貴州省棕櫚種源地理變異研

胡志姣，趙楊

(貴州大學(xué) 林學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

棕櫚〔Trachycarpusfortunei(Hook.) H.Wendl.〕屬棕櫚科(Palmae)棕櫚屬(Trachycarpus)植物，原產(chǎn)中國、日本，廣泛分布于秦嶺、淮河以南[1]，因其具有很高的經(jīng)濟價值和觀賞價值，現(xiàn)已被引種栽培至世界各地[2-4];因棕櫚纖維彈性好、強度高、耐腐蝕性的特點，在古代常用于制作蓑衣、床墊等，目前對其研究很少，主要在其藥用價值[5]、種子生理生態(tài)、苗木抗寒性、優(yōu)樹選擇[6-7]、土木工程、水利工程、環(huán)境工程和復(fù)合材料等[8-10]等方面，鮮有關(guān)于種質(zhì)資源多樣性及種源選擇等研究的相關(guān)報道。棕櫚也是貴州省的鄉(xiāng)土樹種，由于其具有淺根性、宜石灰土等特性，可廣泛用于石漠化綜合治理,但貴州省棕櫚天然林破壞嚴(yán)重，基本為孤樹零星分布，人工種植處于起步階段。本文對貴州省21個種源的棕櫚表型性狀進行分析，探討貴州省棕櫚的種源變異規(guī)律，為種源選擇與馴化栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

在貴州省21個地區(qū)調(diào)查采樣及種源地情況見表1。所選樣株均為野生資源，樹齡在15年左右，單株距離在50m以上；棕片均采集活葉下5片，沿葉痕整齊割下。各種源形態(tài)指標(biāo)測定植株20株，棕片收集植株10株，每株5片。

表1 各種源地情況及采樣情況Tab.1 Geographical and ecological factors of Trachycarpus fortunei provenance

1.2 實驗方法

1.2.1 形態(tài)指標(biāo)測定

共測量樹高、胸徑、冠幅、花果柄距頂高、棕片面積、棕板重量和棕絲重量7個指標(biāo)。樹高、冠幅測定精確到0.1m，胸徑、棕片長、寬、高測定精確到0.1cm，花(果)柄距頂高精確到1cm，重量測定精確到0.01g，各指標(biāo)測定3次取平均值。

1.2.2 生化成分測定

測定脂蠟質(zhì)、水溶物、果膠、半纖維素、木質(zhì)素、纖維素6個生化指標(biāo),參照GB5889-86《苧麻化學(xué)成分定量分析方法》；測定灰分含量參照GB/T2677.3-1993。各化學(xué)組分均測定3次取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel統(tǒng)計數(shù)據(jù)；用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件計算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、方差分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各性狀的遺傳變異

研究表明，14個性狀的變異幅度較大(表2)，如纖維素15.42%-48.90%，木質(zhì)素24.01%-58.05%，半纖維素含量13.07%-33.31%，花果柄距頂高10-124cm，胸徑8.2-16.7cm，棕片面積854.08-2 352.12cm2，棕板重量9.40-78.58g。14個性狀的變異系數(shù)在11.09%-58.39%之間，平均值為27.38%，變異系數(shù)均大于10%，脂蠟質(zhì)含量的變異系數(shù)最大，為58.39%，其次是果膠含量，為56.62%，半纖維素含量變異系數(shù)最小，為11.09%；14個性狀的變異程度順序為脂蠟質(zhì)>果膠>棕板重量>棕絲重量>樹高>灰分>水溶物>冠幅>纖維素>棕片面積>木質(zhì)素>花果柄距頂高>胸徑>半纖維素。由此可知，貴州省棕櫚資源表型性狀的變異程度和變異系數(shù)均較大，各性狀差異明顯，多樣性豐富，具有選育優(yōu)良品種的潛力。

2.2 4個形態(tài)指標(biāo)的種源分析

4個形態(tài)指標(biāo)的種源分析見表3。

表2 各種源表型性狀變異分析Tab.2 Phenotypic characters analysis of various provenances

表3 各種源棕櫚資源形態(tài)指標(biāo)統(tǒng)計Tab.3 Phenotypic traits of populations Trachycarpus fortunei provenance

由表3可知，各種源樹高、胸徑、冠幅、花果柄距頂高4個形態(tài)指標(biāo)經(jīng)方差分析基本上差異顯著(P<0.05)，但是同一個區(qū)的種源間差異不顯著，如黔西區(qū)的納雍、織金、水城3個種源的樹高差異不顯著。樹高平均值最大的是羅甸，為4.30m，最小為安龍(3.16m)，樹高變異系數(shù)最大值為三都(44.66%)，最小為普定(17.39%)；胸徑平均值最大為石阡(13.21cm)，其次為納雍(12.96cm)，最小為羅甸(10.63cm)，胸徑變異系數(shù)最大，為荔波17.33%，最小為鳳岡(6.46%)；冠幅均值最大為湄潭(3.37m)，最小為望謨(1.74m)，冠幅變異系數(shù)最大值為羅甸(33.96%)，最小值為岑鞏(11.81%)；花果柄距頂高平均值最大值為正安(65.15cm)，最小值為水城(28.82cm)；花果柄距頂高變異系數(shù)最大值為湄潭(48.92%)，最小值為羅甸(21.43%)。根據(jù)各種源4個性狀變異系數(shù)的平均值評價各種源的變異程度，平均值在15.29%-26.50%之間，織金>荔波>湄潭>三都>鳳岡>鎮(zhèn)遠(yuǎn)>正安>丹寨>冊亨>貴定>望謨>興義>六枝>羅甸>納雍>安龍>水城>岑鞏>石阡>獨山>普定。由此可知不同種源之間存在明顯的形態(tài)分化。

