惠 寧,師佳麗,賀煜霞
(1.清澗縣林業(yè)工作站,陜西 榆林 718399;2.清澗縣林木種苗工作站,陜西 榆林 718399)
苗木培育在植樹(shù)造林、園林設(shè)計(jì)、景觀設(shè)置等領(lǐng)域占據(jù)至關(guān)重要的位置。陜西省地勢(shì)高低不平且南北延伸800 km 以上,橫跨緯度過(guò)多,造成境內(nèi)氣候多樣,在長(zhǎng)城沿線(xiàn)以北為半干旱氣候,陜北地區(qū)和關(guān)中地區(qū)為暖溫帶氣候,陜南則為亞熱帶濕潤(rùn)氣候,山地區(qū)域?yàn)榕瘻貛夂?。以陜西省清澗縣苗木培育工作為例,清澗縣屬榆林市管轄,為關(guān)中要地,苗木培育中時(shí)有干旱、病蟲(chóng)害等自然災(zāi)害發(fā)生,并且存在苗木培育品種較單一的問(wèn)題。針對(duì)上述情況,在苗木培育中應(yīng)用林木育種技術(shù)增加樹(shù)種的豐富性,并加強(qiáng)對(duì)苗木培育的管理至關(guān)重要。
林木育種技術(shù)是一種有目的性地對(duì)樹(shù)木進(jìn)行遺傳改良的技術(shù)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是利用遺傳學(xué)相關(guān)知識(shí),對(duì)樹(shù)木的品種進(jìn)行遺傳改良,培育出新樹(shù)種,達(dá)到豐富樹(shù)種的目的。在植樹(shù)造林工作中,造林工作人員通常會(huì)利用雜交育種、引種、多倍體育種、誘變育種等方法,有針對(duì)性地培育生長(zhǎng)快、品質(zhì)優(yōu)的樹(shù)種。
1.2.1 育種資源豐富
我國(guó)擁有廣袤的國(guó)土,樹(shù)木種類(lèi)繁多且分布較廣。大多數(shù)樹(shù)木品種都是沒(méi)有經(jīng)過(guò)人工改良的原始品種,處于野生狀態(tài)。我國(guó)當(dāng)前發(fā)現(xiàn)的木本植物種類(lèi)高達(dá)8 000 余種,在林木育種工作中只利用很小一部分樹(shù)種。我國(guó)樹(shù)木選種的潛力較大,應(yīng)充分挖掘現(xiàn)有樹(shù)種,并保存其自然形成的優(yōu)良變異類(lèi)型。
1.2.2 育種周期較長(zhǎng)
林木育種周期較長(zhǎng)的主要原因是樹(shù)木本身的生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)。大多數(shù)樹(shù)種從苗木生長(zhǎng)到性成熟,再到經(jīng)濟(jì)性成熟需要幾年甚至幾十年。林木育種最為基礎(chǔ)的第一代選擇到第二代選擇的時(shí)間極其漫長(zhǎng)。如果育種工作人員選擇有性雜交的培育方式,通常需要數(shù)十年;選擇無(wú)性雜交的方式速度較快,在10 年左右。對(duì)于本身生長(zhǎng)周期很長(zhǎng)的樹(shù)種,育種需要更長(zhǎng)時(shí)間。為了盡可能縮短林木育種的周期,工作人員通常采取以下兩方面措施。
一是對(duì)樹(shù)種進(jìn)行早期預(yù)測(cè),根據(jù)樹(shù)種幼苗時(shí)期的性狀表現(xiàn),推測(cè)成年時(shí)期表現(xiàn)的性狀。早期預(yù)測(cè)主要是預(yù)測(cè)樹(shù)種成年后的生理和形態(tài)。形態(tài)方面的預(yù)測(cè)方法是觀察樹(shù)種幼苗期間的形態(tài)指標(biāo),例如通過(guò)觀察枝條長(zhǎng)度、枝條和枝條中間的角度、分枝數(shù)、嫩枝的長(zhǎng)度、枝葉的密度等預(yù)測(cè)樹(shù)種成年后的生長(zhǎng)情況。