贵州省棕榈种源地理变异研

2018-05-16胡志姣赵杨

西部林业科学 2018年2期

胡志姣，赵杨

(贵州大学林学院，贵州贵阳 550025)

棕榈〔Trachycarpusfortunei(Hook.) H.Wendl.〕属棕榈科(Palmae)棕榈属(Trachycarpus)植物，原产中国、日本，广泛分布于秦岭、淮河以南[1]，因其具有很高的经济价值和观赏价值，现已被引种栽培至世界各地[2-4];因棕榈纤维弹性好、强度高、耐腐蚀性的特点，在古代常用于制作蓑衣、床垫等，目前对其研究很少，主要在其药用价值[5]、种子生理生态、苗木抗寒性、优树选择[6-7]、土木工程、水利工程、环境工程和复合材料等[8-10]等方面，鲜有关于种质资源多样性及种源选择等研究的相关报道。棕榈也是贵州省的乡土树种，由于其具有浅根性、宜石灰土等特性，可广泛用于石漠化综合治理,但贵州省棕榈天然林破坏严重，基本为孤树零星分布，人工种植处于起步阶段。本文对贵州省21个种源的棕榈表型性状进行分析，探讨贵州省棕榈的种源变异规律，为种源选择与驯化栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

在贵州省21个地区调查采样及种源地情况见表1。所选样株均为野生资源，树龄在15年左右，单株距离在50m以上；棕片均采集活叶下5片，沿叶痕整齐割下。各种源形态指标测定植株20株，棕片收集植株10株，每株5片。

表1 各种源地情况及采样情况Tab.1 Geographical and ecological factors of Trachycarpus fortunei provenance

1.2 实验方法

1.2.1 形态指标测定

共测量树高、胸径、冠幅、花果柄距顶高、棕片面积、棕板重量和棕丝重量7个指标。树高、冠幅测定精确到0.1m，胸径、棕片长、宽、高测定精确到0.1cm，花(果)柄距顶高精确到1cm，重量测定精确到0.01g，各指标测定3次取平均值。

1.2.2 生化成分测定

测定脂蜡质、水溶物、果胶、半纤维素、木质素、纤维素6个生化指标,参照GB5889-86《苎麻化学成分定量分析方法》；测定灰分含量参照GB/T2677.3-1993。各化学组分均测定3次取平均值。

1.3 数据处理

采用Excel统计数据；用SPSS 19.0统计分析软件计算平均值、标准差、变异系数、方差分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 各性状的遗传变异

研究表明，14个性状的变异幅度较大(表2)，如纤维素15.42%-48.90%，木质素24.01%-58.05%，半纤维素含量13.07%-33.31%，花果柄距顶高10-124cm，胸径8.2-16.7cm，棕片面积854.08-2 352.12cm2，棕板重量9.40-78.58g。14个性状的变异系数在11.09%-58.39%之间，平均值为27.38%，变异系数均大于10%，脂蜡质含量的变异系数最大，为58.39%，其次是果胶含量，为56.62%，半纤维素含量变异系数最小，为11.09%；14个性状的变异程度顺序为脂蜡质>果胶>棕板重量>棕丝重量>树高>灰分>水溶物>冠幅>纤维素>棕片面积>木质素>花果柄距顶高>胸径>半纤维素。由此可知，贵州省棕榈资源表型性状的变异程度和变异系数均较大，各性状差异明显，多样性丰富，具有选育优良品种的潜力。

2.2 4个形态指标的种源分析

4个形态指标的种源分析见表3。

表2 各种源表型性状变异分析Tab.2 Phenotypic characters analysis of various provenances

表3 各种源棕榈资源形态指标统计Tab.3 Phenotypic traits of populations Trachycarpus fortunei provenance

