青海中国沙棘育种技术应用和生态防治措施的科学分析

作者: 陈永宁

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当前,沙棘在我国主要为三北地区提供水土保持、水源涵养、防风固沙等生态建设的栽植材料,沙棘具有生态适应广泛的特征,同时还具备一定的经济特性,在与区域经济发展相适应的情况下,沙棘育种的首要目标是适应生态建设需要,选择生态经济型品种。同时在品种选育过程中,也需要兼顾经济性和生态性,明确相应的育种技术方法,规范操作技术规程,确保在短时间内能够培育出大量优质的沙棘种苗,满足林业生态建设需求和水土保持要求,同时也能够为更好地提升经济效益奠定坚实基础。

一、中国沙棘的生态特征

1、沙棘的形态特征

中国沙棘是沙棘属下的一种亚种,主要分布在我国,作为一种具有重要经济价值和生态效益的植物,中国沙棘在多个方面都有独特的形态特征。中国沙棘通常生长为灌木状,高度在1~2.5m之间,树干短而粗,分枝多,呈丛生状。叶子为长椭圆形或披针形,长度在2~5cm之间,宽度在5~15mm之间,叶缘有锯齿状,叶表面深绿色,光滑,叶背面灰绿色,叶脉明显。花小而黄色,呈伞形花序,花期在4~5月,花朵数量众多,具有浓郁的香气。果实为橙黄色的浆果,形状椭圆或球形,直径在5~10mm之间,果实含有丰富的维生素C和多种微量元素,具有较高的食用和药用价值,种子扁平,黑色或暗棕色,表面有细微皱纹。中国沙棘适应性强,能在干旱、贫瘠、寒冷的环境中生长,特别是在海拔1000~3000m的地区分布广泛,不仅能够防风固沙、保持水土,还能改善生态环境,是重要的生态修复植物。沙棘果实可以加工成果汁、果酱、保健品等,种子油可以用于食品和药品制造,同时沙棘还具有重要的观赏价值。

2、生长环境与分布范围

中国沙棘是胡颓子科沙棘属沙棘的亚种,主要分布在我国大陆的青海、甘肃、四川、山西、河北、陕西、内蒙古等地。生长在海拔800~3600m的地区,一般生于谷地、干涸河床地、山坡、温带地区向阳的山嵴、沙质土壤、多砾石和黄土上。中国沙棘对光照和土壤水分要求较高,在干旱缺水且异质性相当高的毛乌素沙地尤其如此。在自然条件下,由于光照和土壤水分的有效性在时间、空间以及时空耦合尺度上通常呈异质性分布,因此,在生长过程中植物可以通过自身的表型可塑性调节适应不同的环境条件。

二、青海省中国沙棘育种技术

1、明确沙棘育种目标

沙棘是青海省重要的生态经济树种,具有耐旱、耐寒、耐贫瘠的特性,对于维护青藏高原的生态平衡、防治水土流失、改善环境具有重要作用。在青海省,中国沙棘的育种目标的确定是基于当地生态环境的特点和沙棘资源的高值化利用需求。考虑到青海高原的恶劣环境条件,育种目标着重于提高沙棘的耐寒、耐旱、耐瘠薄的能力以及抵抗高原常见病虫害的能力。通过选育高产、稳产、优质的沙棘品种,以满足沙棘加工业的需求,提高沙棘果实的营养价值和加工品质,如提高果汁产量、改善果汁风味、增强果实储存稳定性等。此外,结合青海高原生态保护和产业发展的需求,育种目标还会考虑到沙棘的生态经济价值,提高沙棘林的生态功能,增强水土保持能力,培育容易繁殖、成活率高的沙棘品种,提高沙棘的经济效益,以加快繁殖速度和扩大种植面积。

