章堯想, 劉 芳, 葛根巴圖, 馬迎賓, 黃雅茹, 巴 音

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院 沙漠林業(yè)試驗(yàn)中心, 內(nèi)蒙古 磴口 015200; 2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院, 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019)

20種速生楊在烏蘭布和沙區(qū)綠洲的適應(yīng)性評(píng)價(jià)

章堯想1, 劉 芳1, 葛根巴圖1, 馬迎賓1, 黃雅茹1, 巴 音2

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院 沙漠林業(yè)試驗(yàn)中心, 內(nèi)蒙古 磴口 015200; 2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院, 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019)

摘要：[目的] 為滿足烏蘭布和沙漠綠洲防護(hù)林體系構(gòu)建對(duì)優(yōu)良造林樹種選擇的要求，對(duì)多個(gè)品種速生楊在烏蘭布和沙區(qū)綠洲的適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。 [方法] 以北抗、08、中林等系列的20個(gè)引進(jìn)速生楊品種為研究對(duì)象，當(dāng)前主要造林樹種新疆楊為參照，運(yùn)用系統(tǒng)聚類分析和多因素模糊綜合評(píng)判方法對(duì)20種速生楊在烏蘭布和沙漠綠洲地區(qū)生長初期適應(yīng)性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。 [結(jié)果] 08-01，創(chuàng)新、中林2005，北抗16-22，08-02，08-03，中林315，08-07，天黑、京2等10個(gè)品種在速生性、成活狀況、抗病蟲害能力方面均明顯優(yōu)于新疆楊；京6，北抗16-27，Simplot，08-09，08-08，08-14等6個(gè)品種各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)與新疆楊接近；遼寧楊(魯×山)、北抗16-8，08-04，DN-34等4個(gè)樹種綜合評(píng)價(jià)適應(yīng)性低于新疆楊。 [結(jié)論] 08-01等10個(gè)品種能夠在烏蘭布和沙漠綠洲地區(qū)良好生長，可以作為該區(qū)造林和植物資源收集儲(chǔ)備的備選樹種。京6等6個(gè)品種綜合評(píng)價(jià)適應(yīng)性中等，遼寧楊(魯×山)等4個(gè)品種適應(yīng)性較差，無法在該區(qū)正常生長。

關(guān)鍵詞：速生楊; 新疆楊; 系統(tǒng)聚類分析; 綜合評(píng)價(jià)

農(nóng)田防護(hù)林是烏蘭布和沙區(qū)綠洲農(nóng)業(yè)發(fā)展最基本的生態(tài)屏障，在降低風(fēng)速、有效防止或減輕風(fēng)沙危害，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)營造一個(gè)良好的生產(chǎn)環(huán)境方面發(fā)揮著重要作用[1-3]。目前，烏蘭布和沙區(qū)綠洲農(nóng)田防護(hù)林造林樹種以新疆楊(Populus)為主，約占當(dāng)前該區(qū)農(nóng)田防護(hù)林造林面積的90%以上，存在品種單一、生長緩慢，且面臨光肩星天牛入侵大面積受災(zāi)危險(xiǎn)的問題[4]。引進(jìn)抗蟲害能力較強(qiáng)的速生楊品種，逐步更新原有主栽樹種，既可為沙區(qū)優(yōu)良造林樹種的選育和研究提供資源儲(chǔ)備，又能夠維護(hù)農(nóng)田防護(hù)林健康，提高防護(hù)效益，對(duì)維持該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性以及受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)重建起到重要作用。北抗等系列的雜交速生楊生長速度明顯超過新疆楊[5]，且專為適應(yīng)中國北方氣候、土壤條件和抗光肩星天牛而選育。目前已在烏蘭布和沙漠綠洲地區(qū)開展了引種栽培試驗(yàn)，并進(jìn)行了較多抗光肩星天牛的相關(guān)研究[6-7]，選育出幾種具有較高抗性的樹種，但關(guān)于其在當(dāng)?shù)剡m生能力的綜合性評(píng)價(jià)研究還較為少見。本研究以北抗16～22等20個(gè)速生楊品種為研究對(duì)象，以新疆楊為對(duì)照，在對(duì)比各項(xiàng)生理指標(biāo)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用系統(tǒng)聚類分析和多因素模糊綜合評(píng)判方法對(duì)其適應(yīng)性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為新品種速生楊的引種和選育提供理論依據(jù)和方法，也為烏蘭布和沙漠綠洲地區(qū)防護(hù)林體系建設(shè)選取最優(yōu)的速生、抗病蟲害樹種。

