下墊面的狀況，增加防風固沙效果。

從表4還能看出，梭梭林對風的削弱作用十分明顯。1年生梭梭林在10 cm處的防風效能為56.01%，150 cm處的防風效能為36.39%。3年生梭梭林在10 cm處的防風效能為59.84%，150 cm處的防風效能為44.33%。5年生梭梭林在10 cm處的防風效能為44.81%，150 cm處的防風效能為18.55%。由此可見，3年生梭梭林的防風效能最好，1年生次之，梭梭林10 cm處的防風效能均大于150 cm處，原因是 10 cm 處的灌叢枝條、草本比較密集，降速明顯，防風效能更好。

2.4 經(jīng)濟效益

人工梭梭林寄生肉蓯蓉種植模式具有較大的產出收益，該收益是1年生梭梭林及3年生梭梭林在整個生長季中生長狀態(tài)良好的根本原因。本研究選擇從造林成本、撫育成本和林產品經(jīng)濟價值3個方面客觀分析各人工梭梭林的經(jīng)濟效益。

2.4.1 造林成本計算 造林成本指的是栽種梭梭林及接種肉蓯蓉的成本，包括整地、滴灌設施費用、苗木費用、植苗費用和接種肉蓯蓉費用。

整地。研究區(qū)所在地地勢平緩，坡度不足1°，所以相對來說整地較為輕松。3片梭梭林均采用55 kW機車8 h能整地3.34 hm2，50元/h。

滴灌設施費用。3片梭梭林均采用滴灌模式進行灌溉。滴灌帶鋪設為1行1管，即滴灌帶鋪設在梭梭根旁。滴灌帶使用貼片式滴灌帶，外徑16 mm，壁厚0.3 mm，市場價為 0.6元/m。干管市場價為10元/m，小接頭市場價為 1.5元/個。滴灌系統(tǒng)供水方式為水泵加壓。

苗木費用。梭梭苗市場價為0.1元/株，苗木種植費用：采用機引旋轉式打坑機在滴灌帶邊上打坑種植，8 h能種植 0.67 hm2，50元/h。

肉蓯蓉種子費用。市場價為3 800元/kg，千粒質量為 0.9 g。若按照5 g種子配成10 kg種植土、每穴種植土質量為100 g計算，每穴造價約為0.2元。

肉蓯蓉接種費用。肉蓯蓉接種采用機械打坑接種法。8 h 能打坑240個，50元/h。

由表5可以看出，1年生梭梭林的造林成本最高，為 8 511.0元/hm2;其次為3年生梭梭林，造林成本為 7 363.5元/hm2;最便宜的為5年生國家公益林，造林成本為 3 654.0元/hm2。

2.4.2 梭梭林撫育成本的計算 撫育成本包括對林帶的灌溉、除草以及護林工作。

2.4.3 林產品經(jīng)濟價值 梭梭林的林產品主要是薪炭材和嫩枝飼草。但是吐魯番炎熱、植被稀少的特殊環(huán)境限制了人工梭梭林的林產品利用性。本研究所提及的林產品經(jīng)濟價值特指肉蓯蓉的經(jīng)濟價值，并不包含梭梭林自身的經(jīng)濟價值。

接種率：肉蓯蓉第1年可以達到75%的接種率，第2年進入豐產期，接種率可達到90%以上。

每株產出：年收獲一級（長度達40 cm以上）鮮肉蓯蓉至少 3 kg/株。

肉蓯蓉價格計算：新鮮肉蓯蓉市場價為16元/kg，每4～5 kg新鮮肉蓯蓉可曬成1 kg干品，一級干品市場價為 80元/kg。所以無論是新鮮肉蓯蓉或者是干品肉蓯蓉，它們的市場價值是一樣的。

采收成本：雇傭當?shù)氐霓r村農閑勞動力，鮮肉蓯蓉支付采收工錢2元/kg。

接種了肉蓯蓉的梭梭林在第3年便能實現(xiàn)盈利，且梭梭林成林后每年均有穩(wěn)定的林產品經(jīng)濟收益（86 175～94 119元/hm2）。

2.4.4 梭梭林5年純收益 在滴灌條件下，寄生了肉蓯蓉的梭梭林擁有了巨大的經(jīng)濟價值。根據(jù)表5、表6、表7計算得到5年純收益。由表8可知，1年生梭梭林5年內的凈收入為238 137元/hm2，3年生梭梭林為212 671元/hm2，而是5年生國家公益林的收入是負值，為-9 692元/hm2。

