山楊工廠化育苗技術(shù)體系的研究

李春明 白 卉 盧慧穎 李 京 吳 捷 邢亞娟

(1.黑龍江省林業(yè)科學研究所，哈爾濱 150081；2.東北林業(yè)大學 林木遺傳育種與生物技術(shù)教育部重點實驗室，哈爾濱 150040；3.北京林業(yè)大學 林木花卉遺傳育種教育部重點實驗室，北京 100083)

1 山楊綜述

山楊(PopulusdavidianaDode)分布廣泛，適應性強，材質(zhì)優(yōu)良，適于林區(qū)山地用材林的營造[1]。我國是以山地著稱于世的國家，山區(qū)占國土面積的三分之二以上，黑龍江省更是“七山一水二分田”，因此山楊新品種的選育、推廣和應用對于緩解木材短缺現(xiàn)狀，加速國土綠化步伐，解決森林資源危機均具有重大意義。但由于山楊扦插難生根，大大遏制了山楊應用的進程。幾年來，我們開展了利用組織培養(yǎng)方式對山楊優(yōu)良無性系進行無性繁殖的研究，不斷完善其培養(yǎng)途徑與條件，形成了一整套工廠化育苗的技術(shù)體系。

2 山楊優(yōu)良品種選育

山楊選種困難，人工造林難成林，因此采取多層次、多性狀聯(lián)合選擇的方法選育山楊優(yōu)良品種。

2.1 山楊紙漿材種源、家系、無性系三水平綜合選擇

從山楊主要分布區(qū)34個林場收集資源427份，采集枝根種子，建立了種源、家系、無性系測定林、基因庫和區(qū)域栽培試驗林。根據(jù)子代林各項調(diào)查資料及其對應優(yōu)樹無性系，進行生長量與紙漿材性綜合分析，種源、家系與無性系樹高、直徑、材積和冠幅等生長性狀差異顯著或極顯著，能表示抗逆性綜合指標的保存率，及纖維長、寬、長寬比、基本密度和纖維素含量等材性指標的差異，也達顯著或極顯著水平。平均表型值無性系>家系>種源；變異系數(shù)種源>家系>無性系。通過差異顯著性檢驗、PCA主成分分析和綜合指數(shù)法等選出優(yōu)良種源7個，其材積遺傳增益為19.25%，實際增益23.48%，纖維長度提高5.13%，纖維素含量提高4.6%，木材密度提高7.88%，抗凍、抗病提高10.1%;選出家系14個，材積遺傳增益為30.88%，實際增益47.2%，纖維長度提高7.17%，基本密度提高9.44%，纖維素含量提高4.6%，保存率提高14%。選出無性系10個，材積遺傳增益25.39%，實際增益61.47%，纖維長、基本密度和纖維素含量分別提高4.62%，6.12%，5.36%，抗寒、抗病指數(shù)提高17%。

2.2 山楊群體的成幼相關(guān)及幼期測定的可靠性

早期選擇在育種中可加快選擇步伐，縮短育種周期，并對優(yōu)樹選擇、測定有指導作用。

2.2.1 變異系數(shù)及其遞減率

山楊樹高、胸徑的變異系數(shù)在10年后趨于平緩，其遞減率在15年之后波動不大。

2.2.2 纖維性狀的生長變異規(guī)律

木材基本密度、纖維長、寬及長寬比，變異規(guī)律相似。纖維性狀在5年生時就相對穩(wěn)定，整個變異趨勢于某一特定值上下波動。

2.2.3 成幼林生長纖維性狀的相關(guān)性

成幼齡生長纖維性狀的相關(guān)系數(shù)，隨幼齡期的增長而增加。10年前變化大，10年后平緩下來。t檢驗，rhjm、rhj、Vm 5年時可達顯著水平，10年時達極顯著水平。經(jīng)相關(guān)系數(shù)t檢驗，纖維長度從5年起就已達極顯著水平，木材密度從10年開始相關(guān)顯著。

2.2.4 早期選擇效率和最佳選擇年齡

用幼齡同成齡的年齡比的自然對數(shù)(LAR)作自變量，建立相關(guān)系(rpjm)同LAR的回歸，估算出各幼齡期的相關(guān)系數(shù)，計算早期選擇效率，纖維性狀以木材密度、纖維長度作為選擇性狀，生長性狀以樹高和胸徑作為選擇性狀，成樹最佳選擇年齡為10年。

