唐 潔， 湯玉喜， 李永進， 吳 敏， 楊 艷， 鄧東奇, 毛 軍， 熊道平

(1.湖南省林業(yè)科學院， 長沙 410004； 2.岳陽市君山區(qū)林業(yè)生態(tài)局， 湖南 岳陽 414000)

美洲黑楊無性系苗期生長與蒸騰特性研究

唐 潔1， 湯玉喜1， 李永進1， 吳 敏1， 楊 艷1， 鄧東奇2, 毛 軍2， 熊道平2

(1.湖南省林業(yè)科學院， 長沙 410004； 2.岳陽市君山區(qū)林業(yè)生態(tài)局， 湖南 岳陽 414000)

對12個美洲黑楊無性系苗期生長、蒸騰速率、水分利用效率及其影響因子的相關(guān)性進行研究，結(jié)果表明：各無性系的蒸騰速率日變化均呈單峰曲線規(guī)律，最大值出現(xiàn)在14:00左右。日平均蒸騰速率的大小次序為：tn01-n58>tn02-16>tn01-38>tn05-n53>tn04-n31>xl-90>la06-n30>tn01-30>tn01-90>tn04-n52>tn02-13>tn01-78；水分利用效率的大小次序為：tn01-90>la06-n30>tn02-13>tn04-n52>tn01-78>xl-90>tn01-n58>tn05-n53>tn02-16>tn01-30>tn04-n31>tn01-38。蒸騰速率與Gs、VpdL、Tair和PAR呈正相關(guān)，與Ci和RH呈負相關(guān)；蒸騰速率與影響因子的相關(guān)程度依次為：PAR﹥Gs﹥RH﹥Tair﹥Ci﹥VpdL；苗期的平均地徑、苗高與Pn、Cond、RH、PAR呈正相關(guān)，與VpdL、Tair呈負相關(guān)。

美洲黑楊； 無性系； 苗期； 蒸騰速率； 生態(tài)因子

蒸騰速率是反映植物蒸騰作用的一個重要指標，它能調(diào)節(jié)植物體的生理機制，使植物適應(yīng)環(huán)境變化[1-5]。植物的生理需水和利用率存在顯著差異，并且這種差異受基因控制，可以進行遺傳改良[6-10]。楊樹人工林在我國的種植面積已達757.23萬hm2[11]，南方型黑楊是長江中下游平原地區(qū)楊樹造林主要栽培品種[12-13]。美洲黑楊(Populusdeltoides)屬楊柳科楊屬落葉喬木，具有優(yōu)質(zhì)、生長迅速、適應(yīng)環(huán)境能力強等優(yōu)點，是黑楊派中最具栽培利用價值的樹種，被廣泛用于木材、造紙、包裝等多種行業(yè)。楊樹也是高生產(chǎn)力、高耗水樹種，洞庭湖區(qū)楊樹栽植區(qū)域有限，選育高水分利用型楊樹新品系意義重大。因此，筆者對12個美洲黑楊無性系苗期的生長、蒸騰速率及影響因子等指標進行觀測，分析不同無性系之間的蒸騰速率、水分利用效率及其與苗期生長的相關(guān)性，為進一步選擇美洲黑楊優(yōu)良新無性系的研究提供參考。

1 試驗地概況

試驗地位于岳陽市君山區(qū)廣興洲鎮(zhèn)五支渠苗圃，地理位置介于28°59′—29°38′N，112°43′—113°15′E之間。年平均氣溫16.2～17.8℃，極端高溫39.3℃，極端低溫-11.8℃；年平均降水量1237.9mm，年均相對濕度80%。土壤為沖積母質(zhì)發(fā)育而成的輕沙質(zhì)壤土，土質(zhì)中性偏酸，有機質(zhì)含量一般在2%左右，土質(zhì)肥沃，透水性較高。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

