不同马尾松无性系测定林生物量及养分积累的比较

吴鹏飞，刘爱琴*，蒋 建，蔡丽平，马祥庆，陈友力，林文奖

(1．福建农林大学林学院，福建福州350002;2．福建省漳平五一国有林场，福建漳平364400)

马尾松(Pinus massoniana)是荒山荒地造林先锋树种，分布范围广，具广阔且重要的遗传改良特性(季孔庶等，2011)。长期以来国内学者对马尾松良种选育的研究甚多，筛选出的许多优良基因型大大地提高了马尾松人工林的生产力。但由于传统的良种选育比较注意速生性，多是从马尾松的生长性状(杨章旗，2006;刘青华等，2009;胡集瑞，2008)、材质特性(周志春等，1993;郑仁华等，2002;季孔庶等，2005)等方面进行选择，较少考虑林木对土壤养分的消耗。目前选育出的有些速生种源和无性系是以牺牲林地养分为代价来获得高产，易导致林地地力衰退(吴鹏飞和马祥庆，2009;马祥庆和梁霞，2004)。因此筛选出既速生又有较高养分利用效率的马尾松基因型，对于减轻速生树种生长对林地肥力压力和缓解南方人工林连栽生产力下降具有重要的理论和实践意义。

本文选择福建漳平五一国有林场7年生马尾松无性系测定林为研究对象，通过对参试40个马尾松无性系不同营养器官的生物量及N、P、K含量进行测定，分析不同无性系养分积累量的差异，拟筛选出丰产且养分消耗较小的无性系，为今后造林生产实践及科学研究提供科学试材。

1 试验地概况

试验地位于福建省漳平五一国有林场梅水坑工区，地处福建省西南部，东经117°35＇，北纬25°15＇，中亚热带南缘，气候温暖湿润，年均气温20．3℃，年均降雨量1509 mm，无霜期310 d以上，海拔350-400 m，立地条件Ⅱ类。

2 试验设计与方法

2．1 试验设计

1998年进行不同马尾松无性系造林试验，材料来自福建沙县官庄林场和漳平五一林场种子园混合种选育的马尾松优良无性系(M1-M40)。1997年春季进行无性系扦插培育，次年春季选择长势均一、无病虫害健壮苗木上山栽植。采用随机区组试验设计，设5个区组，每一区组内安排40个不同马尾松无性系，每个无性系4株，水平带状整地，株行距2 m×2 m。造林后前3年，每年进行2次抚育。

2．2 试验方法

2005年对7年生不同马尾松无性系测定林进行每木检尺及树高测定，以平均标准木法选择平均木，每个无性系选择2株。地上部采用分层切割法，分别测定叶、枝、干、皮的鲜重;地下部采用全挖法，分别测定根桩、粗根(＞0．5 cm)、细根(≤0．5 cm)的鲜重。随机抽取样品带回室内，烘干测定后换算成为干物质重，并进行养分分析。采用凯氏法测N，钼兰比色法测P，火焰光度计法测K，每个样品重复3次(国家林业局，2000)。

2．3 数据统计分析

采用Microsoft Excel 2003进行数据结果分析，表中数据为2株平均木不同器官生物量及养分含量测定结果的平均值。

3 结果与分析

3．1 不同马尾松无性系生物量的比较

不同马尾松无性系生物量存在较大差异(表1)。40个无性系全株生物积累量平均为15．94 kg·株-1，大于平均产量的无性系占总数50．00%。其中M7号无性系的生物量最大，M1号无性系最小，前者是后者的5．01倍。若选择全株生物量大于平均产量20%以上者为经济效益较高无性系，则有14个无性系入选，占参试总数的35．0%。

从不同器官生物分配量来看，不同无性系间差异明显(表1)。干材高产量是人工林经营的主要目标，不同无性系的干材分配量为2．81-14．71 kg·株-1，其中大于平均产量20%以上的无性系共12个，占参试总数的30．0%。根的生物量大小是林木吸收土壤养分的主要限制因子之一，M7号无性系根的生物量最大，是不同无性系根平均生物积累量的1．74倍。总的看来，不同器官所占比例大小排序为:干＞枝＞根＞叶＞皮。

表1 参试马尾松无性系不同器官生物量的比较(kg·株－1)Table 1 Comparison of biomass among different organs of the tested P．massoniana clones

3．2 不同马尾松无性系各器官养分含量的比较

不同马尾松无性系各器官养分含量存在明显差异(表2)。叶是林木进行光合作用的主要场所，其N、P、K含量均最高，干器官养分含量最低。干器官的N含量在0．58-1．08 g·kg-1之间，P含量在0．06-0．17 g·kg-1之间，K 含量在0．24-0．65 g·kg-1之间。从参试 40 个无性系不同器官养分含量高低顺序来看，N营养含量表现为叶＞细根＞皮＞枝＞粗根＞根桩＞干，P含量的高低顺序依次为:叶＞皮＞枝＞细根＞粗根＞根桩＞干，K含量在各器官中的高低顺序依次为:叶＞皮＞细根＞枝＞粗根＞根桩＞干。