3 山楊優(yōu)良無性系工廠化育苗的生產(chǎn)流程

山楊優(yōu)良無性系工廠化育苗是利用組培快繁技術(shù)進行組培苗生產(chǎn)，并利用營養(yǎng)杯培育可進行造林的健壯苗木，對生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)進行總結(jié)篩選，將山楊優(yōu)良無性系工廠化育苗生產(chǎn)流程概括為下圖。

4 組織培養(yǎng)技術(shù)

以中美山楊ZM2為例闡述山楊優(yōu)良無性系組培技術(shù)及其生產(chǎn)全過程。

4.1 取材及保存

外植體的選擇在植物微繁中是非常重要的一個問題。有研究表明，一株樹的不同組織或部位在器官發(fā)生能力上有相當大的差別[2]。適宜的采條時間為年底12月至翌年春3月，取材時應選取母樹年齡為2～4a，生理成熟度較低的中上部枝條，采下的枝條修剪好用塑料包好，存放在-5～-2℃的冰箱中，在接種前20d左右取出，在室溫下水培，待休眠芽萌動抽出嫩枝后，即可接種。

4.2 不定芽的誘導

4.2.1 外植體的消毒處理

外植體經(jīng)剪除葉片后，剪成帶1～2個腋芽的莖段，置流水中沖洗2～3h，經(jīng)無菌水清洗3遍后在無菌條件下進行以下操作：(1)用75%酒精消毒15～20s，用無菌水沖洗1遍；(2)用0.1%HgCl2溶液振蕩浸泡2～3min，用無菌水沖洗5遍。

4.2.2 外植體的誘導

在無菌條件下，瀝干消毒好的外植體，將兩端切成斜切面，然后插于芽誘導培養(yǎng)基中，置于23±2℃培養(yǎng)室中培養(yǎng)，每天光照10h，光照強度2 000lx(以下培養(yǎng)室條件與此相同)。隨時剔除污染的材料，將獲得的無菌材料轉(zhuǎn)入芽誘導培養(yǎng)基上培養(yǎng)。芽的誘導培養(yǎng)基為WM+6-BA0.5mg·L-1+蔗糖20g·L-1+瓊脂5.5g·L-1。其pH值為5.8。接種10d左右有腋芽萌動，20d后將0.5cm以上的腋芽接種到增殖培養(yǎng)基中擴繁。

4.2.3 芽的繼代增殖培養(yǎng)

在誘導形成芽叢后，即可進行芽的增殖培養(yǎng)基篩選試驗。改良的WM基本培養(yǎng)基，附加激素BA0.5mg·L-1、NAA0.03mg·L-1增殖系數(shù)高達4.5，且無菌苗生長健壯無玻璃化現(xiàn)象。

實驗中蔗糖的用量、激素的不同配比、封口材料以及光照強度的不適都會導致苗木玻璃化現(xiàn)象產(chǎn)生。對已經(jīng)產(chǎn)生玻璃化的苗木，采用低濃度(BA0.01～0.05mg·L-1)甚至無激素的培養(yǎng)基，蔗糖用量調(diào)整到(20～25g·L-1)，使用透氣性好的封口膜如牛皮紙、帶透氣孔的塑料膜，適當增加苗木光照(3 000lx～4 000lx)均可有效地將玻璃化的苗木恢復正常。

4.2.4 芽的生根培養(yǎng)

中美山楊雜種試管苗生根的培養(yǎng)基為中等無機鹽濃度的1/2MS和改良的WM基本培養(yǎng)基，采用生長素組合IBA1.5mg·L-1+NAA0.01～0.02mg·L-1的生根效果高達92.8%～93%，根系生于根基部，根系發(fā)達，生根數(shù)可高達10條。

5 嫩枝基質(zhì)扦插技術(shù)

為了縮短育苗周期，降低生產(chǎn)成本，國內(nèi)外許多學者就現(xiàn)有的生根和馴化程序進行了改進，從而產(chǎn)生了試管苗瓶外生根技術(shù)[3]。從繼代增殖培養(yǎng)的組培無菌苗中剪取1～2cm帶有一個腋芽及葉片的莖段為插穗，將嫩莖在100ppm的生根粉中速沾后扦插，扦插基質(zhì)為經(jīng)過滅菌的珍珠巖。育苗盤用塑料薄膜密封，扦插后每30min噴霧加濕10min，濕度保持在90%～100%，溫度25℃，20d后可取出苗盤，直接進行人工霧狀噴水，生根率達到85%，成活率為80%以上。