以落葉松樹(shù)種為例,相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),該樹(shù)種樹(shù)齡在16 年時(shí)的生長(zhǎng)程度和5 樹(shù)齡時(shí)的嫩枝生長(zhǎng)數(shù)量有密不可分的關(guān)系,所以可以通過(guò)5 樹(shù)齡時(shí)的嫩枝數(shù)量合理推測(cè)落葉松成年后的形態(tài)。對(duì)樹(shù)種生理方面的預(yù)測(cè)原理是樹(shù)木的生長(zhǎng)速度完全取決于其自身的光合能力,而樹(shù)種的光合能力是由樹(shù)木本身的葉片數(shù)量、面積、光合效率決定的,通常樹(shù)種枝葉繁茂、葉長(zhǎng)且密就代表該樹(shù)木生長(zhǎng)快速。工作人員可以通過(guò)觀察樹(shù)種早期的枝葉繁茂程度和葉片的長(zhǎng)度來(lái)合理預(yù)測(cè)樹(shù)種的光合效率,從而預(yù)測(cè)樹(shù)種成年后的生理。
二是育種工作人員通過(guò)人工催熟手段提前使樹(shù)木開(kāi)花結(jié)實(shí)。在樹(shù)種中除了早期的蕨類(lèi)植物喬木和其孑遺的繁殖為孢子繁殖之外,現(xiàn)代大多數(shù)樹(shù)種都是以種子為媒介進(jìn)行繁殖,傳播方式有風(fēng)力、自然力、水力等。樹(shù)種自然繁殖時(shí)間較久且成功率不高。為了縮短這一過(guò)程,育種工作人員會(huì)使用催熟手段。對(duì)于一些結(jié)果的樹(shù)種,為了盡可能加快其性成熟速度,通常采用乙烯作為催化劑。乙烯對(duì)果實(shí)有催熟作用,可以加速其性成熟。影響樹(shù)種生長(zhǎng)的因素多為溫度、光照和肥力。對(duì)于一些只開(kāi)花不結(jié)果的樹(shù)種,工作人員通常會(huì)增加鉀肥、磷肥的施用量,減少氮肥的施用量,并適當(dāng)增加光照時(shí)間,減少水分灌溉并增加溫度,從而加速樹(shù)木成熟。
選擇合適的土壤是培育作物最為關(guān)鍵的一環(huán)。在選擇土壤時(shí),不僅要考慮土壤可能受到的污染,還要綜合考量土壤黏度、濕度、營(yíng)養(yǎng)成分和酸堿度。在對(duì)育種后的苗木進(jìn)行培育時(shí),要著重注意種植的土壤環(huán)境。為了最大限度提高苗木的存活率,可以對(duì)土壤中的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行檢測(cè)和化驗(yàn),檢查成分中是否有隱藏的有毒、有害物質(zhì)。
濕度條件是苗木培育中最為基本的條件。充足的水分、適宜的濕度可以最大限度提高苗木的存活率,加快苗木的生長(zhǎng)速度。不同的樹(shù)種對(duì)于土壤濕潤(rùn)度的要求不同,培育工作人員應(yīng)根據(jù)樹(shù)種的實(shí)際情況確定土壤應(yīng)保持的濕度。土壤過(guò)于濕潤(rùn)會(huì)大量滋生細(xì)菌,增加苗木被病害侵襲的概率,對(duì)苗木生長(zhǎng)極為不利。土壤過(guò)于干燥會(huì)嚴(yán)重影響苗木生長(zhǎng)速度,甚至還會(huì)降低苗木存活率。在濕度高的情況下,苗木的根系通常粗且多;在濕度低的情況下,苗木的根系通常細(xì)且長(zhǎng)。根據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),土壤濕度在20%~24%為苗木的適宜濕度[1]。
密度條件指的是苗木的種植密度。種植密度直接影響苗木的生長(zhǎng)質(zhì)量。種植過(guò)于密集會(huì)造成苗木間互相搶奪營(yíng)養(yǎng)和生長(zhǎng)空間,降低光合作用的效率,導(dǎo)致苗木的生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)較差,體型較為纖弱,嚴(yán)重影響苗木的生長(zhǎng)速度。種植過(guò)于稀疏會(huì)使得苗木之間雜草叢生,加速土壤中的營(yíng)養(yǎng)成分流失。合理的密度條件也是保障苗木存活率的關(guān)鍵。根據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),苗木的播種苗床最佳行距為8~25 cm,大田育苗的最佳行距為50~80 cm。
