可靠論文刊發機構淺析高寒地區國外用材樹種

　　摘要：遵循森林植物引種馴化供種區與引種區環境條件相似的原則，根據引種區氣候、土壤、植被分布、地形地貌及地理位置等主要環境條件，確定與之相適宜的北美洲和歐洲作為供種區。以北美白云杉[Picea glauce(Moench) Voss.]、歐洲赤松(Pinus sylvestris Linn.)和歐洲白樺(Betula pendula Roth.)3個樹種為引種對象，在引種馴化及區域試驗的基礎上，系統開展國外用材樹種子代生長節律和適應性分析，并對其早期生長性狀進行綜合評價，旨在豐富中國高寒地區用材林樹種資源的遺傳多樣性，以促進林業生態體系和產業體系建設。

　　關鍵詞：用材樹種;引種馴化;早期評價
 

　　全世界林木種質資源十分豐富，每個樹種具有各自的自然分布區，但由于自然分布區的形成受地理變遷、傳播條件和各種障礙因素的影響，因而樹種的自然分布區并非最佳適生區，其他地區也可能更適宜生長發育[1]。在自然條件相對較差、樹種資源匱乏的地區，有針對性地引進國外用材樹種，對豐富我國林木種質資源遺傳多樣性，調整用材林林分結構，改善人工林組成，提高林地生產力，增加林產品種類，都具有重大而深遠的意義。中國幅員遼闊，自然條件復雜多變，形成多種多樣的生態氣候區，具備利用不同地理環境引種各國植物資源的優越性。北美白云杉[Picea glauce(Moench)Voss.]原產于北美洲北部，廣泛分布于加拿大和美國大湖區，并且中國和北美溫帶地區同屬溫帶氣候，自然條件、植被類型以及植物起源、演化發展及生境條件存在許多相似之處，北美區系種質資源引種到中國北方具有很大的潛力[2]。歐洲赤松(Pinus sylvestris Linn.)自然分布區的氣候與中國東北地區基本相似，雖然芬蘭受大西洋暖濕氣流影響，較高緯度地區氣候溫和，但是中國北方無霜期較長，能滿足越冬前完成木質化過程的林木生長[3，4]。歐洲白樺(Betula pendula Roth.)原產歐洲和亞洲北部，適應性和抗寒能力較強，在中國東北地區引種栽培已獲成功[5]。林木引種馴化是人類利用、改造和保存林木種質資源的重要手段，引進適宜生長、經濟價值高的外來樹種，可為鄉土樹種遺傳改良提供新的基因資源。筆者在林木種質資源引種馴化、區域試驗技術研究以及生長性狀測定分析的基礎上，以北美白云杉、歐洲赤松、歐洲白樺3個國外用材樹種為對象，系統開展了子代生長節律測定、生長適應性分析及早期生長性狀綜合評價研究，旨在為高寒地區工業用材林基地建設提供優良樹種，現將結果報告如下。

　　1材料與方法

　　1.1引進國外用材樹種介紹

　　1.1.1北美白云杉具有適應性強、生長迅速之特點，其樹干通直，尖削度小，樹型優美，材質色度淺、纖維長、纖維含量高，為北美洲地區良好的成林樹種和重要的紙漿原材料樹種，亦可應用于建筑及園林綠化。在植物系統分類學上，北美白云杉隸屬松科(Pinaceae)云杉屬(Picea Dietr.)，對土壤條件要求不高，適應多種土壤類型，其耐寒、抗干旱能力隨苗齡增大而增強。在北美洲寒溫帶針葉林區，白云杉形成亞頂極群落，且常見于各種森林類型，其伴生樹種豐富，自南向北變化趨勢明顯，體現出各種林型向北寒溫帶針葉林區的過渡[6，7]。

　　1.1.2歐洲赤松為第三紀孑遺種，在松科松屬(Pinus Linn.)中自然分布最廣，又稱歐洲松、蘇格蘭松。在溫帶針葉樹中，其生長較快、經濟價值高，抗旱、耐瘠薄和耐寒能力極強，對溫度、土壤肥力和水分要求低，適宜多種類型土壤。歐洲赤松廣泛分布于歐洲及亞洲北部，常形成純林，并能與諸多生態特性各異的樹種混交形成林分，具較大生態位幅度，形成了許多變種和地理品系[6]，中國的樟子松(Pinus sylvestnis L.var. mongolica Litv.)和美人松[Pinus sylvestris L. var. sylvestriformis(Takenouchi)Cheng et C.D.Chu]就是其地理小種。