6 煉苗技術(shù)

山楊移栽苗成活率較低，一直是較關(guān)注的問題。由于組培苗自身生長狀況、移栽時機、移栽基質(zhì)以及管理的不同，將會得到不同的移栽效果。

6.1 試管苗瓶內(nèi)煉苗技術(shù)

瓶內(nèi)煉苗技術(shù)是比較經(jīng)典、傳統(tǒng)的煉苗方式，在條件優(yōu)越的溫室內(nèi)可不分季節(jié)地隨時使用此種方法進行煉苗。當幼苗形成發(fā)達的根系，就可移栽在已消毒過的營養(yǎng)杯里，移栽前組培苗可敞開封口在自然光下進行抗性鍛煉3～5d，使嫩莖達到半木質(zhì)化狀態(tài)，基本適應了外界環(huán)境后，移栽到較適宜的基質(zhì)中，移栽時將組培苗的根系保留1.0～1.5cm，多余剪去，用800倍的多菌靈浸泡15min，沖洗干凈，將幼苗移入土中。初栽的幼苗不能完全適應自然環(huán)境，需在移栽后7～10d內(nèi)半封閉，溫度在20～24℃為宜。適當霧狀噴水，渡過緩苗期后，小苗生長挺拔，有新葉長出，這時可以將移栽苗完全裸露在自然條件下，正常生長和管理。在全自動陽光智能溫室內(nèi)此種方法煉苗，成活率達到90%以上。

6.2 試管苗瓶外煉苗技術(shù)

在溫室條件比較簡陋，不能達到恒溫、恒濕的條件下，經(jīng)常會因為溫室光線過強、溫度過高，導致煉苗期間苗木徒長，培養(yǎng)基污染，苗木莖部腐爛，以及移栽后易染立枯病等情況，致使苗木移栽成活率降低至50%以下，使育苗成本翻了兩番以上。而選擇試管苗瓶外煉苗技術(shù)可使移栽成活率提高到95%以上。

具體移栽方法為：將生長健壯的生根試管苗直接由培養(yǎng)基中拔出，洗掉根上附著的培養(yǎng)基，將根沾入0.5%的高錳酸鉀溶液中滅菌后直接栽入已滅菌的裝有蛭石的育苗盤內(nèi)，當日澆透水，以后3d內(nèi)用覆膜保持濕度，第4～10d逐漸揭去塑料膜，期間第2、7d分別以1/4MS培養(yǎng)基大量元素溶液代替水進行噴霧，整個過程需要精心管護，保證小苗葉子不干枯。7～15d后苗木長出新根后連同附著在上面的蛭石一起植入育苗容器內(nèi)在溫室中緩苗2～3d，移入自然光下，正常生長和管理。

7 容器苗培育技術(shù)

7.1 育苗紙筒工廠化育苗技術(shù)

育苗紙筒為黑龍江省造紙研究所研制的苗木繁育專用紙筒，筒高15cm，直徑為5cm，是由單個六棱柱式紙筒集合而成的蜂窩紙容器。適應機械或手工作業(yè)的就地育苗，單位面積產(chǎn)量比塑料杯提高20%左右，省地省工省力。育苗紙筒工廠化育苗主要步驟如下。

7.1.1 營養(yǎng)土進行科學配置

土壤配方為園土+草炭+細沙1∶1∶1或園土+細沙+廄肥3∶2∶1。營養(yǎng)土均勻混拌，過篩，粒度7mm左右。

7.1.2 育苗紙筒裝土

將育苗紙筒展開，放置至移栽苗木的準確位置，將混合好的基質(zhì)裝實，表面要平，填至距紙筒口5mm左右，澆透水。

7.1.3 苗木的移栽與管理

將已生根的小苗移入營養(yǎng)杯中，注意使根舒展、苗木栽緊。移栽后兩天內(nèi)需覆膜，保證葉片不干枯，移栽一星期內(nèi)需遮蔭，之后正常澆水，在造林前不需額外施肥。

7.2 輕基質(zhì)網(wǎng)袋工廠化育苗技術(shù)

輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器育苗具有基質(zhì)透氣、透水、透根性能好，可進行空氣修根以及容器重量小、苗木運輸便利等優(yōu)點[4]。與常規(guī)方法培育的容器苗相比，其根系發(fā)達，移栽不需脫容器，造林成活率高[5]。主要育苗主要步驟如下。

7.2.1 輕基質(zhì)的配置與灌裝

采用中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所工廠化育苗研究中心研制的輕基質(zhì)網(wǎng)袋制作機及其提供的半降解性的無紡纖維材料，用稻殼、腐殖土為基質(zhì)，按基質(zhì)配方：稻殼65%+腐殖土35%攪拌篩分機進行配制，灌裝基質(zhì)，制成口徑為4.5cm的輕基質(zhì)育苗容器，統(tǒng)一采用0.1%的高錳酸鉀溶液浸泡12h以上，切斷成12cm長的小段，然后裝入塑料托盆，搬運到育苗場地，整齊擺放于育苗架上，供育苗用。

7.2.2 苗木的移栽與管理

移栽前1d，用花灑將容器基質(zhì)淋透。移栽方法參照育苗紙筒育苗法。

輕基質(zhì)網(wǎng)袋育苗苗期生長要注意水肥的管理，特別是水的管理，幼苗期淋水不宜過多，更不能缺水，容器表面發(fā)白即應澆水，否則苗木一旦出現(xiàn)枝葉干枯即難以恢復生長或?qū)е滤劳觥Ｑ棵缁謴蜕L后約30d，用復合肥和尿素對半拌勻，每隔10d追施1次，施肥濃度按0.5%，隨著苗木增大，濃度逐漸增加，最多不超過1%，同時施肥后用清水沖洗葉面，以免肥害。芽苗移栽成活后，每月用波爾多液、多菌靈藥液交替噴灑1次，以防止立枯病的發(fā)生。

7.3 聚氯乙烯塑料杯工廠化育苗技術(shù)

育苗容器采用購于市場的聚氯乙烯塑料杯，杯高10cm，直徑10cm。其營養(yǎng)土的配置、灌裝，以及苗木移栽管理等均可參考育苗紙筒為容器的工廠化育苗方式，此種容器適于在土地條件充足的條件下使用。

8 造林技術(shù)

8.1 工廠化容器苗出圃應具備的條件

容器苗出圃時，必須具備一定的標準，具體包括：徑、根干質(zhì)量比例達到1.5～2∶1；苗木干形挺拔，生長茁壯，苗干90%以上達到木質(zhì)化，無病蟲害及機械損傷；苗木停止生長后，頂芽飽滿；已形成了良好的根系，同時要剪去伸出容器底部的過長的主側(cè)根；出圃前要灌足水分，包裝時要盡量保持根聚體完好無損。

8.2 苗木的包裝與貯藏

容器苗可以連同容器一道運往造林地邊取邊栽，也可以在苗圃包裝之后再運往造林地。春季造林應除掉容器以降低運輸成本，雨季造林應帶容器一起運輸，以最大程度地減少對苗木根系的破壞，但可保證造林成活率。

包裝運輸時選擇農(nóng)膜或丙綸絲袋為包裝材料，裁剪成可將苗木根系包裹完全的大小備用。包裝過程簡述如下：將苗木從容器中取出水平放于塑料膜上，第一排苗木土坨下端距塑料膜底端15cm，左右兩端距膜邊緣15cm，第二排苗木排放時苗木土坨的下端要與第一排苗木土坨的上端緊挨放置，兩排苗木穿插放置已確保莖部不被折斷，每個包裝可放置四排。排列整齊后，將塑料膜底端向上包住土坨下端，然后由左向右卷起塑料膜，將苗木如同卷餅一樣包裹起來，最后在放置土坨的位置進行綁扎，每個包裝至少要在底部、中部與苗木的莖部包扎三處，以確保在運輸?shù)倪^程中不散捆，苗木不損壞。每捆包裝的苗木數(shù)量隨容器孔穴的容積大小而變化，9cm直徑的容器苗，每捆可包裝20株。將包好的苗木水平放置到運輸車上即可進行運輸。