2.3 棕片表型性狀種源分析

2.3.1 棕片形態(tài)指標(biāo)分析

由表4可知，各種源棕櫚資源棕片的棕片面積、棕板重量和棕片絲重量經(jīng)方差分析后基本上差異顯著(P<0.05)，但同一個區(qū)的種源間差異不顯著。其中棕片面積均值最大為荔波(1 882.79cm2)，最小為冊亨(1 247.32cm2)，前者是后者的1.5倍，棕片面積變異系數(shù)在1.26%-23.89%之間，岑鞏變異系數(shù)最大，其次是三都，為21.12%，水城最??；棕板和棕絲重量是衡量棕樹棕纖維產(chǎn)量的最重要指標(biāo)，各種源棕板重量變幅為18.83-49.21g，變異系數(shù)在7.37%-54.30%之間，棕絲重量變幅為17.11-28.50g，變異系數(shù)在3.27%-41.72%之間，說明各種源間棕板和棕絲的變異大，選育潛力大，其中以荔波(棕板49.21g、棕絲26.89g)、羅甸(棕板47.02g、棕絲27.14g)、三都(棕板39.45g、棕絲24.52g)、納雍(棕板26.48g、棕絲23.19g)等種源棕片品質(zhì)為佳；荔波、羅甸、岑鞏和納雍4個種源的棕片3個指標(biāo)的變異系數(shù)均較大，多樣性豐富。

表4 各種源棕櫚資源棕片形態(tài)指標(biāo)分析Tab.4 Phenotypic traits of palm sheet of populations Trachycarpus fortunei provenance

2.3.2 棕片化學(xué)組分分析

經(jīng)過對21個種源棕櫚棕片化學(xué)組分含量測定，結(jié)果表明各棕櫚種源的脂蠟質(zhì)含量、水溶物含量、果膠含量、半纖維素含量、木質(zhì)素含量、纖維素含量和灰分含量基本差異顯著(P<0.05)(表5)，但同一區(qū)的種源間差異不顯著。

表5 不同種源棕櫚的7個生化指標(biāo)的平均值與變異系數(shù)Tab.5 Average and variance coefficients of 7 biochemical indexes of populations Trachycarpus fortunei provenance %

由表5可知，脂蠟質(zhì)、水溶物、果膠和灰分是棕片的微量成分，其中果膠含量各種源平均值，最小為0.84%，但是以上各成分的變異系數(shù)在各種源間差異較大。半纖維素、木質(zhì)素和纖維素是棕片的主要成分，半纖維素各種源間變幅最小，為20.51%-25.08%，變異系數(shù)在1.50%-19.96%之間；木質(zhì)素為最主要成分，變幅為33.55%-43.52%，變異系數(shù)在4.38%-23.46%之間；纖維素含量變幅為29.24%-40.14%，變異系數(shù)在4.49%-27.29%之間，其中荔波、岑鞏地區(qū)為佳。

2.3.3 不同農(nóng)業(yè)氣候區(qū)棕櫚資源表型性狀變異分析

按照貴州省農(nóng)業(yè)氣候區(qū)分類，可以將本研究所實驗調(diào)查的21個種源分為7個區(qū)，其表型性狀分析結(jié)果見表6。14個性狀在7個氣候區(qū)的變異系數(shù)的變幅非常大，在4.32%-83.30%之間，其中黔中伏旱氣候區(qū)的半纖維素變異系數(shù)最小，黔北溫和伏旱氣候區(qū)的果膠變異系數(shù)最大；黔東南溫暖濕潤農(nóng)業(yè)氣候區(qū)的棕片面積、棕板重量、棕絲重量最佳，均優(yōu)于其他6個區(qū)，其次是黔東北溫暖伏旱農(nóng)業(yè)氣候區(qū)。7個氣候區(qū)變異系數(shù)平均值大小為黔南溫?zé)岽焊蓺夂騾^(qū)>黔北溫和伏旱氣候區(qū)>黔西南溫和春干夏雨氣候區(qū)>黔西溫涼春干氣候區(qū)>黔中溫和濕潤氣候區(qū)>黔東南溫暖濕潤農(nóng)業(yè)氣候區(qū)>黔東北溫暖伏旱氣候區(qū)。

