北美鹅掌楸不同种源子代苗期规律及生长比较分析

卢永艳，林 敏，吴芳明，杨启东，杨 松

(贵州省黎平县林业局，贵州 黎平 557300)

作为被子植物中最原始的类群，木兰科植物对研究有花植物的起源、分布和系统发育有重要价值。木兰科(Magnoliaceae)鹅掌楸属(Liriodendron)为第三纪孑遗树种，现仅存2个种，即鹅掌楸(L.chinenseSarg.)和北美鹅掌楸(L.tulipiferaLinn.)。鹅掌楸和北美鹅掌楸是典型的东亚-北美间断分布“种对”[12]。鹅掌楸属植物在历史演化和生殖生物学、资源保护、引种及其杂交育种等领域的研究现状和存在的问题[1]；北美鹅掌楸原产地的纬度和气候条件[16]。研究表明，鹅掌楸生长量与纬度呈显著正相关，各参试种源生长量有从南至北逐渐增加的趋势[13-15]。北美鹅掌楸是否具有类似的规律，有待进一步分析研究。关于北美鹅掌楸苗木的培育前人已有不同层次的研究：郭永清等[2]用低温层积处理、低温裸层积处理、赤霉素处理等方法研究北美鹅掌楸种子的破眠技术；陈颖等[3]通过北美鹅掌楸(Liriodendrontulipifera)种子诱导的无菌苗茎段,建立北美鹅掌楸的组培快繁体系；刘丹等[4]对引进繁育的北美鹅掌楸实生苗的苗高、地径、叶片宽、叶片长和叶全长等性状进行了调查分析；在实生苗苗期生长性状[10]、育苗技术[5,8]、人工林生长规律[6,9]及生理特性[7]等方面都有较详细的研究。本研究利用从南京下蜀林场源试验林采集的4个不同种源的北美鹅掌楸子代种子进行育苗试验比较，为北美鹅掌楸在贵州省的扩大栽培利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地及试验材料

试验地黎平县国营东风林场，林场属低山丘陵地貌，平均海拔为450 m；气候属中亚热带温暖湿润的季风气候区，年平均气温15.6 ℃，≥10 ℃的年活动积温为5 712.7 ℃，年平均日照时数1 317.9 h；年平均降水量1 321.9 mm，年相对湿度83%左右；年平均无霜期277 d。土壤为碳酸岩发育的黄壤和红黄壤，土层深厚持水能力强。

种子来自南京林业大学下蜀林场源试验林的4个北美鹅掌楸子代，即：NK 2(南卡罗来纳)、LYS 1(路易斯安娜)、BK 1(北卡罗来纳)和MSL 1(密苏里)。

1.2 试验设计与育苗

1.2.1试验设计

采用随机区组设计，在圃地选择立地差异小的地块作试验区设置，4种处理：即NK 2(南卡罗来纳)、LYS 1(路易斯安娜)、BK 1(北卡罗来纳)和MSL 1(密苏里)4个种源，每处理4个重复，每个小区面积2 m2；各小区水肥管理按常规育苗进行。

1.2.2育 苗

选择立地条件好，水肥充沛的地块进行，整地深25～35 cm，经精耕细作并用5‰高锰酸钾进行土壤消毒；施肥，基肥施用4.5 t·hm-2，以有机肥为主；作床，苗床宽1.0 m；种子处理经人工室内催芽处理；定植，种子经催芽发芽，子叶展开后进行移栽定植(芽苗于4月5日定植)，定植密度为100株·m-2，定植后立即用遮阳网遮荫并即时除草，1个月后撤除遮阳网；其后期水肥管理按常规育苗进行。

2 苗木调查与统计分析方法

2.1 苗木调查

苗木生长调查，苗木移栽定植2个月后，于苗床上每个种源随机抽取40株苗木为固定标准株，挂牌编号，定期测量苗高和地径(每10 d测量1次)，直到苗木封顶停止生长为止。

苗木生物量调查，苗木休眠后，分种源各设置1个1 m×1 m的小样方，进行每苗调查，计算各样方的苗高、地径平均值。以平均高、平均地径为标准按误差5%的精度在各种源中选择5株标准株，整株挖取，冲掉泥土后测定苗木根、茎、叶生物量及主根长，≥5 cm一级侧根数，一级侧根长度等指标。

