嫩江云杉造林特性及葉片形態(tài)特征研究

及 利，張 潔，王會(huì)仁，楊立學(xué)

(東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，哈爾濱150040)

嫩 江 云 杉 (Picea koraiensis Nakai var．nenjiangensis S．Q．Nie et X．Y．Yuan)形態(tài)特征大半相同于紅皮云杉，高可達(dá)30 m以上，胸徑60～90 cm，是紅皮云杉的變種，位于大、小興安嶺與松嫩平原交界處，屬于溫帶半濕潤(rùn)大陸季風(fēng)氣候。20世紀(jì)50年代末期，與嫩江云杉緊密相連的大面積天然林被砍伐變?yōu)檗r(nóng)田，致使這片古老而珍貴的嫩江云杉林成為“孤島”［1］。由于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和森林生態(tài)系統(tǒng)的巨大差異(能流、物流、氣候差異)，使該樹(shù)種長(zhǎng)期脫離原生植被森林環(huán)境的影響而要經(jīng)受干旱季風(fēng)等環(huán)境脅迫與影響，在生長(zhǎng)發(fā)育的生理上、抗性上以及外部形態(tài)等各方面產(chǎn)生能適應(yīng)此環(huán)境條件的種種變異，并將其遺傳給下一代，形成適應(yīng)性氣候生態(tài)型。目前關(guān)于嫩江云杉的研究較少，主要集中在其生理特性，扦插技術(shù)方面［2～3］。本研究開(kāi)展了嫩江云杉(撫育及未撫育)林木蓄積量調(diào)查、紅皮云杉和嫩江云杉2 a生幼苗苗高、地徑分析、4種苗木(落葉松、紅松、紅皮云杉、嫩江云杉)造林成活率的統(tǒng)計(jì)、嫩江云杉與紅皮云杉葉片形態(tài)差異等研究，分析了紅皮云杉變種——嫩江云杉在生態(tài)適應(yīng)性上的變化，以期為嫩江云杉在園林綠化上的應(yīng)用以及日后的人工造林起到指導(dǎo)作用［4～5］。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)地概況

高峰林場(chǎng)處于松嫩平原與大、小興安嶺之間的過(guò)渡地帶，地貌以波狀平原為主，呈北高南低的半丘陵地勢(shì)，西靠嫩江狹長(zhǎng)的河谷帶，成片的針葉林與四周的農(nóng)田相輝映形成綠色島嶼，地理環(huán)境及物候具有明顯的特殊性。

1．2 試驗(yàn)方法

2002年春天，于黑龍江省嫩江林業(yè)局高峰林場(chǎng)苗圃常規(guī)培育嫩江云杉與紅皮云杉各0．4 hm2。嫩江云杉種子來(lái)自于高峰林場(chǎng)選定的60～79 a的母樹(shù)林，紅皮云杉種子采自嫩江林業(yè)局中央站林場(chǎng)。2006年8月上旬，按照對(duì)角線法對(duì)4a生嫩江云杉與紅皮云杉幼苗生長(zhǎng)狀況進(jìn)行調(diào)查，數(shù)量為各樹(shù)種苗木育苗總面積的5%。嫩江云杉幼苗密度平均為120株/m2，紅皮云杉幼苗密度平均為110株/m2。

2003年采用2 a生落葉松、紅松、紅皮云杉、嫩江云杉苗木造林(2 a生苗木均來(lái)高峰林場(chǎng)苗圃)，2個(gè)月后統(tǒng)計(jì)各樹(shù)種的成活率。

對(duì)24 a生的撫育的和未撫育的嫩江云杉進(jìn)行每木檢尺，通過(guò)二元立木材積表查出單株立木材積，進(jìn)而求得總的林木蓄積量。

參照其他研究者的方法［6～13］，分別選取生長(zhǎng)情況一致的紅皮云杉和嫩江云杉中齡林，取其葉片在電鏡下進(jìn)行掃描，觀察其形態(tài)特征。

2 結(jié)果與分析

2．1 圃地嫩江云杉與紅皮云杉育苗及幼苗生長(zhǎng)

嫩江云杉與紅皮云杉幼苗苗高如圖1所示。

圖1 嫩江云杉與紅皮云杉幼苗苗高Fig．1 Seedling height of Picea koraiensis Nakai var．nenjiangensis and Picea koraiensis Nakai

結(jié)果表明，嫩江云杉的平均苗高為33．73±0．20 cm，紅皮云杉平均苗高為25．00 ± 0．15 cm，嫩江云杉與紅皮云杉苗高生長(zhǎng)差異顯著(P＜0．05)。嫩江云杉的平均地徑為 0．56 ± 0．01 cm，紅皮云杉平均地徑為0．45 ±0．01 cm，嫩江云杉與紅皮云杉地徑生長(zhǎng)差異顯著(P＜0．05)。差異情況如圖2所示。

