金黑楊抗逆速生新品種選育技術(shù)研究

周玉泉

(山西省桑干河楊樹豐產(chǎn)林實(shí)驗(yàn)局，山西 大同 037006)

金黑楊抗逆速生新品種選育技術(shù)研究

周玉泉

(山西省桑干河楊樹豐產(chǎn)林實(shí)驗(yàn)局，山西 大同 037006)

以金黑楊無性系1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)為試驗(yàn)材料，108楊為對(duì)照，在晉北、晉中、晉南進(jìn)行區(qū)域化造林試驗(yàn)，測(cè)定6年生時(shí)金黑楊無性系的生長(zhǎng)量，對(duì)比金黑楊與108楊的抗性及材性，并采用隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，金黑楊3個(gè)無性系的樹高、胸徑、材積和抗蟲性均高于108楊，且除樹高外，其它指標(biāo)均顯著高于108楊；金黑楊1號(hào)、2號(hào)的抗寒性指標(biāo)均高于對(duì)照，1號(hào)的材性最好。綜合隸屬函數(shù)值最高的是金黑楊1號(hào)(11.550 1)，其次是2號(hào)(9.959 8)和3號(hào)(8.020 3)；108楊的最小，僅為2.292 6.金黑楊3個(gè)無性系均是適合在山西楊樹適生地區(qū)推廣應(yīng)用的高效、高產(chǎn)楊樹新品種。

金黑楊無性系；楊樹新品種；生長(zhǎng)量；抗性；材性；綜合隸屬函數(shù)值

楊樹是楊屬(Populus)樹種的統(tǒng)稱，是世界性人工林栽培樹種。據(jù)第8次全國(guó)森林資源清查，我國(guó)楊樹人工林面積達(dá)854×104hm2，占全國(guó)人工林面積的18.14%，在減緩全球木材供需矛盾、維護(hù)生態(tài)平衡、加快人造板工業(yè)和紙漿工業(yè)的發(fā)展、促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。建國(guó)以來，山西省楊樹人工林建設(shè)呈現(xiàn)出飛速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。

20世紀(jì)80年代中期以來，山西省楊樹豐產(chǎn)林實(shí)驗(yàn)局與德國(guó)進(jìn)行了3期(歷時(shí)13 a)的國(guó)際合作項(xiàng)目，在山西省懷仁縣金沙灘林場(chǎng)收集了楊樹資源1 000余個(gè)，優(yōu)樹100多株，并進(jìn)行了多種雜交組合，獲得了大量的雜交苗。筆者以金黑楊無性系1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)為試驗(yàn)材料，108楊為對(duì)照，從2008年開始在山西省侯馬市進(jìn)行區(qū)域化造林試驗(yàn)，對(duì)其6年生時(shí)的生長(zhǎng)量、抗逆性、材性進(jìn)行測(cè)定，并采用綜合隸屬函數(shù)法分析金黑楊3個(gè)無性系品種的樹高、胸徑、材積和抗蟲性等。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

金黑楊無性系1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)是1993年以南抗楊2號(hào)為母本，美洲美黑楊(赤峰)為父本雜交獲得的雜種子代，并在山西省楊樹局薛家莊林場(chǎng)、科技中心和落陣營(yíng)林場(chǎng)及晉中、晉南等地建立了品種比較林，同時(shí)進(jìn)行長(zhǎng)期繁殖獲得的優(yōu)良無性系。

1.2 試驗(yàn)地概況及試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于山西省西南部的侯馬市，地理坐標(biāo)為35°24′2″～35°52′9″N，111°23′5″～111°41′1″E，屬溫帶季風(fēng)氣候區(qū)。年平均氣溫12.6 ℃，1月最冷，平均氣溫為-2.4 ℃；7月最高，平均氣溫為26.1 ℃.全年平均無霜期197 d，年平均降水量516 mm，多集中在6月至8月。土壤為褐土、草甸土、鹽土等，土層較厚，土壤質(zhì)地好。

