不同种源核桃楸种子性状及幼苗生长特性研究

(1.黑龙江省牡丹江林业科学研究所，黑龙江 牡丹江 157010；2.黑龙江省林业科学研究所，哈尔滨 150081)

核桃楸(JuglansmandshuricaMaxim.)又名胡桃楸，属于胡桃科(Juglandaceae)核桃属(Juglans)落叶乔木，是东北地区三大珍贵硬阔叶树种之一[1]。其木材材质坚硬，致密，纹理通直，耐腐，可用作建筑、军工、车辆装修、船舶和家俱等的材料[2]；果实营养价值高，含油率高，是极佳的森林食品，是东北地区具有开发前途的优良干果树种[3]；核桃楸还有一定的药用价值，青果、枝皮及种仁均可入药[4]，具有抗癌、抗肿瘤、降血脂、养胃温肾润肠等功效[5-7]。有学者对核桃楸种子性状进行了研究[8-9]，但对不同种源种子性状及苗期生长差异的研究报道较少。本试验通过研究不同种源核桃楸种子性状及苗期生长差异分析，探讨种子性状与幼苗生长的关系，为早期种源选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料来源

试验材料来源于海林林业局三部落林场、绥阳林业局寒葱河林场、双鸭山林业局青山林场、方正林业局星火林场、兴隆林业局蚂螂河林场等地的核桃楸种子。

表1 不同种源核桃楸编号及种源地情况

1.2 育苗试验地概况

试验地设在黑龙江省海林林业局三部落苗圃。该地位于北纬44°41′51、东经129°14′39″，年平均气温3.3 ℃，年最高温度32.3 ℃，最低温度-30.0 ℃，无霜期125 d，降水量723.4 mm，蒸发量853.3 mm，≥10 ℃有效积温2 400，日照时数1 981.8 h，相对湿度73%。试验土壤为沙壤土，有机质含量6.6%，速效氮含量0.3%、速效磷含量0.24%和速效钾含量0.42%。

表2 不同种源核桃楸种子性状

注：数值后同列不同小写字母表示0.05水平上差异显著。下同。

表3 不同种源核桃楸种子性状变异及方差分析

注：**表示在0.01水平上差异显著，*表示在0.05水平上差异显著。下同。

1.3 试验方法

采集不同种源的果实5 kg，每个种源随机抽取50粒，在实验室用电子游标卡尺测量果实的纵径、横径、侧径，坚果的纵径、横径和侧径，用电子天平称量各种源种子的带皮重和坚果干重。对坚果进行去壳处理，测量种仁质量，计算出仁率；在种壳碎片中挑选出较大碎片测量其壳厚，计算平均值。种子经沙藏变温处理后第2年播种育苗，随机区组排列，各种源区内随机选20株苗木作为生长量测定的固定株，于9月上旬测定苗高、地径(主干距地面10 cm处的直径)、叶长、叶宽、叶面积等生长指标。

1.4 数据处理

采用Excel 2007软件进行数据整理，SPSS 17.0统计软件进行方差分析和相关分析，采用DPS数据处理系统v 17.10进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同种源核桃楸种子性状变异分析

从表2可以看出，5个不同种源的核桃楸果实及种子性状均有一定的差异。5个种源果实三径以3号、5号和4号种源的较大，三径分别为5.61～6.03 cm、3.83～3.93 cm和3.72～3.79 cm，其次为2号，而1号的三径较小。种子三径的范围分别为4.17～5.17 cm、2.59～2.92 cm和2.57～2.94 cm，5个种源大小依次为3号>5号>4号>2号>1号。不同种源的种子及种仁重量与果实及种子三径的表现有所不同，种子重量以4号的最大，平均为11.22 g；其次为5号和3号，分别比前者小10.16%和10.34%；而2号和1号的较小，分别比4号小27.80%和36.10%。种仁重量的范围在1.24～2.04 g之间，5个种源大小依次为4号>3号>5号>2号>1号。各种源的出仁率表现与种仁质量有所不同，以3号的出仁率最大，平均为18.68%，其他种源依次为4号>1号>5号>2号，分别比3号少0.46%、1.37%、1.89%和2.15%。5个种源的果壳厚度在5.04～5.19 mm之间，各种源间相差不大，2号和5号种源的果壳较厚，3号和4号的较薄。方差分析结果表明，各种源在果实三径、种子三径、种子及种仁质量、出仁率和壳厚等性状方面差异达到显著水平或极显著水平。

表4 不同种源核桃楸苗木生长性状及多重比较

表5 不同种源核桃楸种子性状及幼苗生长的相关分析

注：相关系数为Pearson相关系数。

对不同种源核桃楸果实及种子性状进行方差分析(见表2、表3)，结果表明，果实及种子主要性状在种源间及种源内均存在着丰富的变异，各性状在种源间存在极显著差异。种源间的变异以种仁和种子重量最大，变异系数分别为31.46%和26.70%，其次为出仁率、种子纵径、果实纵径和种子侧径，变异系数均大于10%，而其他性状的变异较小，变异系数在9%以下。

各性状在种源内的变异也较大。种源内也以种仁重量的变异最大，变异范围为20.06%～40.18%，各种源的变异系数均在20%以上；种子重量变异范围在14.91%～39.14%之间，其中1号种源的变异系数最大，其次为5号和2号，变异系数接近20%，其他2个种源在15%左右。出仁率变异范围在9.19%～16.12%之间，其中4号和5号的变异系数较大，1号的变异系数较小。果实三径及种子三径以1号的变异最大，变异系数约为10%以上，其他种源在5%～10%之间。而壳厚的变异最小，范围在3.42%～6.88%之间，其中3号种源的变异系数较大，4号和5号的变异系数较小。

