珍貴鄉(xiāng)土樹種江南油杉種質(zhì)資源保存評(píng)價(jià)及壯苗繁育體系構(gòu)建技術(shù)

蔣 燚，劉 菲，劉雄盛，姜 英，黃榮林，王 勇，韋鑠星，何應(yīng)會(huì)

（廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 國(guó)家林業(yè)和草原局中南速生材繁育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧 530002）

“珍貴鄉(xiāng)土樹種江南油杉種質(zhì)資源保存、評(píng)價(jià)及壯苗繁育體系構(gòu)建技術(shù)”是廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院主持，廣西壯族自治區(qū)國(guó)有黃冕林場(chǎng)、廣西壯族自治區(qū)國(guó)有六萬(wàn)林場(chǎng)、廣西壯族自治區(qū)國(guó)有大桂山林場(chǎng)和環(huán)江毛南族自治縣華山林場(chǎng)參與，共同承擔(dān)的廣西重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，并獲廣西人社廳“十百千人才工程”專項(xiàng)資金項(xiàng)目資助。2016年9月開始實(shí)施，經(jīng)5 個(gè)單位20 多位科技人員4年多的共同努力，項(xiàng)目于2019年12月19日通過(guò)由廣西山區(qū)綜合技術(shù)開發(fā)中心組織的現(xiàn)場(chǎng)查定，并于2020年9月21日通過(guò)驗(yàn)收。

1 研究背景

江南油杉（Keteleeria fortunevar.cyclolepis）是中國(guó)特有樹種[1]，為松科（Pinaceae）油杉屬常綠高大喬木。依據(jù)文獻(xiàn)資料，江南油杉主要產(chǎn)于廣西西北部及東部[2]、福建北部[3]、云南東南部、貴州、廣東北部、湖南南部、江西西南部和浙江西南部[2]等8 個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)），常生長(zhǎng)在海拔340 ～1 400 m 的山地[2]，零星生長(zhǎng)在溫暖濕潤(rùn)的丘陵、低山或中山下部；與松科其他各屬樹種相比，其水平和垂直分布均最低。江南油杉為深根性和喜光性樹種，土壤適應(yīng)性較廣；根系發(fā)達(dá)、粗壯，具發(fā)達(dá)的皮層，能貯藏較多的水分，能耐干旱生境；在土層深厚肥沃、排水良好的低山丘陵生長(zhǎng)較快，直徑年生長(zhǎng)量可達(dá)2 cm 以上。其樹干端直，木材堅(jiān)實(shí)、紋理直、有光澤且耐水濕，硬度適中，結(jié)構(gòu)細(xì)，干后不裂，僅含少量樹脂，耐久用，為建筑、橋梁和家具等優(yōu)良用材。江南油杉是稀有的速生用材樹種，也是優(yōu)良的山地造林樹種。其樹姿雄偉，枝葉繁茂且濃綠，樹冠展開，枝條鋪散，針葉短促，球果圓柱形且較大，有較高的觀賞價(jià)值，適宜于園林、曠野栽培，是風(fēng)景林的良好樹種。

通過(guò)調(diào)查我國(guó)南方8省（自治區(qū)）江南油杉全分布區(qū)范圍的天然分布和人工林種植情況，本項(xiàng)目采集江南油杉27 個(gè)種源種子和137 個(gè)家系種子，結(jié)合之前的項(xiàng)目，累計(jì)采集種源種子36個(gè)、家系種子215個(gè)；建立繁育圃，營(yíng)建種質(zhì)資源子代測(cè)定林和試驗(yàn)示范林。開展江南油杉種群遺傳多樣性和苗期抗性生理試驗(yàn)分析與評(píng)價(jià)，確定江南油杉種群遺傳多樣性空間分布格局和高抗苗木繁育技術(shù)；研究江南油杉種實(shí)處理與儲(chǔ)藏技術(shù)，建立江南油杉?jí)衙绶庇夹g(shù)體系，為江南油杉良種選育提供技術(shù)支撐。

2 項(xiàng)目進(jìn)展

2.1 江南油杉分類地位與形態(tài)特征

2.1.1 江南油杉在中國(guó)油杉屬植物中的分類地位及識(shí)別的形態(tài)特征

油杉屬植物的分類地位幾經(jīng)變化，該屬中部分種的分類地位有新確立又被歸并的變化，分類上仍存在爭(zhēng)議[4]。油杉屬植物的形態(tài)特征雖存在較大變化，但種間仍有重合現(xiàn)象和形態(tài)差異不明顯的特征，變種間識(shí)別難度較大。以1999年《中國(guó)植物志》英文修訂版《Flora of China（Volume 4）》[5]和1987年《中國(guó)植物志（第七卷）》[1]等描述的中國(guó)油杉屬植物形態(tài)特征為依據(jù)，進(jìn)行綜合評(píng)判，建議以5 種4 變種作為中國(guó)油杉屬植物種的區(qū)分，并確認(rèn)江南油杉為油杉的變種。

江南油杉1年生枝常有被毛，稀無(wú)毛，紅褐色、褐色或淡紫褐色；葉長(zhǎng)1.5 ～4 cm、寬2 ～4 mm，葉面常無(wú)氣孔線，稀每邊1 ～5 條，葉背氣孔線每邊10 ～20 條；球果為圓柱形或橢圓狀圓柱形，長(zhǎng)7 ～15 cm、寬3.5 ～6 cm；中部種鱗為斜方形或斜方狀圓形，長(zhǎng)1.8 ～3 cm、寬與長(zhǎng)近相等，無(wú)被毛或近無(wú)毛，邊緣微向內(nèi)彎曲；苞鱗先端三裂，中裂窄長(zhǎng)，先端漸尖；種翅通常中部或中下部較寬[4]。與原變種油杉（K.fortune）的穩(wěn)定區(qū)別為江南油杉的1年生枝顏色較深，呈紅褐色、褐色或淡紫褐色，種鱗為斜方形或斜方狀圓形，種翅通常中部或中下部較寬。

