文冠果品種引種篩選試驗(yàn)

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（1.鄂爾多斯市林業(yè)治沙科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017010；2.鄂爾多斯市氣象臺(tái)，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017010）

文冠果Xanthoceras sorbifoliaBunge別名木瓜、文冠樹(shù)，灌木或小喬木，屬于無(wú)患子科文冠果屬[1]，是我國(guó)北方特有的經(jīng)濟(jì)木本油料樹(shù)種，有北方油茶之稱，主要分布于我國(guó)內(nèi)蒙古、山東、山西、陜西、河南、河北、甘肅、遼寧、吉林等16 省區(qū)。文冠果栽培歷史悠久，引種選育作為研究熱點(diǎn)之一始于20 世紀(jì)60年代，1968年陜西蒲城縣開(kāi)始了引種工作，1974年新疆奇臺(tái)縣開(kāi)始引種文冠果，育苗面積2.33 hm2，1975年新疆建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)一師引種文冠果并取得成功。這一時(shí)期對(duì)文冠果的研究?jī)H停留在其引種試驗(yàn)的成功與否上，由于遺傳基因分化嚴(yán)重，文冠果在引種栽培過(guò)程中暴露出一個(gè)重要問(wèn)題，即引種成功的林分，豐產(chǎn)母樹(shù)在群體所占比例非常低，掛果少甚至不掛果，單位面積產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益雙低[2]，對(duì)于引種優(yōu)良品種的選擇沒(méi)有進(jìn)行深入的探討。隨著對(duì)文冠果研究的深入及其本身所體現(xiàn)出來(lái)特有的生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，2007年國(guó)家林業(yè)局實(shí)施“林油一體化”生物柴油項(xiàng)目，文冠果成為重點(diǎn)發(fā)展的4 個(gè)油料樹(shù)種之一。2014年12月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于加快木本油料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見(jiàn)》，文冠果作為經(jīng)濟(jì)能源型樹(shù)種被列入加強(qiáng)木本油料生產(chǎn)基地建設(shè)的主要任務(wù)中[3]，種植文冠果不僅具有生態(tài)防護(hù)作用，而且能夠更多靠攏林沙產(chǎn)業(yè)，此時(shí)品種優(yōu)選顯得至關(guān)重要。因此，系統(tǒng)地開(kāi)展文冠果新品種引種試驗(yàn)，可以為鄂爾多斯木本油料產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供適生優(yōu)質(zhì)品種資源。

1 試驗(yàn)材料與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市鄂托克前旗碧源文冠果種植專業(yè)合作社的苗圃地，地處東經(jīng)107°26′22.9″ ～107°27′36.7″，北緯38°16′01.8″～38°15′36.7″。屬于典型的溫帶干旱、半干旱草原氣候，干旱少雨、風(fēng)大沙多，冬季寒冷漫長(zhǎng)、夏季炎熱短促。多年平均降雨量274 mm，降雨集中在7—9月。年平均氣溫7.2 ℃，無(wú)霜期短而多變，枯草期長(zhǎng)，年蒸發(fā)量2 500 ～2 700 mm。土壤以風(fēng)沙土為主，含沙量大、粒徑粗、肥力不足。試驗(yàn)基地周邊地區(qū)有天然分布的文冠果林木。

1.2 試驗(yàn)材料和方法

經(jīng)調(diào)查了解，參試品種選取國(guó)家林業(yè)局審定的新品種中石4 號(hào)、中石9 號(hào)、蒙冠1 號(hào)、蒙冠2 號(hào)、蒙冠3 號(hào)5 個(gè)新品種和2 個(gè)本地品種（紅花文冠果和普通種）。每個(gè)參試品種嫁接45 株，砧木選擇3年生的文冠果（株行距均為3 m×3m），接穗采用1年生枝條，接穗長(zhǎng)15cm 左右，保留3 ～4個(gè)芽，按隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)布設(shè)，每品種每區(qū)組15 株，采取相同的撫育管護(hù)措施開(kāi)展田間管理。各品種基本情況詳見(jiàn)表1。

