劉 巍,蔄勝軍,梁德軍,彭儒勝,尹 杰,侯 庚

遼寧省楊樹研究所,遼寧蓋州 115213

楊樹（Populusspp.）是我國(guó)主要造林樹種，具有生長(zhǎng)快、適應(yīng)性廣、繁殖方法簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，尤其在我國(guó)北方地區(qū)的工業(yè)用材林、防護(hù)林中具有不可替代的作用，不僅肩負(fù)著產(chǎn)業(yè)建設(shè)的重任，還承擔(dān)著生態(tài)文明建設(shè)的使命。遼寧省楊樹人工林面積為5.7×107m2，占全省森林面積的10%左右，楊樹總蓄積量為2500 萬(wàn)m3，占全省總蓄積量的10.3%。楊樹引種是楊樹遺傳改良的重要途徑之一，也是提高楊樹生產(chǎn)力的主要手段之一[1]。20 世紀(jì)60 年代開始，遼寧省為豐富造林樹種，擴(kuò)大品種資源選擇空間，從國(guó)內(nèi)外相繼引進(jìn)大量楊樹品種或無(wú)性系，如沙蘭楊、I-214、健楊、荷蘭3930 楊、108楊等，極大地豐富了楊樹基因資源，促進(jìn)了遼寧省楊樹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[2]。但是近年來(lái)由于商業(yè)行為炒作，生產(chǎn)上盲目追求速生和經(jīng)濟(jì)效益，造成品種栽植混亂，楊樹人工林出現(xiàn)大面積死亡現(xiàn)象，經(jīng)濟(jì)損失慘重。隨著生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)速生、抗逆性強(qiáng)的楊樹良種的需求日益增長(zhǎng)，引進(jìn)和選育適應(yīng)性和抗逆性強(qiáng)的速生楊樹品種是生產(chǎn)急需解決的問題。

歐美楊177 為美洲黑楊與歐洲黑楊雜交種，是中國(guó)林科院從歐洲引進(jìn)的無(wú)性系，2007 年引入遼寧省，通過苗期測(cè)定和多點(diǎn)田間測(cè)試等綜合評(píng)價(jià)，該品種具有速生、抗病性強(qiáng)、材質(zhì)優(yōu)良等特性，適合于遼寧中南部平原地區(qū)推廣栽植，2018 年通過遼寧省林木良種審定。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

苗期性狀測(cè)定試驗(yàn)地位于凌海市金城鎮(zhèn)。地理坐標(biāo)為東經(jīng)121°22′，北緯41°12′，年平均氣溫8.4 ℃，≥10 ℃年有效積溫3400～3600 ℃，年均降雨量550～620 mm，無(wú)霜期170～180 d。土壤為薄腐碳酸鹽草甸土，質(zhì)地沙土至沙壤土，土壤偏堿性，地下水位2～3 m。

無(wú)性系多點(diǎn)區(qū)域?qū)Ρ仍囼?yàn)主要分布在錦州市及周邊區(qū)域，位于遼寧中西部，具體為黑山縣、義縣和盤山縣。錦州地區(qū)年均溫8.5 ℃，1 月均溫-9 ℃，7 月均溫24 ℃，年降水量600 mm 左右。降雨集中7、8 月，年蒸發(fā)量1726.6 mm，無(wú)霜期170～180 d，生長(zhǎng)期為170 d 左右，盤山縣氣候條件與其相似。

1.2 試驗(yàn)材料

苗期性狀測(cè)定試驗(yàn)材料主要有歐美楊177（P.×euramaricana‘177’）、中遼1 號(hào)（P.×euramaricanacl.‘zhongliao1’）、111 楊（P.×euramaricana‘Bellotto’）、014 楊（P.×euramaricana‘014’）和LX-6[（P.×Liaoningensis）×P.pseudo-simonii]。中遼1 號(hào)為對(duì)照種（CK）。試驗(yàn)苗木于2015 年采用扦插繁殖方法育苗，為1 年生幼苗，扦插苗圃位于凌海市金城鎮(zhèn)。

