白皮松生长差异及适应性的种源变异分析

日期:2019.12.13 阅读数:6

【类型】期刊

【作者】赵罕,郑勇奇,李斌,何燕,张国栓,宗亦臣,张川红(国家林业局林木培育重点实验室中国林业科学研究院林业研究所国家林木种质资源平台;国家林业局泡桐研究开发中心;北京市林业种子苗木管理总站)

【作者单位】国家林业局林木培育重点实验室中国林业科学研究院林业研究所国家林木种质资源平台;国家林业局泡桐研究开发中心;北京市林业种子苗木管理总站

【刊名】林业实用技术

【关键词】 白皮松;种源试验

【资助项】国家林业局林业公益性行业科研专项项目  (201204307)

【ISSN号】1671-4938

【页码】P7-10

【年份】2019

【期号】第4期

【期刊卷】0

【摘要】采用随机区组试验设计,于2005年春,将来自甘肃天水和两当、陕西蓝田、山西孝义和北京等5个白皮松种源的幼苗分别在北京十三陵林场和河南卢氏东湾林场进行种源试验。通过对其2008年和2011年保存及生长状况进行分析,结果表明:白皮松各种源在河南卢氏保存率较高,而在北京生长较快。种源内各家系在两地均能完整保存,家系和单株保存率依次为:北京(92.66%、59.01%)、孝义(91.21%、57.24%)、蓝田(85.28%、53.39%)、天水(81.44%、49.56%)和两当(80.83%、42.26%)。白皮松树高生长较快的是天水种源(100.09cm),然后依次是两当(93.66cm)、蓝田(91.23cm)、北京(87.53cm)和孝义(82.06)种源。

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白皮松生长差异及适应性的种源变异分析<span class="superscript">*</span>

白皮松生长差异及适应性的种源变异分析

赵 罕1 郑勇奇1 李 斌1 何 燕2 张国栓3 宗亦臣1 张川红1

(1.国家林业局林木培育重点实验室 中国林业科学研究院林业研究所国家林木种质资源平台 北京 100091;国家林业局泡桐研究开发中心 郑州 450003;2.北京市林业种子苗木管理总站 北京 100041;3.河南省种苗站 郑州 450003)

[摘要] 采用随机区组试验设计,于2005年春,将来自甘肃天水和两当、陕西蓝田、山西孝义和北京等5个白皮松种源的幼苗分别在北京十三陵林场和河南卢氏东湾林场进行种源试验。通过对其2008年和2011年保存及生长状况进行分析,结果表明:白皮松各种源在河南卢氏保存率较高,而在北京生长较快。种源内各家系在两地均能完整保存,家系和单株保存率依次为:北京(92.66%、59.01%)、孝义(91.21%、57.24%)、蓝田(85.28%、53.39%)、天 水 (81.44%、49.56%)和 两 当(80.83%、42.26%)。白皮松树高生长较快的是天水种源(100.09cm),然后依次是两当(93.66cm)、蓝田(91.23cm)、北京(87.53cm)和孝义(82.06)种源。

[关键词] 白皮松 种源试验

白皮松(Pinus bungeana Zucc.)是我国特有的乡土树种。主要分布在山西、陕西、甘肃、河南、四川、湖北等地[1-3]。白皮松不但在木材、果实具有重要开发利用价值,还含有多种芳香化学成分,具有重要的药用和化工价值[4];同时还具有抗污染、抗病虫、抗旱、耐寒和极高的观赏性[5-10]是我国北方和西部地区园林绿化与生态工程造林的重要树种,同时也被世界各地广泛引种,深受人们喜爱[11-12]

目前人们对白皮松的研究主要集中在繁殖技术、抗逆性和地理变异等方面。研究[13-16]表明,白皮松在群体间和群体内均存在广泛的变异,与松属的其他种类相比,白皮松群体间的表型和遗传分化系数都处于较高的水平。白皮松球果长度、球果重量受热量因子的控制,在地理分布上表现出南北变异趋势。种子厚度、球果高径比、每球果种子数,受水分因子的控制,表现为东西变异趋势[13-16]。球果宽度及种皮所占比例表现为西南-东北向变异,同时受热量及水分因子的制约[11]。也有研究表明白皮松种子性状呈东北-西南向梯度变异,而球果性状无明显的梯度变异趋势[15]。何燕等[17]对白皮松1年生苗木高进行了研究,结果表明甘肃天水、两当种源的苗木生长较快,分别超出其他参试种源的24.4%和20.5%;山西中北部的临汾、孝义种源生长较慢,但抗寒性强。白皮松生长周期较长,目前人们对其所进行的研究采用的大多是当年生的种子和果实,多年持续的观测和研究还尚未见报道。因此对白皮松遗传资源的长期保存和生长状况进行系统、有效的评价,为林业生产提供优质、速生的育苗材料,对白皮松的资源保护,良种选育工作具有重要的科学意义。

