山杨工厂化育苗技术体系的研究

李春明 白 卉 卢慧颖 李 京 吴 捷 邢亚娟

(1.黑龙江省林业科学研究所，哈尔滨 150081；2.东北林业大学 林木遗传育种与生物技术教育部重点实验室，哈尔滨 150040；3.北京林业大学 林木花卉遗传育种教育部重点实验室，北京 100083)

1 山杨综述

山杨(PopulusdavidianaDode)分布广泛，适应性强，材质优良，适于林区山地用材林的营造[1]。我国是以山地著称于世的国家，山区占国土面积的三分之二以上，黑龙江省更是“七山一水二分田”，因此山杨新品种的选育、推广和应用对于缓解木材短缺现状，加速国土绿化步伐，解决森林资源危机均具有重大意义。但由于山杨扦插难生根，大大遏制了山杨应用的进程。几年来，我们开展了利用组织培养方式对山杨优良无性系进行无性繁殖的研究，不断完善其培养途径与条件，形成了一整套工厂化育苗的技术体系。

2 山杨优良品种选育

山杨选种困难，人工造林难成林，因此采取多层次、多性状联合选择的方法选育山杨优良品种。

2.1 山杨纸浆材种源、家系、无性系三水平综合选择

从山杨主要分布区34个林场收集资源427份，采集枝根种子，建立了种源、家系、无性系测定林、基因库和区域栽培试验林。根据子代林各项调查资料及其对应优树无性系，进行生长量与纸浆材性综合分析，种源、家系与无性系树高、直径、材积和冠幅等生长性状差异显著或极显著，能表示抗逆性综合指标的保存率，及纤维长、宽、长宽比、基本密度和纤维素含量等材性指标的差异，也达显著或极显著水平。平均表型值无性系>家系>种源；变异系数种源>家系>无性系。通过差异显著性检验、PCA主成分分析和综合指数法等选出优良种源7个，其材积遗传增益为19.25%，实际增益23.48%，纤维长度提高5.13%，纤维素含量提高4.6%，木材密度提高7.88%，抗冻、抗病提高10.1%;选出家系14个，材积遗传增益为30.88%，实际增益47.2%，纤维长度提高7.17%，基本密度提高9.44%，纤维素含量提高4.6%，保存率提高14%。选出无性系10个，材积遗传增益25.39%，实际增益61.47%，纤维长、基本密度和纤维素含量分别提高4.62%，6.12%，5.36%，抗寒、抗病指数提高17%。

2.2 山杨群体的成幼相关及幼期测定的可靠性

早期选择在育种中可加快选择步伐，缩短育种周期，并对优树选择、测定有指导作用。

2.2.1 变异系数及其递减率

山杨树高、胸径的变异系数在10年后趋于平缓，其递减率在15年之后波动不大。

2.2.2 纤维性状的生长变异规律

木材基本密度、纤维长、宽及长宽比，变异规律相似。纤维性状在5年生时就相对稳定，整个变异趋势于某一特定值上下波动。

2.2.3 成幼林生长纤维性状的相关性

成幼龄生长纤维性状的相关系数，随幼龄期的增长而增加。10年前变化大，10年后平缓下来。t检验，rhjm、rhj、Vm 5年时可达显著水平，10年时达极显著水平。经相关系数t检验，纤维长度从5年起就已达极显著水平，木材密度从10年开始相关显著。

2.2.4 早期选择效率和最佳选择年龄

用幼龄同成龄的年龄比的自然对数(LAR)作自变量，建立相关系(rpjm)同LAR的回归，估算出各幼龄期的相关系数，计算早期选择效率，纤维性状以木材密度、纤维长度作为选择性状，生长性状以树高和胸径作为选择性状，成树最佳选择年龄为10年。

3 山杨优良无性系工厂化育苗的生产流程

山杨优良无性系工厂化育苗是利用组培快繁技术进行组培苗生产，并利用营养杯培育可进行造林的健壮苗木，对生产的各个环节进行总结筛选，将山杨优良无性系工厂化育苗生产流程概括为下图。

4 组织培养技术

以中美山杨ZM2为例阐述山杨优良无性系组培技术及其生产全过程。

4.1 取材及保存

外植体的选择在植物微繁中是非常重要的一个问题。有研究表明，一株树的不同组织或部位在器官发生能力上有相当大的差别[2]。适宜的采条时间为年底12月至翌年春3月，取材时应选取母树年龄为2～4a，生理成熟度较低的中上部枝条，采下的枝条修剪好用塑料包好，存放在-5～-2℃的冰箱中，在接种前20d左右取出，在室温下水培，待休眠芽萌动抽出嫩枝后，即可接种。