2.4 貴州省棕櫚資源表型性狀聚類

2.4.1 貴州省棕櫚種源聚類

基于21個棕櫚種源的樹高、胸徑、冠幅、花果柄距頂高、棕片面積、棕板重量、棕絲重量、脂蠟質(zhì)含量、水溶物含量、果膠含量、半纖維素含量、纖維素含量、木質(zhì)素含量和灰分含量14指標(biāo)進行聚類分析，結(jié)果表明(圖1，表7)，在歐式距離為21處可將21個種源分為4類，第1類10個種源分別為黔東北區(qū)的石阡、鎮(zhèn)遠(yuǎn)和岑鞏，黔東南區(qū)的荔波和三都，黔北區(qū)的正安和鳳岡，黔中區(qū)的獨山、丹寨和貴定，此類把以上4個區(qū)除湄潭以外的種源全聚在一起，除纖維素含量處于最大值，其余各指標(biāo)均屬于中等水平；第2類只有黔南區(qū)的羅甸1個種源，此類樹高、棕片面積、棕板重量、棕片絲重量、水溶物含量和灰分含量均屬最大值，分別為4.30m、1 684.97cm2、47.02g、27.14g、3.42%、2.35%；第3類3個種源分別是黔西南區(qū)的普定、黔西區(qū)的織金和黔南區(qū)的望謨，此類胸徑、花果柄距頂高、脂蠟質(zhì)含量、果膠含量和木質(zhì)素含量屬最大值，分別為12.26cm、56.90cm、2.47%、1.28%和40.09%；第4類7個種源分別是黔西南安龍和六枝，黔南區(qū)興義和冊亨，黔西區(qū)的納雍和水城，黔北區(qū)的湄潭，花果柄距頂高、棕片面積、棕板重量、棕絲重量和果膠含量均屬最小值。由此可見貴州省棕櫚資源聚類與其地理位置有一定的關(guān)聯(lián)。

表6 不同農(nóng)業(yè)氣候區(qū)棕櫚資源表型變異分析Tab.6 Phenotypic variation of Trachycarpus fortunei resources in different agricultural climatic regions

表7 21個種源棕櫚資源聚類情況Tab.7 Dendrogram of 21Trachycarpus fortunei provenances

圖1 不同種源棕櫚資源聚類Fig.1 Dendrogram of 21Trachycarpus fortunei provenances

圖2 貴州省棕櫚資源農(nóng)業(yè)氣候區(qū)聚類Fig.2 Dendrogram of Trachycarpus fortuneiprovenances in different regions

2.4.2 貴州省棕櫚資源農(nóng)業(yè)氣候區(qū)聚類

貴州省棕櫚資源農(nóng)業(yè)氣候區(qū)聚類如圖2所示，在歐式距離為12時將7個氣候區(qū)分為4類，第1類為黔西南溫和春干夏雨氣候區(qū)和黔西溫涼春干氣候區(qū)；第2類黔南溫?zé)岽焊蓺夂騾^(qū)；第3類黔北溫和伏旱氣候區(qū)和黔中溫和濕潤氣候區(qū)；第4類黔東北溫和伏旱氣候區(qū)和黔東南溫和濕潤氣候區(qū)。由此可見貴州省棕櫚的地理分化與地理位置、年降雨量、年均溫都有一定的關(guān)系。

3 結(jié)論與討論

研究表明，貴州省21個棕櫚種源的14個性狀其變異系數(shù)在11.09%-58.39%之間,平均值為27.38%，脂蠟質(zhì)含量和果膠含量變異系數(shù)較大分別為58.39%、56.62%，胸徑、花果柄距頂高、半纖維素含量和木質(zhì)素含量變異系數(shù)相對較??；各性狀變異系數(shù)在各種源間差異大，如胸徑6.46%-17.33%、棕片面積1.26%-23.89%、棕絲重量3.27%-41.72%、纖維素4.49%-27.29%。說明貴州省棕櫚種質(zhì)資源表型變異幅度和變異系數(shù)均較大，具有很大的選育潛力。

基于種源表型性狀的聚類分析可將21個種源分為4類，其中黔北、黔中和黔東地區(qū)的種源基本聚于第1類，黔西、黔西南和黔南的種源基本聚于第4類，這與農(nóng)業(yè)氣候區(qū)的聚類結(jié)果基本一致，說明貴州省棕櫚資源表型性狀存在地理分化，主要體現(xiàn)在省內(nèi)東部和北部地區(qū)優(yōu)于西部和西南部地區(qū)的差異。

棕板和棕絲重量是衡量棕樹產(chǎn)量的最主要指標(biāo)，荔波和羅甸地區(qū)棕板和棕絲重量均值均優(yōu)于其他地方。7個農(nóng)業(yè)氣候區(qū)中黔東南區(qū)最優(yōu)，棕板、棕絲重量均最大，其次是黔東北區(qū)。

半纖維素、木質(zhì)素和纖維素是棕片的主要化學(xué)成分，各種源的變異系數(shù)相差較大。近年來，對棕櫚纖維的研究正多元化，如水利工程、彈性材料等。有研究報道纖維的強度受纖維素影響最大，木質(zhì)素次之[12]，因此貴定和獨山種源的棕纖維強度可能強于其他地區(qū)。

總之，貴州省棕櫚資源表型性狀變異豐富，且其中荔波和羅甸地區(qū)相對較好；整體而言，黔東地區(qū)優(yōu)于其他區(qū)域。

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