2、加强沙棘种源区建设

青海省的沙棘资源主要分布在青海东部和南部的高原沟壑区,包括西宁、海东、海南、海北等地区,在这些区域中,沙棘天然林和人工林交错分布,形成了独特的沙棘资源格局。结合沙棘资源的具体分布首先应对青海省内的沙棘种质资源进行全面调查,了解其遗传多样性、生长状况和分布特点,为后续的种源区建设提供科学依据。在调查的基础上,选择优良的沙棘种质资源进行收集和保存,通过建立种质资源库或原地保护的方式,确保种质资源的可持续利用,通过遗传育种技术,选育出适应性强、生产力高、果实品质好的沙棘良种,并推广应用到沙棘种植中去。在适宜区域,结合生态修复工程,建设高标准的沙棘人工林,用于防止水土流失、改善生态环境和促进地方经济发展。同时,加强沙棘研究与开发的科技支撑,培养一批熟悉沙棘种植、管理、加工的专业技术人才,并积极争取政府相关政策的扶持,通过财政补贴、税收优惠等措施,鼓励和支持沙棘产业的发展,开拓市场,提高沙棘产品的附加值,增强产业的竞争力。

3、沙棘的人工繁育技术

①沙棘的播种育苗技术

选择有灌溉条件的沙壤土,播前深翻、施肥,碎土。播期以春季适时早播为好,当地表5cm深,地温为9~10℃时种子即可发芽,15℃时最为适宜,一般为4~5月。播前用40~60℃水浸泡1昼夜,然后捞出,混入湿沙催芽,待30%种子裂嘴时即可播种。播种方法为开沟条播,播种量约5kg/667m2,播种行距20~30cm,覆土2~3cm。当年间苗1~2次,每1m长播种行上留苗15~20株,间苗后及时灌水松土。一般在幼苗生长期间灌水4~5次,并在灌水后及时松土除草。一年生实生苗为30~50cm,地径0.5~1.0cm,可出圃用于造林。

②硬枝扦插和嫩枝扦插繁育技术

沙棘无性繁殖主要采用硬枝扦插和嫩枝扦插的方法。选择生长健壮、无病虫害的沙棘母株,剪取当年生嫩枝或硬枝作为插条。嫩枝扦插在6~8月进行,硬枝扦插在春季进行。扦插基质为河沙或珍珠岩。插条长度为8~15cm,保留2~3个芽。扦插密度为5cm×8cm。插后浇透水,并注意遮阳、保湿。嫩枝扦插成活率较高,一般在90%以上。

③沙棘的选择地和幼苗管理

春、秋季均可,春季要适时早栽,土壤解冻20~30cm就可造林。秋季造林待树木落叶后,土壤结冻前进行。株行距1m×lm或1m×15m。适当深栽,覆土一般比苗木原土深5cm左右,在干旱地区可栽干造林,以提高造林成活率。在降雨量较多的地区,选择土壤水分较好的地方可进行直播造林。早春、晚春、雨季、秋季均可。关键在于播种地的选择和幼苗管理。

4、沙棘品种试验地的选择

选择试验地时,应考虑沙棘生长的生态适应性、土壤类型、气候条件等因素,试验地应具备良好的交通便利、水源充足等条件。在试验地内设置试验小区,每个小区面积不小于100m2。选择具有代表性的沙棘种源,要求种源树生长健壮、无病虫害,种子处理包括清除杂质、消毒、浸种等步骤,以提高种子发芽率。从播种到幼苗生长过程中,定期观测株高、地径、叶面积等生长指标,并要准确记录数据,以便分析种源间的生长差异,然后针对沙棘苗期的抗逆性,进行抗旱、抗寒、抗盐等试验,并详细记录各种源的抗逆性表现。对试验数据进行统计分析,比较不同种源间的生长表现及抗逆性。根据分析结果,筛选出适应性较强、生长优良的种源,根据试验数据及分析结果,撰写试验报告,为沙棘栽培及种源选择提供科学依据。

