内蒙古林科院树木园云杉属植物的物候特征

张 南，张海东，赵 燕，曹恭祥，韩珊珊，杨溢文

(内蒙古自治区林业科学研究院, 内蒙古 呼和浩特 010010)

云杉属植物是世界上寿命较长的树种，约有40种，中国有20种9变种，是我国北方寒温带主要的针叶树种，抗逆性强，分布广泛，在我国的三北各地、西南地区及台湾均有分布或引种栽培[1-3]。云杉属植物不仅是涵养水源、防风固沙的主要造林树种[4]，又因云杉冠型优美常绿，常以孤植、列植、丛植等方式栽植于公园、校园、风景区等休闲娱乐场所造景[5-8]，此外也是优质的工业用材树种[9]。林木引种驯化是利用、改造和保护树种资源的重要手段[4,10-12]，不仅可丰富造林树种、调整林分结构、改善森林景观，还可以为品种改良提供新的基因资源[8,10]。内蒙古林科院树木园自20世纪60年代开始引入云杉，先后引入22种，1变种，现成功引种栽植的有16种，1变种，1种待定[4]。众所周知，植物生长特性的最直接的外观表现就是物候期的差异[13]。因此，为了解内蒙古林科院树木园引种驯化云杉属植物的生长发育状况，于2016—2019年对该树木园内10种云杉属植物的物候规律进行了观测，以期为相关研究、管理、生产提供基础数据。

1 研究区概况

地处阴山山脉中段南侧的内蒙古呼和浩特市属于典型的蒙古高原大陆性气候，四季分明，春秋干燥风大，夏季雨热同期，冬季漫长寒冷。近57 a气象数据显示(图1)，多年平均气温为 6.82 ℃，年均气温变化范围为 4.86～8.98 ℃，7月最高，多年平均气温为 22.58 ℃；多年平均降水量为 402.6 mm，年降水量波动范围为 155.1～685.9 mm，降水主要集中在7—8月；平均大气相对湿度为 52.38%，平均风速为 1.89 m·s-1，平均蒸发量为 1 802.32 mm，无霜期135 d左右。土壤类型以潮土、盐土、灰褐土、粗骨土、栗钙土、森林土壤、山地草甸土为主。

图1 研究区1960—2016年的年均气温和年降水量Fig.1 Annual mean temperature and precipitation in study area from 1960 to 2016

内蒙古林科院树木园(40°49′N，111°41′E)位于市区，占地 21.7 hm2，海拔1 056 m，始建于1954年，是内蒙古自治区最早建立的树木园。截至目前，各类乔灌木树种达到500种以上。其中，针叶树引种有62种，比较丰富的属有云杉属、松属、落叶松属；阔叶树引种有440种以上，比较丰富的属有丁香属、锦鸡儿属、柽柳属、忍冬属、白蜡属等。丰富的植物资源不仅是物种、基因、遗传多样性迁地保护及林木引种栽培驯化、树木理论与实践相结合的研究基地，还为当地及半干旱类似气候区的防风固沙林、水源涵养林、水土保持林、城市绿化等林业生产、园林绿化中的树种选择提供了科学依据。

2 材料与方法

2.1 试验材料

以树木园内生长良好、树冠匀称、枝繁叶茂的青海云杉(Piceacrassifolia)、青杄(P.wilsonii)、白杄(P.meyeri)、红皮云杉(P.koraiensis)、粗枝云杉(P.asperata)、欧洲云杉(P.abies)、天山云杉(P.schrenkianavar.tianschanica)、北美蓝云杉(P.pungens)、紫果云杉(P.purpurea)和西伯利亚云杉(P.obovata)为试验对象，以上10种云杉种源分别为内蒙古大青山、内蒙古多伦县、山西关帝山、吉林长春、四川理县米亚罗、辽宁熊岳树木园、新疆巩留及乌苏、北京植物园和新疆阿尔泰山。

对10种云杉属植物进行每木调查，调查其分布位置、胸径、树高、冠幅、雌花分布、雄花分布等指标。由表1可知，欧洲云杉、紫果云杉和红皮云杉的生长量最好，胸径分别达到 33.52 cm、32.75 cm和 30.25 cm，胸径在20～30 cm有青海云杉和白杄，分别为 21.32 cm和 27.72 cm，青杄、粗枝云杉、天山云杉和北美蓝云杉的胸径在10～20 cm，分别为 15.29 cm、14.42 cm、19.82 cm、15.63 cm，西伯利亚云杉的胸径最小，仅有 5.45 cm。10种云杉的树高在 3.65～12.83 m之间，冠幅变化范围为465～723 cm。