1.2.2 區(qū)域化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2008年采用經(jīng)采穗圃幼化和復(fù)壯的金黑楊1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)無性系種條，在金沙灘林場(chǎng)科技苗圃統(tǒng)一進(jìn)行扦插育苗。將1年生苗在侯馬試點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域化造林對(duì)比試驗(yàn)，以108楊為對(duì)照。采用9株小區(qū)、3次重復(fù)的完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，造林密度為3 m×2 m，整地規(guī)格為1 m×1 m×1 m.試驗(yàn)地四周用1行新疆楊作保護(hù)隔離帶。

1.2.3 林木生長(zhǎng)量調(diào)查分析

2014年秋季，于苗木生長(zhǎng)停止后進(jìn)行樹高、胸徑生長(zhǎng)量的測(cè)定。在3次重復(fù)區(qū)組試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行每株活立木的生長(zhǎng)量調(diào)查，并統(tǒng)計(jì)分析其平均值。

1.2.4 抗逆性研究方法

1) 抗蟲性試驗(yàn)。于2009年至2011年，選擇樹齡1 a～3 a的試驗(yàn)林木，在紗網(wǎng)全封閉條件下投放光肩星天牛成蟲，觀察光肩星天牛產(chǎn)卵和孵化情況。

2) 抗寒性生理測(cè)定。2009年10月中旬，在每個(gè)小區(qū)選取5株生長(zhǎng)健壯的試驗(yàn)林木，剪取靠近基部、生長(zhǎng)部位相同、粗細(xì)一致的健康嫩莖，用塑封袋封口標(biāo)記帶回實(shí)驗(yàn)室。先用自來水沖洗，再用去離子水洗凈。處理完后，置于-20 ℃的恒溫箱內(nèi)處理24 h，測(cè)定其中的丙二醛(MDA)、脯氨酸(PRO)、可溶蛋白(SP)及超氧化物歧化酶(SOD)、多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)的含量，每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.2.5 材性分析

依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2677.8，GB/T 2677.10和GB/T 744分別測(cè)定6年生金黑楊無性系和108楊的纖維形態(tài)、木質(zhì)素含量、綜纖維素含量和α-纖維素含量，每個(gè)系號(hào)重復(fù)5次。

1.2.6 優(yōu)良品種選育

品種多性狀綜合評(píng)價(jià)采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)計(jì)算法。隸屬函數(shù)公式為：

正相關(guān)：U(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)，

負(fù)相關(guān)：U(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin).

式中：U(Xi)——隸屬函數(shù)值；Xi——某一指標(biāo)的測(cè)定值；Xmax——某一指標(biāo)內(nèi)的最大值；Xmin——某一指標(biāo)內(nèi)的最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長(zhǎng)量分析

林木的生長(zhǎng)性狀與生態(tài)環(huán)境緊密相關(guān)，水、熱、光條件較好的地區(qū)，楊樹速生性能突出。侯馬市6年生金黑楊品種試驗(yàn)林生長(zhǎng)調(diào)查結(jié)果見表1.

表1 6年生金黑楊新品種生長(zhǎng)量比較

由表1可看出，今黑楊3號(hào)的樹高最大，平均值為15.8 m；1號(hào)的胸徑和材積最大，平均值分別為19.9 cm和1.096 m3.3 個(gè)金黑楊品種的樹高、胸徑和材積均高于對(duì)照。方差分析表明，金黑楊3個(gè)無性系的樹高與對(duì)照無顯著差異，胸徑和材積均顯著高于對(duì)照。金黑楊3個(gè)無性系比對(duì)照有更強(qiáng)的速生性，更適合于短輪伐期楊樹豐產(chǎn)林的集約經(jīng)營(yíng)。

2.2 抗逆性分析

2.2.1 抗蟲性比較

抗性育種是楊樹抗逆性研究的重要內(nèi)容之一。光肩星天牛是我國(guó)楊樹主產(chǎn)區(qū)的主要蛀干害蟲之一。2009年至2011年，光肩星天牛3次產(chǎn)卵試驗(yàn)調(diào)查結(jié)果見表2.