表2 参试马尾松无性系不同器官养分含量的比较(g·kg－1)Table 2 Comparison of nutrient content among different organs of the tested P．massoniana clones

3．3 不同马尾松无性系养分积累的比较

不同马尾松无性系测定林的养分积累量存在较大差异(表3)。N积累量最高的是M7号无性系，为188．76 kg·hm-2，最低的是M29 号，比前者小164．96 kg·hm-2;P 积累量最高的是 M30 号，最低的是M29号，两者相差15．69 kg·hm-2;K积累量最高的是M30号无性系，达到97．20 kg·hm-2，最低的是M29号，仅为17．24 kg·hm-2。从林分养分总积累量来分析，M7号最高，M29号最低，两者相差254．42 kg·hm-2。若选择全株N、P、K积累量分别小于平均值20%以上者为消耗土壤肥力较少无性系，则分别有16、15、14个无性系入选。

表3 参试马尾松无性系测定林养分积累量的比较(kg·hm－2)Table 3 Comparison of nutrient accumulation among the tested P．massoniana clones plantations

从表3可看出，N、P、K在马尾松无性系林分叶积累量均为最大，皮最低，干和枝平均积累量差异不明显，其中N在各器官的积累量由高到低的次序为:叶＞干＞枝＞根＞皮;P和K均为:叶＞枝＞干 ＞根 ＞皮。参试40 个无性系N、P、K 养分积累平均值分别为80．65 kg·hm-2、50．88 kg·hm-2和10．13 kg·hm-2，可见马尾松无性系林分生长对土壤N营养的消耗量最高，其次是K，P营养最少。从干材养分积累量来看，N、P、K积累量小于平均值20%以上的无性系分别为14、38、35个，分别占供试总数的35．0%、95．0%和87．5%。

4 讨论

(1)40个参试马尾松无性系全株生物量5．76-28．83 kg·株-1，当以全株生物量最大的20%无性系为生产力较高基因型时，M7、M26、M30、M14、M4、M22、M13和M5入选，这8个无性系平均全株生物量为24．40 kg·株-1，初步判断可在我国南方土壤肥力条件较好的林区推广造林。

(2)参试无性系不同器官生物量所占比例大小排序为:干＞枝＞根＞叶＞皮。不同无性系的干材分配量为2．81-14．71 kg·株-1，其中大于平均产量20%以上的无性系占参试总数的30．0%。

(3)不同马尾松无性系林分的养分积累量差异明显。若选择全株N、P、K积累量分别小于平均值20%以上者为消耗地力较少无性系，则分别有16、15、14个无性系入选。由于干材是带出林地的主要营养器官，从干材养分积累量来看，N、P、K积累量小于平均值20%以上的无性系分别为14、38、35个。

(4)综合考虑参试马尾松无性系测定林的生物量与养分积累量，M18号无性系的生物产量较高，而N积累量小于平均值的20%，初步判断为N营养利用效率较高基因型。M4、M5、M7、M9、M13、M14、M18、M22、M23、M26和M30无性系的干材生物量大于平均值20%，但P和K营养积累量均小于平均值的20%，属于对林地养分消耗较小的高产无性系，可作为马尾松营养遗传学方向研究的良好试材。

国家林业局．2000．森林土壤分析方法．北京:中国标准出版社，116-121．

胡集瑞．2008．马尾松种子同建园亲本性状遗传变异及优质速生无性系选育．福建林业科技，35(2):21-24．

季孔庶，樊民亮，徐立安．2005．马尾松无性系种子园半同胞子代变异分析和家系选择．林业科学，41(6):43-49．

季孔庶，毛桃，康建诚，周纯．2011．马尾松材性遗传改良研究进展．林业科技开发，25(5):1-5．

刘青华，金国庆，张蕊，储德裕，秦国峰，周志春．2009．24年生马尾松生长、形质和木材基本密度种源变异与种源区划．林业科学，45(10):55-61．

马祥庆，梁霞．2004．植物高效利用磷机制的研究进展．应用生态学报，15(4):712-716．

吴鹏飞，马祥庆．2009．植物养分高效利用机制研究进展．生态学报，29(1):427-437．

杨章旗．2006．马尾松种子同优良家系生长性状选择．福建林学院学报，26(1):45-48．

郑仁华，杨宗武，梁松庆，陈国金，傅忠华，潘琼蓉，王炳章，傅玉狮．2002．马尾松建筑材优良家系的选择．福建林学院学报，22(1):1-3．

周志春，傅玉狮，吴天林．1993．马尾松生长和材性的地理遗传变异及最优种源区的划定．林业科学研究，6(5):556-564．