4.2 不定芽的诱导

4.2.1 外植体的消毒处理

外植体经剪除叶片后，剪成带1～2个腋芽的茎段，置流水中冲洗2～3h，经无菌水清洗3遍后在无菌条件下进行以下操作：(1)用75%酒精消毒15～20s，用无菌水冲洗1遍；(2)用0.1%HgCl2溶液振荡浸泡2～3min，用无菌水冲洗5遍。

4.2.2 外植体的诱导

在无菌条件下，沥干消毒好的外植体，将两端切成斜切面，然后插于芽诱导培养基中，置于23±2℃培养室中培养，每天光照10h，光照强度2 000lx(以下培养室条件与此相同)。随时剔除污染的材料，将获得的无菌材料转入芽诱导培养基上培养。芽的诱导培养基为WM+6-BA0.5mg·L-1+蔗糖20g·L-1+琼脂5.5g·L-1。其pH值为5.8。接种10d左右有腋芽萌动，20d后将0.5cm以上的腋芽接种到增殖培养基中扩繁。

4.2.3 芽的继代增殖培养

在诱导形成芽丛后，即可进行芽的增殖培养基筛选试验。改良的WM基本培养基，附加激素BA0.5mg·L-1、NAA0.03mg·L-1增殖系数高达4.5，且无菌苗生长健壮无玻璃化现象。

实验中蔗糖的用量、激素的不同配比、封口材料以及光照强度的不适都会导致苗木玻璃化现象产生。对已经产生玻璃化的苗木，采用低浓度(BA0.01～0.05mg·L-1)甚至无激素的培养基，蔗糖用量调整到(20～25g·L-1)，使用透气性好的封口膜如牛皮纸、带透气孔的塑料膜，适当增加苗木光照(3 000lx～4 000lx)均可有效地将玻璃化的苗木恢复正常。

4.2.4 芽的生根培养

中美山杨杂种试管苗生根的培养基为中等无机盐浓度的1/2MS和改良的WM基本培养基，采用生长素组合IBA1.5mg·L-1+NAA0.01～0.02mg·L-1的生根效果高达92.8%～93%，根系生于根基部，根系发达，生根数可高达10条。

5 嫩枝基质扦插技术

为了缩短育苗周期，降低生产成本，国内外许多学者就现有的生根和驯化程序进行了改进，从而产生了试管苗瓶外生根技术[3]。从继代增殖培养的组培无菌苗中剪取1～2cm带有一个腋芽及叶片的茎段为插穗，将嫩茎在100ppm的生根粉中速沾后扦插，扦插基质为经过灭菌的珍珠岩。育苗盘用塑料薄膜密封，扦插后每30min喷雾加湿10min，湿度保持在90%～100%，温度25℃，20d后可取出苗盘，直接进行人工雾状喷水，生根率达到85%，成活率为80%以上。

6 炼苗技术

山杨移栽苗成活率较低，一直是较关注的问题。由于组培苗自身生长状况、移栽时机、移栽基质以及管理的不同，将会得到不同的移栽效果。

6.1 试管苗瓶内炼苗技术

瓶内炼苗技术是比较经典、传统的炼苗方式，在条件优越的温室内可不分季节地随时使用此种方法进行炼苗。当幼苗形成发达的根系，就可移栽在已消毒过的营养杯里，移栽前组培苗可敞开封口在自然光下进行抗性锻炼3～5d，使嫩茎达到半木质化状态，基本适应了外界环境后，移栽到较适宜的基质中，移栽时将组培苗的根系保留1.0～1.5cm，多余剪去，用800倍的多菌灵浸泡15min，冲洗干净，将幼苗移入土中。初栽的幼苗不能完全适应自然环境，需在移栽后7～10d内半封闭，温度在20～24℃为宜。适当雾状喷水，渡过缓苗期后，小苗生长挺拔，有新叶长出，这时可以将移栽苗完全裸露在自然条件下，正常生长和管理。在全自动阳光智能温室内此种方法炼苗，成活率达到90%以上。

6.2 试管苗瓶外炼苗技术

在温室条件比较简陋，不能达到恒温、恒湿的条件下，经常会因为温室光线过强、温度过高，导致炼苗期间苗木徒长，培养基污染，苗木茎部腐烂，以及移栽后易染立枯病等情况，致使苗木移栽成活率降低至50%以下，使育苗成本翻了两番以上。而选择试管苗瓶外炼苗技术可使移栽成活率提高到95%以上。

