四川引种大花序桉花期与蒴果发育时空分布特征研究

黄 振 杨勇智 陈 炙 李佳蔓 王丽华 郭洪英*

(1.四川省林业科学研究院，成都 610081； 2.森林和湿地生态恢复与保育四川省重点实验室，成都 610081)

大花序桉(Eucalyptuscloeziana)又名昆士兰桉，是桉属(EucalyptusL.Herit.)昆士兰桉亚属高大乔木[1]。1972年开始引入我国进行引种栽培试验[2]，1983年广西东门林场引入大花序桉进行区域栽培和施肥试验[3]，表明大花序桉适应性强、生长较为迅速，是具有潜在开发价值的桉树。随后，各地开展了系统的引种栽培[4～11]、种源/家系试验[10,12～13]和材性研究[14～21]，为大花序桉的遗传改良和应用提供了理论和材料基础[20]。多年的区域试验证明了大花序桉与巨桉、尾巨桉等速生桉树所需的生境条件一致；材性分析表明，大花序桉气干密度达到0.6～1.0 g·cm-3，达到珍贵用材树种中“硬杂木类”或“准红木类”的要求[22]，是制作高端家具的优良选择[23]。

因此，在我国南方原有桉树适生区推广大花序桉，不仅契合当前桉树产业升级的需求，也有利于延长桉树轮伐期，提高林地生态多样性。由于大花序桉无性繁殖技术尚未达到规模化应用水平[24]，实生苗造林是当前大花序桉应用的主要方式，目前，大花序桉种子主要来源于原产地澳大利亚，产量和价格严重制约了大花序桉的推广。多年桉树研究发现，桉树的开花物候引种后会发生变化，如引种邓恩桉4年生时开花结实[25]，远少于澳大利亚邓恩桉10年后开花的时长[26]，但尚未有大花序桉开花的报道[27]。

本研究以四川宜宾地区引种的5个大花序桉种源试验林为材料，对原产于不同生境的大花序桉在相同生境中花期和蒴果发育时空分布特征进行了研究，以期为大花序桉的引种提供花期物候特征清晰的种源类型依据，并为大花序桉母树林建立、人工授粉及杂交育种、蒴果和种子采收提供科学依据。

1 试验地概况

大花序桉引种试验林位于宜宾市翠屏区凉姜乡三鱼村(28°50′16″N，104°44′58″E)，试验点地理坐标为104°45′E，28°56′N，海拔380～415 m，属低山丘陵地带。气候类型为亚热带季风气候，雨量充沛，热量丰足，雨热同季。年平均气温18.7℃，年平均降水量1 143.5 mm。试验地土壤类型为紫色土，呈中性或微酸性。该类型土壤由于母质以砂岩为主，土壤较薄，土壤粘粒含量较低，土壤团聚体含量较少，土壤有机质含量低，磷、钾丰富。

2 材料与方法

2.1 试验材料

参试的5个大花序桉种源由澳大利亚CSIRO种子中心提供，其基本情况详见表1。2010年播种育苗，2011年春季造林，造林密度3 m×3 m，同一种源的苗采用山顶至山脚带状排列方式，每个种源栽种2排/小区，共有5个小区，两个种源之间种植巨桉隔离行。

表1 大花序桉参试种源基本情况

2.2 调查指标与方法

2.2.1 开花、结实株数统计

从2018年3月中下旬至2018年5月中旬，普查每个种源大花序桉开花和结实的单株数量。由于蒴果需要1年时间才能发育成熟且蒴果很难自然掉落，因此，当年树上有蒴果则表明该株已开花结实。

2.2.2 不同坡位大花序桉开花数量对比

把林分在山坡上的分布区域三等分为上坡位、中坡位和下坡位，分别统计每个种源在不同坡位上的开花数量。

2.2.3 物候期观测

从每个大花序桉种源中选择9株生长健壮、无病虫害的植株作为观测样株，1～3号为上坡位大花序桉、4～6号为中坡位大花序桉、7～9号为下坡位大花序桉。从2017年12月中旬至2018年5月下旬，每3 d用望远镜观察样株上花蕾状态，确定每棵样株的始花期、末花期和蒴果发育状态，始花期以蒴盖脱落、花丝伸展为标志，末花期以花丝全部枯萎为标志，采集不同发育状态的花序并用Olympus-SZX7体视显微镜拍照。

2.2.4 花发育观测

选择淡黄色蒴盖的花蕾，用解剖刀尖切入脱落环1 mm，沿脱落环环割一周分离蒴盖，可见花丝和花药在花蕾内排列方式；蒴盖掉落后，收集处于未完全伸展状态的花丝和花药，卡诺固定液固定过夜，醋酸洋红染色法制备花粉压片，用Leica-EZ4W体式显微镜观察花粉发育成熟度。

2.2.5 数据统计分析

采用DPS v16.05高级版和excel 2016，分析数据和绘图。其中各小区大花序桉当年开花率和旧年开花率通过反正弦平方根转换后，以种源为因素，分别进行单因素方差分析和多重比较(Tukey法)。

