福建武平红锥种源在浙江淳安的生长评价
2016-12-29丁奕炜姜俊马黄瑞魁赵国淼陈文充曾燕如
丁奕炜,姜俊马,黄瑞魁,赵国淼,陈文充,曾燕如*
(1.浙江农林大学 亚热带森林培育国家重点实验室培育基地 浙江 临安 311300;2. 浙江省淳安县富溪林场 浙江 淳安 311700)
福建武平红锥种源在浙江淳安的生长评价
丁奕炜1,姜俊马2,黄瑞魁1,赵国淼1,陈文充1,曾燕如1*
(1.浙江农林大学 亚热带森林培育国家重点实验室培育基地 浙江 临安 311300;2. 浙江省淳安县富溪林场 浙江 淳安 311700)
2011年从福建武平10棵红锥(Castanopsis hystrix)母株采集种子,测定种子性状,次年在浙江省淳安县繁殖实生苗,2013年定植,进行不同家系造林对比试验。结果表明,10个家系种子的千粒重、生活力和发芽率的平均变异系数均小于 5%,发芽势的变异系数极大;1年生红锥苗造林存活率达 100%,2015年时的保存率为89.33%,有3个家系的保存率达96.67%;10个家系在地径、苗高、分枝数都存在极显著差异。因此有必要在家系层面开展选择;家系选择中尤其要选择发芽势比较高的,同时要考虑造林的用途。
红锥;家系;种子性状;苗木性状
红锥(Castanopsis hystrix)为壳斗科(Fagaceae)常绿大乔木,其天然林分布在地理范围为18°30′~25°N,95°20′~118°E,海拔30~1 600 m,稍干燥及湿润的山地及缓坡上,主要分布于台湾[1]、福建南部、湖南南部、西藏东南部、贵州西部、云南、广东和广西的大部分地区、海南中部山区以南等地,其中广东、广西、福建和云南是我国四大红锥天然林分布中心,尤以广西分布较为集中;在浙江省,仅南部的温州平阳一带有天然分布。此外,越南、缅甸、老挝、柬埔寨、不丹、印度等国也有红锥天然林分布[2~5]。
红锥生长快,用途广泛,是优良的造林树种[6]。其木材坚硬且耐腐性较强,机械加工性能优秀,被广泛用于建筑业、造船业、家具制造业等;其种子富含淀粉,可用于酿酒与饲料生产;且种子和壳斗还都富含单宁,可提制栲胶。我国台湾和日本的学者已经成功地从红锥叶片中提取出黄烷醇和一种新型水解单宁(CastanopsininI),并用于药物开发与研究,前者为一种心血管疾病治疗药物,而后者则曾被研究用于抑制HIV病毒的反转录酶[7~9]。红锥还是一种优良的固碳树种,特别是在高CO2浓度环境下,其固碳能力优异[10]。因此,在全球气候变暖的背景下,红锥是生态公益林建设中可供选择的优良树种。
目前国外有关红锥研究的报道不多。国内由于其分布的特点,多数研究集中在广东、广西、福建、云南等主要分布区,涉及从种源[11~16]、家系[17]角度进行苗期生长性状、水分及光合生理[18~21]、造林试验[22~23]、木材性状[24~25]研究,以及实生[26]、扦插[27~28]、嫁接[29~31]繁殖等。福建省林业科学研究院等开展的不同种源家系研究表明,红锥不同家系的苗期差异主要由苗高、地径和生物量比决定,优良家系苗高、地径与生物量比的遗传增益分别为 23.84%~69.02%、19.36%~58.80%和 11.84%~44.11%。由此可见,红锥不光有种源选择的潜力,且在家系水平也具有选育的潜力[17]。
本研究以福建武平 10个红锥家系为研究对象,研究其种子性状,并通过造林对比试验,研究其苗期生长性状,探索其在浙江省的适应性与家系选择的必要性,从理论上为今后优良家系选择,在浙江的推广种植奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料
试验所用种子,2011年秋季采自福建省龙岩市武平县梁野山10个生长正常、健壮的单株,各单株树高9~14 m,平均10.5 m,胸径38 ~ 55 cm,平均47.5 cm。种子带回实验室后,一部分进行种子性状的测定,另一部分种子则进行贮存及催芽,用于培育幼苗,供后续的试验使用。
1.2 方法
1.2.1 种子性状测定 用于种子性状测定的样品采用四分法取样,重复3次。测定指标包括千粒重、生活力、发芽率与发芽势。生活力测定采用0.5%四唑染色法(TTC)。发芽率测定在FPQ多段人工气候箱(宁波莱福科技有限公司)中进行,基质为浇透水的珍珠岩;设置昼夜各12 h,温度白天28℃,夜晚20℃,湿度白天90%,夜晚80%;每日观察并对发芽种子进行计数,最后计算发芽率(正常发芽粒数与供试种子总数的百分比)及发芽势(高峰时正常发芽的种子数与供试种子总数的百分比)。
1.2.2 育苗 种子带回实验室后室温流水浸泡24 h,以杀死种子内的昆虫幼虫。而后将红锥种子置于一次性塑料花盆中湿沙层积,并将花盆半埋于地坑中,覆上塑料薄膜,以防止由于盆壁过薄所造成的水分丧失过快及鼠害。种子贮藏期间定期检查,及时补水。第二年春季穴盘育苗,基质为现成购入基质(50%)、黄泥(40%)、焦泥灰(10%)的混合物。为防止鼠害,用炒熟的稻谷拌以防鼠药,撒在基质表面。