1材料與方法

1.1　試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于內(nèi)蒙古磴口縣中國林科院沙漠林業(yè)試驗(yàn)中心第一試驗(yàn)場后海子毛渠渠道兩側(cè)，地處烏蘭布和沙漠東北邊緣，地理坐標(biāo)40°28′N，106°46′E，海拔1 050 m，屬于溫帶大陸性干旱氣候，極端最低氣溫-34.2 ℃，最高溫度年平均氣溫7.8 ℃，平均日照時(shí)數(shù)3 210 h，大于等于10 ℃積溫3 222.2 ℃，雨季主要分布在7—9月，多年平均降水量約為145 mm，平均蒸發(fā)量約為2 327 mm，相對(duì)濕度47%，無霜期168 d。

該區(qū)土壤為沙質(zhì)漠鈣土，兼有流沙及鹽化草甸土，土層厚度100—150 cm，土壤含鹽量約為0.1%，有機(jī)質(zhì)含量0.5%，pH值7～8。試驗(yàn)區(qū)主要灌溉方式為引黃河水灌溉、且地下水資源豐富，埋深夏灌前1.5 m以下，灌期1 m左右，地下水礦化度1～2 g/L，pH值8.4～8.7.

1.2　試驗(yàn)材料

參試的20個(gè)速生楊品種中，除Simplot和DN-34為韓國引進(jìn)速生楊外，其余18種均為中國林科院林業(yè)研究所選育的具有抗蟲基因的雜交無性系速生楊新品種，具有較好的抗天牛、耐寒、耐鹽堿、速生特性(詳見表1)。

表1　參試速生楊品種信息

1.3　試驗(yàn)方法

2011年11月8—9日起苗，苗木規(guī)格為1年生，浸泡1周后截干(高度2.2～2.8 m)、打去枝條，漆涂頂部，白灰涂干，然后移栽到毛渠渠道兩側(cè)，呈品字型排列，株距1.5 m。各品種按編號(hào)順序每10株新品種間隔5株新疆楊作為對(duì)照進(jìn)行定植，新疆楊也為1年生，苗木移栽后定期修枝、除雜草,灌水時(shí)間和頻次與渠道內(nèi)引水灌溉農(nóng)田同步。于2013年10月下旬對(duì)該樣地苗木生長狀況進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查指標(biāo)為胸徑、株高、成活率、病蟲害情況。

1.4　數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 16.0進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析；綜合評(píng)價(jià)方法采用隸屬函數(shù)值和權(quán)重系數(shù)構(gòu)建多因素模糊綜合評(píng)判矩陣，然后用加權(quán)平均法計(jì)算綜合評(píng)判矩陣來進(jìn)行綜合評(píng)判。隸屬函數(shù)公式為：

若指標(biāo)與適應(yīng)性呈正相關(guān)，則：

Zij(正)=(Xij-Ximin)/(Ximax-Ximin)

若指標(biāo)與適應(yīng)性呈負(fù)相關(guān)，則：

Zij(反)=1-〔(Xij-Ximin)/(Ximax-Ximin)〕

各指標(biāo)中除病蟲級(jí)與適應(yīng)性呈負(fù)相關(guān)外，其他指標(biāo)為正相關(guān)。

式中：Zij——i品種(系)j指標(biāo)的隸屬函數(shù)值；Xmax，Xmin——各品種中指標(biāo)的最大和最小測定值； 最后將每個(gè)品種各指標(biāo)的適應(yīng)性隸屬函數(shù)值累加，求平均數(shù)。

