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一年生云南松不同家系苗生物量研究

2016-07-25 01:10:21陳詩(shī)李根前
江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2016年6期

陳詩(shī)+李根前

摘要:用一年生云南松苗木19個(gè)家系的285株苗木作為試驗(yàn)材料,分析苗期各器官生物量及其相關(guān)規(guī)律。結(jié)果表明,根、莖、葉生物量所占比例分別為32.69%、16.33%、50.98%,以葉片比例最大;苗高與地徑生長(zhǎng)量存在極顯著正相關(guān);苗高和莖干質(zhì)量呈顯著正相關(guān),與高徑比、莖根比呈極顯著正相關(guān);地徑和根干質(zhì)量、全株干質(zhì)量呈極顯著正相關(guān),與葉干質(zhì)量呈顯著正相關(guān),與高徑比呈極顯著負(fù)相關(guān);19個(gè)家系中,1號(hào)、2號(hào)、14號(hào)、19號(hào)家系的總生物量相對(duì)較大,其中,針葉生物量累積以19號(hào)家系最大、13號(hào)家系最小,地下部分生物量累積以2號(hào)家系最大、8號(hào)家系最小,地上部分生物量累積以14號(hào)家系最大、13號(hào)家系最小;莖分配比例以9號(hào)家系最大、6號(hào)家系最小,針葉分配比例以18號(hào)家系最大、6號(hào)家系最小,根系分配比例以6號(hào)家系最大、10號(hào)家系最小,莖根比以19號(hào)家系最大、6號(hào)家系最小。

關(guān)鍵詞:云南松;家系;生物量;莖根比;干質(zhì)量

中圖分類號(hào): S791.257.01文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào):1002-1302(2016)06-0311-03

收稿日期:2016-01-30

基金項(xiàng)目:云南省教育廳科學(xué)研究基金(編號(hào):2014Z106)。

作者簡(jiǎn)介:陳詩(shī)(1981—),男,實(shí)驗(yàn)師,主要從事森林培育研究。E-mail:cshi1981@qq.com。云南松(Pinus yunnanensis)是中國(guó)西南地區(qū)的一個(gè)特有種,是云南的主要造林樹種,分布廣、面積大、適應(yīng)性強(qiáng),在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)中起著極其重要的作用[1-4]。目前,對(duì)云南松家系的研究主要以苗木的生長(zhǎng)規(guī)律、生長(zhǎng)量等作為優(yōu)良家系的選擇指標(biāo)[5-7],而以幼苗家系間生物量為優(yōu)良家系選擇指標(biāo)的研究較少。有研究表明,植物地下部分與地上部分生物量大小可反映植物對(duì)土壤養(yǎng)分或光照的需求和競(jìng)爭(zhēng)能力[6],地上部分和根系的分配會(huì)影響其獲取資源的速率,苗木的干、鮮質(zhì)量不僅可以反映苗木吸收、同化養(yǎng)分能力的大小,還是衡量苗木生產(chǎn)力高低的主要指標(biāo)之一[8-9]。因此,在相同培育環(huán)境下,開展一年生云南松不同家系苗生物量研究,以期從苗期進(jìn)行優(yōu)勢(shì)家系的比較選擇,為云南松優(yōu)良家系的早期選擇及壯苗培育提供更充分的理論依據(jù)和現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1材料

供試種采自云南省楚雄洲白馬河林場(chǎng)云南松母樹林中的19個(gè)單株,按照1~19的順序進(jìn)行編號(hào),并分家系保存。經(jīng)測(cè)定,其種子千粒質(zhì)量為14.98 g。以云南松商品種子育苗作為對(duì)照。