由表3可知，各种源树高、胸径、冠幅、花果柄距顶高4个形态指标经方差分析基本上差异显著(P<0.05)，但是同一个区的种源间差异不显著，如黔西区的纳雍、织金、水城3个种源的树高差异不显著。树高平均值最大的是罗甸，为4.30m，最小为安龙(3.16m)，树高变异系数最大值为三都(44.66%)，最小为普定(17.39%)；胸径平均值最大为石阡(13.21cm)，其次为纳雍(12.96cm)，最小为罗甸(10.63cm)，胸径变异系数最大，为荔波17.33%，最小为凤冈(6.46%)；冠幅均值最大为湄潭(3.37m)，最小为望谟(1.74m)，冠幅变异系数最大值为罗甸(33.96%)，最小值为岑巩(11.81%)；花果柄距顶高平均值最大值为正安(65.15cm)，最小值为水城(28.82cm)；花果柄距顶高变异系数最大值为湄潭(48.92%)，最小值为罗甸(21.43%)。根据各种源4个性状变异系数的平均值评价各种源的变异程度，平均值在15.29%-26.50%之间，织金>荔波>湄潭>三都>凤冈>镇远>正安>丹寨>册亨>贵定>望谟>兴义>六枝>罗甸>纳雍>安龙>水城>岑巩>石阡>独山>普定。由此可知不同种源之间存在明显的形态分化。

2.3 棕片表型性状种源分析

2.3.1 棕片形态指标分析

由表4可知，各种源棕榈资源棕片的棕片面积、棕板重量和棕片丝重量经方差分析后基本上差异显著(P<0.05)，但同一个区的种源间差异不显著。其中棕片面积均值最大为荔波(1 882.79cm2)，最小为册亨(1 247.32cm2)，前者是后者的1.5倍，棕片面积变异系数在1.26%-23.89%之间，岑巩变异系数最大，其次是三都，为21.12%，水城最小；棕板和棕丝重量是衡量棕树棕纤维产量的最重要指标，各种源棕板重量变幅为18.83-49.21g，变异系数在7.37%-54.30%之间，棕丝重量变幅为17.11-28.50g，变异系数在3.27%-41.72%之间，说明各种源间棕板和棕丝的变异大，选育潜力大，其中以荔波(棕板49.21g、棕丝26.89g)、罗甸(棕板47.02g、棕丝27.14g)、三都(棕板39.45g、棕丝24.52g)、纳雍(棕板26.48g、棕丝23.19g)等种源棕片品质为佳；荔波、罗甸、岑巩和纳雍4个种源的棕片3个指标的变异系数均较大，多样性丰富。

表4 各种源棕榈资源棕片形态指标分析Tab.4 Phenotypic traits of palm sheet of populations Trachycarpus fortunei provenance

2.3.2 棕片化学组分分析

经过对21个种源棕榈棕片化学组分含量测定，结果表明各棕榈种源的脂蜡质含量、水溶物含量、果胶含量、半纤维素含量、木质素含量、纤维素含量和灰分含量基本差异显著(P<0.05)(表5)，但同一区的种源间差异不显著。

表5 不同种源棕榈的7个生化指标的平均值与变异系数Tab.5 Average and variance coefficients of 7 biochemical indexes of populations Trachycarpus fortunei provenance %

由表5可知，脂蜡质、水溶物、果胶和灰分是棕片的微量成分，其中果胶含量各种源平均值，最小为0.84%，但是以上各成分的变异系数在各种源间差异较大。半纤维素、木质素和纤维素是棕片的主要成分，半纤维素各种源间变幅最小，为20.51%-25.08%，变异系数在1.50%-19.96%之间；木质素为最主要成分，变幅为33.55%-43.52%，变异系数在4.38%-23.46%之间；纤维素含量变幅为29.24%-40.14%，变异系数在4.49%-27.29%之间，其中荔波、岑巩地区为佳。

2.3.3 不同农业气候区棕榈资源表型性状变异分析

按照贵州省农业气候区分类，可以将本研究所实验调查的21个种源分为7个区，其表型性状分析结果见表6。14个性状在7个气候区的变异系数的变幅非常大，在4.32%-83.30%之间，其中黔中伏旱气候区的半纤维素变异系数最小，黔北温和伏旱气候区的果胶变异系数最大；黔东南温暖湿润农业气候区的棕片面积、棕板重量、棕丝重量最佳，均优于其他6个区，其次是黔东北温暖伏旱农业气候区。7个气候区变异系数平均值大小为黔南温热春干气候区>黔北温和伏旱气候区>黔西南温和春干夏雨气候区>黔西温凉春干气候区>黔中温和湿润气候区>黔东南温暖湿润农业气候区>黔东北温暖伏旱气候区。