2結(jié)果與分析

2.1　各項(xiàng)生長指標(biāo)測定結(jié)果分析

表2為各生長指標(biāo)的測量結(jié)果。由表2可知，以新疆楊2年平均胸徑生長量(7.63 mm)為參照，小于新疆楊的有simplot和08-09兩個(gè)品種(分別為4.67和2.55 mm)；以08-01和創(chuàng)新2個(gè)品種最大(分別為48.46和44.66 mm)，其余16個(gè)速生楊品種平均胸徑生長量主要分布在20～40 mm。由此可知，除simplot和08-09外，此次參試的速生楊品種的平均胸徑生長量均遠(yuǎn)高于新疆楊。以新疆楊2 a株高生長量(1.68 m)為參照，小于新疆楊的有DN-34，北抗16-27(分別為0.65和0.78 m)；08-08，08-04，北抗16-8和08-09與新疆楊較為接近(分別為1.30，1.57，1.65和1.69 m)；其余14個(gè)品種主要分布在2～3.99 m，以遼寧楊〔魯克斯楊(Populusdeltoides)×山海關(guān)楊(Populusdelioides)，(魯×山)〕最高。由此可知，除DN-34和北抗16-27外，此次參試的速生楊品種的平均株高生長量均高于或接近新疆楊。

參試的21個(gè)品種中有10個(gè)品種成活率達(dá)到100%，高于新疆楊的96%，其余品種成活率多集中于80%～90%，08-14最低，為70%；未受病蟲害影響的有13個(gè)品種，新疆楊、simplot、遼寧楊、08-04，08-01，08-02，創(chuàng)新等8個(gè)品種存在病蟲害株，新疆楊病蟲害率為16%，高于新疆楊的有遼寧楊(魯×山)和08-04，分別為50%和25%，其他5個(gè)染病蟲害品種都略低于新疆楊。由此可知，此次參試的速生楊品種中，08-14的成活率最低，其他品種均和新疆楊相差不多；遼寧楊(魯×山)和08-04的抗病蟲害能力弱于新疆楊，其余品種均高于新疆楊。

表2　各項(xiàng)生長指標(biāo)測定結(jié)果

2.2　系統(tǒng)聚類分析

對(duì)新疆楊和參試的20個(gè)速生楊品種的平均胸徑生長量、平均株高生長量、成活率、病蟲害率等4個(gè)指標(biāo)做系統(tǒng)聚類分析。分析結(jié)果表明(圖1)，當(dāng)聚類標(biāo)定距離為15.3時(shí)，可將21個(gè)品種分為3類，各類特征歸納為：第1類：08-07，08-03，天黑、中林315，京2，北抗16-22，08-02，中林2005，創(chuàng)新、08-01。該類型楊樹品種的特點(diǎn)是平均胸徑生長量都在20~50 mm、平均株高生長量均在2 m以上，成活率均為90%以上，病蟲害率均為0，屬于適應(yīng)性較好的樹種。第2類：simplot，新疆楊，08-09，北抗16-27，08-14，京6，北抗16-8，08-08，DN-34，08-04。該類型楊樹品種的特點(diǎn)是各生長指標(biāo)均與新疆楊較為接近，或有個(gè)別指標(biāo)低于新疆楊，屬于適應(yīng)能力和新疆楊接近的品種，在參試的20個(gè)速生楊品種中適應(yīng)性屬于中等的樹種。第3類：遼寧楊(魯×山)。該類楊樹品種只有遼寧楊一種，特點(diǎn)是速生性較好，即平均胸徑、株高生長量較大，但成活率低，病蟲害率高，屬于適應(yīng)性較差品種。

2.3　適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)

選取平均胸徑生長量、平均株高生長量、成活率、病蟲害率4個(gè)指標(biāo)構(gòu)成評(píng)判因素集M={M,M2,M3,M4}，評(píng)判集N={N1,N2,N3,N4,N5,N6,…,N21}，N1—N21分別對(duì)應(yīng)21個(gè)參試的楊樹品種。計(jì)算21個(gè)參試品種的各指標(biāo)的具體隸屬函數(shù)值，合并后得到如下的評(píng)判矩陣R=(rij)

根據(jù)楊樹培養(yǎng)目標(biāo)，同時(shí)參考專家的多年經(jīng)驗(yàn)，確定各因素權(quán)重系數(shù)分別為平均胸徑0.2，平均樹高0.2，成活率0.15，病蟲害率0.05[8]，即權(quán)重集A={0.2,0.2,0.15,0.05}。

