周玉泉

(山西省桑干河楊樹豐產(chǎn)林實(shí)驗(yàn)局，山西 大同 037006)

金黑楊抗逆速生新品種選育技術(shù)研究

周玉泉

(山西省桑干河楊樹豐產(chǎn)林實(shí)驗(yàn)局，山西 大同 037006)

以金黑楊無性系1號、2號、3號為試驗(yàn)材料，108楊為對照，在晉北、晉中、晉南進(jìn)行區(qū)域化造林試驗(yàn)，測定6年生時(shí)金黑楊無性系的生長量，對比金黑楊與108楊的抗性及材性，并采用隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合評價(jià)。結(jié)果表明，金黑楊3個(gè)無性系的樹高、胸徑、材積和抗蟲性均高于108楊，且除樹高外，其它指標(biāo)均顯著高于108楊；金黑楊1號、2號的抗寒性指標(biāo)均高于對照，1號的材性最好。綜合隸屬函數(shù)值最高的是金黑楊1號(11.550 1)，其次是2號(9.959 8)和3號(8.020 3)；108楊的最小，僅為2.292 6.金黑楊3個(gè)無性系均是適合在山西楊樹適生地區(qū)推廣應(yīng)用的高效、高產(chǎn)楊樹新品種。

金黑楊無性系；楊樹新品種；生長量；抗性；材性；綜合隸屬函數(shù)值

楊樹是楊屬(Populus)樹種的統(tǒng)稱，是世界性人工林栽培樹種。據(jù)第8次全國森林資源清查，我國楊樹人工林面積達(dá)854×104hm2，占全國人工林面積的18.14%，在減緩全球木材供需矛盾、維護(hù)生態(tài)平衡、加快人造板工業(yè)和紙漿工業(yè)的發(fā)展、促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。建國以來，山西省楊樹人工林建設(shè)呈現(xiàn)出飛速發(fā)展的態(tài)勢。

20世紀(jì)80年代中期以來，山西省楊樹豐產(chǎn)林實(shí)驗(yàn)局與德國進(jìn)行了3期(歷時(shí)13 a)的國際合作項(xiàng)目，在山西省懷仁縣金沙灘林場收集了楊樹資源1 000余個(gè)，優(yōu)樹100多株，并進(jìn)行了多種雜交組合，獲得了大量的雜交苗。筆者以金黑楊無性系1號、2號、3號為試驗(yàn)材料，108楊為對照，從2008年開始在山西省侯馬市進(jìn)行區(qū)域化造林試驗(yàn)，對其6年生時(shí)的生長量、抗逆性、材性進(jìn)行測定，并采用綜合隸屬函數(shù)法分析金黑楊3個(gè)無性系品種的樹高、胸徑、材積和抗蟲性等。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

金黑楊無性系1號、2號、3號是1993年以南抗楊2號為母本，美洲美黑楊(赤峰)為父本雜交獲得的雜種子代，并在山西省楊樹局薛家莊林場、科技中心和落陣營林場及晉中、晉南等地建立了品種比較林，同時(shí)進(jìn)行長期繁殖獲得的優(yōu)良無性系。

1.2 試驗(yàn)地概況及試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于山西省西南部的侯馬市，地理坐標(biāo)為35°24′2″～35°52′9″N，111°23′5″～111°41′1″E，屬溫帶季風(fēng)氣候區(qū)。年平均氣溫12.6 ℃，1月最冷，平均氣溫為-2.4 ℃；7月最高，平均氣溫為26.1 ℃.全年平均無霜期197 d，年平均降水量516 mm，多集中在6月至8月。土壤為褐土、草甸土、鹽土等，土層較厚，土壤質(zhì)地好。

1.2.2 區(qū)域化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2008年采用經(jīng)采穗圃幼化和復(fù)壯的金黑楊1號、2號、3號無性系種條，在金沙灘林場科技苗圃統(tǒng)一進(jìn)行扦插育苗。將1年生苗在侯馬試點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域化造林對比試驗(yàn)，以108楊為對照。采用9株小區(qū)、3次重復(fù)的完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，造林密度為3 m×2 m，整地規(guī)格為1 m×1 m×1 m.試驗(yàn)地四周用1行新疆楊作保護(hù)隔離帶。