2.1.2 江南油杉營(yíng)養(yǎng)器官解剖結(jié)構(gòu)及其生態(tài)適應(yīng)性[6]

葉為異面葉，上、下表皮細(xì)胞較小且層數(shù)少，下表皮細(xì)胞呈犬牙狀向外凸起；海綿組織由2 ～3層細(xì)胞組成且疏松、胞間隙較大，柵欄組織和海綿組織分化明顯，柵海比為0.64；氣孔下具較大孔下室；葉片上、下表皮均覆蓋較厚角質(zhì)層，氣孔器大且密集分布于下表皮，略下陷，具孔下室。莖的初生結(jié)構(gòu)中，表皮細(xì)胞排列疏松，導(dǎo)管直徑較小，皮層組織發(fā)達(dá)，外皮層排列緊密；莖的次生結(jié)構(gòu)中，維管柱發(fā)達(dá)，木質(zhì)部導(dǎo)管數(shù)量多，韌皮部發(fā)達(dá)；莖的初生和次生結(jié)構(gòu)中，皮層內(nèi)均分布有較多的樹脂道和分泌腔。根的初生結(jié)構(gòu)中，表皮為死組織，初生維管柱中的木質(zhì)部和韌皮部不發(fā)達(dá)，導(dǎo)管口數(shù)量少且徑小；根的次生結(jié)構(gòu)中，木栓層具3 ～4層細(xì)胞，栓內(nèi)層具2 ～3層細(xì)胞，具有不透氣、不透水的特性，皮層較厚且薄壁細(xì)胞大，存在大量分泌組織。以上結(jié)構(gòu)特征表明，江南油杉對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)，對(duì)陽(yáng)生與陰生環(huán)境均具適應(yīng)性，可忍耐干旱和寒冷環(huán)境，在適應(yīng)生境日益喪失的情況下，仍能保持對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，種群繼續(xù)繁衍更新。

2.2 江南油杉種質(zhì)資源收集與保存

2.2.1 江南油杉天然林種質(zhì)資源研究

2.2.1.1 廣西江南油杉天然林群落植物組成、集中分布區(qū)域、分布特點(diǎn)及主要群落類型[7]

對(duì)廣西9 個(gè)分布區(qū)18 個(gè)典型分布點(diǎn)的江南油杉天然林群落植物種類和垂直結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)群落內(nèi)共有34 科50 屬56 種植物，優(yōu)勢(shì)科為殼斗科（Fagaceae）、大 戟科（Euphorbiaceae）、松 科（Pinaceae）、山茶科（Theaceae）和樟科（Lauraceae）等。云貴高原的南緣部分和都陽(yáng)山山脈是廣西江南油杉天然林最集中的分布區(qū)，多分布在海拔200 ～900 m 的山地，以散生或零星分布為主；主要群落類型有“江南油杉+喬木+灌木+草本”和“江南油杉+灌木+草本”兩個(gè)類型。

2.2.1.2 廣西江南油杉天然林典型群落植物組成、層次結(jié)構(gòu)、物種多樣性、徑級(jí)和高度結(jié)構(gòu)及更新情況[8]

選取廣西南丹縣江南油杉天然林典型群落，設(shè)置5 個(gè)20 m×20 m 樣地進(jìn)行調(diào)查。在2 000 m2的樣地中，共有維管束植物41科69屬74種，植物種類豐富；群落中高位芽植物占植物總數(shù)的74.24%，優(yōu)勢(shì)地位明顯；群落層次結(jié)構(gòu)明顯，包含喬木層、灌木層、草本層及層間植物層；4 個(gè)群落層次中，灌木層的物種豐富度最高，個(gè)體數(shù)量分布最均勻，該層的物種豐富度（S）、Shannon-Wiener 指數(shù)（H′）、Simpson指數(shù)（D）和群落均勻度（JSW）均大于草本層和喬木層及層間植物層；喬木層的主要樹種江南油杉的重要值、相對(duì)頻度、相對(duì)多度和相對(duì)顯著度均居喬木層首位，是群落中絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)種，決定該群落的性質(zhì)；群落中大樹占比高達(dá)89.80%，群落天然更新困難，處于漸危狀態(tài)，屬衰退群落。

2.2.2 江南油杉人工林種質(zhì)資源研究

2.2.2.1 廣西江南油杉人工林冠幅與胸徑的相關(guān)關(guān)系及其目標(biāo)徑階下的最適經(jīng)營(yíng)密度[9]

依據(jù)20 世紀(jì)80年代在廣西南寧、玉林不同地點(diǎn)營(yíng)建的江南油杉人工林樣地?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)回歸模型進(jìn)行分析，回歸方程分別為C= 0.264 ×D0.877、C=0.414×D0.794，該回歸方程能較好地描述江南油杉冠幅（C）和胸徑（D）的相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均在0.9 以上；利用冠幅與胸徑關(guān)系模型計(jì)算不同徑階的理論冠幅值，然后將各樹種的重疊系數(shù)（K）代入經(jīng)營(yíng)密度計(jì)算公式P=K×10 000/（C2×π/4）[9]，確定經(jīng)營(yíng)目標(biāo)的適宜經(jīng)營(yíng)密度（P），為江南油杉種質(zhì)資源收集與人工林建設(shè)過(guò)程中定量間伐、編制經(jīng)營(yíng)密度表等方面提供參考。

2.2.2.2 廣西江南油杉人工林生長(zhǎng)與地形和氣象因子及植物多樣性與生境因子的關(guān)系

在廣西6 個(gè)種植點(diǎn)的江南油杉人工林中，各設(shè)置3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地，進(jìn)行林木生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定[10-11]。對(duì)5 株優(yōu)勢(shì)木生長(zhǎng)指標(biāo)與坡向、坡位和坡度等地形因子的關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)果顯示林分生長(zhǎng)受坡向、坡度的影響不顯著，陽(yáng)坡稍好于陰坡，斜坡稍好于平坡；3個(gè)坡位間的林分生長(zhǎng)差異顯著，生長(zhǎng)量表現(xiàn)為下坡＞中坡＞上坡。