B=[0.494 30.276 20.241 70.546 60.254 00.451 00.373 80.262 00.395 10.255 00.574 70.178 10.391 3 0.361 90.342 80.292 10.497 30.408 30.273 10.149 70.247 8]

經(jīng)歸一化后

B′=[0.068 00.038 00.033 30.075 20.035 00.062 10.051 40.036 00.054 40.035 10.079 10.024 50.053 80.049 80.047 20.040 20.068 40.056 10.037 60.020 60.034 1]

注：樣品編號(hào)分別對(duì)應(yīng)21個(gè)參試的楊樹品種。

根據(jù)綜合評(píng)判矩陣B′，可以對(duì)21個(gè)參試的楊樹品種的生長適應(yīng)性進(jìn)行排序(如表3所示)，由表3可知,共有17個(gè)速生楊品種的綜合適應(yīng)性強(qiáng)于新疆楊，其中以08-01，創(chuàng)新等品種適應(yīng)性最好，北抗16-8，08-04，DN-34適應(yīng)性較新疆楊稍差。

表3　參試楊樹適應(yīng)性綜合評(píng)判

2.4　討 論

運(yùn)用綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)速生楊品種進(jìn)行多個(gè)性狀的分析比較，能夠避免只針對(duì)單一性狀評(píng)價(jià)出現(xiàn)的不足，從而使結(jié)果更加合理[9-10]。系統(tǒng)聚類分析是一種操作簡便、直觀可靠的綜合評(píng)價(jià)方法[11-12]，本研究用系統(tǒng)聚類分析將參試品種分為3個(gè)類別，根據(jù)各類所包含的品種對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)和綜合評(píng)價(jià)，但與新疆楊劃分為同一類的9個(gè)速生楊品種的綜合適應(yīng)性是否優(yōu)于新疆楊仍無法明確表達(dá)出來。鑒于此，通過各性狀隸屬函數(shù)值和權(quán)重系數(shù)構(gòu)建多因素模糊綜合評(píng)判矩陣，將各品種的各個(gè)性狀進(jìn)行量化，得出清晰準(zhǔn)確的排序，為適應(yīng)性最優(yōu)樹種的選擇提供了客觀合理的依據(jù)。對(duì)速生楊品種適應(yīng)性的綜合評(píng)價(jià)是一項(xiàng)長期的工作，有些速生楊品種生根能力強(qiáng)，先期生長速度較快，而有些速生楊品種萌芽能力強(qiáng)，可能先期生長速度慢，但后期生長速度較快。因此，該項(xiàng)研究只有結(jié)合多年的綜合評(píng)價(jià)和驗(yàn)證，才更加客觀合理[13]。本研究僅對(duì)1年生各速生楊品種生長2 a的性狀做了綜合分析，所得結(jié)論還有待于進(jìn)一步完善和驗(yàn)證。此外，用隸屬函數(shù)值和權(quán)重系數(shù)構(gòu)建多因素模糊綜合評(píng)判矩陣對(duì)參試品種進(jìn)行綜合分析時(shí)，遼寧楊(魯×山)的最終評(píng)價(jià)結(jié)果與系統(tǒng)聚類分析結(jié)果有差異，這主要是由于遼寧楊在生長速度表現(xiàn)出較大優(yōu)勢，但遼寧楊更適合生長于降水量較高地區(qū)，烏蘭布和沙漠綠洲地區(qū)的氣候條件對(duì)其成活率會(huì)有所影響[14]；遼寧楊材質(zhì)相對(duì)偏軟，對(duì)于天牛蛀干抵抗能力相對(duì)較差，使得其患病蟲害率較高；此外，多因素模糊綜合評(píng)判中病害率權(quán)重賦值低于其他指標(biāo)也是使得遼寧楊在綜合評(píng)價(jià)中排名較高的影響因素之一，對(duì)于這種特殊品種的適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)權(quán)重集賦值有待于進(jìn)一步深入的研究。綜合考慮，遼寧楊的速生性較好，但成活率低、病蟲害率高也是顯而易見的，即使速生性較好，無法健康生長也最終決定其不會(huì)被考慮引種，因此，認(rèn)為遼寧楊(魯×山)屬于參試品種中在烏蘭布和沙漠綠洲地區(qū)生長適應(yīng)性較差樹種。