試驗材料為引自美國田納西州、路易斯安那州tn、la系列的599個無性系中以生長、干形、抗性為指標篩選出12個表現(xiàn)優(yōu)良的無性系。

2.2 試驗設(shè)計

2010年3月26日，選取各無性系粗度相近的種條進行截穗，穗長15～20cm，扦插育苗。按隨機區(qū)組設(shè)計，采用寬窄行方式，株行距為40cm×50cm，每1行3株，每1個無性系扦插8～10行。

2.3 測定方法

2011年6月27—29日，天氣晴朗，利用便攜式光合測定系統(tǒng)(Li-6400，Li-COR，USA)測定不同無性系光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)、水壓虧缺(VpdL)、空氣溫度(Tair)、空氣相對濕度(RH)、光合有效幅射(PAR)等指標。每1個無性系選擇標準株3株，每1株從頂端葉片往下數(shù)至第9片葉測量，5次讀數(shù)，3次重復。測定時間從07:00—18:00，每隔2h定葉定位測量1次，共測定6次。

2.4 苗期生長量調(diào)查

2011年12月20日，對12個美洲黑楊無性系2根1干苗(2年生根，1年生干)地徑、苗高進行調(diào)查。

2.5 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)采用Excel軟件整理，SPSS 19.0軟件分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 苗期生長量

12個美洲黑楊無性系苗地徑、苗高生長量結(jié)果見表1，方差分析結(jié)果見表2。結(jié)果表明各無性系苗木地徑、苗高均具顯著性差異。

表1 不同無性系苗木生長量Tab.1 ThegrowthvolumeofdifferentclonesofPopulusdeltoides序號無性系地徑(cm)苗高(m)1tn02-163.94.92la06-n303.95.33tn01-n583.85.04tn01-783.75.15tn01-383.65.26tn02-133.64.47tn04-n523.65.48tn05-n533.54.89tn01-903.25.210tn04-n313.24.411tn01-303.14.612xl-902.94.6

表2 不同無性系苗木地徑、苗高方差分析表Tab.2 VarianceanalysisofgrounddiameterandheightofdifferentclonesofPopulusdeltoides變異來源平方和自由度均方F值p值地徑7.9661110.72422.4280.0142苗高8.5462110.77692.3280.0185 注:P<0.01差異性極顯著,P<0.05差異性顯著。

3.2 不同無性系蒸騰速率日變化特征

蒸騰強度影響著植物的水分狀況，在一定程度上反映了植物調(diào)節(jié)水分損失的能力，適應(yīng)環(huán)境的方式和為植物生長提供水分和養(yǎng)分的能力[14]。蒸騰速率既可表示植物的耗水狀況，又可表示被動吸水的原動力，蒸騰速率大，往往吸水也多，水分代謝速率也較快[15]。從圖1可以看出：12個美洲黑楊無性系的蒸騰速率日變化呈單峰曲線規(guī)律變化，最大值出現(xiàn)的時間均在14:00左右，其中tn02 — 13的峰值最大，為11.45mmol H2O·m-2·s-1；從11:00—12:00，只有tn01-78、tn01-90的蒸騰速率有降低現(xiàn)象。從變化趨勢上看，從清晨07:00開始隨著光照增強蒸騰速率增大，09:00—11:00和12:00—14:00這兩段時間增長較快，在14:00左右達到最大值。原因是在洞庭湖區(qū)6月份氣溫適宜，一天中太陽凈輻射最強一般出現(xiàn)在12:00—14:00。從觀測數(shù)據(jù)可看出，氣溫在這時也達到最大值(35～37℃)。隨著光照和氣溫的降低，14:00以后蒸騰速率逐漸減小，至18:00時最低。