3 结果与分析

3.1 大花序桉花芽分布与形态特征

大花序桉花序为伞形花序，每个花序由3～10枚花芽组成，花梗长3～10 mm。观察发现，花芽主要分布在树冠下层内膛，上层树冠内膛和树冠表层均没有花芽，还有部分花芽从主干上萌发。树冠花枝由旧年花枝前端伸长而成(图1C)，故大花序桉树冠花枝下端有蒴果，上端为花芽；主干花芽则为新生花芽，主干蒴果前段没有花芽形成(图1B)。

同一个花枝上的花芽发育成绿色花蕾的时间一致(图1A)，花蕾逐渐膨胀成椭圆形，内凹的脱落环清晰可见，脱落环将花蕾分为蒴盖和蒴果两部分，蒴盖颜色与蒴果颜色完全一致。随着花药内小孢子发育，蒴盖颜色逐渐由绿色变成黄色，脱落环颜色由深绿色变成褐色(图2A)。人工去掉蒴盖发现，发育中的花蕾花丝整齐分布在柱头四周，花丝基部着生在脱落环附近，花丝依次向内弯曲折叠至柱头下面，排列成半球形(图2C)，而绿色柱头完全露出花丝，柱头表面粗糙不光滑，顶端无粘液(图2D)。当蒴盖颜色完全变黄，蒴盖自行脱落后，弯曲状花丝逐渐伸展，露出淡黄色花药，显微观察发现花药内小孢子已发育为花粉粒(图2B左下)。

图1 大花序桉花序着生样式 A.当年生花芽；B.树干花芽发育而成的蒴果形态；C.树冠内膛花芽发育成的蒴果(白色箭头)和花蕾(白色虚线框)Fig.1 Growing pattern of E.cloeziana inflorescence A.Blossom buds of the current year; B.The morphology of capsule formed from stock blossom buds; C.The morphology of capsule formed from lower canopy(white arrow) and blossom buds(white dotted line frame)

图3 大花序桉蒴果外部形态发育进程 A.发育早期；B～E.果爿形成期；F.果爿形成后期种子形态，白色箭头示种子与蒴果连接处；G～H.果爿张开期；I.散种期；J.果室与种子形态Fig.3 External morphology development of capsule of Ecloeziana A.Early development; B-E.Mericarps formation period; F.Later stage of mericarps formation period, the white arrow shows the connection between the seed and the capsule; G-H.Mericarps opening period; I.Seed dispersal period; J.Fruit chamber and seed morphology

对同一花枝上花蕾开放时期研究发现，蒴盖随机脱落、花丝随即伸展，与花蕾在树干、花枝上的位置没有关系(图1C,图2A)。

大花序桉花丝展开后2～3 d，柱头上出现粘液，柱头进入可授期，柱头授粉后3～5 d萎缩脱落，柱头着生部位留下一个灰褐色痂(图2A曲线箭头)，花蕾发育进入蒴果发育期。

3.2 大花序桉蒴果发育特征

根据蒴果颜色和果爿等外部形态的变化，可以把大花序桉蒴果的发育分为发育早期、果爿形成期、果爿张开期和散种期。蒴果经过3～5 m的早期发育生长，逐渐从鱼雷形发育成直径4～6 mm圆球形，同时质地由软变硬。在果爿形成期，蒴果形态大小和颜色保持不变，仅在蒴果顶部出现三条浅色纹理带将顶部分成均匀的三块果爿(图3B)，纹理带位于果室中央正上方，随着果爿颜色由绿色变成红褐色，浅色纹理带中间部位逐渐破裂并向两端延伸(图3C～E)，果爿形成后期解剖发现，大部分种子已经发育成熟并已独立(图3F)，种子与果室之间无实质的连接(图3F白色箭头)；当蒴果至果爿张开期时，果爿之间仅由灰褐色痂相连，淡黄色种子清晰可见(图3G)；红褐色果爿进一步失水干燥成黄褐色，同时果爿向上伸展直至扯断灰褐色痂(图3H)，种子既可掉落(图3I)，每个果室含5～10粒种子(图3J)。

3.3 种源间开花率比较

不同种源大花序桉连续两年开花率见图4，从中可以发现，同一个种源的连续两年开花率差异不大，能开花结果的4个种源当年开花率略高于旧年开花率，说明2018年有少量单株也进入了生殖生长阶段。

图4 5个种源大花序桉连续两年开花率统计 字母为同一年份开花率多重比较结果，相同字母表示两个种源间开花率没有显著性差异。Fig.4 Flowering rate of 5 provenances E.cloeziana for two consecutive years Letters indicate multiple comparisons of flowering rates in the same year, there is no significant difference in flowering rate between two provenances with the same letter