3結(jié) 論

(1) 參試的20個(gè)速生楊品種中，在烏蘭布和沙漠綠洲地區(qū)適應(yīng)性較好，各性狀明顯優(yōu)于新疆楊的有10個(gè)品種，其特點(diǎn)是平均胸徑生長量都在20~50 mm，平均株高生長量均在2 m以上，成活率均為90%以上且無病蟲害，可以作為該地區(qū)造林和植物資源收集儲(chǔ)備的備選樹種，按綜合評(píng)價(jià)排序(從優(yōu)到劣)依次為：08-01，創(chuàng)新、中林2005，北抗16-22，08-02，08-03，中林315，08-07，天黑、京2。

(2) 本次參試品種適應(yīng)性中等的有6個(gè)，其特點(diǎn)是各評(píng)價(jià)指標(biāo)和綜合評(píng)價(jià)結(jié)果均與新疆楊接近，按排序依次為：京6，北抗16-27，simplot，08-09，08-08，08-14。北抗16-8，08-04，DN-34等品種總體適應(yīng)性較新疆楊差，遼寧楊(魯×山)無法在該區(qū)正常生長，這4個(gè)樹種屬于本次參試品種中適應(yīng)性較差樹種。

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Evaluation of Growth Adaptability of 20 Poplar Species in Oasis Region of Ulan Buh Sandy Land

ZHANG Yaoxiang1, LIU Fang1, Gegen Batu1, MA Yingbin1, HUANG Yaru1, BA Yin2

(1.ExperimentalCenterofDesertForestry,CAF,Dengkou,InnerMongolia015200，China; 2.ForestryCollegeoftheInnerMonglianAgricultureUniversity,Huhhot,InnerMongolia010019,China)

Abstract：[Objective] In order to select excellent afforestation species for forest system oasis region of Ulan Buh sandy land， initial growth adaptability of poplar varieties in the oasis region of Ulan Buh sandy land was evaluated. [Methods] About 20 poplar varieties including Beikang, 08 and Zhonglin series were introduced as research objects and the Xinjiang Populous that is the current main afforestation species were taken as a reference. The initial growth adaptability of these poplar species in the oasis region of Ulan Buh sandy land were comprehensively evaluated with systematic cluster analysis and multi-factor fuzzy comprehensive evaluation. [Results] The growth rate, survival status and pest resistibility of varieties 08-01, innovation, Zhonglin 2005, Beikang 16-22, Beikang 08-02, Beikang 08-03, Zhonglin 315, 08-07, Dark, Jing 2 were better than that of Xinjiang Populous. All evaluation index of Jing 6, Beikang 16-27, Simplot 08-09, 08-08, 08-14 were similar to the indices of Xinjiang Populous. Comparing to Xinjiang Populous, varieties of Liaoning poplar, Beikang 16-8, 08-04, DN-34 were assessed with weaker integrated growth adaptability. [Conclusion] Among the 20 varieties, ten varieties(08-01, etc.) are able to growth vigorously in the Ulan Buh sandy land and can serve as an alternative species for afforestation and plant resources reserves in this area, six varieties(Jing 6, etc.) were assessed at medium adaptability, other four varieties(Liaoning poplar, etc.) belong to poor adaptability group that are unable to grow normally in the Ulan Buh sandy land.

Keywords:poplar; Populous; systematic cluster analysis; comprehensive evaluation

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-288X(2015)04-0117-05

中圖分類號(hào)：S722.7

通信作者：劉芳(1974—),女(漢族),內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市人,碩士,高級(jí)工程師,主要從事荒漠化防治方面的研究。E-mail:liuf98@126.com。

收稿日期：2014-05-30修回日期：2014-06-21

資助項(xiàng)目：中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)“優(yōu)良沙旱生種質(zhì)資源收集保存于共享”(CAFYBB2012003)

第一作者：章堯想(1963—),男(漢族),江西省分宜縣人,碩士,高級(jí)工程師,主要從事水土保持與荒漠化防治方面的研究。E-mail:ZYX631022@263.net。