分析林分平均胸徑、平均樹高和材積年均生長(zhǎng)量等指標(biāo)與該地區(qū)氣象因子的關(guān)系[10，12]。結(jié)果顯示，在江南油杉的整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，氣象因子對(duì)其生長(zhǎng)的影響較小。與生長(zhǎng)相關(guān)性較為密切的指標(biāo)是年蒸發(fā)量和年日照時(shí)長(zhǎng)，相關(guān)性中等的指標(biāo)是年均氣溫、最熱月氣溫、≥10 ℃有效積溫和年均降水量，相關(guān)性最低的指標(biāo)是最冷月氣溫和年均相對(duì)濕度；樹高生長(zhǎng)受氣象因子影響較大，胸徑生長(zhǎng)受影響較小?？梢?jiàn)，江南油杉對(duì)環(huán)境熱量有較高的要求，在氣溫高、蒸發(fā)量大的環(huán)境下生長(zhǎng)較好。3 個(gè)生長(zhǎng)指標(biāo)與年均降水量均呈負(fù)相關(guān)。

對(duì)廣西6個(gè)不同生境條件下的江南油杉人工林植被狀況進(jìn)行調(diào)查，并進(jìn)行生物多樣性評(píng)價(jià)[10，13]。結(jié)果顯示，江南油杉人工林林下物種表現(xiàn)為灌木層比草本層豐富，灌木層的H′指數(shù)和D指數(shù)均明顯高于草本層；草本層的JSW指數(shù)分布幅度為0.771 ～0.994，比灌木層（0.841 ～0.945）寬。小喬木伴生樹種較多，有37 種，占比80.5%，喬木種類與林地起源關(guān)系密切；在不同郁閉度、坡度、坡向及坡位林分中，植被多樣性存在一定差異；隨郁閉度上升，物種豐富度呈下降趨勢(shì)；坡向上表現(xiàn)為陽(yáng)坡灌木層植被豐富度略高于陰坡；坡度上表現(xiàn)為平坡的H′指數(shù)和D指數(shù)分布范圍比斜坡寬；坡位上表現(xiàn)為中坡位的相應(yīng)指數(shù)比上坡位和下坡位低。

2.2.3 材積最大收獲量下的江南油杉優(yōu)樹選擇最低入選標(biāo)準(zhǔn)研究[14]

采用限定形質(zhì)條件下的5 株優(yōu)勢(shì)木優(yōu)樹選擇法，確定江南油杉優(yōu)樹選擇標(biāo)準(zhǔn)。江南油杉天然林林分優(yōu)樹選擇最低標(biāo)準(zhǔn)為優(yōu)樹胸徑、樹高和材積生長(zhǎng)量分別為優(yōu)勢(shì)木均值的123%、110%和161%；人工林林分優(yōu)樹選擇最低標(biāo)準(zhǔn)為優(yōu)樹胸徑、樹高和材積生長(zhǎng)量分別為優(yōu)勢(shì)木均值的124%、110% 和166%。本標(biāo)準(zhǔn)可為江南油杉優(yōu)異種質(zhì)資源的收集提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐，對(duì)提高江南油杉遺傳增益和發(fā)展優(yōu)質(zhì)速豐林有重要意義。按優(yōu)樹胸徑、樹高和材積生長(zhǎng)量3個(gè)指標(biāo)均不低于優(yōu)樹選擇最低標(biāo)準(zhǔn)，確定廣西江南油杉天然林優(yōu)樹22 株，入選率37.29%；人工林20株，入選率39.22%。

2.2.4 江南油杉種質(zhì)資源子代測(cè)定林營(yíng)建技術(shù)

在廣西林科院老虎嶺試驗(yàn)林場(chǎng)、廣西國(guó)有黃冕林場(chǎng)、廣西國(guó)有六萬(wàn)林場(chǎng)、廣西國(guó)有大桂山林場(chǎng)和環(huán)江毛南族自治縣國(guó)有華山林場(chǎng)5個(gè)地點(diǎn)選擇海拔600 m 以下的陽(yáng)坡或半陽(yáng)坡、肥力條件中等或以上的立地條件，營(yíng)建子代林。在每個(gè)造林點(diǎn)設(shè)計(jì)3 個(gè)小區(qū)，每小區(qū)兩次重復(fù)，各小區(qū)的家系（種源）數(shù)量保持基本一致，每個(gè)家系（種源）在重復(fù)中出現(xiàn)1次，每次縱向排列5 ～10株。主要營(yíng)建技術(shù)為：4個(gè)點(diǎn)塊狀整地和1 個(gè)點(diǎn)帶狀整地；挖4 種規(guī)格明穴（50 cm×50 cm × 30 cm、35 cm × 25 cm × 25 cm、40 cm × 30 cm × 25 cm 和40 cm × 40 cm × 30 cm）；3 — 4月造林，造林密度1 650 株/hm2；撫育施肥5年，前兩年對(duì)林分進(jìn)行3 次撫育和1 次施肥，后3年進(jìn)行1 次撫育和1次施肥，每株施復(fù)合肥0.25 kg。

2.3 江南油杉種質(zhì)資源評(píng)價(jià)與篩選

2.3.1 江南油杉生殖生態(tài)研究

2.3.1.1 江南油杉小孢子發(fā)生和雄配子體發(fā)育及花粉活力與傳粉過(guò)程

江南油杉小孢子葉球發(fā)育過(guò)程為雄球花花芽形成（11月下旬）→雄球花花芽分化（12月上中旬）→花芽伸長(zhǎng)膨大（12月下旬）→雄球花打開（2月初）→雄球花完全打開（2月中下旬）→小孢子葉球變?yōu)榈S色（月初）→小孢子葉球發(fā)育成熟并開始散粉（3月中旬）。