表1 文冠果品種基本情況Table 1 Basic situation of X.sorbifolia varieties

1.3 指標(biāo)測(cè)定

嫁接當(dāng)年秋季測(cè)定成活率、萌生枝條長(zhǎng)度、莖粗，第2年測(cè)定枝條長(zhǎng)度增量、莖粗增量，第3年測(cè)定單株果實(shí)產(chǎn)量、單株種子產(chǎn)量、單位面積產(chǎn)量、種子千粒質(zhì)量、飽滿種子所占比例、種子出油率。

成活率：調(diào)查全部參試品種，成活株數(shù)/嫁接株數(shù)×100%；

枝條長(zhǎng)度：每品種每區(qū)組抽查5 株，用卷尺量定枝條基部至枝稍的總長(zhǎng)度；

莖粗：每品種每區(qū)組抽查5 株，游標(biāo)卡尺，測(cè)定基部直徑；

單株結(jié)實(shí)數(shù)：每品種每區(qū)組抽查5 株，數(shù)結(jié)實(shí)量；

單株種子產(chǎn)量：每品種每區(qū)組抽查5 株，天平稱重；

單位面積產(chǎn)量：全部測(cè)定每區(qū)組種子產(chǎn)量，換算成單位面積產(chǎn)量，單位（kg/hm2）；

種子千粒質(zhì)量：每品種每區(qū)組隨機(jī)選取1 000粒，天平稱重，每區(qū)組3 次重復(fù)；

飽滿種子所占比例：結(jié)合種子千粒質(zhì)量測(cè)定，數(shù)出飽滿種子數(shù)占比；

種子出油率：委托西安國(guó)聯(lián)質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)股份有限公司檢測(cè)，每個(gè)品種3 次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用指標(biāo)直觀數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析和主成分分析相結(jié)合的數(shù)據(jù)分析處理[4]。

2 結(jié)果分析

2.1 不同品種文冠果植株生長(zhǎng)情況比較

7 個(gè)文冠果品種嫁接后生長(zhǎng)情況如表2所示。從表2中可以看出，各品種成活率與枝條生長(zhǎng)變異系數(shù)均在19.70%～21.99%之間，莖粗生長(zhǎng)變異系數(shù)也超過(guò)了10%，說(shuō)明不同文冠果品種間生長(zhǎng)情況有很大的差異。成活率最高的是本地普通種文冠果，其次是本地紅花文冠果和引進(jìn)的中石4號(hào)、中石9 號(hào)，蒙冠1 號(hào)、蒙冠2 號(hào)、蒙冠3 號(hào)的成活率相對(duì)較低。當(dāng)年枝條生長(zhǎng)長(zhǎng)度本地紅花文冠果最大，其次是中石9 號(hào)和本地普通種文冠果，中石4 號(hào)、蒙冠1 號(hào)、蒙冠2 號(hào)、蒙冠3 號(hào)4 個(gè)品種文冠果當(dāng)年枝條生長(zhǎng)長(zhǎng)度無(wú)大的差異。翌年枝條長(zhǎng)度增量由大到小依次為中石9 號(hào)、中石4 號(hào)、本地紅花文冠果、本地普通種文冠果、蒙冠1 號(hào)、蒙冠2 號(hào)、蒙冠3 號(hào)。當(dāng)年莖粗生長(zhǎng)7 個(gè)品種間無(wú)明顯差異，翌年莖粗增量紅花文冠果最大，其次是中石4 號(hào)，蒙冠2 號(hào)和蒙冠3 號(hào)莖粗增量相對(duì)較小。分析其原因，這一現(xiàn)象與嫁接當(dāng)年選擇接穗規(guī)格有關(guān)，嫁接試驗(yàn)時(shí)，為有效觀測(cè)文冠果品種間莖粗生長(zhǎng)，選擇接穗時(shí)各品種粗度基本一致，嫁接當(dāng)年從嫁接到成活、生長(zhǎng)，相對(duì)翌年生長(zhǎng)時(shí)間較短，而莖粗生長(zhǎng)較慢，所以當(dāng)年莖粗生長(zhǎng)無(wú)明顯差異，翌年供給各文冠果生長(zhǎng)的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，各品種間的莖粗生長(zhǎng)差異就體現(xiàn)出來(lái)了。綜合各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)來(lái)看，本地文冠果和紅花文冠果生長(zhǎng)情況最好，其次是引進(jìn)的中石系列，蒙冠系列生長(zhǎng)情況最差。

