華北落葉松8個(gè)優(yōu)良家系的種子萌發(fā)及苗期生長特性

袁德水，黃巖，楊俊明，張國君

(1河北省木蘭圍場國有林場管理局，河北 圍場 068450；2河北科技師范學(xué)院 園藝科技學(xué)院，河北 昌黎 066000)

華北落葉松8個(gè)優(yōu)良家系的種子萌發(fā)及苗期生長特性

袁德水1，黃巖1，楊俊明2，張國君2

(1河北省木蘭圍場國有林場管理局，河北 圍場 068450；2河北科技師范學(xué)院 園藝科技學(xué)院，河北 昌黎 066000)

為了比較華北落葉松初選優(yōu)良家系的種子萌發(fā)特性和苗期生長性狀，對8個(gè)家系和種子園混合株系、母樹林及人工林種子的千粒重、飽滿率等表型性狀，室內(nèi)發(fā)芽率和圃地發(fā)芽率等萌發(fā)特性，2 a生苗的苗高、地徑、生物量等生長性狀進(jìn)行了測量分析，結(jié)果表明：華北落葉松家系46、家系75、家系9和家系74的發(fā)芽率分別為96.00%、78.00%、90.00%和94.67%，苗高分別為35.6 cm、33.0 cm、32.8 cm和31.4 cm，地徑分別為5.43 mm、6.06 mm、5.47 mm和5.39 mm；這4個(gè)家系在發(fā)芽指數(shù)、苗高和地徑方面綜合表現(xiàn)好于種子園、母樹林和人工林，其隸屬函數(shù)值為人工林的4倍以上，較母樹林和種子園也高出35%以上。

華北落葉松；種子萌發(fā)；苗期生長；家系

華北落葉松(Larixprincipis-rupprechtiiMayr)為松科落葉松屬落葉針葉喬木，是我國華北山地主要鄉(xiāng)土樹種。它生長迅速，干形通直，耐嚴(yán)寒、抗旱性較強(qiáng)，主要分布在河北、山西兩省，內(nèi)蒙古、甘肅和陜西等省區(qū)也有分布。其材質(zhì)堅(jiān)實(shí)、耐腐、耐濕，抗壓抗彎力強(qiáng)[1]，亦可作造紙?jiān)蟍2]，多年以來一直是華北地區(qū)重要的造林樹種和經(jīng)濟(jì)用材樹種。華北落葉松秋色葉金黃，可形成美麗的風(fēng)景林，在較高海拔和較高緯度地區(qū)有很高的配置應(yīng)用價(jià)值[3]。 種子園是提供良種的主要途徑，但產(chǎn)種量低是國內(nèi)外種子園普遍存在的瓶頸問題，直接制約著遺傳改良成果的推廣應(yīng)用[4-6]。因此，快速培育出結(jié)實(shí)率高的優(yōu)良株系來提高種子園單位面積種子產(chǎn)量就成為當(dāng)今國內(nèi)外育種工作者的當(dāng)務(wù)之急。為此，以河北圍場華北落葉松國家良種基地根據(jù)結(jié)實(shí)能力、子代生長和種源比較情況初選出的8個(gè)優(yōu)良家系為試材[7]，以當(dāng)?shù)胤N子園、母樹林和人工林的種子作為對照，比較這些家系的種子萌發(fā)特性和苗期生長性狀，以期為篩選華北落葉松優(yōu)良家系提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在河北省木蘭圍場國有林場管理局龍頭山種苗場(北緯41°59′，東經(jīng)117°41′)，年平均溫度4.7℃，年平均降水量460 mm，無霜期110 d，位于冀北山地，海拔890 m，屬溫帶大陸季風(fēng)型氣候區(qū)。

1.2 試驗(yàn)材料

8個(gè)優(yōu)良家系(5、9、21、29、30、46、74、75)的種子來自河北圍場華北落葉松國家良種基地，同時(shí)以該基地人工林、母樹林和種子園的種子作為對照。種子品質(zhì)試驗(yàn)和播種苗試驗(yàn)均采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。 播種前測定種子的千粒重、飽滿率和室內(nèi)發(fā)芽率，播種后第2年秋末冬初落葉后在每個(gè)重復(fù)內(nèi)隨機(jī)調(diào)查各家系50株2 a生的苗高、地徑、根長，并分別稱地上和地下部分鮮重及陰干重。

1.3 測定方法

結(jié)實(shí)量：連續(xù)3 a對種子園中138個(gè)株系的球果進(jìn)行調(diào)查，同時(shí)每株采集20個(gè)球果制種，每個(gè)株系重復(fù)3次，根據(jù)單果種子量計(jì)算每個(gè)株系的結(jié)實(shí)量。種子千粒重：電子天平稱量法；飽滿率：鋪白紙碾壓法，每家系每重復(fù)測定30粒。