江南油杉小孢子發(fā)生和雄配子體發(fā)育過(guò)程為小孢子葉分化出孢原細(xì)胞（11月中旬）→初生造孢細(xì)胞（11月下旬）→次生造孢細(xì)胞（11月底）→小孢子母細(xì)胞（12月上旬）→小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂（12月中旬）→第二次減數(shù)分裂（12月下旬）→四分體（1月初）→游離小孢子（1月中下旬）→細(xì)胞核分裂（3月初）→細(xì)胞核多次分裂形成多核細(xì)胞（3月中旬），花粉發(fā)育成熟。

江南油杉成熟花粉為5-細(xì)胞花粉，包含1 個(gè)精原細(xì)胞、1 個(gè)管細(xì)胞、兩個(gè)原葉細(xì)胞和1 個(gè)不育細(xì)胞，TTC 染色法測(cè)定其活力平均值為30.93%。其傳粉過(guò)程為3月中旬開始，小孢子囊破裂→小孢子葉表面出現(xiàn)褐色斑塊→珠孔出現(xiàn)黃色粉滴→隨風(fēng)傳播花粉；傳粉時(shí)間約兩周，傳粉開始1 周后進(jìn)入傳粉盛期，傳粉盛期僅2 ～3 天，具明顯的爆發(fā)性。每天大量散粉出現(xiàn)在8:00 ～18:00，最大值多出現(xiàn)在10:00 ～12:00。

2.3.1.2 江南油杉花粉離體萌發(fā)最佳培養(yǎng)基組合和培養(yǎng)條件[15]

對(duì)江南油杉花粉活力進(jìn)行快速檢測(cè)，了解其花粉管生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，發(fā)現(xiàn)蔗糖和溫度是影響花粉萌發(fā)的主要因素。受自身養(yǎng)分和外界溫度的影響，江南油杉許多花粉無(wú)法順利萌發(fā)，可能是江南油杉種子敗育率高、質(zhì)量低的重要原因。江南油杉花粉離體萌發(fā)最佳培養(yǎng)基組合和培養(yǎng)條件為蔗糖250 g/L+H3BO3200 mg/L + CaCl2100 mg/L，pH 值6.5，置于25 ℃光照培養(yǎng)96 h，萌發(fā)率為42.4%。該研究有效解決了江南油杉球果授粉不足問(wèn)題，并為開展江南油杉種質(zhì)資源保存與人工授粉提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也為裸子植物孢粉學(xué)研究積累資料。

2.3.1.3 江南油杉花粉的最佳貯藏溫度和時(shí)間

室溫和4 ℃條件下，江南油杉花粉只能短期保存；-20 和-80 ℃條件下，花粉可長(zhǎng)期保存，貯藏365天后花粉萌發(fā)率分別為20.9%和5.8%，3 種保護(hù)酶的活性較高。逐步回歸分析表明，超氧化物歧化酶（SOD）是影響江南油杉花粉萌發(fā)率的主要因素。3種保護(hù)酶的作用不同；室溫、-20 ℃和-80 ℃條件下SOD 為敏感性保護(hù)酶，4 ℃條件下SOD 和過(guò)氧化氫酶（CAT）為敏感性保護(hù)酶。

2.3.2 江南油杉種群遺傳多樣性研究

采集廣西境內(nèi)采集間距50 m 以上的7 個(gè)江南油杉天然種群101株個(gè)體，采用改良CTAB法提取葉片基因組DNA[16]。建立的江南油杉ISSR-PCR 最佳反應(yīng)體系為模板DNA 40 ng，引物濃度為0.8 μmol/L，2×TaqPCR Master Mix 用量為12 μL。通過(guò)最佳擴(kuò)增體系從100條ISSR 通用引物中篩選出6條擴(kuò)增條帶清晰、重復(fù)性好和多態(tài)性高的引物；對(duì)相關(guān)目的基因組DNA 進(jìn)行PCR 擴(kuò)增，共擴(kuò)增出79 個(gè)位點(diǎn)，54個(gè)多態(tài)位點(diǎn)，表現(xiàn)出豐富的多態(tài)性，說(shuō)明江南油杉保留了較豐富的遺傳多樣性。

廣西江南油杉遺傳多樣性水平較高，維持著較豐富的遺傳變異，種群間遺傳分化程度較小，基因流大，變異主要存在于種群內(nèi)。種群間遺傳距離為0.004 6 ～0.049 3，與地理距離無(wú)顯著相關(guān)性。參試的7個(gè)江南油杉種群分為兩大組群。對(duì)江南油杉資源的保護(hù)建議以就地保護(hù)為主，特別是遺傳多樣性水平較高的天峨種源。

2.3.3 江南油杉種源/家系苗期遺傳分析與優(yōu)選[17]

參試的為10 個(gè)種源地的82 個(gè)家系，種源內(nèi)各家系平均苗高和地徑的生長(zhǎng)有顯著或極顯著差異，種源/家系苗期各性狀在平均苗高指標(biāo)上的遺傳力均值為0.8 以上，說(shuō)明江南油杉家系/種源平均苗高的遺傳力高，其性狀受平均苗高控制，有豐富遺傳變異度，家系選擇可獲較大的現(xiàn)實(shí)遺傳增益。種子千粒重在種源/家系間差異極顯著；總平均苗高、地徑與千粒重的相關(guān)系數(shù)分別為0.522 和0.732，均達(dá)到極顯著水平；千粒重反映種子內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其變異程度對(duì)種子萌發(fā)和幼苗期存活有很大影響。