葉銹病觀測(cè)試驗(yàn)材料主要有歐美楊177、中遼1 號(hào)、111 楊、014 楊、渤豐1 號(hào)楊（P.×euramaricanacl.‘Bofeng 1’）、渤豐3 號(hào)楊（P.×euramaricanacl.‘Bofeng 3’）、小青楊（P.pseudo-simonii）、遼寧楊（P.×Liaoningensis）、中綏12（P.deltoides×P.cathayana‘Zhongheifang 12’）和93-8-18（P.deltoides×P.cathayana）。中遼1 號(hào)為對(duì)照種（CK）。試驗(yàn)苗木于2016 年采用扦插繁殖方法育苗，為1 年生幼苗，株行距為30 cm×60 cm，扦插苗圃位于凌海市金城鎮(zhèn)。

無(wú)性系多點(diǎn)區(qū)域?qū)Ρ仍囼?yàn)材料主要有歐美楊177、中遼1 號(hào)、111 楊、K99（P.×euramaricanacl.‘K99’）、渤豐4 號(hào)楊（P.×euramaricanacl.‘Bofeng 4’）、赤峰楊（P.×xiaozuanicacv.‘Chifeng’）、93-8-18、LX-6 和西豐楊（P.deltoides×P.cathayana）。中遼1 號(hào)和赤峰楊為對(duì)照種（CK）。試驗(yàn)材料在凌海市金城鎮(zhèn)苗圃扦插育苗，用于大田造林試驗(yàn)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 苗高生長(zhǎng)節(jié)律測(cè)定 試驗(yàn)苗木于2015 年4 月下旬扦插，株行距設(shè)計(jì)為30 cm×60 cm，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，每小區(qū)80 株。插穗于5 月中上旬開始萌芽，5 月下旬開始，每小區(qū)固定10 株，共計(jì)30 株掛牌標(biāo)記，每隔10 d 采用測(cè)高尺測(cè)量苗高生長(zhǎng)量，直到苗木停止生長(zhǎng)結(jié)束。

1.3.2 單株葉面積測(cè)定 根據(jù)苗高測(cè)量值，以平均苗高的±3%為誤差范圍分別在3 個(gè)區(qū)組內(nèi)各選取2株作為標(biāo)準(zhǔn)株，從8 月8 日開始，每隔20 d 分別數(shù)取植株葉片總數(shù)，然后將植株平均分成上、中、下3 層，計(jì)算每層葉片數(shù)占植株總?cè)~片數(shù)比例，再根據(jù)比例分層取葉，每株每層取5 片葉片，采用紙樣稱重法計(jì)算葉面積[3]。

1.3.3 凈光合速率測(cè)定 根據(jù)苗高測(cè)量值，以苗高的±3%為誤差范圍選擇測(cè)定植株，每品系3 株，并掛簽標(biāo)記，采用Li-6400 便攜式光合儀測(cè)定凈光合速率指標(biāo)，從6 月中旬開始，1 次/20 d，測(cè)定時(shí)間選擇在上午10:30-11:00，每株選取向南伸展的自植株頂向下8～10 片健康葉片，取多次測(cè)定平均值。

1.3.4 楊樹苗期葉銹病抗性評(píng)價(jià)2016 年9 月，在楊樹葉銹病發(fā)生較嚴(yán)重的年份，對(duì)苗圃扦插的不同類別的10 個(gè)品系苗木進(jìn)行葉銹病調(diào)查，每個(gè)品系按其栽植圃地隨機(jī)抽取15 株調(diào)查株，每株按不同方位隨機(jī)選取數(shù)片葉子，總?cè)~數(shù)100 片以上。感病指數(shù)和葉銹病分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下：

楊樹葉銹病分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[4]及抗性分級(jí)[5]見表1、表2。

表1 楊樹葉銹病分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The grading criteria of Melampsora larici-populina

表2 楊樹葉銹病抗性分級(jí)Table 2 Grade of poplar resistance to Melampsora larici-populina

1.3.5 多點(diǎn)區(qū)域?qū)Ρ仍囼?yàn)2010 年秋選擇5 個(gè)品系，利用1 年生根樁在黑山縣建立區(qū)域?qū)Ρ仍囼?yàn)林，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，密度4 m×6 m，對(duì)照種為當(dāng)?shù)刂髟缘闹羞|1 號(hào)；2012 年秋選擇5 個(gè)品系，利用1 年生根樁在義縣建立區(qū)域?qū)Ρ仍囼?yàn)林，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，密度3 m×6 m，對(duì)照種為當(dāng)?shù)刂髟缘某喾鍡睿?014 年秋選擇5 個(gè)品系，利用1 年生根樁在盤山縣建立區(qū)域?qū)Ρ仍囼?yàn)林，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，密度2 m×6 m，對(duì)照種為當(dāng)?shù)刂髟缘闹羞|1 號(hào)。材積計(jì)算公式：