具体移栽方法为：将生长健壮的生根试管苗直接由培养基中拔出，洗掉根上附着的培养基，将根沾入0.5%的高锰酸钾溶液中灭菌后直接栽入已灭菌的装有蛭石的育苗盘内，当日浇透水，以后3d内用覆膜保持湿度，第4～10d逐渐揭去塑料膜，期间第2、7d分别以1/4MS培养基大量元素溶液代替水进行喷雾，整个过程需要精心管护，保证小苗叶子不干枯。7～15d后苗木长出新根后连同附着在上面的蛭石一起植入育苗容器内在温室中缓苗2～3d，移入自然光下，正常生长和管理。

7 容器苗培育技术

7.1 育苗纸筒工厂化育苗技术

育苗纸筒为黑龙江省造纸研究所研制的苗木繁育专用纸筒，筒高15cm，直径为5cm，是由单个六棱柱式纸筒集合而成的蜂窝纸容器。适应机械或手工作业的就地育苗，单位面积产量比塑料杯提高20%左右，省地省工省力。育苗纸筒工厂化育苗主要步骤如下。

7.1.1 营养土进行科学配置

土壤配方为园土+草炭+细沙1∶1∶1或园土+细沙+厩肥3∶2∶1。营养土均匀混拌，过筛，粒度7mm左右。

7.1.2 育苗纸筒装土

将育苗纸筒展开，放置至移栽苗木的准确位置，将混合好的基质装实，表面要平，填至距纸筒口5mm左右，浇透水。

7.1.3 苗木的移栽与管理

将已生根的小苗移入营养杯中，注意使根舒展、苗木栽紧。移栽后两天内需覆膜，保证叶片不干枯，移栽一星期内需遮荫，之后正常浇水，在造林前不需额外施肥。

7.2 轻基质网袋工厂化育苗技术

轻基质网袋容器育苗具有基质透气、透水、透根性能好，可进行空气修根以及容器重量小、苗木运输便利等优点[4]。与常规方法培育的容器苗相比，其根系发达，移栽不需脱容器，造林成活率高[5]。主要育苗主要步骤如下。

7.2.1 轻基质的配置与灌装

采用中国林业科学研究院林业研究所工厂化育苗研究中心研制的轻基质网袋制作机及其提供的半降解性的无纺纤维材料，用稻壳、腐殖土为基质，按基质配方：稻壳65%+腐殖土35%搅拌筛分机进行配制，灌装基质，制成口径为4.5cm的轻基质育苗容器，统一采用0.1%的高锰酸钾溶液浸泡12h以上，切断成12cm长的小段，然后装入塑料托盆，搬运到育苗场地，整齐摆放于育苗架上，供育苗用。

7.2.2 苗木的移栽与管理

移栽前1d，用花洒将容器基质淋透。移栽方法参照育苗纸筒育苗法。

轻基质网袋育苗苗期生长要注意水肥的管理，特别是水的管理，幼苗期淋水不宜过多，更不能缺水，容器表面发白即应浇水，否则苗木一旦出现枝叶干枯即难以恢复生长或导致死亡。芽苗恢复生长后约30d，用复合肥和尿素对半拌匀，每隔10d追施1次，施肥浓度按0.5%，随着苗木增大，浓度逐渐增加，最多不超过1%，同时施肥后用清水冲洗叶面，以免肥害。芽苗移栽成活后，每月用波尔多液、多菌灵药液交替喷洒1次，以防止立枯病的发生。

7.3 聚氯乙烯塑料杯工厂化育苗技术

育苗容器采用购于市场的聚氯乙烯塑料杯，杯高10cm，直径10cm。其营养土的配置、灌装，以及苗木移栽管理等均可参考育苗纸筒为容器的工厂化育苗方式，此种容器适于在土地条件充足的条件下使用。

8 造林技术

8.1 工厂化容器苗出圃应具备的条件

容器苗出圃时，必须具备一定的标准，具体包括：径、根干质量比例达到1.5～2∶1；苗木干形挺拔，生长茁壮，苗干90%以上达到木质化，无病虫害及机械损伤；苗木停止生长后，顶芽饱满；已形成了良好的根系，同时要剪去伸出容器底部的过长的主侧根；出圃前要灌足水分，包装时要尽量保持根聚体完好无损。

8.2 苗木的包装与贮藏

容器苗可以连同容器一道运往造林地边取边栽，也可以在苗圃包装之后再运往造林地。春季造林应除掉容器以降低运输成本，雨季造林应带容器一起运输，以最大程度地减少对苗木根系的破坏，但可保证造林成活率。

