中雄4號楊選育研究

李晶，王福森，李樹森，貫春雨，王紅梅

(1.黑龍江省森林與環(huán)境科學研究院, 黑龍江 齊齊哈爾 161005；2.齊齊哈爾大學生命科學與農(nóng)林學院，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

楊樹是人們生活中最為熟悉的樹種之一，是一個歷史悠久、廣分布范、種類繁多且與人民經(jīng)濟生活有特別密切關(guān)系的樹種[1]。因其速生、豐產(chǎn)且材質(zhì)優(yōu)良，在改善和提高人們生活水平方面發(fā)揮重要作用。中國楊樹育種工作始于20世紀40年代，但真正有計劃的楊樹育種研究是從50年代開始的[2，3]。經(jīng)幾代育種人的努力，選育出的新品種材積平均生長量提高了10%～20%。黑龍江省松嫩平原及三江平原幅員遼闊，土層深厚，適宜楊樹生長。因氣候及立地條件等因素限制，各地適宜栽培的楊樹基因資源相對較少，且多數(shù)品種栽培區(qū)域較窄，滿足不了適地適樹的要求，仍需通過雜交、引種、選種及轉(zhuǎn)基因等科學手段，在不同栽培區(qū)篩選出更多適宜的楊樹新品種，達到多品種造林的需求。我們于1997年從中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所引入美洲黑楊×甜楊無性系39個，經(jīng)苗期篩選、品系評比、區(qū)域化試驗與示范、抗逆性試驗等科學手段，歷時20年，成功篩選出楊樹新品種中雄4號楊。在區(qū)域化試驗林內(nèi)，10年生以上時中雄4號楊比對照品種小黑楊材積生長量提高69%～152%，適合在松嫩平原及環(huán)境相似的三北地區(qū)大面積推廣應(yīng)用。

1 親本來源與優(yōu)良無性系篩選

1.1 親本來源

1997年，我們從中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所引入美洲黑楊×甜楊無性系39個。見表1。

表1 引種美洲黑楊×甜楊雜交無性系名錄

注：※編號A5-10為中雄4號楊，以下均稱中雄4號楊

1.2 苗木繁育

表2 各年度繁育品系數(shù)量

在齊齊哈爾綠源林業(yè)科技示范基地(以下簡稱綠源基地)苗木繁育圃內(nèi)進行扦插繁殖，當年成活并保留22個品系，6年后淘汰生長不良的品系，只剩中雄4號楊和A7-13兩個品系，各年度繁殖情況見表2。

1.3 苗期生長節(jié)律調(diào)查

以小黑楊為對照，我們對中雄4號楊、A5-13當年扦插苗進行了生長節(jié)律調(diào)查，見表3。

表3 幾個楊樹品種苗期高生長量統(tǒng)計表 cm

結(jié)果表明，1年生中雄4號楊苗高和地徑生長量與小黑楊相近，其同品系A(chǔ)5-13生長量遠低于中雄4號楊和對品種小黑楊。小黑楊高生長速生期在8月中旬左右，徑生長速生期在7月中旬至8月上旬，中雄4號楊高生長速生期在7月下旬至8月上旬，徑生長速生期在8月中旬左右，在此期間加強水肥管理可提高苗木質(zhì)量。

2 基因資源保存

2003年，在綠源基地建立楊樹基因庫1處，收集187個楊樹品種(系)，其中，定植中雄4號楊23株，造林成活率和保存率均為100%，長勢良好，無嚴重病蟲危害，在2004年極特殊干旱年份(年降水量294.6 mm)無干梢現(xiàn)象。15年生中雄4號楊樹高、胸徑和材積生長量分別為17.13 m、19.7 cm和0.251 4 m3，分別比對照品種小黑楊高43.59%、62.01%和253.59%。見表4。

表4 楊樹基因庫部分品種(品系)秋季調(diào)查表

注：林齡14 a

3 形態(tài)特征與物候期

3.1 形態(tài)特征

中雄4號楊為雄株，樹冠窄卵形，樹干通直，樹皮淺黃綠色，基部淺縱裂，分枝角適中。短枝葉卵圓形，尾尖，基部微心形。葉片長度與其最大寬度的比值為1.2～1.5。雄花紫紅色，小花36～40朵。萌枝葉闊卵形，葉面不平整，葉脈處下凹。葉緣微波浪狀，邊緣有較密圓齒狀鋸齒。1年生萌條具中棱5～6條，生長期苗莖綠色，秋冬季中上部紫紅色。氣孔白色，圓形或短線形。葉片長4.9～12.6 cm，寬4.3～12.3 cm，葉脈5～7對。葉柄向陽面紫紅色。芽紅褐色，卵形或長卵形，飽滿，帖生，漸尖，有粘脂。