苗木圃地是林木前期的生長(zhǎng)環(huán)境,對(duì)于林木育種技術(shù)的應(yīng)用有至關(guān)重要的影響。在苗木培育工作中應(yīng)用林木育種技術(shù)首先要選擇合適的圃地,而選擇圃地就是選擇苗木生長(zhǎng)的土壤環(huán)境。不同樹(shù)種對(duì)于土壤的要求不同,工作人員應(yīng)根據(jù)苗木的生長(zhǎng)特點(diǎn)和生理特征選擇合適的圃地,確保土壤條件可以和苗木的生長(zhǎng)相契合,最大限度上為苗木創(chuàng)造良好的生存條件,提升苗木存活率。例如在培育石榴樹(shù)、桂蘭樹(shù)等喜光類(lèi)型樹(shù)種時(shí),要把苗木圃地設(shè)置在地勢(shì)較為廣闊、無(wú)遮擋光照的區(qū)域;培育較為喜陰的蕨類(lèi)樹(shù)種時(shí),可以把苗木圃地設(shè)置在較隱蔽的區(qū)域,還可以在圃地中采取一些必要的遮光措施,盡可能減少苗木的光照時(shí)間。
在選擇圃地時(shí),除光照因素外,還要考慮灌溉和土壤營(yíng)養(yǎng)成分等,盡可能把圃地設(shè)置在灌溉方便的區(qū)域,并且土壤應(yīng)處于深厚、疏松且肥沃的狀態(tài)。從經(jīng)濟(jì)效益角度來(lái)看,苗木圃地需要具有良好的交通條件,盡可能降低苗木在運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的成本,使苗木圃地的經(jīng)濟(jì)效益最大化[2]。
選擇苗木圃地后,為提升苗木存活率,滿(mǎn)足其前期生長(zhǎng)需求,需要結(jié)合林木育種技術(shù)開(kāi)展種前土壤處理工作。例如通過(guò)施用底肥的方式增加土壤中的營(yíng)養(yǎng)成分。在施加底肥時(shí),應(yīng)根據(jù)具體的苗木品種和土壤中各種營(yíng)養(yǎng)元素的分布情況來(lái)選擇肥料種類(lèi),腐熟后的農(nóng)家肥為最佳選擇。
在條件允許的情況下,培育工作人員可以對(duì)圃地中的土壤進(jìn)行檢測(cè),明確其中氮、磷、鉀各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)元素的占比情況,針對(duì)苗木的種類(lèi)有目的性地補(bǔ)充土壤中的營(yíng)養(yǎng)成分。若條件不允許,培育工作人員可以根據(jù)上一年圃地中樹(shù)木的生長(zhǎng)情況大致推測(cè)土壤中缺少的營(yíng)養(yǎng)成分。例如上一年圃地中生長(zhǎng)的樹(shù)木葉片發(fā)黃,土壤中極有可能缺少鉀元素;即使在施用腐熟農(nóng)家肥后,樹(shù)木的長(zhǎng)勢(shì)依舊不能達(dá)到預(yù)期,此時(shí)土壤中可能缺少氮元素;如果樹(shù)木結(jié)果率低、開(kāi)花慢,土壤中則缺少磷元素。培育工作人員可以根據(jù)上述推測(cè)當(dāng)前圃地中缺少的營(yíng)養(yǎng)成分,針對(duì)性施用復(fù)合化肥,最大程度上為苗木創(chuàng)造良好的生長(zhǎng)環(huán)境。