本试验保存林位于白皮松的天然分布区河南卢氏县和白皮松的引种区北京十三陵林场。通过该项研究,能够对白皮松各种源在不同试验点的生长表现及适应性进行有效的评价;制定合理的保护、开发与利用策略,探索白皮松变异规律;选育速生、优质的白皮松种源。

1 试验地概况

北京十三陵林场造林点海拔240~360m,坡度15~30°,西南向—东南向,石质山地,树种以山杏、黄栌、荆条为主。造林采用带状整地,株行距2m×4m,由于山地挖坑难度较大,造林前对挖坑地点采用定点爆破,爆破的大小为0.8m×0.8m×0.6m(长宽深)。河南卢氏东湾林场白皮松种源试验林海拔1 000m,坡度23~28°,土壤为粽壤和褐色土壤,土层厚度40~50cm,树种以栓皮栎为主,造林密度2m×3m(重复1、2),2m×2m(重复3)。两地气象因子见表1。

2 材料与方法

2.1 试验材料

试验林种子1997年采自甘肃两当县;甘肃天水县;陕西蓝田县;山西孝义县的天然林和北京的引种林分;采样地气候状况见表1;1998年春在北京十三陵林场苗圃育苗。2005年春先后在北京十三陵林场与河南卢氏东湾林场造林。北京试验点各种源的家系数分别为:北京27个,蓝田15个,两当30个,天水22个,孝义27个;卢氏试验点各种源的家系数分别为:北京24个,蓝田12个,两当24个,天水16个,孝义24个。每试验点每家系均为18个单株。造林时各种源苗木生长状况见表2。

表1 采样地及试验地气候因子

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2.2 试验设计与调查方法

白皮松各种源在两试验点均采取随机区组设计,3次重复,种源内家系采用巢式设计,每家系6株小区。分别于2008年秋与2010年秋对河南卢氏东湾林场试验林进行调查,2008春和2011年春对北京十三陵林场试验林进行调查;卢氏试验点两次调查时林木的生长时间为4a和6a;北京试验点2次调查时林木的生长时间为3a和6a;为便于统一表达,分别用2008年和2011年2次调查时间。由于冠幅与树高相关性较大,在生长性状上本文只对树高进行分析。

2.3 数据分析

采用随机区组试验设计对各试验林进行方差分析,使用种源内各家系的平均值计算各个种源的树高生长量;地点内区组、种源方差分析的线性模型为:Xij=μ+αi+βj+εij其中μ 是总体平均值;αi是种源效应;βj为区组效应;εij为误差效应。使用软件SPSS18对数据进行方差分析,保存率数据方差分析时采取反正弦转换。

3 结果分析

3.1 白皮松保存状况分析

两试验点各区组最终家系平均保存率达到86.28%,单株保存率达到52.29%。其中北京各区组的家系保存率达到80.07%,单株保存率达到49.12%;卢氏各区组的家系保存率达到92.50%,单株保存率达到55.46%。

3.1.1 2008年各种源保存情况 由表2可见,2008年北京试验点各种源中家系和单株保存率较为一致,保存率最高的家系和单株均为北京(96.30%、66.67%)种源,其次为孝义(91.36%、55.76%),然后为蓝田(77.78%、51.85%);两当和天水种源内家系保存率较为接近,分别为75.56%、74.24%;而单株保率与家系保存率大小不相一致,分别为42.22%、47.47%。方差分析表明,各种源内家系和单株保存率总体差异均达到显著水平。多重比较表明,北京与蓝田、两当、天水家系保存率差异显著,孝义与两当差异显著;北京与蓝田、两当、天水单株保存率差异显著,孝义与天水差异显著。