1.2試驗(yàn)地情況

試驗(yàn)地設(shè)置在西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院格林溫室,位于102°45′41″ E、25°04′00″ N,海拔1 945 m,屬于亞熱帶半濕潤(rùn)高原季風(fēng)氣候,年平均氣溫14.7 ℃、絕對(duì)最低溫-9 ℃、絕對(duì)最高溫32.5 ℃;年降水量為700~1 100 mm,年平均相對(duì)濕度為68.2%。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參試家系田間排列采用順序錯(cuò)位法布設(shè),設(shè)置3個(gè)重復(fù),完全區(qū)組設(shè)計(jì),每個(gè)重復(fù)由19個(gè)家系構(gòu)成19個(gè)小區(qū)。床面細(xì)致整平,寬100 cm、高15 cm,步道寬30 cm、長(zhǎng)27 m。2010年5月9日進(jìn)行苗床點(diǎn)播,播種時(shí)種臍向下,并拌入松林表土,株行距為5 cm×5 cm。種子催芽、營(yíng)養(yǎng)土配制、消毒和苗期管理等均按照常規(guī)方法進(jìn)行。

1.4調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析

2014年12月底云南松停止生長(zhǎng)時(shí),除測(cè)量云南松苗高、地徑等性狀外,還開展干物質(zhì)積累量等測(cè)定。每試驗(yàn)小區(qū)挖取5株平均大小的苗木,分別稱其根、莖、葉的鮮質(zhì)量;帶回實(shí)驗(yàn)室,105 ℃殺青30 min,85 ℃恒溫下烘干至恒質(zhì)量。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 13.0軟件進(jìn)行單因素方差分析和多重比較(P<0.05),比較不同家系生物量的差異及各指標(biāo)之間的相關(guān)性。

2結(jié)果與分析

2.1云南松苗木生物量及其比例

由表1可見,一年生云南松地上部分干物質(zhì)分配占總生物量的67.31%,地下部分干物質(zhì)分配占總生物量的 32.69%,云南松幼苗把更多的干物質(zhì)分配到地上部,表明其對(duì)光照具有較強(qiáng)的需求和競(jìng)爭(zhēng)能力;各器官生物量中,葉的干物質(zhì)分配比例相對(duì)最大,占50.98%,比莖的干物質(zhì)分配高出212.19%,根的干物質(zhì)分配比例次之,占32.69%,莖的干物質(zhì)分配比例相對(duì)最少,僅占16.33%。

2.2云南松生物量與地徑、苗高等生長(zhǎng)量的相關(guān)性

生物生長(zhǎng)規(guī)律的重要特點(diǎn)之一是相對(duì)生長(zhǎng),無(wú)論是群體與個(gè)體之間,還是個(gè)體中的各個(gè)器官之間均存在這一規(guī)律[10]。由表2可以看出,苗高與地徑生長(zhǎng)量存在極顯著正相關(guān)關(guān)系,苗高和莖干質(zhì)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系,與高徑比、莖根比呈極顯著正相關(guān);地徑和根干質(zhì)量、全株干質(zhì)量、苗高呈極顯著正相關(guān),與葉干質(zhì)量呈顯著正相關(guān),與高徑比呈極顯著負(fù)相關(guān)。

2.3云南松各家系間生物量的投資與分配比較分析

2.3.1云南松各家系間總生物量方差分析由圖1、表3可見,云南松各家系間總生物量存在一定的差異,生物量以1號(hào)、2號(hào)、14號(hào)、19號(hào)家系相對(duì)較大,其中2號(hào)家系最大。由表3可見,在可靠性為95%時(shí),一年生云南松各家系間總生物量指標(biāo)的差異均達(dá)到顯著水平。

2.3.2云南松各家系間根、莖、葉生物量的累積情況由表4可見,一年生云南松各家系莖、針葉、根、地上部分生物量的累積值分別為(0.278 5±0.108 5)、(0.866 7±0.234 9)、(0.511 5±0.161 2)、(1.146 2±0.331 0) g;針葉、地上部分、地下部分的生物量累積在顯著水平(P<0.05)上均可分為2組;針葉生物量累積以13號(hào)家系最小、19號(hào)家系最大;地下部分(根)生物量累積以8號(hào)家系最小、2號(hào)家系最大;地上部分生物量累積以13號(hào)家系最小、14號(hào)家系最大。