　　1.1.3歐洲白樺系樺木科(Betulaceae)樺木屬(Betula Linn.)一種高大落葉闊葉喬木，原產歐洲和亞洲北部，主要分布于東歐和北歐，為該區域造林先鋒樹種、重要工業用材樹種和園林綠化樹種。在芬蘭，歐洲白樺被確定為國樹，體現了其在芬蘭林業中的重要地位，為芬蘭膠合板工業最重要的原材料。歐洲白樺分布廣泛，自然差異較大，種源及個體間遺傳分化顯著，且更新能力和生態適應性較強，生長速度快，抗寒、耐瘠薄，部分種源枝條下垂，樹型美觀，材質優良，具有廣闊的應用前景[5，6]。

　　1.2原產地與引種區自然概況

　　1.2.1原產地自然概況①北美白云杉。分布廣泛，自美國阿拉斯加至加拿大均有分布。供試種質來源于北美洲北部，產地氣候屬溫帶大陸性氣候，年平均溫度3～11 ℃，絕對低溫-30～-40 ℃，年降水量500～1 000 mm，年相對濕度60%～80%。②歐洲赤松。原產歐洲和亞洲北部，廣泛分布于歐亞大陸，從蘇格蘭、西班牙至芬蘭、土耳其，經俄羅斯抵鄂霍次克海至中國東北部都可見到。垂直分布可至海拔

　　2 960 m，分布區的年降水量200～2 487 mm。年平均溫度4.7～13.9 ℃，極端低溫-2～-64 ℃，年日照時數

　　1 324～2 101 h，溫暖指數0～106.8 ℃，干燥指數0.101～0.522。③歐洲白樺。種質引自芬蘭，當地氣候屬溫帶海洋性氣候，年降水量600 mm，年平均溫度4.0 ℃，最低溫度-14 ℃，最高溫度18.8 ℃，年日照時數2 520 h，≥10 ℃的年有效積溫為2 570 ℃，年蒸發量1 290 mm，年空氣相對濕度72%。

　　1.2.2引種區自然概況引種地選在黑龍江省林口縣林業局青山林場，地處中國東部山區，屬長白山系的張廣才嶺東坡丘陵區，地理坐標為東經130°20′-130°40′、北緯45°17′-45°30′。該區域地勢東北高、西南低，平均坡度10°～15°，最大坡度40°，海拔高度300～500 m;氣候屬寒溫帶大陸季風氣候，冬季寒冷干燥而漫長，夏季溫暖濕潤而短促，水熱同季，光照充足，無霜期120～130 d;年平均降水量400～600 mm，多集中于6～8月份，此期降水量約占全年降水量的50%;≥10℃的年有效積溫為2 100～2 600 ℃;地帶性土壤類型為暗棕壤，土層深厚，土壤濕潤肥沃，通透性強，適宜林木生長。生態條件與前述3個樹種的原產地相似。

　　1.3試驗設計

　　遵循供種區與引種區環境條件相似之原則，引進了7個群體的歐洲赤松、1個群體13個家系的歐洲白樺和9個群體的北美白云杉種子，在青山林場苗圃地播種育苗后，按完全隨機區組設計建立種質資源保存林及子代測定林，歐洲赤松標記為S101、S102、S103、S104、S105、S106、S107，歐洲白樺標記為B01、B02、B03、B04、B05、B06、B07、B08、B09、B10、B11、B12、B13，北美白云杉標記為G01、G02、G03、G04、G05、G06、G07、G08、G09;分別以樟子松、東北白樺(Betula platyphylla Suk.)和紅皮云杉(Picea koraiensis Nakai)為對照(分別標記為CK1、CK2、CK3)，觀察各樹種子代的生長節律，進行生態適應性分析;測定幼苗的樹高和地徑，比較各樹種子代在苗期的生長表現，調查子代測定林的定植保存率，應用統計方法對各樹種子代生長性狀進行綜合評價。小區內單行30株或雙行20株隨機排列，株行距1.5 m×2.0 m，設置5次重復。對所得數據采用SPSS 13.0的General Linear Model中Univariate 程序[8]進行方差分析、LSR檢驗。其中，方差分析線性固定模型為Yijk=μ+Bi+Fj+BFij+εijk，式中，Yijk為第i個區組第j個家系的第k個觀測值，μ為總體平均值，Bi為區組，Fj為家系，BFij為家系與區組間的交互作用，εijk為誤差。