1.2.3 林木生長量調(diào)查分析

2014年秋季，于苗木生長停止后進(jìn)行樹高、胸徑生長量的測定。在3次重復(fù)區(qū)組試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行每株活立木的生長量調(diào)查，并統(tǒng)計(jì)分析其平均值。

1.2.4 抗逆性研究方法

1) 抗蟲性試驗(yàn)。于2009年至2011年，選擇樹齡1 a～3 a的試驗(yàn)林木，在紗網(wǎng)全封閉條件下投放光肩星天牛成蟲，觀察光肩星天牛產(chǎn)卵和孵化情況。

2) 抗寒性生理測定。2009年10月中旬，在每個(gè)小區(qū)選取5株生長健壯的試驗(yàn)林木，剪取靠近基部、生長部位相同、粗細(xì)一致的健康嫩莖，用塑封袋封口標(biāo)記帶回實(shí)驗(yàn)室。先用自來水沖洗，再用去離子水洗凈。處理完后，置于-20 ℃的恒溫箱內(nèi)處理24 h，測定其中的丙二醛(MDA)、脯氨酸(PRO)、可溶蛋白(SP)及超氧化物歧化酶(SOD)、多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)的含量，每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.2.5 材性分析

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2677.8，GB/T 2677.10和GB/T 744分別測定6年生金黑楊無性系和108楊的纖維形態(tài)、木質(zhì)素含量、綜纖維素含量和α-纖維素含量，每個(gè)系號重復(fù)5次。

1.2.6 優(yōu)良品種選育

品種多性狀綜合評價(jià)采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)計(jì)算法。隸屬函數(shù)公式為：

正相關(guān)：U(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)，

負(fù)相關(guān)：U(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin).

式中：U(Xi)——隸屬函數(shù)值；Xi——某一指標(biāo)的測定值；Xmax——某一指標(biāo)內(nèi)的最大值；Xmin——某一指標(biāo)內(nèi)的最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長量分析

林木的生長性狀與生態(tài)環(huán)境緊密相關(guān)，水、熱、光條件較好的地區(qū)，楊樹速生性能突出。侯馬市6年生金黑楊品種試驗(yàn)林生長調(diào)查結(jié)果見表1.

表1 6年生金黑楊新品種生長量比較

由表1可看出，今黑楊3號的樹高最大，平均值為15.8 m；1號的胸徑和材積最大，平均值分別為19.9 cm和1.096 m3.3 個(gè)金黑楊品種的樹高、胸徑和材積均高于對照。方差分析表明，金黑楊3個(gè)無性系的樹高與對照無顯著差異，胸徑和材積均顯著高于對照。金黑楊3個(gè)無性系比對照有更強(qiáng)的速生性，更適合于短輪伐期楊樹豐產(chǎn)林的集約經(jīng)營。

2.2 抗逆性分析

2.2.1 抗蟲性比較

抗性育種是楊樹抗逆性研究的重要內(nèi)容之一。光肩星天牛是我國楊樹主產(chǎn)區(qū)的主要蛀干害蟲之一。2009年至2011年，光肩星天牛3次產(chǎn)卵試驗(yàn)調(diào)查結(jié)果見表2.