圖2 嫩江云杉與紅皮云杉幼苗地徑Fig．2 Seedling collar diameter of Picea koraiensis Nakai var．nenjiangensis and Picea koraiensis Nakai

2．2 干旱對(duì)造林成活率的影響

圖3 4種樹(shù)種造林成活率Fig．3 The survival rate of four different afforestations

2013年春季造林后近2個(gè)月未降雨，土壤干旱，四種不同類(lèi)型樹(shù)木的造林成活率如圖3所示，嫩江云杉和紅皮云杉的成活率顯著高于落葉松和紅松，而且嫩江云杉顯著高于紅皮云杉，達(dá)到了90%以上，而落葉松和紅松的造林成活率則只有60%左右。上述結(jié)果表明相對(duì)于紅松、落葉松、紅皮云杉等鄉(xiāng)土樹(shù)種，嫩江云杉耐旱性更強(qiáng)。

2．3 撫育對(duì)嫩江云杉的影響

如圖4所示，嫩江云杉在全光條件下生長(zhǎng)良好，發(fā)育正常，比林冠下生長(zhǎng)速度快。對(duì)24 a生嫩江云杉的撫育林和未撫育林的林木蓄積量調(diào)查顯示，撫育林蓄積量顯著高于未撫育林，幾乎達(dá)到100 m3，而未撫育林僅有40 ～50 m3。

圖4 嫩江云杉撫育與未撫育林林分蓄積量Fig 4 The stand volumes of tending and un-tending plantation of Picea koraiensis Nakai var．nenjiangensis

這表明嫩江云杉同紅皮云杉均為在一定庇蔭條件下更新和生長(zhǎng)起來(lái)的，有很強(qiáng)的耐蔭力，但在營(yíng)造人工林時(shí)進(jìn)行林冠下造林或在一定庇蔭度下造林，雖然也能成林，但較之全光下造林生長(zhǎng)緩慢。

2．4 嫩江云杉物候期調(diào)查

見(jiàn)表1，嫩江云杉在5月中旬當(dāng)日平均氣溫達(dá)到10℃時(shí)葉芽才開(kāi)始膨大，比落葉松晚15 d左右，因此造林時(shí)間即使后延15 d也能保證萌動(dòng)期前造林，提高造林成活率。

表1 嫩江云杉與落葉松物候期Tab．1 The phenological period of Picea koraiensis Nakai var．nenjiangensis and Larix gmelinii

2．5 嫩江云杉與紅皮云杉形態(tài)特征對(duì)比

如圖5所示，掃描電鏡觀察結(jié)果表明，與紅皮云杉相比，嫩江云杉上表面各有1～2條氣孔線，少于紅皮云杉擁有2條氣孔線;嫩江云杉下表皮擁有2條氣孔線，多于紅皮云杉的1條氣孔線。嫩江云杉上表皮氣孔少，下表皮氣孔多，既降低了蒸騰速率，又增加了氣體交換率，使得嫩江云杉較紅皮云杉的同化作用加強(qiáng)，從而更速生。紅皮云杉下面棱上有2列刺，且排列緊密自針葉尖部向基部遞減;嫩江云杉葉形較圓而且光滑，下面棱上有1列刺，排列均勻稀疏。

圖5 嫩江云杉與紅皮云杉葉片形態(tài)特征Fig．5 The leaf morphological characters of Picea koraiensis Nakai var．nenjiangensis and Picea koraiensis Nakai

因此，與紅皮云杉相比，嫩江云杉葉形較圓而且光滑，被粉塵堵塞的狀況較輕，伴隨較高的同化作用，易于作為城市中較優(yōu)良的抗污染樹(shù)種。

3 結(jié)論

經(jīng)過(guò)及時(shí)撫育管理的24 a生嫩江云杉人工林林木蓄積量顯著高于未經(jīng)過(guò)撫育管理的。在2個(gè)月未下雨的前提下，嫩江云杉的成活率依舊達(dá)到了90%以上，說(shuō)明嫩江云杉的抗旱能力極強(qiáng)。嫩江云杉葉片上表皮氣孔少下表皮氣孔多，使其相對(duì)于其它鄉(xiāng)土種增加了氣體交換率，同化作用增強(qiáng)，又降低了蒸騰作用;嫩江云杉葉片相較于紅皮云杉更光滑，使得嫩江云杉葉片不易被粉塵堵塞，增強(qiáng)了抗污染性。綜上所述，從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)看嫩江云杉是一個(gè)高產(chǎn)樹(shù)種，而且是培養(yǎng)大徑級(jí)用材林的珍貴樹(shù)種，具有適應(yīng)性廣，抗性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，是園林綠化樹(shù)種的良好選擇，同時(shí)也是人工造林時(shí)的優(yōu)秀樹(shù)種。

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