表2 2008年各种源保存状况

注:数据为平均值±标准差。

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2008年卢氏试验点家系和单株保存率较为一致,保存率最高的家系和单株均为孝义种源(100%、67.13%),其次为蓝田(97.23%、60.67%),保存率最低的均为两当种源(87.5%、44.67%);天水和北京家系保存率分别为(93.77%,91.67%),而单株保存率与家系保存率不一致,分别为56.6%、58.1%。方差分析表明,各种源家系和单株保存率总体差异均未达到显著水平(Sig.=0.68、Sig.=0.37)。

表3 2011年各种源保存状况

注:数据为平均值±标准差。

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3.1.2 2011年各种源保存状况 由表3可见,2011年北京试验点家系和单株保存率最高的种源均为北京 (95.06%、62.96%),其 次 为 孝 义 (85.19%、49.18%)。其他家系保存率依次为两当(75.56%)、蓝田(73.33%)和天水(71.21%),而单株保存率依次为蓝田(47.04%)、天水(44.95%)和两当(41.48%)。方差分析表明,各种源家系间保存率(Sig=0.12)差异不显著,而单株间保存率(Sig=0.04)差异达到显著水平。多重比较表明,北京种源单株保存率与其他种源差异显著,而孝义、蓝田、两当和天水种源间差异不显著。

2011年卢氏试验点家系保存率最高的种源为孝义和蓝田,保存率均为97.23%;其次依次是天水、北京和两当;保存率分别为:91.67%、90.27%、86.1%。单株保存率最高的种源为孝义(65.3%);其次依次为蓝田(59.73%)、北 京 (55.07%)、天 水 (54.17%)和 两 当(43.05%)。方差分析表明,各种源家系间保存率(Sig.=0.79)与单株保存率(Sig.=0.42)差异均不显著。

3.2 白皮松生长状况

两试验点白皮松树高平均值为90.91cm,其中北京试验点平均树高达96.20cm,卢氏试验点平均树高达85.63cm。白皮松树高生长较快的是天水种源(100.09cm),其 次 依 次 是 两 当 (93.67cm)、蓝 田(91.23cm)、北京(87.53cm)和孝义(82.05cm)。

北京试验点2008年白皮松树高生长较快的是两当(57.54cm)和天水(54.63cm)种源,其次是北京(50.39cm)和蓝田(50.01cm)种源,孝义种源生长量较小(46.35cm)。方差分析表明,各种源树高生长量存在显著差异;其中两当与北京、蓝田、孝义差异显著,天水与孝义差异显著,其他种源差异不显著。卢氏试验点2008年白皮松树高生长较快的是天水(66.88cm)和两当(58.98cm)种源,其次是蓝田(56.73cm)和北京(56.62cm)种源;孝义种源生长量较小(51.36cm)。其中天水、孝义与其他种源差异均达到显著水平;两当、蓝田和北京种源间差异不显著。

2011年北京试验点树高生长较快的为天水(103.42cm)和两当(99.57cm)种源,其次是蓝田(96.61cm)、北 京 (93.17cm)和 孝 义 种 源 (88.24 cm)。方差分析表明,各种源树高生长量存在显著差异。其中天水与北京、孝义差异达到显著水平,两当与孝义差异达到显著水平。卢氏试验点2011年树高生长与2008年调查中排序一致,均为天水(66.88 cm)、两当(58.98cm)、蓝田(56.73cm)、北京(56.62 cm)和孝义(51.36cm)。方差分析表明,各种源树高生长量存在显著差异;其中天水与北京、孝义差异达到显著水平,两当与孝义差异达到显著水平。

4 小结与讨论

(1)不同试验点白皮松保存状况。白皮松适应性主要受栽培地点与采种地点距离的影响,保存率随试验地点与采种地点距离的增加而减小。这一结论说明白皮松在异地栽培时,更适应于与原产地相近的地理位置;也证实了引种驯化对提高白皮松适应性的意义,说明在白皮松引种或异地保存时要遵循植物的地理分布规律:保存地与原产地的气候条件越相似,则保存率越高[18~21]

