賀義才,馬佳琳,李永琛,王建義,姚建忠,胡海東
(1.山西省林業(yè)科學研究院,山西 太原 030012;2.山西省桑干河楊樹豐產(chǎn)林實驗局科技服務中心,山西 朔州 038300)
沙棘(Hippophaerhamnoides) 為胡頹子科沙棘屬植物。沙棘根系十分發(fā)達,具有耐寒、耐旱、耐瘠薄及迅速繁殖成林的優(yōu)良生物生態(tài)學特性,固氮能力強,是荒山綠化和困難立地條件造林的先鋒樹種,在生態(tài)建設中發(fā)揮著極其重要的作用;沙棘果實中富含多種營養(yǎng)成分和生物活性物質(zhì),被廣泛應用于藥品、保健品、食品、飲品、化妝品等的開發(fā)和生產(chǎn),因此,對沙棘的研究和開發(fā)利用具有重要意義。
山西是沙棘資源大省,全省沙棘面積30萬hm2。在全省117個縣(市、區(qū))中78個縣均有中國沙棘天然分布,主要分布在晉北風沙區(qū)、呂梁山區(qū)和太行山區(qū)。由于其分布范圍廣、環(huán)境復雜多變,其種下類型相當豐富,從形態(tài)特征到其內(nèi)含活性物質(zhì)組成變異幅度都很大,本文通過對沙棘種質(zhì)資源的調(diào)查、收集和保存,開展重要性狀鑒定、評價和重要基因發(fā)掘等工作,為良種選育提供更多種質(zhì)材料。
試驗地點位于山西省桑干河楊樹豐產(chǎn)林實驗局科技服務中心西苗圃。苗圃地處山西省懷仁市金沙灘鎮(zhèn)東北2 km處,地理坐標為39°40′55″ N、112°56′1″ E,海拔1 068 m,氣候?qū)贉貛Т箨懠撅L氣候,年均溫6.2~7.5 ℃,≥10 ℃的年積溫2 547~2 737.5 ℃,無霜期120~130 d,年均降水量414 mm,年日照時數(shù)2 800 h。土壤為淡栗鈣土和風沙土,有機質(zhì)含量低, pH值為7.3,周圍植被主要有楊樹、樟子松、油松、沙棘、檉柳、檸條、蒿類、菅草、百里香、狼毒等。農(nóng)作物主要為玉米、馬鈴薯等。
在右玉縣40°02′30.6″—40°12′8.9″ N、112°21′51″—112°25′44.4″ E,海拔1 271~1 438 m范圍分布的天然沙棘林內(nèi),選擇樹齡為4~8年生的42個沙棘優(yōu)樹進行調(diào)查,其中雌株38株,雄株4株。調(diào)查后,分別將每個優(yōu)樹周圍的根蘗苗挖起,進行定干和修剪,定干高度40 cm,并將干上的側(cè)枝全部剪掉,分優(yōu)樹進行打捆掛標簽。
2.2.1 異地保存庫的營建 2017年4月16日,將42個單株根蘗苗在山西省桑干河楊樹豐產(chǎn)林實驗局科技服務中心西苗圃營建沙棘種質(zhì)資源異地保存庫。栽植穴40 cm×40 cm×30 cm,株行距2 m×3 m,每個優(yōu)樹根蘗苗栽植一行,雌雄株配置為每隔5個雌株行配置1個雄株行。栽后常規(guī)栽培管理。
2.2.2 生長量調(diào)查 2019年11月,每個優(yōu)樹無性系選取有代表性的樹木9株,調(diào)查樹高、地徑、冠幅和當年生枝生長量。
2.2.3 結(jié)實情況調(diào)查 每個優(yōu)樹無性系選取有代表性的樹木9株,在調(diào)查生長量的同時,對其結(jié)實性狀進行調(diào)查,調(diào)查指標為果色、果味、產(chǎn)果量、結(jié)果率、百果質(zhì)量。
通過方差分析和多重比較對測定指標進行分析,比較42個沙棘優(yōu)樹無性系之間的差異性,利用SPSS22.0軟件對數(shù)據(jù)進行K-mean聚類分析,對生長指標和結(jié)實指標進行綜合評價。
表1方差分析表明,不同無性系生長指標均達到了極顯著差異,進一步通過多重比較,分析各無性系不同生長指標的差異。經(jīng)多重分析表明:在樹高指標中,YY-29是雌性無性系中表現(xiàn)最好的,平均樹高達到2.76 m,同其他雌性無性系具有顯著差異;YY-40是雌性無性系中表現(xiàn)最差的,平均樹高為1.08 m,同YY-02、YY-05、YY-06、YY-07、YY-08、YY-26、YY-27、YY-34間無顯著差異,與其他無性系有顯著差異。YY-42是雄性無性系中樹高最大的,平均樹高達到2.02 m,同YY-17、YY-33間無顯著差異,與YY-00有顯著差異。在地徑指標中,YY-29是雌性無性系中表現(xiàn)最好的,平均地徑達到52.82 mm,同YY-13、YY-14、YY-15、YY-16、YY-21、YY-22、YY-23、YY-24、YY-28、YY-39、YY-41、YY-43間無顯著差異,與其他無性系具有顯著差異;YY-01是雌性無性系中表現(xiàn)最差的,平均地徑為30.91 mm,同YY-02、YY-04、YY-05、YY-06、YY-07、YY-08、YY-09、YY-10、YY-26、YY-27、YY-30、YY-31、YY-34、YY-36、YY-40間無顯著差異,與其他無性系有顯著差異。