5、遗传多样性和表型性状分析

在育种阶段,遗传多样性的研究通常采用如ISSR(Inter~Simple Sequence Repeat)、SSR(Simple Sequence Repeat)等分子标记技术,通过分析不同沙棘个体或品种的DNA序列差异来评价其遗传多样性,了解沙棘种质资源的遗传背景,为优良基因的挖掘和利用提供依据。表型性状分析则涉及对沙棘的生长习性、果实大小、色泽、营养成分等可观察性状进行评价。这些性状受遗传和环境因素的共同影响,通过田间试验和统计分析方法(如方差分析、相关性分析等)可以鉴定出与产量和品质相关的关键性状,为育种工作提供重要的指导信息。结合遗传多样性和表型性状分析,研究人员可以筛选出具有优良性状的沙棘个体或品种,并通过杂交、选择等手段进行遗传改良,最终培育出适应性强、产量高、品质优的新品种,以满足不断发展的市场需求和生态环境保护的需要。我国在沙棘育种和遗传研究方面已取得显著成果,例如通过分子标记技术发现了控制沙棘果实大小和维生素C含量的关键基因,并通过表型选择和基因辅助选择等手段,成功育成了多个适应不同生态区的沙棘品种,这些研究成果不仅提升了沙棘产业的整体水平,也为其他干旱、半干旱地区的生态修复和农业可持续发展提供了借鉴。

6、无性系和子代测定

中国沙棘育种后的无性系测定和子代测定是为了评估和选择新培育的沙棘无性系,确保它们具有优良的遗传特性和适应性,这些测定对于推动沙棘资源的良种化、生态修复以及乡村振兴具有重要意义。其中无性系测定通常涉及对沙棘无性系的生长速度、形态特征、产量以及抗逆性等方面进行系统观察和评估,了解无性系的生物学特性和生产力,从而为优良品种的筛选和推广提供科学依据。子代测定则侧重于评估特定无性系的后代,以确定其遗传稳定性和繁殖能力。通过子代测定,可以进一步筛选出具有优良遗传特性的无性系,为沙棘的可持续栽培和利用提供保障。在我国,林业科学家和研究人员经过多年的努力,成功培育出多个沙棘优良杂交无性系,如红棘1号、中棘3号和中棘4号等,这些无性系通过远缘杂交产生,继承了父本中国沙棘的强生态适应性和母本蒙古沙棘的优良经济性状,经过严格的测定和评估这些无性系表现出色,适合在我国干旱半干旱区域种植。

三、中国沙棘育种阶段的生态防治措施

1、沙棘林的生态系统特点

沙棘适应性非常强,能够适应干旱、盐碱、寒冷和贫瘠等多种不同的生态环境,这使得沙棘林在生态修复和荒漠化治理方面具有很大的潜力,再加上沙棘根系非常发达,能够有效地固定沙土,减少风蚀和水蚀,对于维护土壤和防治沙漠化具有积极作用。独特的生态系统具有较高的生物多样性,沙棘林当中包括了乔木层、灌木层、草本层和地衣层等。多层次的植被结构有利于生物多样性的维持,提高生态系统的稳定性和抵抗力。此外,在沙棘林生态系统中,能量和物质的流动和循环是通过食物链和食物网进行的。沙棘和其他植物通过光合作用生产有机物质,为其他生物提供能量来源。草食动物以植物为食,而肉食动物以草食动物为食,分解者分解死亡的生物体,将有机物质转化为无机物质,再次参与生态系统的物质循环,从而实现了水源涵养、气候调节、生物多样性维护、土壤保持等诸多功能,对于维护区域生态平衡和促进可持续发展具有重要意义。

2、沙棘的生态防治方法

①沙棘的物理防治

粘虫板和杀虫灯是防治沙棘害虫的常用物理防治方法,具有无污染效果好的特点,在沙棘育种工作开展过程中具有得天独厚的应用优势。在使用粘虫板开展沙棘害虫防治过程中主要选择质量合格、颜色鲜艳的粘虫板,常用的颜色有黄色、蓝色和黑色。在沙棘林地内,沿着害虫活动频繁的路线上挂设粘虫板,将粘虫板挂在树干、枝条或叶片上,保持水平位置,距离地面1~1.5m,粘虫板规格一般控制在30cm×40cm或者40cm×50cm。根据害虫发生情况,每15~20d更换1次,定期收集粘在粘虫板上的害虫,将害虫尸体倒入塑料袋中,扎紧袋口,然后进行深埋或焚烧处理。在杀虫灯防控过程中主要选择光控、时控、频控等多功能杀虫灯,在沙棘林地,选择害虫活动频繁的路线上安装杀虫灯,将杀虫灯安装在杀菌育苗地的地头,高度控制在1.5~2.0m,每盏杀虫灯能够控制1~1.2hm2的育种苗地。应用前确保杀虫灯电源线连接正常,接通电源,根据当地害虫活动规律,在傍晚开启杀虫灯,清晨关闭,每间隔2~3周清洁杀虫灯,确保杀虫灯的透光性能,发现故障及时进行维修或更换,定期收集杀虫灯上的害虫尸体,将害虫倒入塑料袋中,扎紧袋口,然后进行深埋或焚烧处理。