表2 光肩星天?？滩郛a(chǎn)卵重復(fù)對比試驗(yàn) 個(gè)

由表2可以看出，金黑楊1號、2號品種光肩星天牛3年間刻槽產(chǎn)卵數(shù)量為0個(gè)，3號品種光肩星天牛3年間刻槽產(chǎn)卵數(shù)量平均為0.3個(gè)，對照的刻槽產(chǎn)卵數(shù)量則高達(dá)6.3個(gè)。進(jìn)一步分析表明，金黑楊3個(gè)無性系品種光肩星天?？滩郛a(chǎn)卵數(shù)之間無顯著差異，而對照光肩星天牛刻槽產(chǎn)卵數(shù)明顯高于金黑楊3個(gè)無性系品種(p<0.05)。試驗(yàn)表明，金黑楊3個(gè)無性系品種較對照對光肩星天牛有更強(qiáng)的抗性。2.2.2 抗寒性比較

植物抗寒性是植物應(yīng)對低溫傷害的自身機(jī)能反應(yīng)。植物在低溫脅迫下會出現(xiàn)復(fù)雜的生理生化反應(yīng)，植物在越冬期抗寒能力的一系列變化是多個(gè)因子綜合作用的結(jié)果，利用單個(gè)的孤立指標(biāo)難以反映出某種植物真實(shí)的抗寒能力。為了彌補(bǔ)單個(gè)指標(biāo)評定植物抗寒能力的片面性，使評定結(jié)果更接近于自然真實(shí)情況，筆者通過測定金黑楊和108楊健康嫩莖中MDA，PRO，SP，PPO，POD，SOD 6種酶的含量，對金黑楊及對照108楊的抗寒性進(jìn)行了對比，評價(jià)結(jié)果見表3.

表3 金黑楊抗寒性綜合評價(jià)結(jié)果

由表3可知，-20 ℃低溫處理?xiàng)顦淠矍o，不同品種生理指標(biāo)值大小順序不同。其中，對照的MDA含量最大(7.98 mmol/g)，其次是1號(7.12 mmol/g)、3號(6.93 mmol/g)，2號最小(6.85 mmol/g)。2號的PRO含量最大(22.58 μg/g)，其次是1號(22.45 μg/g)、對照(20.31 μg/g)，3號最小(19.98 μg/g)。1號的SP含量最大(14.68 mg/g)，其次是3號(14.56 mg/g)、2號(14.34 mg/g)，對照的最小(11.56 mg/g)。1號的PPO活性最大(282.05 μ/g)，其次是2號(255.56 μ/g)、對照(212.24 μ/g)，3號最小(198.38 μ/g)。2 號的POD活性最大(1 269.23 μ/g)，其次是1號(1 262.33 μ/g)、3號(1 113.36 μ/g)，對照最小(881.63 μ/g)。1號的SOD活性最大(348.76 μ/g)，其次是3號(345.93 μ/g)、2號(343.81 μ/g)，對照的最小(340.24 μ/g)。

不同指標(biāo)方差分析表明，除SOD外，其它指標(biāo)均達(dá)到顯著差異水平。且對照的MDA含量明顯高于金黑楊的3個(gè)無性系，PRO含量及PPO活性明顯低于金黑楊1號、2號品種，SP含量及POD活性明顯低于金黑楊的3個(gè)無性系。

植物器官在衰老或逆境下，往往發(fā)生膜質(zhì)過氧化作用，MDA含量可反映植物遭受傷害的程度。PRO含量和SP含量的急劇增加可提高植物的抗寒性，PPO，POD和SOD是組成植物保護(hù)酶抗氧化防御系統(tǒng)的組分，其活性大小可反映細(xì)胞對逆境的適應(yīng)能力。與對照相比，金黑楊主要通過增加PRO和SP含量和PPO，POD及SOD活性來提高其抗寒能力，從而使植株在低溫下遭受傷害的程度顯著減小或減輕，尤其以金黑1號、2號的抗寒性更強(qiáng)。

2.3 材性分析

造紙對木材的纖維形態(tài)有要求，即要有較高的柔性、彈性和長寬比，制漿纖維長寬比大于35～45時(shí)，就有很好的交織性能，從而保證有較好的強(qiáng)度。金黑楊3個(gè)無性系材性測定結(jié)果見第10頁表4.