2.2 不同种源核桃楸苗期生长差异分析

由表4可知，不同种源间苗木的生长也存在明显的差异。5个种源中以1号、3号和4号的苗较高，平均28.0 cm左右，显著地高于其他2个种源，三者间差异不显著。这3个种源苗高的变异幅度也较大，以4号的变异系数最大，为34.59%；其次为3号和1号，变异系数分别为30.46%和29.84%；而2号和5号的苗高较小，变幅不大，变异系数分别为28.76%和20.38%。地径生长方面，以3号、4号和5号的较大，平均0.73～0.79 cm，1号和2号的较小，约为0.66～0.69 cm；5个种源中以1号地径的变异系数最大，高达34.22%，3号的最小，变异系数为16.44%，其他几个种源变异系数均在22%以上。5个种源叶片形状、长宽比和叶面积等存在一定的差异，3号种源叶片长度最大，宽度最小，叶形较长；4号、5号和2号种源叶长13.26～13.98 cm，叶宽4.99～5.35 cm，长宽比2.57～2.68；而1号种源叶长最小，叶宽最大，长宽比最大。各种源叶长、叶宽及长宽比的变异系数范围分别为9.23%～17.57%、13.28%～18.42%和11.57%～23.71%，以1号的叶片的变异系数较大，4号的变异系数较小。叶面积以3号的最大，平均为58.23 cm2；其次为1号和4号，分别比前者少5.01%和5.17%；再次为2号和5号，平均50.00 cm2左右。3号种源叶面积的变异系数较小，而其他几个种源的变异系数均较大，平均约为20.0%。方差分析结果表明，不同种源间核桃楸苗木的苗高、地径、叶长、叶宽、长宽比及叶面积生长差异显著，苗高、地径和叶片性状的遗传变异明显。

图1 种源间核桃楸种子及幼苗生长性状的聚类分析

2.3 核桃楸种子性状及幼苗生长的相关性分析

对核桃楸种子性状及幼苗生长性状进行相关分析(见表5)，结果表明，种子重量与仁重、种子三径呈极显著正相关，相关系数分别为0.889、0.690、0.754和0.727；与壳厚呈显著负相关。仁重也与种子重量、三径呈极显著正相关，与壳厚呈显著负相关。出仁率与仁重呈极显著正相关，相关系数为0.531。种子性状与幼苗生长性状具有一定的相关性，但相关性不大，相关系数较小，其中苗高与出仁率呈显著正相关，相关系数为0.132。

2.4 种源间的聚类分析

对5个种源核桃楸的种子三径、种子重量、仁重、出仁率、苗高、地径等种子及幼苗生长主要性状采用欧氏距离类平均法进行聚类分析，聚类结果如图1所示。结果表明，5个种源可在阈值6.0左右划分为3组，第1组为兴隆蚂螂河和绥阳寒葱河种源，其特点表现为种子三径、种子重量、仁重和出仁率中等，苗高、地径和叶片生长较大；第2组为双鸭山青山和方正星火种源，表现为种子三径、种子重量、仁重和出仁率大，苗高、地径和叶片生长大；第3组为海林三部落种源，表现为种子三径小，种子和仁重量小，出仁率中等，苗高和叶片生长中等，地径生长较小。

3 结论与讨论

核桃楸在我国东北地区资源丰富，其种群地理分布区域为温带针阔混交林和阔叶林区域，黑龙江省的完达山脉和小兴安岭是核桃楸的最适生长区域[10]。通过对黑龙江主要适生区的核桃楸资源进行调查，根据果实种子大、出仁率高、树体生长快等优良资源选择标准收集各个地区的核桃楸资源，将收集的资源进一步开展种源试验。同一树种因环境的变化会在不同产地发生遗传变异，这种变异会表现在种子及苗木生长过程中。本试验以5个种源的核桃楸资源为材料，研究其地理变异，筛选优良种源。结果表明，不同种源间核桃楸果实及种子性状存在着丰富的遗传变异，种源间和种源内的变异均以种仁和种子重量最大，变异系数高达25%以上，而果实及种子的横径与侧径、壳厚变异较小，属于相对稳定的性状；各性状在种源间及种源内的差异达到极显著水平。这与成文博等[11]的研究结果基本一致。5个种源中以双鸭山青山和方正星火的果实及种子三径较大，种子及仁重量大，出仁率高，壳厚薄。不同种源间苗木的生长也存在着明显地差异，苗高、地径和叶面积均差异显著。种源间苗高、地径和叶片形状变异较大，生长性状的遗传变异明显。总体来看，以双鸭山青山和方正星火种源的苗木生长较快。核桃楸不同种源种子性状和苗木生长性状间的相关性分析结果表明，种子重量与仁重、种子三径呈极显著正相关，与壳厚呈显著负相关；但种子性状与苗高、地径、叶面积等相关性不大，其中苗高与出仁率呈显著正相关。对5个种源核桃楸种子及幼苗生长性状进行聚类分析，可将5个种源划分为3组，双鸭山青山和方正星火种源的种子三径大，种子及仁重量较大，苗高、地径及叶片生长较大，为优良种源。