种源间同一年份开花率存在显著性差异，72号和75号种源平均开花率最高(51.08%±6.26%、53.9%±6.11%和46.91%±2.99%、49.36%±4.34%)，而74号种源没有发现开花和结果现象，表明74号种源尚未进入生殖生长阶段。

由于各种源采用从山顶至山脚带状排列，因此各种源大花序桉在3种坡位分布数量基本一致，但不同种源大花序桉在不同坡位开花的比例有所不同。从图5可知，72号和75号种源在上坡位开花的数量分别为243株和223株，显著多于中坡位和下坡位开花株数；73号种源在上坡位开花的数量也达到135株，稍高于中坡位的122株，高于下坡位的84株，表明光照能促进大花序桉开始生殖生长，但花芽的分布位置不受光照影响。

图5 不同坡位大花序桉开花数量统计Fig.5 Statistics of flowering quantity of E.cloeziana in different slope position

3.4 不同种源大花序桉花发育时空特征

对7号、72号、73号和75号种源大花序桉花期观测样株的始花期和末花期统计发现(图6)，大花序桉花期从当年12月中下旬至翌年5月上旬，不同种源大花序桉的花期差别很大，72号种源始花期为12月中下旬，末花期在1月底或2月初，花期43～52 d；7号种源始花期为2月中下旬，末花期为4月中上旬，花期44～55 d；75号种源始、末花期与7号种源接近，花期53～62 d；73号种源始花期为3月下旬，末花期为5月上旬，花期41～57 d。同一种源单株间始花期时差不超过5 d，末花期时差不超过10 d。

比较同一种源的9株标准树花期发现(图6)，上坡位大花序桉始花期比其他坡位大花序桉始花期提前1～3 d，中坡位和下坡位大花序桉单株始花期一致，下坡位大花序桉平均花期53 d，分别比上坡位大花序桉平均花期多7 d，比中坡位大花序桉平均花期多6 d。表明当大花序桉已经生殖生长时，光照能适当促进其开花、缩短数天花期时长。

图6 不同种源大花序桉标准树花期统计Fig.6 Florescence statistics of the standard tree of different provenances of E.cloeziana

根据种源花期观测结果进行种源间比较(表2)，结果表明花期可遇的种源组合有3个，分别是7—73、7—75、73—75，另外3个种源组合的花期不可遇。

表2 大花序桉种源间花期是否可遇统计

Table 2 Statistics of flowering period can be met between provenances ofE.cloeziana

7727375772×73√×75√×√

注：⊗.自交；√.花期可遇；×.花期不遇

Note:⊗.Selfing; √.Asynchronous flowering; ×.Synchronous flowering

4 讨论

桉树在四川引种时间长、引入桉树品种和种源数量多，是四川引种树种中最为成功的用材林树种[28]，大花序桉作为新兴的高档家具材树种，具有较大的应用前景。采用引种驯化的大花序桉提供繁殖材料，是有效解决种苗来源和数量的有效途径。

大花序桉花芽和蒴果分布具有以下特征：(1)大花序桉花芽分布在树冠下层内膛和主干，树冠下层内膛花枝常呈现顶端为花，中后部为蒴果的格局，树干花枝一般由当年生花芽萌发而成。光照能促进大花序桉进入生殖生长，但不影响花芽的位置。这与其他桉树花芽分布的研究结果不同，如邓恩桉花芽分化集中在树冠表层[25]，福建漳州的巨桉花芽集中在南侧树冠上层[1]。(2)同一花枝的花芽分化，但花蕾随机开放。大花序桉单株花期43～62 d，单花从蒴盖掉落、花丝伸展到授粉完毕需要2～10 d，可保证在花期内，同一个花序上的花蕾能分多个批次开放，加之大花序桉花粉的释放早于柱头可授期2～3 d，有助于降低自花授粉几率。(3)位于上坡位的大花序桉花期比中下坡位的大花序桉花期提前1～3 d，位于下坡位的大花序桉平均花期比上、中坡位大花序桉平均花期长6～7 d。(4)大花序桉蒴果需要1年时间才能发育成熟，与大叶桉、蓝桉、邓恩桉等类似[27]，但大花序桉种子相对难以掉落，原因是只有阳光直射的灰褐色痂才能导破裂释放出种子，另外，有些果爿张开角度过小也阻碍了种子掉落。

不同种源大花序桉花期发育具有以下特征：(1)花期与种源相关，4个种源大花序桉花期从当年12月中下旬至翌年5月上旬，即持续近半年，导致种源之间存在花期不遇，如72号种源大花序桉与其他3个种源大花序桉的花期均不遇，不利于种源间基因交流。(2)7年生大花序桉的生殖生长率(开花率)种源间差异显著，最高的为53.94%，最低为0%；不存在当年开花，来年不开花的现象。

了解大花序桉花期和蒴果发育的时空分布特征，特别是单株内、种源间的变化规律，对于进一步研究大花序桉种子形成机理和萌发特性，发掘利用大花序桉种质资源，以及定向引种大花序桉种源具有重要意义。