3.3 不同無性系蒸騰速率和水分利用效率變化特征比較

由圖2可見，12個美洲黑楊無性系平均蒸騰速率值在5.69～6.44mmol H2O·m-2·s-1之間，其中tn01 — n58的蒸騰速率最大，為6.44mmol H2O·m-2·s-1；tn01 — 78的蒸騰速率最小，為5.69mmol H2O·m-2·s-1。蒸騰速率均值排序： tn01 — n58(6.44)>tn02 — 16(6.38)>tn01 — 38(6.30)>tn05 — n53(6.24)>tn04 — n31(6.21)>xl — 90(6.14)>la06 — n30(6.05)>tn01 — 30(6.04)>tn01 — 90(5.84)>tn04 — n52(5.76)>tn02 — 13(5.71)>tn01-78(5.69)。不同無性系水分利用效率均值在2.11～2.78mmol CO2·mol-1·H2O之間，其中tn01-90的水分利用效率最高，為2.78mmol CO2·mol-1·H2O；tn01-38的水分利用效率最低，為2.11mmol CO2·mol-1·H2O。水分利用效率均值排序：tn01 — 90(2.78)>la06 — n30(2.65)>tn02 — 13(2.64)>tn04 — n52(2.63)>tn01 — 78(2.46)>xl — 90(2.45)>tn01 — n58(2.35)>tn05 — n53(2.33)>tn02 — 16(2.32)>tn01 — 30(2.27)>tn04 — n31(2.20)>tn01 — 38(2.11)?？芍瑃n02 — 13、la06 — n30、tn04 — n52、tn01 — 78、tn01 — 90等5個無性系蒸騰速率小，水分利用效率高，在同樣的光照強度下，需水量較少；tn01 — 38、tn04 — n31、tn02 — 16、tn02 — n58、tn01 — 30、tn05 — n53等6個無性系蒸騰速率大，水分利用效率相對較低，需水量大，適宜栽植在水分條件較好的區(qū)域；xl — 90蒸騰速率和水分利用效率在12個無性系中處于中間值。

圖1 不同美洲黑楊無性系蒸騰速率日進程Fig.1 Transpiration rate of diurnal course of different clones of Populus deltoides

圖2 不同美洲黑楊無性系蒸騰速率和水分利用效率均值Fig.2 The transpiration rate and water utilization efficiency average value in daytime determination of different clones of Populus deltoides

3.4 不同無性系蒸騰速率與影響因子的相關(guān)性

對12個美洲黑楊無性系蒸騰速率(Tr)與氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、水壓虧缺(VpdL)、空氣溫度(Tair)、大氣相對濕度(RH)、光合有效輻射(PAR)的相關(guān)性進行分析，結(jié)果見表3。表明：不同無性系Tr值與Gs、VpdL、Tair和PAR均呈正相關(guān)，其中，tn02 — 16的Tr值與Tair為顯著正相關(guān)，其他的Tr值與Gs、Tair、PAR均為極顯著性正相關(guān)；與RH均呈極顯著性負相關(guān)；與Ci均呈負相關(guān)(1個不顯著，4個極顯著，7個顯著)；與VpdL相關(guān)性較弱(2個極顯著，4個顯著，其它不顯著)。根據(jù)相關(guān)系數(shù)大小，蒸騰速率與影響因子的相關(guān)程度依次為：光合有效輻射氣孔導度﹥大氣相對濕度﹥空氣溫度﹥胞間CO2濃度﹥水壓虧缺。為進一步檢驗蒸騰速率與其他影響因子的關(guān)系密切程度，對不同美洲黑楊無性系的蒸騰速率與影響因子進行多元線性回歸分析，結(jié)果見表4。