2.2 统计分析方法

用Microsoft Excel 2010软件进行图表编辑，用SPSS软件(试用版)对数据进行统计分析。

3 结果与分析

3.1 北美鹅掌楸苗木高生长过程

聚类分析是研究苗木高生长规律的有效方法[18]，以X 1，X 2，…，X 16代表北美鹅掌楸苗木各时期苗高净生长量均值，用SPSS(试用版)软件进行系统聚类，北美鹅掌楸苗高生长可分为四类：(X 1)，(X 2，X 3，X 4，X 5)，(X 6，X 7，X 8，X 9，X 10，X 11)，(X 12，X 13，X 14，X 15，X 16)即对应苗高生长的4个时期；第一类，成活期(4月5日—5月25日)50 d，苗木经移栽，苗木正在适应生长环境，苗木根系生长迅速，地上部分生长缓慢，苗高生长活动停滞；第二类，生长初期(5月26日—7月4日)40 d,苗木真叶不断分生，苗高生长开始，随水热条件的变换，苗高生长逐渐加快，苗高净生长在0.05～0.13 cm·d-1之间；速生期(7月5日—9月12日)70 d，这一时期水热充沛，是最适宜苗木生长时期，高生长均值在0.61 cm·d-1以上；苗高生长峰值出现在8月中旬，峰值为1.4 cm·d-1。但在苗高峰值出现前10 d，即8月上旬苗木出现过1次生长减慢，苗高净生长仅为0.34 cm·d-1；而苗高峰值后10 d，即8月底又出现1次生长减慢，苗高净生长为0.44 cm·d-1。第三类，生长后期(9月13日—10月22日)40 d。苗木生长逐渐减慢，木质化程度加强，为苗木越冬创造条件，苗高净生长由0.12 cm·d-1，依次降为0.08 cm·d-1，0.05 cm·d-1，0.005 cm·d-1，最后苗高停止生长；苗高生长停止时间在10月底。苗高生长过程详见表1和图1。

表1 北美鹅掌楸4个种源苗木净高生长情况

图2 北美鹅掌楸不同种源苗高节律生长比较

3.2 不同种源的北美鹅掌楸苗木苗高、地径的生长

3.2.1苗高净生长特点

南卡罗来纳种源、北卡罗来纳种源和路易斯安娜种源的苗高净生长大于6 cm的在1年中出现3次，分别出现在苗龄110 d，130 d和150 d；峰值出现在130 d，在130 d最高峰的时候，其种源苗高生长峰值排列顺序是NK 2、NK 1、LYS 1；第1个中间缓苗期出现在120 d左右，第2个中间缓苗期是140 d。密苏里种源的变化曲线也出现3次峰值，其3个生长高峰期分别出现在苗龄100 d、130 d、140 d，中间的缓苗期为110 d。3个高峰之间的时间段正好在7月初至8月底，是苗高生长的速生期；中间的缓苗期正值当地气温最高的季节，苗木为减少水分蒸腾，同化作用降低，抑制了苗高的生长，见图2。

3.2.2苗木地径净生长特点

4个种源的苗木地径净生长量变化情况，地径生长也出现了3次高峰，NK 2、LYS 1、NK 1种源的第1个、第2个峰值期是一致的，都是在100 d和130 d出现的，苗木地径净生长峰值大于等于0.25 cm；第3个高峰期NK 2、BK 1种源出现在140 d，LYS 1种源出现在150 d左右；而MSL 1种源亦有3个生长峰期分别出现在100 d、130 d、150 d，最高峰生长期都是出现在第130天。苗木地径最高净生长峰值排列顺序是NK 2、LYS 1、BK 1、MSL 1种源。第1次高峰期出现在7月中旬，第2次出现在8月中旬，与苗高净生长趋势一致。8月上旬至8月中旬北美鹅掌楸苗木地径生长最迅速。9—10月苗木地径生长开始缓慢，10月底基本停止生长，见图3。

3.2.3不同种源苗木生物量及根系生长特点

不同种源苗木生物量及根系生长情况见表2，苗木重量也反映于苗木的个体大小，同一批苗中，苗木的个体越大，相应地重量也越大，造林生长表现好；同样，根干重反映了根量大小，苗木吸收能力的强弱，对造林成活率有较强的指示作用。4个种源总生物量均值大小的排序是LYS 1(39.28 g)>NK 2(31.32 g)>BK 1(21.56 g)>MSL 1(16.65 g)；而生物量各部分分配均值排序依次为主根(9.17 g)>茎干(6.30 g)>叶(5.49)>侧须根(5.26 g)。