V=0.19328321D2H+0.007734354DH+0.82141915D[1]。

1.3.6 木材材性及制漿性能測(cè)定2018 年，以黑山縣試驗(yàn)林8 年生歐美楊177 和中遼1 號(hào)為材料，分別測(cè)定與制漿造紙相關(guān)的材性指標(biāo)，包括纖維素含量、木質(zhì)素含量和基本密度等。纖維形態(tài)檢測(cè)采用瑞典產(chǎn)L&W 纖維質(zhì)量分析儀測(cè)量；木材基本密度測(cè)定方法參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1933-2009；綜纖維素含量測(cè)定參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2677.10-1995。制漿采用硫酸鹽法，堿量15%，硫化度20%，材性及制漿性能測(cè)定由天津科技大學(xué)造紙學(xué)院完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 苗高生長(zhǎng)節(jié)律

楊樹苗木的年生長(zhǎng)高度是衡量苗木質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，是楊樹苗木分級(jí)的主要依據(jù)[6]。試驗(yàn)所測(cè)定品系均為速生的黑楊類無(wú)性系。由圖1 可知，歐美楊177 苗高年生長(zhǎng)量最大，達(dá)298.5 cm，超過對(duì)照種中遼1 號(hào)4.4%。各品系苗高年生長(zhǎng)基本符合“S”型生長(zhǎng)規(guī)律[7]。5 個(gè)品系均從7 月中下旬開始進(jìn)入高生長(zhǎng)速生期，8 月末速生期結(jié)束。其中，歐美楊177 速生期內(nèi)苗高凈生長(zhǎng)量198.9 cm，占全年生長(zhǎng)量的66.6%。

圖1 1 年生苗高生長(zhǎng)曲線Fig.1 Growth curve of one-year-old seedling height

2.2 葉面積生長(zhǎng)指標(biāo)

總?cè)~面積是植物進(jìn)行光合作用的空間范圍，對(duì)光合作用能力有著直接影響，葉面積大對(duì)植物進(jìn)行光合作用有利[8,9]，是遺傳改良早期選擇的重要內(nèi)容[10,11]。由表3 可知，各品系平均葉面積從8 月上旬至9 月中旬呈上升趨勢(shì)，歐美楊177 平均葉面積最大，達(dá)到272.05 cm2超對(duì)照種中遼1 號(hào)19.46%。8 月28 日各品系總?cè)~面積均達(dá)到最大值，5 個(gè)品系總?cè)~面積差異極顯著（P＜0.01）。其中，歐美楊177 的總?cè)~面積最大，達(dá)到16385 cm2，超對(duì)照種中遼1 號(hào)10.62%，能夠截獲更多的光能，提高光能利用效率，為積累更多的干物質(zhì)提供基礎(chǔ)條件，可作為楊樹速生的一個(gè)重要參數(shù)。

表3 葉面積生長(zhǎng)對(duì)比Table 3 Contrast of leaf-area growth

2.3 凈光合速率（Pn）生長(zhǎng)季變化

光合作用是植物形成生物量的重要基礎(chǔ)，是植物本身內(nèi)在遺傳基因型的外在體現(xiàn)[12]。凈光合速率是表示光合作用強(qiáng)弱變化的核心指標(biāo)之一[13]。由圖2 可知，5 個(gè)品系凈光合速率生長(zhǎng)季內(nèi)均呈單峰型曲線，最高值均出現(xiàn)在速生期內(nèi)，品系間生長(zhǎng)季內(nèi)凈光合速率最高值比較接近，說明同類楊樹的凈光合速率差別較小。其中，歐美楊177 在7 月末速生期中前期達(dá)到最高值27.05 μmol·m-2·s-1，與其苗高生長(zhǎng)節(jié)律相吻合。各品系凈光合速率的峰值均出現(xiàn)在速生期內(nèi)由于7-8 月份，楊樹處于生長(zhǎng)旺盛期，葉片葉綠素含量較高，環(huán)境溫度和光合有效輻射也較高，因此，凈光合速率達(dá)到最大。

圖2 凈光合速率生長(zhǎng)季變化Fig.2 Change of net photosynthetic rate in growing season

2.4 楊樹葉銹病抗性評(píng)價(jià)