表3 不同無性系蒸騰速率與影響因子的相關(guān)系數(shù)Tab.3 CorrelationcoefficientoftranspirationrateandimpactfactorofdifferentclonesofPopulusdeltoides無性系GsCiVpdLTairRHPARtn02-130.991**-0.776*0.948**0.947**-0.971**0.981**la06-n360.951**-0.784*0.857**0.949**-0.963**0.978**tn04-n520.924**-0.753*0.6130.920**-0.943**0.983**tn01-780.976**-0.6210.5940.955**-0.978**0.973**tn01-900.997**-0.688*0.744*0.954**-0.982**0.978**tn01-380.945**-0.797**0.831*0.948**-0.980**0.996**tn04-n310.978**-0.843**0.767*0.954**-0.984**0.996**tn02-160.953**-0.949**0.827*0.827*0.936**0.990**tn01-n580.962**-0.798*0.1310.894**-0.973**0.965**tn01-300.921**-0.936**0.4000.911**-0.978**0.971**tn05-n530.969**-0.745*-0.0780.885**-0.943**0.972**xl-900.924**-0.799*0.5320.935**-0.976**0.980** 注:**表示在0.01水平上相關(guān)性極顯著,*表示在0.05水平上相關(guān)性顯著。

表4 不同無性系蒸騰速率與影響因子的多元回歸分析Tab.4 MultipleregressionanalysisoftranspirationrateandimpactfactorofdifferentclonesofPopulusdeltoides無性系回歸方程tn02-13Y=2.629+0.915X1+0.034X2+0.58X3-0.104X4-0.143X5+0.006X6la06-n36Y=0.434+6.551X1-0.016X2+14.462X3-0.458X4+0.13X5-0.001X6tn04-n52Y=31.775-3.357X1-0.006X2-9.183X3+0.327X4-0.409X5+0.005X6tn01-78Y=-72.488+12.624X1+0.039X2+23.129X3-0.511X4+0.74X5+0.003X6tn01-90Y=19.980+2.021X1+0.002X2-1.489X3-0.023X4-0.24X5+0.002X6tn01-38Y=22.637-2.644X1-0.012X2-6.139X3-0.035X4-0.128X5-0.008X6tn04-n31Y=71.961+10.253X1+0.033X2+15.187X3-1.734X4-0.613X5-0.003X6tn02-16Y=60.125-0.084X1-0.01X2-0.61X3-0.647X4-0.468X5-0.003X6tn01-n58Y=198.841+2.381X1-0.017X2+6.383X3-2.46X4-1.702X5+0.004X6tn01-30Y=102.775-4.562X1-0.012X2-8.728X3-0.446X4-1.048X5-0.003X6tn05-n53Y=62.335-0.198X1-0.025X2-3.046X3-1.059X4-0.217X5-0.008X6xl-90Y=6.069+2.304X1+0.011X2-0.191X3+0.006X4-0.126X5+0.004X6 注:Y為Tr,Gs(X1)、Ci(X2)、Vpdl(X3)、Tc(X4)、RH(X5)和PAR(X6)。

3.5 不同無性系苗期生長與影響因子的相關(guān)性

將不同無性系當年苗期生長的地徑、苗高與凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、水壓虧缺(VpdL)、空氣溫度(Tair)、大氣相對濕度(RH)、光合有效輻射(PAR)等每天測定的6次平均值進行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)苗期地徑、苗高與Pn、Cond、RH、PAR呈正相關(guān)，與VpdL、Tair呈負相關(guān)。因此，通過合理的密度調(diào)控，改善光照和通風條件，有利于苗木生長。

表5 美洲黑楊無性系苗期地徑、苗高與植物生理生態(tài)因子的相關(guān)系數(shù)Tab.5 Correlationcoefficientofgrounddiameter,seedlingheightandeco-physiologicalfactorofdifferentclonesofPopu-lusdeltoides指標PnTrCondCiVpdLTairRHPAR地徑0.1670.110 0.610*0.296-0.514-0.4100.3820.305苗高0.351-0.1200.296-0.129-0.286-0.2060.2550.193 注:**表示在0.01水平上相關(guān)性極顯著,*表示在0.05水平上相關(guān)性顯著。