發(fā)芽率：室內(nèi)發(fā)芽盒紙床法，每家系每重復(fù)測定50粒，種子萌發(fā)過程中每24 h觀測記錄1 次種子的發(fā)芽情況，當(dāng)胚根長度達(dá)到與種子等長時(shí)，作為種子萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，在發(fā)芽末期，當(dāng)連續(xù)5 d發(fā)芽粒數(shù)平均不足供試種子總數(shù)的1%時(shí)計(jì)算發(fā)芽率[林木種子檢驗(yàn)規(guī)程(GB2772-1999)]；圃地發(fā)芽率：每家系每重復(fù)播種100粒，具體播種育苗方法參考華北落葉松育苗技術(shù)規(guī)程(DB13/T 884-2007)。

苗高、樹高：米尺測量；地徑：游標(biāo)卡尺測量；胸徑：胸徑尺測量；鮮重和干重：電子天平稱量。

1.4 計(jì)算

發(fā)芽率：

R= (NG/NT)×100%；

發(fā)芽指數(shù)：

I= ∑(Gi/Di)；

平均發(fā)芽時(shí)間：

T= ∑ (Gi×Di) /∑Gi；

材積：

V=G1.3×F×(H+3)；

式中：R為發(fā)芽率，NG為正常發(fā)芽種子粒數(shù)，NT為參試種子總粒數(shù)；I為發(fā)芽指數(shù)，Gi為第i天發(fā)芽種子數(shù)，Di為天數(shù)；T為平均發(fā)芽時(shí)間；V為材積，G1.3為距地面1.3 m處的橫截面面積，H為樹高，F(xiàn)為華北落葉松的試驗(yàn)形數(shù)(F值為0.4)[8]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 20.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)的GLM程序?qū)Σ煌蚁档姆N子和苗期性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，所有結(jié)果用平均值、標(biāo)準(zhǔn)誤差和變異系數(shù)來表示，并在0.05水平進(jìn)行多重差異(Duncan)比較。不同家系種子和苗期性狀的綜合評價(jià)采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法，公式為

F(x)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)，

式中：F(x)為隸屬函數(shù)值，X為指標(biāo)測定值，Xmax、Xmin為測定指標(biāo)的最大值和最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同家系結(jié)實(shí)和子代生長表現(xiàn)

華北落葉松8個(gè)家系的母樹結(jié)實(shí)量和32 a生子代的生長情況見表1。

作為種子園的優(yōu)良家系不僅需要種子產(chǎn)量高，而且需要子代的生長表現(xiàn)良好。由表1可知，選擇的華北落葉松8個(gè)優(yōu)良家系的結(jié)實(shí)量(136.54～458.99 g)均高于種子園的平均產(chǎn)量(102 g)，而且材積(0.267～0.341 m3)也不低于種子園的平均材積(0.267 m3)。

表1 華北落葉松不同家系母樹的結(jié)實(shí)量和32 a生子代的生長表現(xiàn)Table 1 Seed yield and 32-year old progeny growth characteristic of Larix principis-rupprechtii families

2.2 不同家系種子的萌發(fā)特性比較

華北落葉松不同家系種子的萌發(fā)特性見表2。

表2 華北落葉松不同家系種子的萌發(fā)特性Table 2 Seed germination characteristic of Larix principis-rupprechtii families

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

由表2可知，種子千粒重、飽滿率、室內(nèi)發(fā)芽率、平均發(fā)芽時(shí)間、發(fā)芽指數(shù)和圃地發(fā)芽率在家系間存在顯著差異(P<0.05)。家系9的種子千粒重最高(8.268 g),剩余7個(gè)家系種子的千粒重位于6.389～7.563 g范圍內(nèi)，均顯著高于種子園、母樹林和人工林的種子；家系46、家系74、家系5和家系30的飽滿率高達(dá)91.67%～95.00%，顯著高于母樹林和人工林；家系46和家系5的發(fā)芽指數(shù)最大，顯著高于種子園、母樹林和人工林，家系29和家系74的發(fā)芽指數(shù)顯著高于人工林，與種子園和母樹林間差異不顯著；家系46、家系5、家系29和家系74的圃地發(fā)芽率均顯著高于種子園和母樹林,家系75和人工林的圃地發(fā)芽率最低，分別為13.00%和15.00%。

不同家系苗期的生長性狀比較見表3。

表3 不同家系苗期的生長性狀Table 3 Seedling growth traits of Larix principis-rupprechtii families

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

由表3可知，2 a生苗高、地徑、根鮮干重和莖鮮干重在家系間存在顯著差異(P<0.05)。家系46、家系75和家系9的苗高從32.8 cm到35.6 cm不等，顯著高于母樹林(29.1 cm)和人工林(28.9 cm)，家系74的苗高為31.4 cm，與種子園、母樹林、人工林間無顯著差異；家系75的地徑最大(6.06 mm)，顯著高于種子園(4.76 mm)、母樹林(5.13 mm)、人工林(5.21 mm)和除家系21以外的其他幾個(gè)家系，家系46、家系9和家系74的地徑從5.39 mm至5.47 mm不等，顯著高于種子園，但與人工林和母樹林無顯著差異；這些家系的根鮮、干重和莖葉鮮、干重也較大。