在土壤的前期處理方面,除了要有針對(duì)性地補(bǔ)充土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素外,還要開(kāi)展平地工作。在確保圃地表面不存在異物、雜物后進(jìn)行整地,整地的目的是提高土壤的疏松程度,整地工作要盡可能充分。在苗木培育階段,工作人員可以使用耕犁開(kāi)展整地工作,通常整地的深度維持在30 cm 左右。在耕犁后要將土壤曬3 d 以上,最大限度減少土壤中的過(guò)冬蟲(chóng)卵和病菌。如果苗木圃地的面積較小,工作人員可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)土壤進(jìn)行消毒殺菌,確保土壤中不存在蟲(chóng)卵和病菌。此外,還應(yīng)科學(xué)制定輪作制度,杜絕在同一片土壤中連續(xù)多年種植同一種苗木的情況[3]。
通常苗木培育的目的為綠化工程,所以選擇苗木品種時(shí)要綜合考慮各種因素,主要分為以下兩個(gè)方面。
3.3.1 氣候因素
我國(guó)擁有廣袤的國(guó)土且橫跨緯度較寬,各地區(qū)的氣候差異較明顯,適合生長(zhǎng)的樹(shù)種也各不相同。雖然可以通過(guò)林木育種技術(shù)最大限度提升苗木對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力,或采用人工干預(yù)手段改變圃地中的生長(zhǎng)環(huán)境,但一些氣候相對(duì)惡劣的環(huán)境依舊不適合很多樹(shù)種正常生長(zhǎng)。培育工作人員在選擇苗木品種時(shí),要先詳細(xì)調(diào)研圃地所處的自然氣候條件,確保樹(shù)種可以在該氣候條件下順利生長(zhǎng)。
從經(jīng)濟(jì)效益的角度來(lái)看,如果區(qū)域中的氣候條件與樹(shù)種的生長(zhǎng)條件差異較小,且此樹(shù)種在該區(qū)域可以創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,可以使用林木育種中的雜交技術(shù)有指向性地培育符合該區(qū)域特點(diǎn)的樹(shù)種,使經(jīng)濟(jì)效益最大化。
3.3.2 美觀因素
苗木培育的目的大多為綠化,而綠化中最為核心的要素就是美觀,所以培育工作人員在選擇苗木的品種時(shí)要考慮到美觀因素。當(dāng)前我國(guó)大部分城市為了提升城市物種的多樣化,對(duì)混交林的需求越來(lái)越大,這意味著苗木培育中的混交栽培技術(shù)有了更廣闊的市場(chǎng)。從市場(chǎng)需求的角度來(lái)看,合理搭配圃地中的物種是將林木育種技術(shù)應(yīng)用到苗木培育中的體現(xiàn),最大限度提升了圃地面積利用率。在實(shí)際培育工作中,可以將一些生長(zhǎng)特征和生長(zhǎng)習(xí)性相似的苗木種植在同一片圃地中,盡可能為苗木創(chuàng)造更自然的生長(zhǎng)環(huán)境[4]。
林木育種技術(shù)的特點(diǎn)之一就是育種周期較長(zhǎng)。很多綠化工程對(duì)苗木的生長(zhǎng)周期有一定的要求,這就需要工作人員熟練運(yùn)用早期預(yù)測(cè)手段,根據(jù)樹(shù)種的實(shí)際情況和市場(chǎng)的需求情況合理確定苗木的育種周期。樹(shù)種的生長(zhǎng)周期基本都特別長(zhǎng),所以在苗木培育的過(guò)程中,工作人員要靈活縮短苗木育種周期。市場(chǎng)需求每時(shí)每刻都在變化,只有培育工作人員根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)需求合理控制生長(zhǎng)周期,才能使經(jīng)濟(jì)效益最大化。值得注意的是,并不是生長(zhǎng)周期越短產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益就越高。一些樹(shù)種生長(zhǎng)周期過(guò)短,達(dá)不到預(yù)期制定的培育目標(biāo),增加了被市場(chǎng)淘汰的概率。