表2 北美鹅掌楸4种不同种源子代苗木生物量

3.3 不同种源北美鹅掌楸苗木,苗高、地径生长差异比较

不同北美鹅掌楸种源子代苗高、地径生长情况见表3。NK 2种源子代苗木苗高、地径表现最好，苗高均值为56.56 cm，地径均值为1.06 cm；其次是BK 1种源子代苗，苗高和地径均值分别为51.98 cm和0.86 cm；MSL 1种源子代苗木表现最差，苗高和地径均值分别为33.38 cm和0.72 cm。北美鹅掌楸不同种源子代苗高、地径生长差异明显，主要原因是各种源遗传因子起主导作用。

用SPSS软件进一步对4个不同北美鹅掌楸种源子代苗高、地径生长差异进行t检验(a=0.01)，两两成对比较结果表明：北美鹅掌楸NK 2与MSL 1种源以及BK 1与MSL 1种源子代其苗高、地径生长差异极显著，北美鹅掌楸NK 2与LYS 1种源以及LYS 1与MSL 1种源子代其苗高生长差异显著，NK 2与BK 1种源以及LYS 1与BK 1种源子代其苗高生长差异不显著；北美鹅掌楸BK 1与MSL 1种源子代其地径生长差异显著，NK 2与LYS 1种源、NK 2与BK 1种源以及BK 1与LYS 1种源子代其苗木地径生长差异不显著(表4、表5)。NK 2种源子代苗高均值为56.56 cm，地径均值为1.06 cm；BK 1种源子代苗高均值为56.56 cm，地径均值为1.06 cm。NK 2和BK 1两个种源可在贵州省扩大栽培。

表4 不同种源北美鹅掌楸子代苗木高生长成对均值分析

表5 不同种源北美鹅掌楸子代苗木地径生长成对均值分析

4 结论与讨论

4.1不同北美鹅掌楸种源子代苗木于4月5日进行芽苗移栽。经聚类分析，苗木生长可分为4个时期，即成活期、生长初期、速生期、生长后期。成活期历时50 d，苗木根系生长，苗高生长活动停滞；生长初期历时40 d，苗高生长开始，高生长逐渐加快，苗高净生长均值在0.05 cm·d-1到0.13 cm·d-1之间；速生期历时70 d，该时期水热充沛，是苗木生长的最佳时期，苗高净生长均值在0.61 cm·d-1以上；苗高生长峰值出现在8月中旬，峰值为1.4 cm·d-1。生长后期历时40 d。该期苗木生长逐渐减慢，木质化程度加强，苗高净生长均值由0.12 cm·d-1，依次降为0.08 cm·d-1，0.05 cm·d-1，0.005 cm·d-1；最后苗高停止生长，苗高生长停止时间在10月底。

4.2苗高和地径是反映苗木质量的重要指标,使用不同等级苗木造林的造林成活率和生长表现有较大差异[17]。经北美鹅掌楸种源子代苗木生长差异性t检验(a=0.01)结果，苗高、地径多重比较差异显著及极显著，以NK 2最好，其次为BK 1；其苗高、地径均值分别为56.56 cm，1.06 cm和0.86 cm，51.98 cm；是最适宜于贵州黎平生长的北美鹅掌楸种源。

4.3北美鹅掌楸为优良的珍贵用材树种[11]，苗木重量反映于苗木的个体大小，同一批苗，苗木个体越大，其重量也越大，造林后生长表现好，同样，根干重反映根量大小，苗木吸收能力的强弱，对造林成活率有较强的指示作用。4个种源子代苗木总生物量均值大小的排序：LYS 1(39.28 g)>NK 2(31.32 g)>BK 1(21.56 g)>MSL 1(16.65 g)；而生物量各部分分配均值排序依次为主根(9.17 g)>茎干(6.30 g)>叶(5.49)>侧须根(5.26 g)。

综上，同一树种不同种源的苗木形态指标有很大差异，各自的适应能力差别也较大。综合评价北美鹅掌楸的4个不同种源子代苗木中各生长指标，初步认为NK 2和BK 1种源在贵州栽植是最佳种源选择。