1.2.3 田间对比试验 试验林营造地为浙江省淳安县富溪林场里四林区大叶坞杉木(Cunninghamia lanceolata)采伐迹地。造林地采用穴状整地造林,株行距为2 m×3 m,2013年3月初定植,并于造林后的第一个夏季在苗木周边清除杂草。试验林采用完全随机区组设计,3个区组,每个区组内每个家系为1个小区,每个小区10个单株。造林材料为1年生根系完整的红锥实生苗。
1.2.4 数据处理 用M icrosoft Excel和SPSS 18统计软件对各指标进行计算、方差分析和多重比较。
2 结果与分析
2.1 种子性状的分析
由表1表明,来自福建武平10个母株红锥种子的千粒重、生活力、发芽率、发芽势平均值为2 706.41 g、93.56%、85.606%、19.278%,其中前3个指标的平均变异系数(CV)都不大,均小于5%,但发芽势的变异系数极大,平均达到43.15%。方差分析表明,各母株间千粒重及发芽率差异极显著(p<0.01)(表2)。多重比较显示,发芽率最高的母株(93.33%)与发芽率最低的2个母株(76.70%、72.20%)之间差异显著,发芽率最高母株的种子在供试的种子中并不是最大的(表1),种子大小与发芽率之间没有直接的关系。
表1 福建武平10个母株红锥种子性状特征值Table 1 Seed traits of 10 C. hystrix families from Wuping of Fujian
表2 福建武平10个母株红锥种子性状方差分析Table 2 ANOVA of seed traits of 10 C. hystrix families from Wuping of Fujian
2.2 苗木生长性状分析
一定造林面积内成活株数占原来总株数的百分比称为造林成活率;造林后成活的株数占造林总株数的百分比称为保存率。成活率与保存率均可用来衡量种源的生态适应性。福建武平10个家系红锥的成活率与保存率统计表明,10个家系的造林成活率均达到了100%,至2015年保存率的平均值也达到了89.33%,其中有6个家系的保存率达到了90.00%以上,说明参试的10个家系在浙江均表现出了很好的生态适应性;其中家系5、6 和7的保存率最高,均达96.67%,而家系4与家系10的保存率最低,为76.67%(表3)。
表3 福建武平10个红锥家系造林成活率与保存率Table 3 Survival and conservation rates of seedlings of 10 C. hystrix families in Chun’an
苗高、地径、分枝数等的苗木生长性状也是苗木造林后其对试验点的生态适应性的重要评价依据。本研究对福建武平10个红锥家系实生苗头3年生时的苗高、地径,以及在造林初1年生苗和3年生苗的分枝数进行方差分析,结果表明10个家系在地径、苗高这2个指标上连续3 a存在极显著的差异(p<0.01)(表4),其中家系6的平均地径及苗高连续3 a在10个家系中名列第一,其3年生时平均地径达10.49 mm,平均苗高达136.59 cm,而地径、苗高最小的家系每年各有不同(表5)。10个家系的分枝数同样在造林初及造林后第3年都存在极显著差异(p<0.01)(表4);苗木1年生时平均有分枝0.45个,其中家系1的分枝数最多达到平均0.93个,而家系9最少仅为平均0.03个;造林后第3年各家系平均有分枝15.57个,其中家系6拥有最多分枝,达19.06个,而家系1则变为最少仅为12.59个(表5)。
表4 福建武平10个红锥家系苗木生长性状方差分析Table 4 Two-way ANOVA of grow th traits of 10 C. hystrix families in Chun’an
表5 福建武平10个红锥家系生长性状的多重比较Table 5 Multiple comparison on grow th traits of 10 f C. hystrix families in Chun’an
由于第1年培育是在苗圃进行的,基质相同,家系间苗木生长性状上差异显著主要是家系间遗传背景上的差异造成的,后2a造林地的环境条件对苗木的生长有一定影响,这从方差分析中也有所体现(表4)。
3 结论与讨论
浙江省为红锥天然分布的北缘。已有分子生物学手段和考古学手段证明,浙江省在第四纪冰川期之前曾是红锥的天然分布区[32~33],因此现在的浙江省仍有可能适合红锥的生长。本试验表明,福建武平红锥在浙江淳安富溪林场造林成活率、保存率均较高,且生长旺盛,初步说明红锥在浙江省适生性良好,能够正常生长,且用一年生苗造林是可行的。但本试验仅在一地开展了田间试验,且试验林营造地富溪林场位于千岛湖畔,具有湖泊周围独特的小气候,试验具有一定的局限性。要在浙江省推广种植红锥,冬季的低温是可能的限制因素,目前尚未见到有关红锥抗寒性的报道。因此,在未来的研究工作中有必要进行红锥低温胁迫试验。