2.4 贵州省棕榈资源表型性状聚类

2.4.1 贵州省棕榈种源聚类

基于21个棕榈种源的树高、胸径、冠幅、花果柄距顶高、棕片面积、棕板重量、棕丝重量、脂蜡质含量、水溶物含量、果胶含量、半纤维素含量、纤维素含量、木质素含量和灰分含量14指标进行聚类分析，结果表明(图1，表7)，在欧式距离为21处可将21个种源分为4类，第1类10个种源分别为黔东北区的石阡、镇远和岑巩，黔东南区的荔波和三都，黔北区的正安和凤冈，黔中区的独山、丹寨和贵定，此类把以上4个区除湄潭以外的种源全聚在一起，除纤维素含量处于最大值，其余各指标均属于中等水平；第2类只有黔南区的罗甸1个种源，此类树高、棕片面积、棕板重量、棕片丝重量、水溶物含量和灰分含量均属最大值，分别为4.30m、1 684.97cm2、47.02g、27.14g、3.42%、2.35%；第3类3个种源分别是黔西南区的普定、黔西区的织金和黔南区的望谟，此类胸径、花果柄距顶高、脂蜡质含量、果胶含量和木质素含量属最大值，分别为12.26cm、56.90cm、2.47%、1.28%和40.09%；第4类7个种源分别是黔西南安龙和六枝，黔南区兴义和册亨，黔西区的纳雍和水城，黔北区的湄潭，花果柄距顶高、棕片面积、棕板重量、棕丝重量和果胶含量均属最小值。由此可见贵州省棕榈资源聚类与其地理位置有一定的关联。

表6 不同农业气候区棕榈资源表型变异分析Tab.6 Phenotypic variation of Trachycarpus fortunei resources in different agricultural climatic regions

表7 21个种源棕榈资源聚类情况Tab.7 Dendrogram of 21Trachycarpus fortunei provenances

图1 不同种源棕榈资源聚类Fig.1 Dendrogram of 21Trachycarpus fortunei provenances

图2 贵州省棕榈资源农业气候区聚类Fig.2 Dendrogram of Trachycarpus fortuneiprovenances in different regions

2.4.2 贵州省棕榈资源农业气候区聚类

贵州省棕榈资源农业气候区聚类如图2所示，在欧式距离为12时将7个气候区分为4类，第1类为黔西南温和春干夏雨气候区和黔西温凉春干气候区；第2类黔南温热春干气候区；第3类黔北温和伏旱气候区和黔中温和湿润气候区；第4类黔东北温和伏旱气候区和黔东南温和湿润气候区。由此可见贵州省棕榈的地理分化与地理位置、年降雨量、年均温都有一定的关系。

3 结论与讨论

研究表明，贵州省21个棕榈种源的14个性状其变异系数在11.09%-58.39%之间,平均值为27.38%，脂蜡质含量和果胶含量变异系数较大分别为58.39%、56.62%，胸径、花果柄距顶高、半纤维素含量和木质素含量变异系数相对较小；各性状变异系数在各种源间差异大，如胸径6.46%-17.33%、棕片面积1.26%-23.89%、棕丝重量3.27%-41.72%、纤维素4.49%-27.29%。说明贵州省棕榈种质资源表型变异幅度和变异系数均较大，具有很大的选育潜力。

基于种源表型性状的聚类分析可将21个种源分为4类，其中黔北、黔中和黔东地区的种源基本聚于第1类，黔西、黔西南和黔南的种源基本聚于第4类，这与农业气候区的聚类结果基本一致，说明贵州省棕榈资源表型性状存在地理分化，主要体现在省内东部和北部地区优于西部和西南部地区的差异。

棕板和棕丝重量是衡量棕树产量的最主要指标，荔波和罗甸地区棕板和棕丝重量均值均优于其他地方。7个农业气候区中黔东南区最优，棕板、棕丝重量均最大，其次是黔东北区。

半纤维素、木质素和纤维素是棕片的主要化学成分，各种源的变异系数相差较大。近年来，对棕榈纤维的研究正多元化，如水利工程、弹性材料等。有研究报道纤维的强度受纤维素影响最大，木质素次之[12]，因此贵定和独山种源的棕纤维强度可能强于其他地区。

总之，贵州省棕榈资源表型性状变异丰富，且其中荔波和罗甸地区相对较好；整体而言，黔东地区优于其他区域。

参考文献：

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