依據(jù)平均苗高和地徑的標(biāo)準(zhǔn)化值，在82個(gè)家系中初步選出18 個(gè)優(yōu)良家系（入選率21.95%）；初選家系與群體均值比較，平均苗高增長(zhǎng)24.03%，平均地徑增長(zhǎng)22.82%；最優(yōu)家系與CK 均值比較，平均苗高增長(zhǎng)60.28%，平均地徑增長(zhǎng)21.84%。在10 個(gè)種源中初步選出兩個(gè)優(yōu)良種源（入選率20.00%）；初選種源群體均值與群體均值比較，平均苗高增長(zhǎng)12.54%，平均地徑增長(zhǎng)15.05%。處于苗期階段的優(yōu)良家系/種源，具有不穩(wěn)定的生長(zhǎng)性狀，并存在后期較大的變異，需在后期營(yíng)建的試驗(yàn)林中進(jìn)一步觀測(cè)和篩選。

2.3.4 江南油杉苗期物候觀測(cè)及相關(guān)指標(biāo)特征

2.3.4.1 江南油杉苗期根葉的物候期觀測(cè)方法其物候期變化規(guī)律[18]

采用“直接觀測(cè)法”觀測(cè)苗期地上部分物候，采用“全根清洗掃描分析法”觀測(cè)根系生長(zhǎng)及其物候特征，分析觀測(cè)數(shù)據(jù)。江南油杉苗期根葉物候均可劃分為4 個(gè)物候期，并具有兩次快速生長(zhǎng)期。幼苗地上部分春梢和秋梢，物候期分為芽初露期（2月16日— 3月7日和8月5 — 26日）、芽膨大期（3月8 — 14日和8月27日— 9月1日）、芽開發(fā)期（3月14—17日和9月2—7日）、展葉期（展葉始期（3月18日—4月13日和9月7—30日）、展葉盛期（4月13日和9月30日））。苗期根的物候期分為萌動(dòng)期（2月23日—3月18日和7月17日—8月22日）、根莖伸長(zhǎng)期（3月19日—4月8日和8月22日—9月23日）、根莖增粗期（4月9日— 6月12日和9月24日— 12月25日）和休眠期（6月13日和12月26日）。在兩次快速期中，地莖均比苗高提前1個(gè)月左右，主根伸長(zhǎng)快速期均比增粗快速期提前1 個(gè)月左右，即苗先增粗再長(zhǎng)高，根先伸長(zhǎng)再增粗；對(duì)比兩次快速期，春夏快速期的根葉生長(zhǎng)量明顯高于秋冬快速期，根系表面積在春季快速期明顯增加，根系平均直徑在秋冬季節(jié)減小、春季增大，苗期兩個(gè)生長(zhǎng)周期主要在春夏季。

2.3.4.2 江南油杉苗期物候期內(nèi)養(yǎng)分含量變化規(guī)律[18]

苗期各物候節(jié)點(diǎn)葉和根的氮（N）、磷（P）、鉀（K）、鈣（Ca）和鎂（Mg）元素含量變化均呈基本一致的總體趨勢(shì)，呈現(xiàn)出“單峰型”或“雙峰型”變化周期，且各元素變化峰值均出現(xiàn)在兩次快速期內(nèi)；在相同節(jié)點(diǎn)或相同發(fā)育階段，除Mg 元素含量外，其他元素含量變化均表現(xiàn)為根系低于葉片。

2.3.5 江南油杉苗期抗性生理特征研究

2.3.5.1 江南油杉幼苗對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)[19]

隨干旱脅迫程度加大，各種源幼苗整體呈現(xiàn)丙二醛（MDA）含量先小幅下降后上升，電導(dǎo)率逐漸上升，葉綠素總含量（Chl）整體下降，葉片相對(duì)含水量（RWC）逐漸減少，株高和地徑生長(zhǎng)量受到抑制，整體呈下降趨勢(shì)，但對(duì)幼苗生長(zhǎng)的抑制不顯著。在一定干旱脅迫程度下，幼苗中活性氧的消耗由SOD 活性產(chǎn)生主要作用，POD 活性起次要作用；當(dāng)干旱脅迫程度加大，SOD 活性達(dá)到較穩(wěn)定的程度，轉(zhuǎn)而由POD 活性起主要作用。脯氨酸逐漸積累，在滲透調(diào)節(jié)中發(fā)揮主要作用?？扇苄蕴呛空w呈先下降后上升的趨勢(shì)，在PEG-6000 濃度為10%和20%時(shí)，發(fā)揮能量供應(yīng)主要物質(zhì)的作用，為幼苗各項(xiàng)生理活動(dòng)提供所需能量；脅迫程度最大時(shí)，植物細(xì)胞嚴(yán)重受損，可溶性糖富積并參與滲透調(diào)節(jié)。一系列的生理響應(yīng)使幼苗能適應(yīng)一定程度下的干旱環(huán)境，并保持一定的生長(zhǎng)能力。通過(guò)模糊數(shù)學(xué)的方法，綜合評(píng)價(jià)7 個(gè)江南油杉種源抗旱性，表現(xiàn)為FJ（福建）＞GZ（貴州）＞GB（桂北）＞YN（云南）＞GDB（桂東北）＞GZN（桂中南）＞GXB（桂西北）。

2.3.5.2 江南油杉幼苗對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)