表2 不同品種文冠果生長(zhǎng)情況Table 2 Growth of X.sorbifolia Bunge

2.2 不同品種文冠果果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)比較

選擇單株結(jié)實(shí)量、單株種子產(chǎn)量、單果種子粒數(shù)、種子千粒質(zhì)量、單位面積產(chǎn)量、飽滿種子所占比例、種子出油率7 項(xiàng)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)不同品種文冠果果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)之間的差異，結(jié)果詳見(jiàn)表3。從表3可以看出，變異系數(shù)小于10%的指標(biāo)有飽滿種子所占比例和種子出油率，說(shuō)明各品種間這兩項(xiàng)指標(biāo)沒(méi)有明顯差異。除了飽滿種子所占比例和種子出油率兩項(xiàng)指標(biāo)外，其他各項(xiàng)指標(biāo)不同品種間有很大差異，變異系數(shù)均為16.14%～53.29%。單株種子產(chǎn)量和單株結(jié)實(shí)量變異最大，這兩項(xiàng)指標(biāo)是衡量文冠果產(chǎn)量最重要的指標(biāo)，中石4 號(hào)的單株結(jié)實(shí)量和種子產(chǎn)量最大，其次是中石9 號(hào)，蒙冠系列居中，紅花文冠果和本地普通種的單株結(jié)實(shí)量和種子產(chǎn)量最低；單果種子粒數(shù)和種子千粒質(zhì)量蒙冠1 號(hào)最高，其次是中石9 號(hào)，紅花文冠果最低。綜合各項(xiàng)指標(biāo)來(lái)看，文冠果果實(shí)和種子品質(zhì)最好的是中石4 號(hào)、中石9 號(hào)、蒙冠1 號(hào)，而生長(zhǎng)較好的紅花文冠果和本地普通種果實(shí)、種子產(chǎn)量是最低的，這一現(xiàn)象表明，文冠果植株生長(zhǎng)健壯，并不代表文冠果種子產(chǎn)量高，或者說(shuō)并不代表文冠果綜合品質(zhì)好。

表3 不同品種文冠果果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)Table 3 Fruit yield and quality of X.sorbifolia Bunge

2.3 適生品種綜合評(píng)價(jià)與篩選

文冠果作為能源型經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，不僅要考慮其生態(tài)防護(hù)效益，還要考慮其能源價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值等綜合性狀。

采用主成分分析法對(duì)文冠果各品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)篩選適生品種，根據(jù)7 個(gè)文冠果品種性狀實(shí)測(cè)值，通過(guò)主成分分析法得到原始數(shù)據(jù)相關(guān)的特征向量、特征值、方差貢獻(xiàn)率和累計(jì)方差貢獻(xiàn)率，結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，主成分分析結(jié)果選取了特征根大于1 的前3 個(gè)主成分，其累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到94.851%，表明前3 個(gè)主成分基本涵蓋了7 個(gè)文冠果品種的全部性狀信息，因此可用前3 個(gè)主成分對(duì)文冠果品種綜合性狀進(jìn)行評(píng)價(jià)。主成分1主要反映了文冠果種子品質(zhì)方面的綜合指標(biāo)，主成分2 主要反映了文冠果產(chǎn)量方面的綜合指標(biāo)，主成分3 主要反映了文冠果生長(zhǎng)方面的綜合指標(biāo)。

用F1、F2、F3分別代表3個(gè)主成分，X1、X2……X11、X12分別代表12個(gè)性狀指標(biāo)，根據(jù)主成分分析原理，得出3 個(gè)主成分線性組合如下：

同時(shí)以前3 個(gè)主成分對(duì)應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)數(shù)，構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型：Z=a1F1+a2F2+a3F3，將7 個(gè)文冠果品種12 個(gè)性狀數(shù)據(jù)代入表達(dá)式中，計(jì)算得到每個(gè)品種的綜合指標(biāo)得分值（Z 值）及其排序，結(jié)果如表5所示。

表4 3 個(gè)主成分的特征向量、特征值、方差貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 4 Characteristic vector, eigenvalue, variance contribution rate and cumulative contribution rate of three principal components