表2 光肩星天?？滩郛a(chǎn)卵重復(fù)對(duì)比試驗(yàn) 個(gè)

由表2可以看出，金黑楊1號(hào)、2號(hào)品種光肩星天牛3年間刻槽產(chǎn)卵數(shù)量為0個(gè)，3號(hào)品種光肩星天牛3年間刻槽產(chǎn)卵數(shù)量平均為0.3個(gè)，對(duì)照的刻槽產(chǎn)卵數(shù)量則高達(dá)6.3個(gè)。進(jìn)一步分析表明，金黑楊3個(gè)無性系品種光肩星天?？滩郛a(chǎn)卵數(shù)之間無顯著差異，而對(duì)照光肩星天?？滩郛a(chǎn)卵數(shù)明顯高于金黑楊3個(gè)無性系品種(p<0.05)。試驗(yàn)表明，金黑楊3個(gè)無性系品種較對(duì)照對(duì)光肩星天牛有更強(qiáng)的抗性。2.2.2 抗寒性比較

植物抗寒性是植物應(yīng)對(duì)低溫傷害的自身機(jī)能反應(yīng)。植物在低溫脅迫下會(huì)出現(xiàn)復(fù)雜的生理生化反應(yīng)，植物在越冬期抗寒能力的一系列變化是多個(gè)因子綜合作用的結(jié)果，利用單個(gè)的孤立指標(biāo)難以反映出某種植物真實(shí)的抗寒能力。為了彌補(bǔ)單個(gè)指標(biāo)評(píng)定植物抗寒能力的片面性，使評(píng)定結(jié)果更接近于自然真實(shí)情況，筆者通過測(cè)定金黑楊和108楊健康嫩莖中MDA，PRO，SP，PPO，POD，SOD 6種酶的含量，對(duì)金黑楊及對(duì)照108楊的抗寒性進(jìn)行了對(duì)比，評(píng)價(jià)結(jié)果見表3.

表3 金黑楊抗寒性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

由表3可知，-20 ℃低溫處理?xiàng)顦淠矍o，不同品種生理指標(biāo)值大小順序不同。其中，對(duì)照的MDA含量最大(7.98 mmol/g)，其次是1號(hào)(7.12 mmol/g)、3號(hào)(6.93 mmol/g)，2號(hào)最小(6.85 mmol/g)。2號(hào)的PRO含量最大(22.58 μg/g)，其次是1號(hào)(22.45 μg/g)、對(duì)照(20.31 μg/g)，3號(hào)最小(19.98 μg/g)。1號(hào)的SP含量最大(14.68 mg/g)，其次是3號(hào)(14.56 mg/g)、2號(hào)(14.34 mg/g)，對(duì)照的最小(11.56 mg/g)。1號(hào)的PPO活性最大(282.05 μ/g)，其次是2號(hào)(255.56 μ/g)、對(duì)照(212.24 μ/g)，3號(hào)最小(198.38 μ/g)。2 號(hào)的POD活性最大(1 269.23 μ/g)，其次是1號(hào)(1 262.33 μ/g)、3號(hào)(1 113.36 μ/g)，對(duì)照最小(881.63 μ/g)。1號(hào)的SOD活性最大(348.76 μ/g)，其次是3號(hào)(345.93 μ/g)、2號(hào)(343.81 μ/g)，對(duì)照的最小(340.24 μ/g)。

不同指標(biāo)方差分析表明，除SOD外，其它指標(biāo)均達(dá)到顯著差異水平。且對(duì)照的MDA含量明顯高于金黑楊的3個(gè)無性系，PRO含量及PPO活性明顯低于金黑楊1號(hào)、2號(hào)品種，SP含量及POD活性明顯低于金黑楊的3個(gè)無性系。