鹽脅迫的加劇使4 個(gè)種源江南油杉幼苗的株高和地徑生長(zhǎng)受到抑制，鹽濃度的增加對(duì)株高生長(zhǎng)影響極顯著。葉片相對(duì)含水量逐漸下降，不同鹽處理和不同種源江南油杉幼苗葉片的相對(duì)含水量差異不顯著，說(shuō)明鹽脅迫對(duì)江南油杉幼苗葉片的相對(duì)含水量影響不顯著，各種源江南油杉幼苗能較好地維持葉片水分平衡。隨鹽脅迫程度增加，MDA 含量和電導(dǎo)率整體呈上升趨勢(shì)，鹽脅迫對(duì)GB（桂北）種源江南油杉幼苗造成的傷害在4 個(gè)種源中最大。4個(gè)種源的脯氨酸和可溶性糖含量均隨鹽脅迫程度增加逐漸積累，脯氨酸含量的整體增長(zhǎng)幅度比可溶性糖含量大，表明脯氨酸可能是江南油杉體內(nèi)進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)的主要物質(zhì)，通過(guò)脯氨酸的大量積累，可溶性糖的合成未受到脅迫的影響，當(dāng)脅迫程度達(dá)到最大，植物細(xì)胞受損嚴(yán)重，可溶性糖開始積累并參與滲透調(diào)節(jié)。可見(jiàn)，江南油杉幼苗有較強(qiáng)的滲透調(diào)節(jié)能力，可應(yīng)對(duì)鹽脅迫造成的損傷。各種源SOD 活性表現(xiàn)為GDB（桂東北）＞GB（桂北）＞GZN（桂中南）＞GXB（桂西北）。經(jīng)隸屬函數(shù)分析，綜合評(píng)價(jià)4個(gè)種源抗鹽性，表現(xiàn)為GZN ＞GXB ＞GDB ＞GB。

2.3.5.3 江南油杉幼苗對(duì)錳脅迫的響應(yīng)

錳濃度下降，江南油杉幼苗生長(zhǎng)受到抑制，其株高生長(zhǎng)量、地徑生長(zhǎng)量、地上部分生物量、地下部分生物量和總生物量等測(cè)定指標(biāo)隨錳濃度降低逐漸下降，細(xì)胞受損和膜脂過(guò)氧化程度加重，葉綠素總含量逐漸降低；脯氨酸含量在短時(shí)間內(nèi)隨著錳濃度降低呈先上升后小幅下降的趨勢(shì)，隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)呈逐漸上升的趨勢(shì)；可溶性糖含量在短時(shí)間內(nèi)隨錳濃度降低呈上升的趨勢(shì)，隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)呈逐漸下降的趨勢(shì)；SOD 活性隨Mn 濃度降低呈先上升后下降的趨勢(shì)，POD 活性逐漸下降[20]。

江南油杉幼苗響應(yīng)短時(shí)間錳脅迫的生理響應(yīng)策略為降低地上部分生物量和總生物量，增加脯氨酸和可溶性糖的積累，提升SOD 和POD 活性，緩解錳脅迫造成的細(xì)胞膜脂過(guò)氧化和葉綠素合成受阻。隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，江南油杉在長(zhǎng)時(shí)間錳脅迫下的響應(yīng)策略為降低地下部分生物量和總生物量，增加脯氨酸積累，降低可溶性糖合成，提升SOD 和POD 活性，使江南油杉適應(yīng)錳過(guò)量環(huán)境。江南油杉幼苗在錳環(huán)境下通過(guò)根系將錳元素吸收并轉(zhuǎn)移至莖部和葉片，對(duì)錳進(jìn)行吸收與分解，其對(duì)錳元素的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)為11.34 ～13.55，對(duì)錳元素有較強(qiáng)的富集作用。

2.3.6 江南油杉苗期光響應(yīng)特征

參試的7 個(gè)江南油杉種源中，F(xiàn)J（福建）種源凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均最高，水分利用效率最大值和胞間CO2濃度處于中等水平；凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率數(shù)值大，增長(zhǎng)幅度明顯，上升趨勢(shì)急，表明FJ 種源光合效率高，潛在和實(shí)際的光合能力均最高，在光合作用中有較強(qiáng)的水分吸收和運(yùn)輸能力。GZ（桂中）種源的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率也處于較高水平，水分利用效率最大值和胞間CO2濃度處于中等水平；凈光合速率值較大，上升趨勢(shì)平緩，蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度上升趨勢(shì)相對(duì)平穩(wěn)，胞間CO2濃度變化趨勢(shì)平緩。GB（桂北）種源水分利用效率最大值及胞間CO2濃度最大值和最小值在7 個(gè)種源中最高，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率處于中等水平，表明GB 種源的光合效率較大，水分利用程度高，光合作用和蒸騰作用的綜合表現(xiàn)較好。綜合分析江南油杉7 個(gè)種源苗期生長(zhǎng)光響應(yīng)曲線，F(xiàn)J、GZ和GB種源的光合特性較好。

2.4 江南油杉?jí)衙绶庇w系構(gòu)建

2.4.1 江南油杉種實(shí)特征和種子萌發(fā)特性研究

2.4.1.1 江南油杉種實(shí)表型性狀差異

調(diào)查廣西、云南、貴州和湖南4 ?。ㄗ灾螀^(qū)）9 個(gè)天然種群的江南油杉種實(shí)。結(jié)果顯示，16 個(gè)種實(shí)性狀在種群間差異顯著，其中種子寬變異最大（9.04%）；種群間種子性狀的變異高于球果的變異，說(shuō)明球果性狀穩(wěn)定性高。種實(shí)部分表型性狀間呈顯著相關(guān)性，其中，種子寬、種子厚、種子長(zhǎng)寬比、種鱗長(zhǎng)寬比和苞鱗長(zhǎng)寬比是較關(guān)鍵的性狀，能在一定程度上反映種實(shí)質(zhì)量。種子性狀受地理環(huán)境因子的影響比球果大，表現(xiàn)為西部種源種子更趨于圓形，飽滿，種翅較長(zhǎng)、較寬；地理環(huán)境因子中，海拔是影響種實(shí)表型性狀變異的主要因素。江南油杉種群間種實(shí)性狀有較高的穩(wěn)定性，種子性狀受地理環(huán)境因子的影響比球果大，海拔是影響種實(shí)表型性狀變異的主要因素。

2.4.1.2 江南油杉種實(shí)品質(zhì)差異[21]