2.3 不同家系的綜合評價(jià)

選取發(fā)芽指數(shù)、苗高和地徑計(jì)算隸屬函數(shù)值，從種子的萌發(fā)特性和苗期生長方面來綜合評價(jià)不同家系，結(jié)果見表4。

表4 華北落葉松不同家系的綜合評價(jià)Table 4 Comprehensive evaluation of Larix principis-rupprechtii families

續(xù)表4

由表4可知，8個(gè)家系從發(fā)芽指數(shù)、苗高和地徑方面綜合評價(jià)結(jié)果均好于母樹林和人工林，其中5個(gè)家系(46，75，9，74，21)的隸屬函數(shù)平均值均好于種子園、母樹林和人工林，而家系46、家系75、家系9和家系74的綜合表現(xiàn)最好，隸屬函數(shù)平均值為人工林的4倍以上，較母樹林和種子園也高出35%以上。

3 結(jié)論與討論

8個(gè)家系的結(jié)實(shí)量均高于種子園，而且材積也不低于種子園的平均材積。

8個(gè)家系種子的千粒重均顯著高于對照種子園、母樹林和人工林的種子，發(fā)芽率也均顯著高于人工林。Barchenkov研究發(fā)現(xiàn)，種子的千粒重和發(fā)芽率等指標(biāo)易受到地理?xiàng)l件、樹齡、球果在樹冠內(nèi)位置和種子在球果內(nèi)位置的影響[9]。

不同家系間苗高和地徑間存在顯著差異，其中家系46、家系9和家系75的苗高顯著高于母樹林和人工林。苗木出圃時(shí)的苗高和地徑對造林后的生長有顯著的影響[10]。因此，華北落葉松2 a生苗木出圃時(shí)即可以進(jìn)行首次去劣或擇優(yōu)。

8個(gè)家系從發(fā)芽指數(shù)、苗高和地徑方面綜合評價(jià)結(jié)果均好于母樹林和人工林，5個(gè)家系均好于種子園、母樹林和人工林，其中家系46、家系75、家系9和家系74的綜合表現(xiàn)最為突出，隸屬函數(shù)平均值為人工林的4倍以上，較母樹林和種子園也高出35%以上。只是家系75的發(fā)芽率表現(xiàn)中等，圃地發(fā)芽率偏低，具體原因還有待進(jìn)一步研究。然而，本文對華北落葉松家系間的差別主要是依據(jù)表型進(jìn)行鑒別，其準(zhǔn)確性易受質(zhì)疑。因此，今后可以從分子角度對其進(jìn)行鑒別，這有望成為方便、可靠的鑒別方法[11]。

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(編輯 潘秀華)

Seed germination and seedling growth characteristics of eightLarixprincipis-rupprechtiifamilies

YUAN Deshui1，HUANG Yan1，YANG Junming2，ZHANG Guojun2

(1MulanweichangNationalForestryAdministrationofHebeiProvince,Weichang068450,China；2CollegeofHorticultureScienceandTechnology,HebeiNormalUniversityofScience&Technology,Changli066600,China)

Phenotypic traits (thousand seed weight and plumpness, etc.), germination characteristics (germination rate and nursery germination rate, etc.) and growth traits (seedling height, basal diameter, biomass, etc.) of 8 superior families and 3 controls (seed orchard, seed production stand and planted forest) were measured and analyzed to compare seed germination and seedling growth characteristics ofLarixprincipis-rupprechtiifamilies. Results showed that families 46, 75, 9 and 74 performed excellent in aspect of germination rate, height and basal diameter. Their germination rates were 96.00%, 78.00%, 90.00%, and 94.67%; seedling heights were 35.6 cm, 33.0 cm, 32.8 cm, and 31.4 cm; basal diameters were 5.43 mm, 6.06 mm, 5.47 mm and 5.39 mm respectively. Their membership function value of germination index, height and basal diameter were 4 times more than planted forest, and was also 35% higher than the seed orchard and seed production stand.

Larixprincipis-rupprechtii; seed germination; seedling growth; photosynthetic parameter

1007-4961(2017)01-0006-05

10.13320/j.cnki.hjfor.2017.0002

2016-10-09；

2017-01-04

林木遺傳育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)基金項(xiàng)目“華北落葉松優(yōu)良種源選擇技術(shù)研究”(K2015202)。

袁德水(1960-)，男，河北平泉人，河北省金牌工人，從事林木良種選育與繁育工作。

張國君(1980-)，男，河北臨漳人，博士，副教授，碩導(dǎo)，主要從事林木遺傳育種研究。

S 791.229,S 722.8

A