若選擇的造林時間在春末夏初，可將苗木于2月初置于冷藏庫中，使苗木處于休眠狀態(tài)，以解決育苗圃地與高山造林區(qū)間物候上的差異問題。苗木需經(jīng)包裝后方能進入冷藏庫中，包裝方法同上，但要將包裝的底部敞開，以利于根系呼吸防止發(fā)霉。冷藏庫溫度調(diào)至0℃，濕度為80%～90%。在整個冷藏階段，庫內(nèi)應保持黑暗狀態(tài)。

8.3 栽植技術(shù)

8.3.1 栽植方法

整好地后，依據(jù)容器苗容器的規(guī)格開挖植樹穴。若有與容器孔穴一致的專用開穴?？芍苯娱_穴打孔植苗；若無專用工具時可用镢頭挖成略大于容器長度的苗穴，坑挖好后將容器苗垂直放入坑中，最佳深度為容器苗基質(zhì)的上表面離周圍土壤表面1～2cm[6]。

8.3.2 栽植要點

選擇理想的栽植點。挖坑時要盡量避開石頭堆積處、積水處、伐樁或立木生長處以及灌叢根際處。栽植時要保持苗木與地面垂直，最大允許的傾斜度不大于10°。要踩實，使苗木根聚體與周圍土壤緊密相接，不能留任何間隙。一穴只能栽植一株合格的苗木。

9 討論與展望

9.1 繁育過程技術(shù)與環(huán)境條件要求較高，難以推廣到林戶

以組織培養(yǎng)技術(shù)為核心的工廠化育苗技術(shù)的推廣，需要必要的儀器設(shè)備如超凈工作臺、高壓滅菌鍋等，需要相對較大的無菌操作與培養(yǎng)環(huán)境，前期資金投入較大；在生產(chǎn)過程中對技術(shù)人員的技術(shù)水平和操作熟練程度要求較高，因此此項技術(shù)適宜在大型的林木組培工廠應用，而普通的林戶難以實現(xiàn)自主操作。所以今后我們將研究重點放在降低生產(chǎn)的技術(shù)難度，放寬培養(yǎng)環(huán)境條件，以達到普通林戶可操作的目的。

9.2 重點提高“兩率”，降低生產(chǎn)成本

降低生產(chǎn)成本是提高林木組培工廠化育苗經(jīng)濟效益的關(guān)鍵途徑。經(jīng)過多年的實驗摸索，總結(jié)出影響組培苗育苗成本最大的因素是組培苗生根率和移栽成活率。根據(jù)計算，組培瓶苗生根率和移植成活率為70%的比為90%的每株瓶的成本增加1倍，因此，研究提高組培瓶苗的“兩率”，成為降低組培苗生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益的關(guān)鍵[7]。依據(jù)不同實驗條件，在實際生產(chǎn)中我們可以選擇不同的移栽方式，但必須遵循的技術(shù)要點是移栽一星期內(nèi)保證兩個“濕度”，即環(huán)境濕度90%以上，土壤濕度在65%～75%；移栽整個過程中保證25～30℃的環(huán)境溫度并時刻關(guān)注立枯病的防治。在努力提高兩率的同時，其他的方式如用食用蔗糖代替試劑蔗糖，用自來水或井水配制培養(yǎng)基，用普通藥瓶或罐頭瓶代替常用的三角錐瓶等，也都使育苗成本大大下降，也是我們建議的做法。

[1]邢亞娟.中國山楊與美洲山楊雜交種新品系選育研究[M].哈爾濱：黑龍江人民出版社,2005:9～10.

[2]朱大保.國外楊樹組培微繁技術(shù)的進展[J].北京林業(yè)大學學報,1990,12(1):84～91.

[3]刁桂萍,楊傳平,詹亞光. 歐美山楊雜種工廠化育苗技術(shù)[J].東北林業(yè)大學學報,2008,36(9):14～16.

[4]黎明.西南樺容器苗培育技術(shù)[J].林業(yè)實用技術(shù),2003，(12):22～23.

[5]許傳森.輕質(zhì)網(wǎng)袋容器全光霧插育苗技術(shù)與設(shè)備[J].林業(yè)科技通訊,2001，(8):7～10.

[6]楊春洲,王學文.工廠化容器苗造林技術(shù)[J].甘肅林業(yè)科技,1999,24(4):36～37.

[7]翟應昌,周志堅,龔崢，等.林木組培工廠化育苗技術(shù)的研究[J].廣東林業(yè)科技,1996,12(4):1～8.