包装运输时选择农膜或丙纶丝袋为包装材料，裁剪成可将苗木根系包裹完全的大小备用。包装过程简述如下：将苗木从容器中取出水平放于塑料膜上，第一排苗木土坨下端距塑料膜底端15cm，左右两端距膜边缘15cm，第二排苗木排放时苗木土坨的下端要与第一排苗木土坨的上端紧挨放置，两排苗木穿插放置已确保茎部不被折断，每个包装可放置四排。排列整齐后，将塑料膜底端向上包住土坨下端，然后由左向右卷起塑料膜，将苗木如同卷饼一样包裹起来，最后在放置土坨的位置进行绑扎，每个包装至少要在底部、中部与苗木的茎部包扎三处，以确保在运输的过程中不散捆，苗木不损坏。每捆包装的苗木数量随容器孔穴的容积大小而变化，9cm直径的容器苗，每捆可包装20株。将包好的苗木水平放置到运输车上即可进行运输。

若选择的造林时间在春末夏初，可将苗木于2月初置于冷藏库中，使苗木处于休眠状态，以解决育苗圃地与高山造林区间物候上的差异问题。苗木需经包装后方能进入冷藏库中，包装方法同上，但要将包装的底部敞开，以利于根系呼吸防止发霉。冷藏库温度调至0℃，湿度为80%～90%。在整个冷藏阶段，库内应保持黑暗状态。

8.3 栽植技术

8.3.1 栽植方法

整好地后，依据容器苗容器的规格开挖植树穴。若有与容器孔穴一致的专用开穴模可直接开穴打孔植苗；若无专用工具时可用镢头挖成略大于容器长度的苗穴，坑挖好后将容器苗垂直放入坑中，最佳深度为容器苗基质的上表面离周围土壤表面1～2cm[6]。

8.3.2 栽植要点

选择理想的栽植点。挖坑时要尽量避开石头堆积处、积水处、伐桩或立木生长处以及灌丛根际处。栽植时要保持苗木与地面垂直，最大允许的倾斜度不大于10°。要踩实，使苗木根聚体与周围土壤紧密相接，不能留任何间隙。一穴只能栽植一株合格的苗木。

9 讨论与展望

9.1 繁育过程技术与环境条件要求较高，难以推广到林户

以组织培养技术为核心的工厂化育苗技术的推广，需要必要的仪器设备如超净工作台、高压灭菌锅等，需要相对较大的无菌操作与培养环境，前期资金投入较大；在生产过程中对技术人员的技术水平和操作熟练程度要求较高，因此此项技术适宜在大型的林木组培工厂应用，而普通的林户难以实现自主操作。所以今后我们将研究重点放在降低生产的技术难度，放宽培养环境条件，以达到普通林户可操作的目的。

9.2 重点提高“两率”，降低生产成本

降低生产成本是提高林木组培工厂化育苗经济效益的关键途径。经过多年的实验摸索，总结出影响组培苗育苗成本最大的因素是组培苗生根率和移栽成活率。根据计算，组培瓶苗生根率和移植成活率为70%的比为90%的每株瓶的成本增加1倍，因此，研究提高组培瓶苗的“两率”，成为降低组培苗生产成本，提高经济效益的关键[7]。依据不同实验条件，在实际生产中我们可以选择不同的移栽方式，但必须遵循的技术要点是移栽一星期内保证两个“湿度”，即环境湿度90%以上，土壤湿度在65%～75%；移栽整个过程中保证25～30℃的环境温度并时刻关注立枯病的防治。在努力提高两率的同时，其他的方式如用食用蔗糖代替试剂蔗糖，用自来水或井水配制培养基，用普通药瓶或罐头瓶代替常用的三角锥瓶等，也都使育苗成本大大下降，也是我们建议的做法。

[1]邢亚娟.中国山杨与美洲山杨杂交种新品系选育研究[M].哈尔滨：黑龙江人民出版社,2005:9～10.

[2]朱大保.国外杨树组培微繁技术的进展[J].北京林业大学学报,1990,12(1):84～91.

[3]刁桂萍,杨传平,詹亚光. 欧美山杨杂种工厂化育苗技术[J].东北林业大学学报,2008,36(9):14～16.

[4]黎明.西南桦容器苗培育技术[J].林业实用技术,2003，(12):22～23.

[5]许传森.轻质网袋容器全光雾插育苗技术与设备[J].林业科技通讯,2001，(8):7～10.

[6]杨春洲,王学文.工厂化容器苗造林技术[J].甘肃林业科技,1999,24(4):36～37.

[7]翟应昌,周志坚,龚峥，等.林木组培工厂化育苗技术的研究[J].广东林业科技,1996,12(4):1～8.