從表4看出，金黑楊3個(gè)無性系的綜纖維素含量均顯著高于對照，纖維長度和纖維寬度均大于對照，木質(zhì)素含量均顯著低于對照。說明用金黑楊3個(gè)無性系造紙的撕裂度較對照好，與對照相比更適合制漿造紙。3個(gè)無性系長寬比較對照小，說明3個(gè)無性系的成紙強(qiáng)度較對照低。但1號金黑楊的長寬比與對照更為接近，可見金黑楊3個(gè)無性系中，1號更適合制漿造紙。

2.4 金黑楊多性狀綜合評價(jià)

以生長量、抗蟲性、抗寒能力以及木材材性等指標(biāo)為依據(jù)，選擇13個(gè)指標(biāo)，利用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對金黑楊3個(gè)品種及對照108楊進(jìn)行綜合評定，結(jié)果見表5.

表4 無性系間材性的比較

表5 金黑楊與對照楊的隸屬函數(shù)值及綜合評價(jià)結(jié)果

13個(gè)指標(biāo)綜合評價(jià)結(jié)果表明，金黑楊1號綜合隸屬函數(shù)值最高(11.550 1)，其次是金黑楊2號、3號，隸屬函數(shù)值分別為9.959 8和8.020 3.而對照108楊的綜合隸屬函數(shù)值最小，僅為2.292 6.

3 結(jié)論

金黑楊3個(gè)無性系的生長量和抗蟲性均高于對照(108楊)，對照的MDA含量明顯高于金黑楊的3個(gè)無性系品種；PRO含量及PPO活性明顯低于金黑楊1號、2號品種，SP含量及POD活性明顯低于金黑楊的3個(gè)無性系;且金黑楊3個(gè)無性系造紙的撕裂度較對照好，成紙強(qiáng)度較對照低。綜合評價(jià)結(jié)果表明，隸屬函數(shù)值最高的是金黑楊1號(11.550 1)，其次是2號(9.959 8)和3號(8.020 3)，對照108楊的綜合隸屬函數(shù)值僅為2.292 6.可見，金黑楊3個(gè)無性系的生長量、抗逆性、材性等綜合性狀均優(yōu)于108楊，是適合在晉南地區(qū)推廣應(yīng)用的高效、高產(chǎn)楊樹新品種。

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Study on New Stress-resistance and Fast-growing Varieties Breeding Technology ofP.×deltoidesL.‘Jinheiyang’

Zhou Yuquan

(ShanxiProvincePoplarHigh-yieldForestBureau，Datong037006，China)

Regional afforestation experiments were carried out in the northern, middle and southern part of Shanxi province usingP.×deltoidesL.‘Jinheiyang 1,2 and 3’as testing materials andPopulus×euramerlicanacv. ‘Guariento’ as contrast. The resistance and wood properties ofP.×deltoidesL.‘Jinheiyang’ andPopulus×euramerlicanacv. ‘Guariento’ were compared and evaluated comprehensively using membership function method by measuring the growth amount when they were 6-year-old. Results showed that the height, DBH, volume and insect resistance ofP.×deltoidesL.‘Jinheiyang’ were higher than that of the contrast and the indices were significantly higher than that of the contrast except the tree height.The cold resistance indices ofP.×deltoidesL.‘Jinheiyang 1,2’ were higher than those of the control, and the wood properties of .×deltoidesL.‘Jinheiyang 1’ were the best. The comprehensive membership function value ofP.×deltoidesL.‘Jinheiyang 1’ was the highest(11.550 1), then wereP.×deltoidesL.‘Jinheiyang 2’ (9.959 8) andP.×deltoidesL.‘Jinheiyang 3’ (8.020 3), while the value of the contrast was lowest(only 2.292 6).P.×deltoidesL.‘Jinheiyang 1,2 and 3’ belonged to the high efficient and high yield new poplar varieties that could be extended and planted in the poplar suitable regions in Shanxi province.

P.×deltoidesL.‘Jinheiyang’; New poplar varieties; Growth; Resistance; Wood properties; Comprehensive membership function value

2017-01-23

山西省煤炭可持續(xù)發(fā)展基金

周玉泉(1965— )，男，山西山陰人，2005年畢業(yè)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，高級工程師。

S792.119

A

1007-726X(2017)02- 0007- 04