對(duì)來(lái)自廣西5 個(gè)區(qū)縣及福建10 個(gè)區(qū)縣共15 個(gè)種源地的江南油杉球果，進(jìn)行測(cè)定分析。結(jié)果顯示，果實(shí)近于長(zhǎng)圓柱形，單果重67.21 ～84.57 g，飽滿種子千粒重106.86 ～193.35 g；球果出種率不高，各種源種子飽滿率平均值為49.35%，田間出苗率平均值為41.78%，廣西種源田間出苗率低于福建種源。廣西與福建地理環(huán)境的差異帶來(lái)了種子品質(zhì)的差異，種實(shí)各生物學(xué)參數(shù)種源間差異顯著。變異幅度較大的指標(biāo)為種子飽滿度、田間出苗率、單果重和球果體積，說(shuō)明種子質(zhì)量與球果體積受環(huán)境因子的影響較大。主成分分析結(jié)果顯示，果徑比（第1主成分特征根值0.843）可作為種子質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要參考指標(biāo)；田間出苗率和果徑比是種子品質(zhì)構(gòu)成的最重要指標(biāo)，千粒重和飽滿率是種子品質(zhì)構(gòu)成的次重要指標(biāo)；以這4 項(xiàng)重要指標(biāo)評(píng)價(jià)15 個(gè)種源種子，來(lái)自廣西恭城和大桂山及福建福清、閩侯、閩清、永泰和邵武等種源的種子較優(yōu)。

2.4.2 環(huán)境因子對(duì)江南油杉種子萌發(fā)的影響研究

2.4.2.1 江南油杉種子最適萌發(fā)溫度[22]

江南油杉種子的萌發(fā)率、萌發(fā)時(shí)滯、胚芽長(zhǎng)和胚根長(zhǎng)等指標(biāo)在不同溫度條件下差異顯著或極顯著；從以上指標(biāo)確定的萌芽值（GV）來(lái)看，恒溫25和30 ℃的萌芽值分別為488.34 和477.00，明顯高于變溫15/25 和20/30 ℃的萌芽值（249.84 和259.87），恒溫比變溫更適合江南油杉種子萌發(fā)；以種子萌發(fā)率、萌發(fā)時(shí)間和萌發(fā)速率的萌發(fā)值為因變量，采用拉格朗日插值多項(xiàng)式計(jì)算，在15 ～35 ℃范圍內(nèi)，溫度達(dá)到27.3 ℃時(shí)，江南油杉種子萌發(fā)值最大（511.370 55），預(yù)測(cè)其種子最適萌發(fā)溫度為27.3 ℃。

2.4.2.2 適宜江南油杉種子萌發(fā)的光照、水分和基質(zhì)條件[23]

江南油杉種子在設(shè)置的3種光照條件下均能萌發(fā)，萌發(fā)率和發(fā)芽勢(shì)無(wú)顯著差異；黑暗條件下幼苗胚芽和胚根較細(xì)、較短，全光照和周期性光照條件下胚芽和胚根明顯變粗、變長(zhǎng)；較適宜的光照條件為周期性光照（1 000 lx、12 h/d）。

水分含量偏低時(shí)（10% ～15%），江南油杉種子發(fā)芽率低甚至不發(fā)芽，幼苗生長(zhǎng)較差；水分含量過(guò)高時(shí)（35%），種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)受到抑制；水分含量為30%和25%時(shí)，種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)效果最佳，萌發(fā)值分別為12.05 和12.06；江南油杉種子萌發(fā)的最佳水分含量為25%～30%。

不同基質(zhì)對(duì)于江南油杉種子萌發(fā)有顯著影響，萌芽值表現(xiàn)為濾紙＞沙土＞細(xì)沙＞粘質(zhì)土；濾紙保水性好、污染小且與種子接觸緊密，具有較好效果，但在生產(chǎn)實(shí)踐中，沙土為江南油杉種子萌發(fā)的首選基質(zhì)。

2.4.3 江南油杉苗期管控技術(shù)

2.4.3.1 以切根為主的控根組合和促進(jìn)根系生長(zhǎng)的菌劑

篩選得到最佳控根組合為當(dāng)苗木莖芽≥2 cm、幼葉未展時(shí)，切根1/2 或留根3 cm，并使用50 ppm萘乙酸（NAA）浸泡。該組合能使53%的苗木主根形成二叉分枝，有效地減少甚至杜絕苗木盤根現(xiàn)象的發(fā)生[24-25]。

4 種叢枝菌根真菌（AMF）對(duì)江南油杉苗木的生長(zhǎng)發(fā)育均具有一定的促進(jìn)作用；江南油杉對(duì)XJ08A和XJ04B 菌劑表現(xiàn)出高強(qiáng)度依賴性，對(duì)HUN03B 菌劑表現(xiàn)出中等依賴性，對(duì)HEB04 菌劑依賴性最低；XJ08A菌劑對(duì)江南油杉根系生長(zhǎng)促進(jìn)最顯著[26]。

2.4.3.2 適宜江南油杉苗木生長(zhǎng)的肥料類型和配比[27]

施肥后前4 個(gè)月（5 — 8月），苗高均以施0.3%復(fù)合肥+0.1%尿素最高；至9月，苗高以施0.5%復(fù)合肥+0.1%尿素最高，為CK的340%。6月，苗木地徑以施0.5%復(fù)合肥+0.1%鈣鎂磷肥最大；7月，苗木地徑以施0.3%復(fù)合肥+0.1%氯化鉀最大；8月，苗木地徑以施0.3%復(fù)合肥+0.1%尿素最大，為CK的136%；9月，苗木地徑以施0.5%復(fù)合肥+0.1%尿素最大，為CK的203%。對(duì)江南油杉苗木施0.5%復(fù)合肥+ 0.1%尿素能使其苗高和地徑獲得較好的增長(zhǎng)量。

2.4.4 復(fù)配功能菌對(duì)江南油杉輕基質(zhì)苗木生長(zhǎng)的影響[28]