2.4云南松苗各家系生物量的分配情況

莖根比是一個(gè)能夠反映苗木地上部分與地下部分分配的重要指標(biāo)。由表5可見,一年生云南松總生物量在莖、針葉、根系的分配比例及莖根比分別為(16.50±3.11)%、(52.36±547)%、(31.09±6.67)%、(2.35±0.73)%;莖、針葉、根系的分配比例及莖根比在顯著水平(P<0.05)上均可分為2組;莖分配比例以6號(hào)家系最小、9號(hào)家系最大;針葉分配比例以6號(hào)家系最小、18號(hào)家系最大;根系分配比例以10號(hào)家系最小、6號(hào)家系最大;莖根比6號(hào)以家系最小、19號(hào)家系最大。

3結(jié)論與討論

通過(guò)比較19個(gè)家系285株云南松苗木各器官生物量總和及其分配規(guī)律發(fā)現(xiàn),一年生云南松把更多的干物質(zhì)分配給地上部分,而地下部分分配較少,葉上分配的干物質(zhì)相對(duì)最多,根上分配的干物質(zhì)次之,莖上則最少;通過(guò)比較云南松生長(zhǎng)量與生物量各指標(biāo)的相關(guān)性得出,苗高與地徑生長(zhǎng)量存在極顯著正相關(guān)關(guān)系,苗高和莖干質(zhì)量呈顯著正相關(guān),與高徑比、莖根比呈極顯著正相關(guān),地徑和根干質(zhì)量、全株干質(zhì)量呈極顯著正相關(guān),與葉干質(zhì)量呈顯著正相關(guān),與高徑比呈極顯著負(fù)相關(guān),苗木干物質(zhì)積累量與苗高、地徑關(guān)系最為密切,苗高、地徑可作為苗期干物質(zhì)積累量的間接評(píng)價(jià)指標(biāo);各家系總生物量有明顯差異,總生物量以1號(hào)、2號(hào)、14號(hào)、19號(hào)家系相對(duì)較大,針葉生物量累積以13號(hào)家系最小、19號(hào)家系最大,地下部分生物量累積以8號(hào)家系最小、2號(hào)家系最大,地上部分生物量累積13號(hào)家系最小,14號(hào)家系最大;各家系中,莖分配比例以6號(hào)家系最小、9號(hào)家系最大,針葉分配比例以6號(hào)家系最小、18號(hào)家系最大,根系分配比例以10號(hào)家系最小、6號(hào)家系最大,莖根比以6號(hào)家系最小、19號(hào)家系最大。

苗木地上部分是苗木占領(lǐng)生存空間、獲取光能資源,并進(jìn)行光合同化作用的主要器官,地下部分是吸收水分和養(yǎng)分的主要構(gòu)件[8-9]。干質(zhì)量是反映物質(zhì)積累狀況的主要指標(biāo),苗木的生產(chǎn)力受到各構(gòu)件生物量累積及總生物量分配于各構(gòu)件比例的影響,因此,干質(zhì)量也是苗木質(zhì)量好壞的指標(biāo)。在實(shí)際造林生產(chǎn)中,可根據(jù)立地條件選擇家系,如造林地水分和養(yǎng)分充足,可以優(yōu)先選擇2號(hào)、9號(hào)、18號(hào)、19號(hào)家系,能產(chǎn)生更大的生產(chǎn)力,如造林地條件水分和養(yǎng)分不足,苗木需首先考慮存活,應(yīng)選擇根系比較發(fā)達(dá)的家系,可以優(yōu)先選擇6號(hào)、14號(hào)家系。

參考文獻(xiàn):

[1]中國(guó)森林編輯委員會(huì). 中國(guó)森林:第2卷針葉林[M]. 北京:中國(guó)林業(yè)出版社,1999:971-985.

[2]云南森林編寫委員會(huì).云南森林[M]. 昆明:云南科學(xué)技術(shù)出版社,1986:125-153.

[3]蔡年輝,李根前,束傳林,等. 云南松天然林區(qū)植物群落結(jié)構(gòu)的空間動(dòng)態(tài)研究[J]. 西北植物學(xué)報(bào),2006,26(10):2119-2124.

[4]李本德,劉中天. 云南松(Pinus yunnanensis)林的分布及其分區(qū)[J]. 云南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,1984,6(1):33-46.

[5]張躍敏,李根前,李蓮芳,等. 云南松生長(zhǎng)特性及其促成培育[J]. 陜西林業(yè)科技,2008(3):4-7.