3.2 物候期

2009年，我們對綠源基地楊樹基因庫內(nèi)部分楊樹品種(品系)進行了物候觀測。由表5可知，中雄4號楊在齊齊哈爾地區(qū)4月中旬花芽膨大開裂，4月下旬開花，4月末至5月上旬展葉，8月中上旬封頂，9月下旬葉全變色，10月上旬落葉，生長期132 d以上，與青山楊物候一致，與小黑楊物候接近，比銀中楊落葉早。中雄4號楊屬于發(fā)芽和落葉均較早品種，適合在北方寒冷的氣候條件下正常生長。

表5 楊樹基因庫部分品種(品系)物候觀測記錄表 日-月

4 區(qū)域化試驗與示范

中雄4號楊適合在溫和、半濕潤、半干旱氣候條件下的沙壤土、黑土及草甸土上生長。選用 2根 1干、 2根 2干苗或2年生母根造林。密度可選用 2 m×4 m、3 m×4 m、4 m×4 m等規(guī)格。該項試驗研究重點定位在黑龍江省中西部松嫩平原地區(qū)，主要有龍江縣錯海林場、富?？h富裕林場、齊齊哈爾綠源基地和大慶市大同區(qū)紅旗林場。各地主要氣象因子見表6。

表6 區(qū)域化試驗與示范林區(qū)主要氣象因子

2016年，我們對各地試驗林內(nèi)中雄4號楊及對照品種小黑楊進行了生長情況調(diào)查，見表7。

表7 各地區(qū)域化試驗與示范林生長情況

由表7可知，中雄4號楊在10年生以上生長優(yōu)勢顯著，比當?shù)刂髟云贩N小黑楊材積生長量提高69%～152%，是營造速生用材林的優(yōu)良楊樹新品種。

區(qū)域化試驗與示范結(jié)果表明，中雄4號楊適合在我省松嫩平原中、西部地區(qū)及氣候條件相似的三北平原地區(qū)栽培。

5 抗逆性

我們主要針對中雄4號楊的抗寒、耐旱、耐鹽堿和抗病蟲進行研究。

5.1 抗寒

在試驗室內(nèi)，設(shè)置-25 ℃、-30 ℃、-35 ℃和-40 ℃四個溫度梯度，采用超低溫冷藏箱對8個楊樹品種(品系)進行耐寒性測定。用DDS-307型電導率儀測定參試品種(品系)的電導率，計算電解質(zhì)滲出率作為抗寒性指標，我們采用LSD法進行了多重比較，見表8。

表8 不同品種電解質(zhì)滲出率多重比較表

結(jié)果表明，不同低溫處理后，各參試品系的電解質(zhì)滲出率差異極顯著。電解質(zhì)滲出率由大到小依次為10>小黑楊>030703>031950>黑青楊>2111>98-68-200>中雄4號。其中，中雄4號電解質(zhì)滲出率最低，證明其抗寒能力在參試品種(品系)中最強。在做電導率測定試驗的同時，我們進行了冷凍恢復試驗。結(jié)果表明，參試品種(品系)穗條冷凍后，在水培初期，萌芽時間延長，放葉時間也相應(yīng)推遲，溫度越低延長的時間就越長一些，但都能恢復生長，未出現(xiàn)凍害和死亡現(xiàn)象。至水培生根放葉生長一個月后，冷凍穗條的生長與對照基本無明顯差異。說明包括中雄4號在內(nèi)的各參試品系在經(jīng)歷最低-40 ℃時都能恢復正常生長，無凍害發(fā)生。