YY-42是雄性無性系中地徑最大的,平均地徑達到50.4 mm,同YY-17間無顯著差異,與YY-00、YY-33間有顯著差異。在冠幅指標中,YY-28是雌性無性系中表現(xiàn)最好的,平均冠幅達到2.0 m,與其他無性系具有顯著差異;YY-07是雌性無性系中表現(xiàn)最差的,平均冠幅為1.08 m,同YY-01、YY-03、YY-04、YY-05、YY-06、YY-11、YY-12、YY-15、YY-16、YY-22、YY-23、YY-27、YY-30、YY-31、YY-34、YY-36間無顯著差異,與其他無性系有顯著差異。YY-33是雄性無性系中冠幅最大的,平均冠幅達到1.59 m,同YY-00、YY-17、YY-33間有顯著差異。
表1 不同無性系生長量指標方差分析
通過對雌株無性系果實顏色和果實風味性狀的調(diào)查,在38個無性系中果實顏色有紅色和橘黃色兩種顏色,紅色只有1株,其余均為橘黃色。果實風味有甜酸、酸甜和酸3種風味,其中甜酸15株,占39.5%;酸甜5株,占13.2%;酸18株,占47.3%。
表2 不同無性系果實數(shù)量和質(zhì)量性狀方差分析
表2方差分析表明,不同雌株無性系結(jié)實性狀指標均達到了極顯著差異,多重分析結(jié)果表明:在結(jié)果率中,21個無性系達到了結(jié)果率100%,結(jié)果率低于80%的無性系有7個,分別為YY-02、YY-04、YY-07、YY-08、YY-09、YY-30、YY-40;在百果質(zhì)量指標中,YY-16是最大的,平均百果質(zhì)量達到19.66 g,同YY-10、YY-30、YY-32、YY-39間無顯著差異,與其他無性系具有顯著差異,YY-24是最小的,平均百果質(zhì)量為5.18 g,同YY-01、YY-22、YY-25間無顯著差異,與其他無性系有顯著差異; 在單株產(chǎn)果數(shù)量指標中,YY-14是產(chǎn)果數(shù)量最多的,平均單株產(chǎn)果量達到3701.11個,同其他無性系具有顯著差異,YY-06是產(chǎn)果數(shù)量最少的,平均單株產(chǎn)果量為8.44個,同YY-10、YY-14、YY-15、YY-16、YY-22、YY-38、YY-39、YY-41間有顯著差異,與其他無性系無顯著差異;在單株產(chǎn)量指標中,YY-14是單株產(chǎn)量最大的,平均單株產(chǎn)量達到356.67 g,同YY-16間無顯著差異,與其他無性系具有顯著差異,YY-06是單株產(chǎn)量最小的,平均單株產(chǎn)量為0.79 g,同YY-10、YY-14、YY-16、YY-39、YY-41間有顯著差異,與其他無性系無顯著差異。
表3 沙棘不同雌株無性系K-mean聚類分類表
表4 沙棘不同雌株無性系分類匯總表
利用SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進行K-mean聚類分析,指定其聚類數(shù)為5,聚類結(jié)果見表3。通過表3、表4可以看出,第3類生長表現(xiàn)最好,但是其結(jié)實性狀差;第4類生長表現(xiàn)及結(jié)實性狀較優(yōu)于第1、2、5類;第5類的生長表現(xiàn)同第1類基本一致,并且比第2類表現(xiàn)好,但是其結(jié)實性狀優(yōu)于第1、2類;第1、2類生長表現(xiàn)及結(jié)實性狀均較差于其他3類。
4.1 通過對右玉沙棘根蘗苗無性系的異地保存,栽植第3年38個雌株無性系中,結(jié)果率66.67%~100%,其中有21個無性系結(jié)果率為100%。
4.2 保存的雌株無性系果實顏色有紅色和橘黃色兩種;果實風味有甜酸、酸甜和酸三種風味。
4.3 對雌株無性系利用聚類分析法將其劃分為5類進行綜合評價,第3類生長表現(xiàn)最好,但是其結(jié)實性狀差,可初步篩選其作為生態(tài)型優(yōu)良無性系,并對其性狀進行進一步觀測;第4類生長表現(xiàn)及結(jié)實性狀較優(yōu)于第1、2、5類,可將其作為下一步選優(yōu)的重點觀察對象;第5類的生長表現(xiàn)同第1類基本一致,并且比第2類表現(xiàn)好,但是其結(jié)實性狀優(yōu)于第1、2類,可將其作為下一步選優(yōu)的一般觀察對象;第1、2類生長表現(xiàn)及結(jié)實性狀均較差于其他3類,下一步可作為沙棘資源保存,但不適合作為下一步選優(yōu)材料。