楊樹葉銹病是比較嚴(yán)重的楊樹病害之一。為評(píng)價(jià)歐美楊177 的抗病能力，以10 個(gè)不同類型的楊樹品系為對(duì)象，對(duì)楊樹葉銹病進(jìn)行田間測(cè)定。由表4 可知，10 個(gè)不同類型楊樹品系對(duì)葉銹病的抗性表現(xiàn)出較大的差異，發(fā)病率35.7%～100%，感病指數(shù)6.1～95.4。其中，歐美楊177 感病指數(shù)為6.1，屬于高度抗病型品種，中遼1 號(hào)感病指數(shù)為28.9，屬于抗病型品種。說明歐美楊177 抗葉銹病能力明顯好于對(duì)照種中遼1 號(hào)。

表4 不同楊樹品種對(duì)葉銹病的抗病性Table 4 Resistance of different poplar varieties to Melampsora larici-populina

2.5 區(qū)域試驗(yàn)生長(zhǎng)情況

由表5 可知，9 年生歐美楊177 平均胸徑22.27 cm，平均樹高17.2 m，平均材積0.379 m3，分別超過中遼1 號(hào)（CK）18.77%、16.22%和36.82%。7 年生歐美楊177 平均胸徑19.73 cm，平均樹高14.3 m，平均材積0.292 m3，分別超過赤峰楊（CK）30.32%、12.60%和48.22%。5 年生歐美楊177平均胸徑17.62 cm，平均樹高13.8 m，平均材積0.247 m3，分別超過中遼1 號(hào)（CK）9.99%、3.76%和15.42%。方差分析和多重比較表明，各地試驗(yàn)林參試品系材積生長(zhǎng)量差異均達(dá)顯著水平（P＜0.05）。

表5 不同楊樹品種多點(diǎn)區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Growth performance among different poplar varieties at multi-regional trials

2.6 材性及制漿性能

由表6 可知，8 年生歐美楊177 木材基本密度0.347 g/cm3，纖維素含量為49.74%，高于對(duì)照種中遼1 號(hào)；纖維長(zhǎng)度878 μm，長(zhǎng)寬比達(dá)到38.7，長(zhǎng)寬比相對(duì)較大，纖維粗度相對(duì)較小，說明該品種的纖維較為細(xì)長(zhǎng)，具備較好的纖維抄造性能，成紙的柔韌性和纖維間的結(jié)合性相對(duì)較好，滿足制漿造紙行業(yè)的需求，是優(yōu)良的纖維用材品種。

表6 8 年生歐美楊177 和中遼1 號(hào)木材材性Table 6 The wood properties of P.×euramaricana‘177’and P.×euramaricana cl‘zhongliao1’at eight years old

由表7 可知，在相同硫酸鹽法蒸煮條件下，歐美楊177 的紙漿卡伯值（殘余木素含量）較高，這與其原料的總木素含量較高有關(guān)。歐美楊177 的蒸煮黑液的殘堿較高，說明該原料的總抽出物含量（冷水抽出物、熱水抽出物、1%NaOH 抽出物、苯醇抽出物）可能較低，其制漿性能較好。2 種楊樹硫酸鹽化學(xué)漿的抗張強(qiáng)度均較好，裂斷長(zhǎng)都超過7 km，撕裂指數(shù)超過12 mN*m2/g，歐美楊177的抗張強(qiáng)度略高，這與其原料中纖維的平均長(zhǎng)度以及長(zhǎng)度分布有密切關(guān)系。

表7 歐美楊177 和中遼1 號(hào)制漿性能比較Table 7 Comparison of kraft pulping performance betweenP. ×euramaricana ‘177’and P. ×euramaricana cl‘zhongliao1’