植物器官在衰老或逆境下，往往發(fā)生膜質(zhì)過氧化作用，MDA含量可反映植物遭受傷害的程度。PRO含量和SP含量的急劇增加可提高植物的抗寒性，PPO，POD和SOD是組成植物保護(hù)酶抗氧化防御系統(tǒng)的組分，其活性大小可反映細(xì)胞對(duì)逆境的適應(yīng)能力。與對(duì)照相比，金黑楊主要通過增加PRO和SP含量和PPO，POD及SOD活性來提高其抗寒能力，從而使植株在低溫下遭受傷害的程度顯著減小或減輕，尤其以金黑1號(hào)、2號(hào)的抗寒性更強(qiáng)。

2.3 材性分析

造紙對(duì)木材的纖維形態(tài)有要求，即要有較高的柔性、彈性和長(zhǎng)寬比，制漿纖維長(zhǎng)寬比大于35～45時(shí)，就有很好的交織性能，從而保證有較好的強(qiáng)度。金黑楊3個(gè)無性系材性測(cè)定結(jié)果見第10頁表4.

從表4看出，金黑楊3個(gè)無性系的綜纖維素含量均顯著高于對(duì)照，纖維長(zhǎng)度和纖維寬度均大于對(duì)照，木質(zhì)素含量均顯著低于對(duì)照。說明用金黑楊3個(gè)無性系造紙的撕裂度較對(duì)照好，與對(duì)照相比更適合制漿造紙。3個(gè)無性系長(zhǎng)寬比較對(duì)照小，說明3個(gè)無性系的成紙強(qiáng)度較對(duì)照低。但1號(hào)金黑楊的長(zhǎng)寬比與對(duì)照更為接近，可見金黑楊3個(gè)無性系中，1號(hào)更適合制漿造紙。

2.4 金黑楊多性狀綜合評(píng)價(jià)

以生長(zhǎng)量、抗蟲性、抗寒能力以及木材材性等指標(biāo)為依據(jù)，選擇13個(gè)指標(biāo)，利用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對(duì)金黑楊3個(gè)品種及對(duì)照108楊進(jìn)行綜合評(píng)定，結(jié)果見表5.

表4 無性系間材性的比較

表5 金黑楊與對(duì)照楊的隸屬函數(shù)值及綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

13個(gè)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，金黑楊1號(hào)綜合隸屬函數(shù)值最高(11.550 1)，其次是金黑楊2號(hào)、3號(hào)，隸屬函數(shù)值分別為9.959 8和8.020 3.而對(duì)照108楊的綜合隸屬函數(shù)值最小，僅為2.292 6.

3 結(jié)論

金黑楊3個(gè)無性系的生長(zhǎng)量和抗蟲性均高于對(duì)照(108楊)，對(duì)照的MDA含量明顯高于金黑楊的3個(gè)無性系品種；PRO含量及PPO活性明顯低于金黑楊1號(hào)、2號(hào)品種，SP含量及POD活性明顯低于金黑楊的3個(gè)無性系;且金黑楊3個(gè)無性系造紙的撕裂度較對(duì)照好，成紙強(qiáng)度較對(duì)照低。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，隸屬函數(shù)值最高的是金黑楊1號(hào)(11.550 1)，其次是2號(hào)(9.959 8)和3號(hào)(8.020 3)，對(duì)照108楊的綜合隸屬函數(shù)值僅為2.292 6.可見，金黑楊3個(gè)無性系的生長(zhǎng)量、抗逆性、材性等綜合性狀均優(yōu)于108楊，是適合在晉南地區(qū)推廣應(yīng)用的高效、高產(chǎn)楊樹新品種。

[1] 黃秦軍,蘇曉華,王勝東,等.楊樹新品種‘渤豐1號(hào)’楊和‘渤豐2號(hào)’楊的綜合評(píng)價(jià)[J].林業(yè)科學(xué)，2014,50(5):75-81.