②沙棘的生物防治

害虫天敌防治是一种生物防治方法,通过利用害虫的天敌来控制害虫数量,达到防治害虫的目的,这种方法利用了生态系统的自然平衡原理,通过增加或保护害虫的天敌种群,来降低害虫种群密度,从而减少对作物的损害。在沙棘林间可以引入寄生蜂、捕食性昆虫、鸟类等寄生性或者保护害虫的天敌,来增加害虫的天敌数量,利用害虫与其天敌之间的自然捕食关系,维持或恢复生态系统的平衡状态。该种方法主要用于沙棘尺蠖、蚜虫、叶螨等害虫的防治,应用过程中可以在沙棘园中引入商品化的害虫天体如寄生蜂,使用量控制在1万~2万头/667m2,在害虫病虫害的发病高峰期到来之前进行释放,共释放2次,间隔5~7d。同时在应用过程中还需要为天敌创造适宜的生存环境,可以在沙棘园中种植一些蜜源植物,吸引捕食性昆虫,提供充足的栖息地和食物来源,减少使用对天敌有害的农药,避免破坏天敌的栖息地,每间隔2~3周监测害虫和天敌的数量,根据需要调整天敌的引入数量或采取其他措施。

③沙棘的化学防治

沙棘在育种阶段常见病虫害,主要包括了蚜虫、尺蠖、叶甲、锈病、烟霉病,在防控过程中要做到有效识别,然后选择针对性的药物进行防范,保证用药的针对性合理性。沙棘蚜虫可以使用50%抗蚜威可湿性粉剂2000~3000倍液或10%吡虫啉可湿性粉剂1000~1500倍液喷雾。沙棘尺蠖推荐使用5%高效氯氟氰菊酯乳油1000~1500倍液或2.5%溴氰菊酯乳油1000~1500倍液防治。沙棘叶甲可以使用20%甲氰菊酯乳油1000~1500倍液或10%氯氰菊酯乳油1000~1500倍液喷雾防治。沙棘锈病可以应用15%三唑酮可湿性粉剂1000~1500倍液或25%丙环唑乳油1000~1500倍液喷雾防治。沙棘煤烟病可以使用50%多菌灵可湿性粉剂1000~1500倍液或70%甲基托布津可湿性粉剂1000~1500倍液喷雾防治。上述药物的使用间隔为7~14d,连续使用2~3次药液,使用量控制在30~40kg/667m2。但要注意使用化学药物防治时,应严格按照说明书的要求进行操作,避免药物过量使用和污染环境,交替使用不同种类的药物,以防止病虫害产生抗药性。

中国沙棘是多功能的灌木属于亚乔木树种,对干旱、贫瘠、高温、低温的适应幅度十分宽泛,再加之根系庞大,萌发能力相对较强,土壤改良效果较好,所以在三北地区是理想的生态建设材料。近年来,随着对沙棘的生态功能和经济功能的开发逐渐深入,在青海地区越来越希望选育出优良的沙棘品种以更好地方便实际需求,但从现阶段的育种情况来看,如果一味地追求多种功效兼备,势必会导致沙棘的育种周期极大增强,而且就某一方面很难达到高度水平,因此在沙棘育种工作开展过程中必须突出特点,如此才能够获得理想的育种效果,并且在育种操作过程中,也需要明确相应的操作技术规范,注重做好科学育种工作,确保育种效益和育种质量。

(作者单位:811600青海省西宁市湟中区林业和草原局)

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