3 討論

表型性狀測(cè)定是林木良種選育的主要內(nèi)容之一，根據(jù)苗木的生長(zhǎng)節(jié)律，摸清苗期的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)，確定田間管理措施和抓住關(guān)鍵時(shí)期，是生產(chǎn)中培育優(yōu)良苗木的重要技術(shù)環(huán)節(jié)[14]。本研究通過苗期生長(zhǎng)性狀測(cè)定，得出歐美楊177 苗高年生長(zhǎng)量最大，其速生期內(nèi)苗高凈生長(zhǎng)量198.9 cm，占全年生長(zhǎng)量的66.6%。苗木在速生期內(nèi)生長(zhǎng)迅速，其生長(zhǎng)量決定著整個(gè)生長(zhǎng)期苗木的總生長(zhǎng)量，對(duì)水分和養(yǎng)分的需求量較大，因此，苗木速生期內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)水肥管理，滿足苗木代謝旺盛、快速生長(zhǎng)過程中所需的水肥條件。葉面積的大小和其分布直接影響著林分對(duì)光能的截獲和利用，進(jìn)而影響著林分生產(chǎn)力。丁昌俊[9]等研究表明，美洲黑楊總?cè)~面積與株高呈極顯著正相關(guān)。本研究中，歐美楊177 總?cè)~面積均最大，達(dá)到16385 cm2，超過對(duì)照種中遼1 號(hào)10.62%，具備高光能利用效率的表型性狀，也是其苗期速生的一個(gè)主要原因。

楊樹葉銹病是楊樹苗期和幼樹階段的重要葉部病害，發(fā)生最為普遍，為楊樹5 大重要病害之首，可嚴(yán)重影響樹木的生長(zhǎng)[15]。近年來(lái)，遼寧省楊樹葉銹病發(fā)生較為嚴(yán)重，每年都有不同程度的危害，在危害較重的年份，大多數(shù)品種苗木整株葉片表面密生夏孢子堆，吸收葉片水分、阻礙光合作用正常進(jìn)行，甚至造成苗木葉片提前1-2 個(gè)月干枯脫落，致使苗木營(yíng)養(yǎng)積累不足，木質(zhì)化程度不夠，生長(zhǎng)嚴(yán)重衰弱，極易發(fā)生越冬傷害，同時(shí)為爛皮病等弱寄生菌的侵染危害提供了條件，最后整株苗木干枯死亡?？共×挤N選育是控制楊樹病害最經(jīng)濟(jì)、最有效的措施。通過苗期觀測(cè)試驗(yàn)和連續(xù)多年的大田造林試驗(yàn)觀察，發(fā)現(xiàn)不同楊樹品種對(duì)楊樹葉銹病的抗性存在較大的差異，而歐美楊177 表現(xiàn)出極強(qiáng)的抗病性，也是該品種一個(gè)重要的優(yōu)良特性。另外，本研究選擇在葉銹病發(fā)生較重的年份進(jìn)行抗病性評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果更能夠說明品種的抗病能力。

在楊樹優(yōu)良品種的選育過程中，木材品質(zhì)是僅次于生長(zhǎng)速度的主要考慮因素[16]。纖維形態(tài)是造紙工業(yè)衡量纖維原料優(yōu)劣的依據(jù)[17]，而木材密度、綜纖維素和纖維素含量與紙漿產(chǎn)量密切相關(guān)[18]。歐美楊177 木材紋理直，8 年生木材基本密度0.347 g/cm3，纖維素含量為49.74%，纖維長(zhǎng)度878 μm，達(dá)到國(guó)際木材解剖學(xué)家協(xié)會(huì)理事會(huì)規(guī)定的略短纖維組標(biāo)準(zhǔn)（700～900 mm）。纖維長(zhǎng)寬比達(dá)到38.7，滿足纖維長(zhǎng)寬比大于30 的制漿性能標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

（1）歐美楊177 具有優(yōu)良的速生特性。在遼寧黑山縣，9 年生歐美楊177 平均胸徑22.27 cm，平均樹高17.2 m，平均材積0.379 m3，分別超過對(duì)照種中遼1 號(hào)18.77%、16.22%和36.82%，表現(xiàn)出明顯的速生優(yōu)勢(shì)，且具有較好的抗寒性，未發(fā)現(xiàn)有凍害現(xiàn)象。歐美楊177 對(duì)楊樹葉銹病具有極強(qiáng)的抗性，屬于高度抗病型品種。另外，該品種還具有干型好、遺傳穩(wěn)定、易繁殖等特點(diǎn)，是適合于遼寧中南部地區(qū)推廣應(yīng)用的高產(chǎn)抗病楊樹新品種；

（2）歐美楊177 木材紋理直，結(jié)構(gòu)細(xì)至甚細(xì)，纖維較為細(xì)長(zhǎng)，具備較好的纖維抄造性能，成紙的柔韌性和纖維間的結(jié)合性較好。木材易干燥，加工性能良好，刨、鋸、鏇切容易、油漆及膠結(jié)性能良好，是楊樹中木材較好的膠合板材等工業(yè)原料。