3 討論與結論

3.1 討論

本研究通過測定比較不同種植年限梭梭林的生態(tài)和經(jīng)濟效益，結果發(fā)現(xiàn)梭梭林能明顯改善荒漠區(qū)生態(tài)環(huán)境，體現(xiàn)在提高土壤含水量、降低近地表風速、提高防風固沙效益、具有一定經(jīng)濟價值等多方面[32]。本研究結果顯示，3年生梭梭林的防風效能最好，1年生次之，這一結果與梭梭林的蓋度大小相一致，在一定范圍內，梭梭林的蓋度越大，防風效果越顯著，該結果與高海艷等的研究結果[33-34]相一致。梭梭林10 cm處的防風效能均大于150 cm處，原因是10 cm處的灌叢枝條、草本比較密集，降速明顯，防風效能更好。植被的生長發(fā)育，增大了植被蓋度，一方面可以增大下墊面的粗糙度，降低風速，防止土地沙化，另一方面有利于風沙流中種子的沉積和沙質地表基質穩(wěn)定性的提高，為沙地土壤種子庫潛在植被轉化為現(xiàn)實植被提供了物質基礎和外在條件。這一結果與安云等的研究結果[35-36]相一致。

3.2 結論

本研究以艾丁湖北部寄生肉蓯蓉的不同種植年限梭梭林為研究對象，以原生荒漠為對照，通過在整個生長季內測定梭梭林的生態(tài)及經(jīng)濟效益，得出具體結論如下：

（1）提高了土壤水分含量。由于人工灌溉的因素，與國家公益林相比，種植了肉蓯蓉的梭梭林在整個生長季中土壤含水量更高，且在時空分布上更加合理。

（2）梭梭林植被蓋度和高度有明顯增加。與國家公益林相比，種植了肉蓯蓉的梭梭林在生長季結束后植被蓋度有明顯增大，且植被高度增加量相差不大。

（3）生物多樣性增加。與國家公益林相比，種植了肉蓯蓉的梭梭林在生長季結束后生物多樣性都有明顯提升。這一點主要體現(xiàn)在生物的種類和數(shù)量上，種植了肉蓯蓉的梭梭林周圍除灌木外出現(xiàn)較多駱駝刺、蘆葦?shù)炔荼局参铩?/p>

（4）粗糙度和防風效益提升。與國家公益林相比，種植了肉蓯蓉的梭梭林在生長季結束后粗糙度和防風效益均有提升，且3年生梭梭林的防風效能最好，1年生次之，國家公益林再次之。

（5）具有一定經(jīng)濟價值。寄生了肉蓯蓉的梭梭林具有一定的經(jīng)濟價值。受利益驅動，調動了當?shù)剞r戶種植梭梭與肉蓯蓉的積極性，進而增加了當?shù)剞r戶的經(jīng)濟收入，促進了當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展，提高了人們的生活水平，也為區(qū)域內提供了大量的就業(yè)機會，滿足了社會對肉蓯蓉加工原材料的需求，帶動了相關產業(yè)的發(fā)展，加快了人民脫貧致富的腳步。

4 啟示

在中國共產黨第十九次全國代表大會全面實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興、綠色發(fā)展的方針與全面建設絲綢之路經(jīng)濟帶核心區(qū)的指導思想下，在艾丁湖流域營造生態(tài)林的時候，應同當?shù)剞r林經(jīng)濟緊密地有機結合起來。只顧經(jīng)濟利益而不顧生態(tài)失調的亂砍濫伐不可取;具有防風固沙、保持水土、涵養(yǎng)水源等重大生態(tài)效益的國家公益林種植模式值得大規(guī)模推廣。梭梭人工林接種肉蓯蓉的種植模式具有較大生態(tài)效益，同時更具有巨大的經(jīng)濟價值。

在艾丁湖地區(qū)，不論是由當?shù)厣鷳B(tài)農業(yè)經(jīng)營企業(yè)承包種植肉蓯蓉還是當?shù)剞r戶種植肉蓯蓉，經(jīng)濟收益都相當可觀。因此，在艾丁湖流域造林設計的時候，應該結合生態(tài)效益與經(jīng)濟效益2個方面綜合進行考慮，梭梭人工林接種肉蓯蓉的種植模式值得大力推廣。

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