　　2結果與分析

　　2.1引進用材樹種子代生長節律與生態適應性分析

　　從3個引進樹種育苗的情況來看，在中國東北高寒地區，3個樹種的適應能力都較強。利用凍害指數進行綜合評價，各引進樹種均隨苗齡變化存在不同程度的輕微凍害，但經一段時間的緩苗后，凍害現象逐漸消失，可以適應新的生態環境。北美白云杉在播種后50 d內，生長速度與紅皮云杉基本一致，以后生長速度開始上升;在一年內，紅皮云杉前期生長較快，北美白云杉后期生長較快;由于引種地的光照、水分和熱量等條件既能滿足原生境生長所需的外界條件，又可促使其打破休眠進行再生長，導致幼苗或幼樹的頂芽在木質化程度較低時就進入了冬季，從而引起凍梢現象出現。歐洲赤松的生長節律與樟子松相似，第一個月生長緩慢，第二個月生長明顯加快，之后趨于平緩;在秋季，苗木能及時封頂，安全越冬，僅個別群體子代出現凍梢或針葉發紅現象，凍梢率僅占2.2%。歐洲白樺的生長過程大致可分為3個階段，分別是緩慢生長期(7月4日前)、速生期(7月5日至8月15日)、均穩生長期(8月16日至10月24日);生長高峰期集中在7月上旬至8月初;8月中旬至9月初苗木生長停止或生長量接近零，家系間抗寒適應性差異較小，抗寒能力較強，各家系均能及時封頂，安全越冬。

　　2.2引進用材樹種子代苗期生長表現

　　3個引進樹種群體間或家系間在苗期的生長性狀測定結果分別見表1和表2，從2個表可見，地徑(D0)和苗高(H)生長性狀基本呈正態分布，群體間或家系間子代生長性狀差異顯著;北美白云杉群體間子代在苗期的地徑性狀變異較大，苗高性狀變異較小，變異系數分別為41.67%(D0)、13.35%(H);歐洲白樺家系間子代在苗期的生長性狀變異較大，變異系數分別為31.95%(D0)、28.68%(H);歐洲赤松群體間子代在苗期的生長性狀變異較大，變異系數分別為38.86%(D0)、36.32%(H)。由此可見，3個引進樹種群體間或家系間子代在苗期的生長性狀變異系數分別大于或接近對照，說明子代對引種栽培區生態條件的適應需要一定的時間過程，不過從苗期來看，仍具有一定的增產潛力。

　　2.3引進用材樹種子代測定林生長表現

　　對引進用材樹種子代測定林的定植保存率調查結果顯示，北美白云杉的定植保存率為87.20%，歐洲白樺的定植保存率達90.10%，歐洲赤松的定植保存率為84.11%，分別比各自的對照紅皮云杉、東北白樺和樟子松降低了3.4%、2.1%、6.5%，說明三者還是具有一定程度的適應性，在高寒地區引種栽培具有極大的可能性，不過3個引進用材樹種對引種地區生態條件的完全適應尚需一個緩慢的過程。為探討3個引進用材樹種子代測定林的生長表現，試驗對3個引進樹種的子代測定林樹高和地徑生長性狀進行了方差分析和統計描述，結果分別見表3、表4。從方差分析結果(表3)來看，北美白云杉群體間、歐洲白樺家系間和歐洲赤松群體間的子代測定林2個生長性狀差異顯著，具備優良家系或優異群體選擇的遺傳基礎。從表4分析可知，北美白云杉子代測定林的2個生長性狀變異較小，平均變異系數分別為9.49%(H)、6.10%(D0)，較苗期分別下降了28.91%、85.36%，其中地徑性狀變異系數降低幅度較大，說明苗木已進入生長適應期。樹高性狀變異系數高于CK3，反映出其增產潛力較大;不過地徑生長速度較慢，則生長適應期相對較長。歐洲白樺家系間子代測定林的2個生長性狀變異系數與苗期相比呈穩定的態勢，具有一定的增產潛力。歐洲赤松群體間子代測定林的2個生長性狀變異系數較大，變異幅度分別在34.64%～47.63%(H)、26.56%～39.32%(D0)范圍內，平均變異系數為42.59%(H)、29.94%(D0)，其中S105(47.63%)、S104(46.75%)、S102(46.70%)和S106(44.82%)等4個群體的子代測定林樹高性狀變異系數較大，均大于CK1，增產潛力較大;S101(30.29%)、S102(39.32%)、S105(29.23%)及S106(28.98%)等4個群體的子代測定林地徑性狀變異系數較大，變異系數大于或接近于CK1，反映出這4個群體具有一定的增產潛力。