(2)不同时间调查白皮松保存状况。白皮松保存率下降较大的时期主要是造林初期,栽植3年后保存率会有一定下降,但下降幅度不大。

(3)不同试验点白皮松生长状况:白皮松生长状况不同种源间有所不同,北京试验点2008年白皮松生长最快的是两当种源,其次是天水、北京、蓝田、孝义;而2011年白皮松生长最快的是天水种源,其次是两当、蓝田、北京和孝义。这说明随着树龄的增加,不同种源的遗传特性逐渐表现出来,苗期生长较快的两当种源在造林后逐渐被生长更快的天水种源所替代,造林初期生长较快的北京种源也逐渐被蓝田种源所替代;而孝义种源在各种源中的排序则没有变化。卢氏试验点两次的调查结论均与北京试验点2011年的调查数据相近,各种源生长速率排序相同,生长最快的种源均为天水,其次依次为两当、蓝田、北京和孝义。这种一致性也说明不同种源之间在生长上存在着遗传差异,体现了种源选择的重要性。

(4)白皮松保存率与生长性状的关系。通过分析,两试验点保存率较高的种源均为北京和孝义,而生长量较快的则为天水与两当种源。从中可以看出白皮松适应性最强的种源并不是生长最快的。这可能是由于控制其生长和适应性的等位基因类型或数量的差异所形成。因此其最适宜的生存条件和最适宜的生长条件并不完全一致。这对于进一步研究白皮松的适应性和分布关系具有重要参考价值。

参考文献:

[1]中国科学院中国植物志编委会 .中国植物志[M].北京:科学出版社,1980:233-234.

[2]赵 焱,张学忠,王孝安 .白皮松天然林地理分布规律研究[J].西北植物学报,1995,15(2):161-166.

[3]王小平,王九龄,刘晶兰,等 .白皮松分布区的气候区划[J].林业科学,1999,35(4):101-106.

[4]宋湛谦,梁志勤,刘 星 .白皮松松脂的化学特征及其分类学意义[J].植物分类学报,1998,36(6):511-514.

[5]李 斌,顾万春 .白皮松分布特点与研究进展[J].林业科学研究,2003,16(2):225-232.

[6]张建国,李吉跃 .我国北方主要造林树种抗旱特性的研究 .见:张守攻 .中国青年绿色论坛论文精选[M].北京:中国林业出版社,1995:38-41.

[7]刘广全,赖亚飞,李文华,等.4种针叶树抗旱性研究[J].西北林学院学报2004,19(1):22-26.

[8]Genys JB,Heggestad HE.Susceptibility of different species,clones and strains of pines to acute injury caused by oz one and sulfer dioxide[J].Plant disease reporter,1978,62(8):687-691.

[9]许绍惠,边立琪,郭 泳,等 .白皮松幼苗在沈阳地区不能正常越冬原因及防寒措施的研究[J].沈阳农业大学学报,1994,25(4):432-437.

[10]许绍惠,边立琪,郭泳,等 .白皮松抗寒性及抗寒育苗技术的研究[J].林业科学,1994,30(6):497-505.

[11]Lee KC.1991.Ahn KY.A Study on the diversifying of plant species for the landscape construction in Korea.Seoul national university journal of agricultural sciences.16(1):67-80.

[12]Ueda N,Dewa N,Tsuneya T,et al.The leaf oil components of lacebark pine,Pinus bungeana Zuuc[J].Chemistry Express,1989,4(12):813-816.

[13]李 斌 .白皮松遗传多样性及其核心种质保护策略研究[D].北京林业大学,2002.

[14]李 斌,顾万春,周世良 .白皮松的保育遗传学、基因保护分析[J].生物多样性,2003,11(1):28-36.

[15]李 斌,顾万春,卢宝铭 .白皮松天然群体种实性状表型多样性研究[J].生物多样性,2002,10(2):181-188.

[16]王小平,刘晶岚,王九龄,等 .白皮松种子及球果形态特征的地理变异[J].北京林业大学学报,1998,20(3):25-29.

[17]何 燕,李 斌,姜英淑,等 .白皮松种源苗期变异与选择[J].林业科技通讯,2001(6):5-8.

[18]王名金,刘克辉,伍寿彭,等 .林木引种驯化概论[M].南京:江苏科学技术出版社,1990.

[19]吴中伦.国外树种引种概论[M].北京:科学出版社.1983.

[20]谢孝福 .植物引种学[M].北京:科学出版社,1994:158-185.

[21]房丽君,贾明贵 .植物引种驯化过程中的病虫害问题及其防治对策[J].西北植物学报,1996,16(5):1-4.

*国家林业局林业公益性行业科研专项项目(201204307)。

作者简介:作者简介:赵罕(1983-),助理研究员,主要从事林木遗传改良研究。