广东、广西 10个红锥地理种源的育苗研究发现,种源间在种子千粒重上存在极显著的差异,但种源间的平均苗高则不存在显著差异[11]。此外,福建多个种源(不包括武平种源)不同家系的研究发现,红锥苗高与地径的遗传力都不低[17]。本研究在同一种源家系水平进行研究,发现红锥在各种子性状与各幼苗生长性状上均呈显著或极显著差异,说明在家系层面开展选择是有意义的。红锥造林成活率及保存率都不低,而其种子的千粒重、生活力、发芽率、发芽势4个指标中前3个变异不大,而发芽势变异系数很大,发芽率各母株间差异极显著。从生产苗木的角度来讲,家系选择要考虑发芽率及发芽势,尤其要选择发芽势比较高的家系。家系6和8不仅苗高及地径生长名列前茅,且分枝习性也强,有利于早期树冠的形成;其中家系6的种子发芽率、发芽势最高,家系5这二个参数值也不低,尽管这二个家系的种子都不是最大,但家系6发芽势的变异系数比家系5要小得多。从生态公益林营建苗培育的角度来讲,分枝习性可以是非优先考虑的因素,林副产品开发用种子的生产也是如此,但如果从用材林的角度来讲,枝下高越高越好,主要考虑主干的通直性。
有研究表明,7年生为红锥优良家系早期选择的最佳林龄[34]。本试验中苗期的优势是否能在今后的幼林与成林阶段长期稳定地表现出来尚未得知。因此,建议在未来的研究工作中继续对此试验林进行定期的观测与研究。
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Evaluation on Grow th of Castanopsis hytrix from Wuping of Fujian
DING Yi-wei1,JIANG Jun-ma2,HUANG Rui-kui1,ZHAO Guo-m iao1,CHEN Wen-chong1,ZENG Yan-ru1*
(1.The Nurturing Station for the State Key Laboratory of Subtropical Silviculture, Zhejiang A & F University, Lin'an 311300, China; 2. Chun’an Fuxi Forest Farm of Zhejiang, Chun’an 311700, China)
Ten Castanopsis hystrix trees were selected for seed harvesting from Wuping of Fujian in 2011. Seed traits were determ ined and seedlings were cultivated in Chun’an, Zhejaing province in the next year. In 2013, comparison tests were implemented on families by afforestation of 1-year seedlings. The result demonstrated that thousand seed weight, viability and germination rate of tested seeds had mean variable coefficient less than 5%, but germ inative force had great variable coefficient. 1-year seedlings of different fam ilies had 100% survival rate, 89.33% conservation rate in 2015, among them, seedings of 3 families had conservation rate of 96.67%. Ground diameter, seedling height and branching number of tested fam ilies had great difference. Advices were offered for fam ily selection by germ inative force and afforestation target.
Castanopsis hystrix; fam ily; seed trait; seedling trait
S792.189.05
:A
1001-3776(2016)02-0020-06
2015-11-03;
:2016-02-11
浙江省科技重大项目(2045210008)
丁奕炜(1989-),男,浙江嘉兴人,硕士研究生,主要从事森林培育研究;*通讯作者。