4 結(jié)論與討論

(1) 12個美洲黑楊無性系的蒸騰速率日變化呈單峰曲線變化規(guī)律，最大值出現(xiàn)在14:00左右，18:00時最低。

(2) 不同美洲黑楊無性系蒸騰速率均值排序：tn01 — n58>tn02 — 16>tn01 — 38>tn05 — n53>tn04 — n31>xl — 90>la06 — n30>tn01 — 30>tn01 — 90>tn04 — n52>tn02 — 13>tn01 — 78；水分利用效率均值排序：tn01 — 90>la06 — n30>tn02 — 13>tn04 — n52>tn01 — 78>xl — 90>tn01 — n58>tn05 — n53>tn02 — 16>tn01 — 30>tn04 — n31>tn01 — 38?？傻弥?，tn02 — 13、la06 — n30、tn04 — n52、tn01 — 78、tn01 — 90等5個無性系蒸騰速率低，水分利用效率高，在同樣的光照強度下需水量較小；tn01 — 38、tn04 — n31、tn02 — 16、tn02 — n58、tn01 — 30、tn05 — n53等6個無性系蒸騰速率高，水分利用效率相對較低，需水量大，適宜栽植在水分條件較好的區(qū)域；xl — 90蒸騰速率和水分利用效率在12個無性系中處于中間值。

(3) 12個美洲黑楊無性系蒸騰速率值與Gs、VpdL、Tair和PAR呈正相關(guān)，與Ci和RH呈負相關(guān)。蒸騰速率與影響因子的相關(guān)程度依次為：光合有效輻射﹥氣孔導度﹥大氣相對濕度﹥空氣溫度﹥胞間CO2濃度﹥水壓虧缺。

(4) 苗期的地徑、苗高與Pn、Cond、RH、PAR呈正相關(guān)，與VpdL、Tair呈負相關(guān)，通過合理的密度調(diào)控，改善光照和通風條件，有利于苗木生長。

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TranspirationcharacteristicsofPopulusdeltoidescloneinseedlingstage

TANG Jie1, TANG Yuxi1, LI Yongjin1, WU Min1, YANG Yan1, DENG Dongqi2, MAO Jun2, XIONG Daoping2

(1.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China; 2.Bureau of Forestry and Ecology of Junshan District in Yueyang City, Yueyang 414000, China)

By investigating on the seedling growth, transpiration rate, water use efficiency and its influencing factors, transpiration characteristics of 12 Populus deltoides clones were studied. Results showed that, the diurnal variation of transpiration rate of different clones had a single-peak curve, the maximum value appeared at about 14:00. The sequencing of average transpiration rate was: tn01-n58 > tn02-16 > tn01-38 > tn05-n53 > tn04-n31 > xl-90 > la06-n30 > tn01-30 > tn01-90 > tn04-n52 > tn02-13 > tn01-78. The sequencing of water use efficiency in mean was: tn01-90 > la06-n30 > tn02-13 > tn04-n52 > tn01-78 > xl-90 > tn01-n58 > tn05-n53 > tn02-16 > tn01-30 > tn04-n31 > tn01-38. The transpiration rate exhibited a positive correlation withGs,VpdL,TairandPAR, whereas negatively correlating withCiandRH. The degree of correlation between transpiration rate and influence factors was:PAR>Gs>RH>Tair>Ci>VpdL. The average ground diameter, seedling height of seedling growth exhibited negative correlation withVpdL,Tair, whereas positively correlating withPn,Cond,RH,PAR.

Populus deltoides; clones; seeding stage; transpiration rate; ecological factor

2013 — 10 — 13

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費重大項目 (201004004)。

唐 潔(1980 — )，男，廣西全州縣人，助理研究員，主要從事楊樹育種與栽培、灘地楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)定位監(jiān)測、林業(yè)生態(tài)工程等研究工作。

S 792.11

A

1003 — 5710(2013)06 — 0009 — 05

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2013. 06. 003

(文字編校：唐效蓉)