5.2 耐旱

據(jù)2003—2012年齊齊哈爾的降水情況，2004年降水量和生長期降水量分別為近10年平均值的63.6%和60.5%，從2004年月降水量看，6月和7月生長期降水不足100 mm，分別比近7年生長期平均降水量少22.2%和27.8%，蒸發(fā)量則分別高4.3%和7.4%。2005年年降水量總體不少，但秋季9月和10月降水量僅15.1 mm，造成嚴重秋旱，使綠源基地評比林內(nèi)部分淺根性及速生性品種(品系)因缺水而無法將水分運輸?shù)綐渖遥p者枯梢，重者致死，而中雄4號楊在這種惡劣環(huán)境下仍能正常生長，說明它具有較強的抗旱能力。

5.3 耐輕度鹽堿

在綠源基地，選用黑土、鹽堿土及園土做扦插基質(zhì)，試驗地土壤為對照，黑土單獨作為一個重復，鹽堿土與園土按比例配制，分別為1∶5、1∶4、1∶3、1∶2、1∶1。參試品種中雄4號、LB1、LB2，以小黑楊為對照，在大花盆內(nèi)進行扦插試驗。見表9。

表9 不同品種(品系)在不同扦插基質(zhì)內(nèi)扦插成活和保存情況 %

各參試品系在普通土和黑土中扦插成活率與保存率均達90%以上，當鹽堿土與園土以不同比例混合后，各參試品系扦插成活率和保存率均不同程度受到影響，且隨鹽堿土的比例提高，成活率和保存率均不同程度下降，當鹽堿土超過三分之一時，成活率和保存率均為零。結(jié)果證明，中雄4號楊耐輕度鹽堿，適宜的土壤pH值8.65以下，忍耐pH值為范圍為8.65～9.05，超過9.05時達到半致死或致死。

5.4 抗病蟲

中雄4號楊苗期對楊黑斑病、灰斑病、青楊葉銹病等病害及白楊葉甲、柳藍葉甲、柳金剛鉆、潛葉跳象、刺蛾及潛葉蛾等蟲害抗性較強，無嚴重受害現(xiàn)象；幼林期對主要枝干害蟲(有楊干象、青楊天牛、白楊透翅蛾)及主要葉部害蟲(有潛葉跳象)抗性較強。幼林期對潰瘍病、破腹病、爛皮病等主要干部病害和銹病、灰斑病等主要葉部病害抗性較強。在早春寒冷的特殊年份，中雄4號楊大苗基部有輕微日灼現(xiàn)象，可采用苗莖基部涂白等措施進行防控。

6 材性

中雄4號楊材質(zhì)優(yōu)良，纖維長度為1 351 μm，長寬比為64.2，水分、灰分及總木素含量低于小黑楊，材質(zhì)潔白，輕軟，11年生時木材氣干密度為0.41 gcm-3，適合用于營造紙漿等工業(yè)用材林、農(nóng)田防護林及園林綠化。

7 小結(jié)

平原地區(qū)適合楊樹生長，因地理位置、氣候、土壤及立地條件等諸多因素限制，多數(shù)地區(qū)造林品種單一，易造成病蟲害大面積發(fā)生，嚴重影響木材質(zhì)量和產(chǎn)量。我國楊樹良種選育研究工作始于20世紀50年代，20世紀70年代通過雜交育種、引種及選種的方式在我國選育出群眾楊、小黑楊、北京楊、合作楊、小意楊、白城楊、昭林楊等品種，并大面積推廣。20世紀80年代初引進并推廣了I214楊、沙蘭楊、I69楊、I72楊，同時對我國鄉(xiāng)土楊樹種質(zhì)資源進行了系統(tǒng)的遺傳變異研究，并開始系統(tǒng)收集和研究國外楊樹資源。本研究基于北方寒冷的氣候特點及平原地區(qū)立地條件，從中國林業(yè)科學研究院引入楊樹雜交無性系，在黑龍江省不同栽培區(qū)進行區(qū)域化試驗與示范，成功篩選出楊樹新品種中雄4號楊，為實現(xiàn)多品種造林、有效降低病蟲危害、提升木材質(zhì)量和產(chǎn)量提供了保障。中雄4號楊具有速生、材質(zhì)優(yōu)良、抗寒、耐旱、耐輕度鹽堿、抗病蟲等優(yōu)良特性，無性繁殖容易，區(qū)域化試驗與示范林生長穩(wěn)定，林分整齊，是優(yōu)等的紙漿材工業(yè)原料，還是營造速生豐產(chǎn)林、防護林及園林綠化的優(yōu)良品種。適合在松嫩平原及環(huán)境相似的三北地區(qū)大面積推廣應(yīng)用。