擇優(yōu)選育是林木育種技術(shù)中最為關(guān)鍵的一環(huán),在苗木的培育工作中也是如此。工作人員對(duì)苗木進(jìn)行培育的過(guò)程中,可以從圃地中或者當(dāng)?shù)剡x擇一些天然的優(yōu)質(zhì)樹(shù)種和天然雜交品種,也可以從圃地中選擇出長(zhǎng)勢(shì)良好、光合效率較高的樹(shù)種,通過(guò)使用林木育種中的繁殖技術(shù)有目的性地培育符合市場(chǎng)需求的新型苗木品種。例如近些年城市綠化中較為常見(jiàn)的箭桿毛白楊樹(shù),就是從毛白楊樹(shù)種中選擇天然優(yōu)質(zhì)雜交樹(shù)種,經(jīng)過(guò)有針對(duì)性繁育后培育而成。如果當(dāng)?shù)鼗蛘咂缘刂械拿缒酒贩N較少,可以從外地引進(jìn)一些優(yōu)良樹(shù)種進(jìn)行培養(yǎng),并且從中選擇長(zhǎng)勢(shì)良好、性成熟的苗木繁殖培育,根據(jù)市場(chǎng)需求培育一些優(yōu)質(zhì)的樹(shù)種,使苗木的經(jīng)濟(jì)效益最大化[5]。
植物組織培養(yǎng)技術(shù)是林木育種技術(shù)中的新型技術(shù)。培育工作人員可以在圃地中選擇一些長(zhǎng)勢(shì)穩(wěn)定、自身生命力較頑強(qiáng)的苗木進(jìn)行切片,再在無(wú)菌培養(yǎng)皿中進(jìn)行培養(yǎng)一段時(shí)間后,可以得到和母株遺傳性狀一致的試驗(yàn)個(gè)體。該種方法不但培養(yǎng)周期短,還可以有針對(duì)性地培養(yǎng)出單倍體或多倍體,有較高的經(jīng)濟(jì)效益,最大限度降低時(shí)間成本,解決了林木育種生長(zhǎng)周期長(zhǎng)的問(wèn)題。此外,該技術(shù)是人工促使植物細(xì)胞相互融合,可以直接解決不同樹(shù)種間雜交不親和的問(wèn)題,最大程度改良樹(shù)種性狀。但該技術(shù)對(duì)培育工作人員的專(zhuān)業(yè)水平要求較高,對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的要求較為嚴(yán)格。
現(xiàn)代生物育苗技術(shù)和傳統(tǒng)林木育種技術(shù)有著較大的差異?,F(xiàn)代生物育苗泛指在圃地或者溫床、溫室中培育幼苗后移植到土地中栽種。在苗木培育工作中使用該技術(shù)是利用現(xiàn)代已經(jīng)成熟的生物技術(shù),將傳統(tǒng)的雜交種放在溫室或者溫床中轉(zhuǎn)變?yōu)樯镉?,研究和提取其遺傳特性,從而獲取該種苗木生物多樣性特征。就目前情況來(lái)看,現(xiàn)代生物育苗技術(shù)尚未成熟,在使用過(guò)程中可能出現(xiàn)問(wèn)題。培育工作人員應(yīng)將傳統(tǒng)林木育種技術(shù)和現(xiàn)代生物育苗技術(shù)相結(jié)合,以傳統(tǒng)育種技術(shù)為基礎(chǔ),根據(jù)自身的育種經(jīng)驗(yàn),完善現(xiàn)代生物育苗技術(shù)的理論體系,從而保證該技術(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)性和高效性[6]。
將林木育種技術(shù)應(yīng)用到苗木培育工作中有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。在實(shí)際培育工作中,應(yīng)從圃地選擇、土壤處理、品種選擇、確定育種周期、擇優(yōu)選育5 個(gè)方面入手,還可以在苗木培育中應(yīng)用植物組織培養(yǎng)和現(xiàn)代生物育苗技術(shù)等新型林木育種技術(shù),促進(jìn)林業(yè)產(chǎn)業(yè)向著標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展。