[2] 山西省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院,山西省綜合地理信息中心編制.山西省森林資源地圖集[M].北京:中國(guó)地圖出版社,2015:46-47.

[3] 蘇曉華，丁昌俊，馬常耕.我國(guó)楊樹育種的研究進(jìn)展及對(duì)策[J]．林業(yè)科學(xué)研究，2010,23(1):31-37．

[4] 蘇曉華，黃秦軍，張冰玉，等.中國(guó)楊樹良種選育成就及發(fā)展對(duì)策[J]．世界林業(yè)研究，2004,17(1):46-49．

[5] 韓一凡.美洲黑楊南抗1號(hào)、2號(hào)新品種選育[J].林業(yè)科技開發(fā),1997(3):18-20.

[6] 任建中，劉長(zhǎng)青，汪清銳,等.楊樹紙漿材優(yōu)良無性系選擇方法的研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003,25(4):56-58．

[7] 王孟本,李洪建,任建中，等.楊樹雜交無性系品種抗旱性的比較研究[J].山西大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2002，25(2):176-179.

[8] 杜克兵，許 林，沈?qū)毾?等.黑楊派楊樹雜交子代的遺傳分析及苗期選擇[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,28(5):624-630.

[9] 黃秦軍，蘇曉華．美洲黑楊×青楊F2代基本材性性狀遺傳變異研究[J].林業(yè)科學(xué)研究，2003,16(2):141-145．

[10] 蘇曉華，黃秦軍，張冰玉,等.中國(guó)楊樹良種選育成就及發(fā)展對(duì)策[J].世界林業(yè)研究,2004,17(1):46-49.

[11] 黃秦軍,丁明明,張香華,等.SSR標(biāo)記與歐洲黑楊材性性狀的關(guān)聯(lián)分析[J].林業(yè)科學(xué),2007(2):43-47.

Study on New Stress-resistance and Fast-growing Varieties Breeding Technology ofP.×deltoidesL.‘Jinheiyang’

Zhou Yuquan

(ShanxiProvincePoplarHigh-yieldForestBureau，Datong037006，China)

Regional afforestation experiments were carried out in the northern, middle and southern part of Shanxi province usingP.×deltoidesL.‘Jinheiyang 1,2 and 3’as testing materials andPopulus×euramerlicanacv. ‘Guariento’ as contrast. The resistance and wood properties ofP.×deltoidesL.‘Jinheiyang’ andPopulus×euramerlicanacv. ‘Guariento’ were compared and evaluated comprehensively using membership function method by measuring the growth amount when they were 6-year-old. Results showed that the height, DBH, volume and insect resistance ofP.×deltoidesL.‘Jinheiyang’ were higher than that of the contrast and the indices were significantly higher than that of the contrast except the tree height.The cold resistance indices ofP.×deltoidesL.‘Jinheiyang 1,2’ were higher than those of the control, and the wood properties of .×deltoidesL.‘Jinheiyang 1’ were the best. The comprehensive membership function value ofP.×deltoidesL.‘Jinheiyang 1’ was the highest(11.550 1), then wereP.×deltoidesL.‘Jinheiyang 2’ (9.959 8) andP.×deltoidesL.‘Jinheiyang 3’ (8.020 3), while the value of the contrast was lowest(only 2.292 6).P.×deltoidesL.‘Jinheiyang 1,2 and 3’ belonged to the high efficient and high yield new poplar varieties that could be extended and planted in the poplar suitable regions in Shanxi province.

P.×deltoidesL.‘Jinheiyang’; New poplar varieties; Growth; Resistance; Wood properties; Comprehensive membership function value

2017-01-23

山西省煤炭可持續(xù)發(fā)展基金

周玉泉(1965— )，男，山西山陰人，2005年畢業(yè)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，高級(jí)工程師。

S792.119

A

1007-726X(2017)02- 0007- 04