表1 云杉属植物基本特征Tab.1 Basic characteristics of Picea species

2.2 物候期观测

采用定株记录的方法观测植物物候期，观测时间为14∶00—15∶00，每1～3 d观察1次，重叠期每天观察1次，果实成熟后停止观察。物候期观测指标包括：顶芽萌动始期、顶芽膨大始期、展叶始期、雄球花始花期、雌球花始花期、顶芽封顶始期、种子成熟始期等7个时期。物候观测方法主要参考《中国物候观测方法》和《陆地生态系统生物观测规范》，观测年限为2016—2019年。

3 结果与分析

3.1 顶芽的物候观测

2016—2019年间，10种云杉属植物进入顶芽萌动、膨大、封顶等各个物候期的时间相差不大(图2～图5)，均在3月底或4月上旬进入顶芽萌动始期，最早进入顶芽萌动始期是青海云杉、白杄、粗枝云杉和欧洲云杉，顶芽萌动始期开始较晚的是天山云杉和北美蓝云杉；从顶芽萌动到膨大需要3～15 d不等，顶芽膨大期出现在4月中上旬，2个时期的相差天数相对较多的是北美蓝云杉和红皮云杉。7月下旬云杉属树种进入顶芽封顶始期，停止当年的生长，停止生长最早的是青海云杉、白杄、粗枝云杉。

3.2 展叶的物候观测

由图2～图5可知，在不同年份，10种云杉属植物基本在4月中下旬或5月初进入展叶始期。其中，青海云杉、白杄和粗枝云杉最早进入展叶期，一般在4月上旬左右开始展叶；之后，欧洲云杉、紫果云杉、天山云杉、青杄、红皮云杉依次进入展叶期，一般在4月中下旬；西伯利亚云杉和北美蓝云杉展叶最晚，一般在4月底或5月初。但是受气候的影响，2016年展叶期比其他年份要提前10 d左右。

3.3 雄雌球花的物候观测

由图2～图5可看出，雄花开花最早的是青海云杉、白杄、粗枝云杉、欧洲云杉，一般在4月中下旬；青杄、红皮云杉、天山云杉、紫果云杉次之，一般在4月底5月初；西伯利亚云杉和北美蓝云杉开花最晚，一般在5月上旬。从雄花开花到雌花开花需要1～10 d不等，雌花开花始期出现在4月下旬5月初，雌花始花期相对最早的是青海云杉、粗枝云杉、欧洲云杉，北美蓝云杉和西伯利亚云杉相对最晚。此外，欧洲云杉和紫果云杉的雄球花枝比例较高，粗枝云杉、白杄的雄球花枝比例次之，青杄和西伯利亚云杉的雄球花枝比例最少；雌花枝比例相对较高的是白杄和紫果云杉，红皮云杉、青杄和西伯利亚云杉的雌球花枝相对最少。花枝比例高低主要与林分密度有关，青杄和西伯利亚云杉栽植密度大，树冠重叠，树冠下部采光较差，导致花球较少且主要分布于树冠的上部。

图2 2016年10种云杉属植物的物候期Fig.2 Phenological period of 10 Picea species in 2016

3.4 种子成熟的物候观测

云杉花谢之后，果实在前期生长较快(图2～图5)，进入9月份，果实生长较慢，松塔不再膨大，珠鳞发育成种鳞，部分云杉种的种鳞背面开始变色，种子一般在10月上、中旬相继成熟。从花谢后幼果膨大到种子成熟一般需要140 d左右。通过观察得知：种子成熟较早的云杉有青海云杉、青杄、粗枝云杉；种子成熟相对较晚的云杉有天山云杉、西伯利亚云杉、北美蓝云杉、紫果云杉。种子成熟期受开花时间、温度等环境因素的综合影响。

图3 2017年10种云杉属植物的物候期Fig.3 Phenological period of 10 Picea species in 2017

图4 2018年10种云杉属植物的物候期Fig.4 Phenological period of 10 Picea species in 2018

图5 2019年10种云杉属植物的物候期Fig.5 Phenological period of 10 Picea species in 2019

4 结论

通过对内蒙古林科院树木园10种云杉属植物的物候观测，获得了2016—2019年物候数据。结果表明：10种云杉属植物进入各个物候发生时间随年度不同出现波动，但差别不大，基本在3月底4月上旬进入顶芽萌动始期，4月中下旬进入展叶期，4月底5月初进入始花期，雄球花成熟1～10 d后进入雌球花始花期。7月中下旬进入顶芽封顶始期，结束生长；10月上中旬云杉属植物的种子进入成熟始期。

此外，青海云杉、白杄、粗枝云杉和欧洲云杉最早进入顶芽萌动始期，天山云杉和北美蓝云杉顶芽萌动始期相对较晚；青海云杉、粗枝云杉和白杄是进入展叶期和雄花始期最早的云杉种，西伯利亚云杉和北美蓝云杉展叶期和雄花始期相对最晚。种子成熟始期较早的有青海云杉、青杄、粗枝云杉，种子成熟始期相对较晚的有天山云杉、西伯利亚云杉、北美蓝云杉、紫果云杉。