輕基質(zhì)中復(fù)配功能菌對(duì)江南油杉苗木存活率、苗高和壯苗指數(shù)影響顯著，對(duì)地徑和總生物量影響極顯著。功能菌與基質(zhì)配方、容器規(guī)格均存在交互作用。輕基質(zhì)最佳配方體積比為腐殖質(zhì)土40% +椰糠45%+菇渣5%+珍珠巖10%，并復(fù)配功能菌，在7.5 cm×13 cm規(guī)格容器中育苗最好。

2.4.5 《江南油杉輕基質(zhì)容器育苗技術(shù)規(guī)程》[29]制定

通過(guò)近3年的育苗試驗(yàn)研究，系統(tǒng)總結(jié)了江南油杉營(yíng)養(yǎng)杯實(shí)生苗培育技術(shù)，制定了廣西地方標(biāo)準(zhǔn)《江南油杉輕基質(zhì)容器育苗技術(shù)規(guī)程》（DB 45/T 1711-2018），規(guī)范了江南油杉育苗的圃地選擇與育苗設(shè)施、育苗輕基質(zhì)及配制、播種育苗、芽苗移植和苗期管理等各個(gè)環(huán)節(jié)，為規(guī)范化培育江南油杉苗木提供了技術(shù)支撐。

3 問(wèn)題與建議

江南油杉分布較零散，調(diào)查工作難度較大，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)；優(yōu)樹選擇受環(huán)境條件和大小年影響大；結(jié)果樹均為高大喬木，采種難度大，采種費(fèi)用高；不同種源球果存在成熟期不一致的現(xiàn)象，造成采種時(shí)間的不確定性，有的種源點(diǎn)采種時(shí)，部分優(yōu)株的球果已開裂或被蟲鳥取食，種子預(yù)期數(shù)量受到影響。

江南油杉球果出種率不高，種子發(fā)芽率不高，造成部分種源、家系幼苗數(shù)量較少，且幼苗生長(zhǎng)緩慢，其原因與苗木管理不到位及江南油杉育苗技術(shù)不完善有關(guān)。

江南油杉苗期蹲苗期長(zhǎng)，樹高生長(zhǎng)在造林初期較慢。廣西夏季熱量高、雨水充足、日照時(shí)長(zhǎng)長(zhǎng)，林地內(nèi)原有樹種萌芽條和雜草等生長(zhǎng)迅猛，影響江南油杉的生長(zhǎng)空間，一些造林區(qū)域雜草過(guò)高覆蓋了江南油杉幼苗，影響江南油杉幼苗光照。近年來(lái)，勞務(wù)用工費(fèi)用上漲，撫育成本增加，導(dǎo)致江南油杉人工林造林初期的撫育投入增加。

由于其生物學(xué)特性，江南油杉初期生長(zhǎng)較慢，且種子含油率高，組培消毒溫度、誘導(dǎo)培養(yǎng)基配比等技術(shù)難度大，誘導(dǎo)成功率不佳，對(duì)其組培技術(shù)的探索仍待繼續(xù)。目前，通過(guò)合理管護(hù)可使扦插生根率達(dá)到74.1%，但扦插技術(shù)仍待進(jìn)一步深化和優(yōu)化。

4 推廣應(yīng)用前景及措施

江南油杉具有群落優(yōu)勢(shì)明顯、適應(yīng)性強(qiáng)、后期生長(zhǎng)快、材性優(yōu)良、樹形雄偉和用途廣泛等特點(diǎn)，在生態(tài)文明建設(shè)、優(yōu)化樹種結(jié)構(gòu)調(diào)整、鄉(xiāng)土珍貴樹種發(fā)展、森林質(zhì)量提升、緩解珍貴木材需求緊張、石漠化治理和森林景觀建設(shè)等方面有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

本項(xiàng)目的研究結(jié)果可為南方8省（自治區(qū)）發(fā)展江南油杉提供科學(xué)的理論依據(jù)和參考，保存了江南油杉種質(zhì)資源，促進(jìn)了江南油杉保護(hù)，可在未來(lái)開展優(yōu)良種質(zhì)資源選擇并結(jié)合無(wú)性繁育技術(shù)時(shí)加以利用；建立了江南油杉種子繁育技術(shù)體系，可為江南油杉種苗發(fā)展提供規(guī)范化指導(dǎo)。本項(xiàng)目為江南油杉的后續(xù)發(fā)展和利用奠定了基礎(chǔ)，有利于營(yíng)建一批優(yōu)質(zhì)的江南油杉人工林示范基地，輻射和帶動(dòng)南方地區(qū)國(guó)有林場(chǎng)、民營(yíng)企業(yè)和農(nóng)村集體等單位和團(tuán)體發(fā)展和種植江南油杉人工林，在南方現(xiàn)有松（Pinusspp.）、杉（Cunninghamia lanceolata）和桉（Eu?calyptusspp.）大面積純林的樹種結(jié)構(gòu)調(diào)整中發(fā)揮重要作用，促進(jìn)林地利用效率和森林經(jīng)營(yíng)的可持續(xù)發(fā)展，豐富石漠化治理、水土保持林營(yíng)建等生態(tài)文明建設(shè)重點(diǎn)領(lǐng)域的樹種選擇，緩解廣大人民群眾對(duì)優(yōu)質(zhì)林木產(chǎn)品的需求，應(yīng)用價(jià)值極大，推廣應(yīng)用前景十分廣闊。

致謝：參加項(xiàng)目工作的主要人員還有梁瑞龍、唐義華、鄧玉華、樊吉尤、李娟、林建勇、黃康庭、覃梅、王鴻彬、陳風(fēng)帆、肖玉菲、張燁、陳云峰、蒙春江、韋理電、戴菱、李強(qiáng)、蔣琳、王仁杰、宋倩、黃云、江珊鴻、周隆騰、張家昌、黃鑫浩、劉曉蔚、蔣雨桐、晏巢、文麗等，表示感謝！