綜合得分值的高低反映了試驗(yàn)品種綜合品質(zhì)的優(yōu)劣，綜合得分值越高，其品質(zhì)綜合性狀表現(xiàn)越好，說(shuō)明品種越優(yōu)良[5-7]，由表5可知，7 個(gè)文冠果試驗(yàn)品種中，中石9 號(hào)、中石4 號(hào)、蒙冠1 號(hào)在主成分綜合評(píng)價(jià)中分別排名第一、第二、第三，說(shuō)明這3 個(gè)品種綜合品質(zhì)較好，在鄂爾多斯地區(qū)作為能源經(jīng)濟(jì)樹(shù)種引種比較適宜。

表5 不同品種文冠果主成分得分及綜合評(píng)價(jià)Table 5 Principal component values and comprehensive evaluation of different X.sorbifolium Bunge cultivars

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié) 論

1）通過(guò)試驗(yàn)與分析表明，文冠果不同品種之間存在不同程度的性狀差異，生長(zhǎng)性狀等方面，本地文冠果所占優(yōu)勢(shì)較大，植株生長(zhǎng)較好；果實(shí)及種子產(chǎn)量方面，中石9 號(hào)、中石4 號(hào)表現(xiàn)較為優(yōu)越；種子品質(zhì)方面，中石9 號(hào)、蒙冠1 號(hào)表現(xiàn)最好。

2）通過(guò)主成分分析，將7 個(gè)文冠果品種的12個(gè)指標(biāo)簡(jiǎn)化成3 個(gè)綜合品質(zhì)性狀，篩選出3 個(gè)適宜在鄂爾多斯引種的文冠果品種——中石9 號(hào)、中石4 號(hào)、蒙冠1 號(hào)。作為能源經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，中石9號(hào)、中石4 號(hào)、蒙冠1 號(hào)3 個(gè)品種可在鄂爾多斯地區(qū)適度發(fā)展。

3.2 討 論

引種新品種，從原產(chǎn)地到引種地，環(huán)境會(huì)有一定的差異，物種為了適應(yīng)環(huán)境的差異，會(huì)產(chǎn)生與之相適應(yīng)的性狀變異[8]，對(duì)于樹(shù)種，主要體現(xiàn)在生長(zhǎng)性狀、果實(shí)性狀和種子品質(zhì)性狀3 個(gè)方面。許多研究報(bào)道，新品種引種不論作為生態(tài)防護(hù)樹(shù)種、還是經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，或者是園林觀賞樹(shù)種，其引種成功與否，生長(zhǎng)性狀都是最重要的衡量指標(biāo)[9-15]，尤其作為生態(tài)防護(hù)樹(shù)種，引種到某一地區(qū)能否成活是關(guān)鍵性指標(biāo)，引種成活后，能否在此地區(qū)良好生長(zhǎng)，則是引種成功與否的重要標(biāo)志，因此本文選取生長(zhǎng)性狀方面的指標(biāo)作為評(píng)價(jià)依據(jù)之一。然而，如果引種品種作為經(jīng)濟(jì)能源型樹(shù)種，考慮延申產(chǎn)業(yè)發(fā)展、生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益兼顧，那么引種成功與否就不能單看其生長(zhǎng)性狀指標(biāo)，而是要對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)決定其是否適宜引種到此地區(qū)。因此本文還選取了果實(shí)產(chǎn)量指標(biāo)和種子品質(zhì)指標(biāo)作為引種評(píng)價(jià)依據(jù)，通過(guò)對(duì)不同文冠果品種指標(biāo)間顯著性差異進(jìn)行分析，采用主成分分析法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行綜合和簡(jiǎn)化，同時(shí)避免了原始數(shù)據(jù)丟失和主觀因素干擾，盡量使綜合評(píng)價(jià)結(jié)果客觀、合理。

本研究屬于苗圃地引種試驗(yàn)，研究結(jié)論也是依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得出。然而由于試驗(yàn)區(qū)域尺度相對(duì)較小，因此具有一定的地域局限性。同時(shí)，苗圃地引種成功只是新品種在鄂爾多斯地區(qū)安家落戶的第一步，接下來(lái)，將進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)引種表現(xiàn)良好品種的推廣種植，檢驗(yàn)新品種適應(yīng)環(huán)境的穩(wěn)定性，為文冠果產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供優(yōu)質(zhì)原料林。