[6]劉代億,李根前,李蓮芳,等. 云南松優(yōu)良家系及優(yōu)良個(gè)體苗期選擇研究[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2009,24(4):67-72.

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[8]Aikio S,Kaisa R K,Mannin S. Dynamics of biomass partitioning in two competing meadow plant spccics[J]. Plant Ecology,2009,205(1):129-137.

[9]Aikio S,Markkola A M. Optimality and phenotypic plasticity of shoot-to-root ratio under variable light and nutrient availabdity[J]. Evolution Ecology,2002,16(1):67-76.

[10]周國(guó)模,吳家勝,應(yīng)葉青,等. 喜樹種源苗期生物量研究[J]. 林業(yè)科學(xué)研究,1999,12(4):386-391.

陳詩(shī) 李根前

摘要:用一年生云南松苗木19個(gè)家系的285株苗木作為試驗(yàn)材料,分析苗期各器官生物量及其相關(guān)規(guī)律。結(jié)果表明,根、莖、葉生物量所占比例分別為32.69%、16.33%、50.98%,以葉片比例最大;苗高與地徑生長(zhǎng)量存在極顯著正相關(guān);苗高和莖干質(zhì)量呈顯著正相關(guān),與高徑比、莖根比呈極顯著正相關(guān);地徑和根干質(zhì)量、全株干質(zhì)量呈極顯著正相關(guān),與葉干質(zhì)量呈顯著正相關(guān),與高徑比呈極顯著負(fù)相關(guān);19個(gè)家系中,1號(hào)、2號(hào)、14號(hào)、19號(hào)家系的總生物量相對(duì)較大,其中,針葉生物量累積以19號(hào)家系最大、13號(hào)家系最小,地下部分生物量累積以2號(hào)家系最大、8號(hào)家系最小,地上部分生物量累積以14號(hào)家系最大、13號(hào)家系最小;莖分配比例以9號(hào)家系最大、6號(hào)家系最小,針葉分配比例以18號(hào)家系最大、6號(hào)家系最小,根系分配比例以6號(hào)家系最大、10號(hào)家系最小,莖根比以19號(hào)家系最大、6號(hào)家系最小。

關(guān)鍵詞:云南松;家系;生物量;莖根比;干質(zhì)量

中圖分類號(hào): S791.257.01文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào):1002-1302(2016)06-0311-03

收稿日期:2016-01-30

基金項(xiàng)目:云南省教育廳科學(xué)研究基金(編號(hào):2014Z106)。

作者簡(jiǎn)介:陳詩(shī)(1981—),男,實(shí)驗(yàn)師,主要從事森林培育研究。E-mail:cshi1981@qq.com。云南松(Pinus yunnanensis)是中國(guó)西南地區(qū)的一個(gè)特有種,是云南的主要造林樹種,分布廣、面積大、適應(yīng)性強(qiáng),在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)中起著極其重要的作用[1-4]。目前,對(duì)云南松家系的研究主要以苗木的生長(zhǎng)規(guī)律、生長(zhǎng)量等作為優(yōu)良家系的選擇指標(biāo)[5-7],而以幼苗家系間生物量為優(yōu)良家系選擇指標(biāo)的研究較少。有研究表明,植物地下部分與地上部分生物量大小可反映植物對(duì)土壤養(yǎng)分或光照的需求和競(jìng)爭(zhēng)能力[6],地上部分和根系的分配會(huì)影響其獲取資源的速率,苗木的干、鮮質(zhì)量不僅可以反映苗木吸收、同化養(yǎng)分能力的大小,還是衡量苗木生產(chǎn)力高低的主要指標(biāo)之一[8-9]。因此,在相同培育環(huán)境下,開展一年生云南松不同家系苗生物量研究,以期從苗期進(jìn)行優(yōu)勢(shì)家系的比較選擇,為云南松優(yōu)良家系的早期選擇及壯苗培育提供更充分的理論依據(jù)和現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1材料

供試種采自云南省楚雄洲白馬河林場(chǎng)云南松母樹林中的19個(gè)單株,按照1~19的順序進(jìn)行編號(hào),并分家系保存。經(jīng)測(cè)定,其種子千粒質(zhì)量為14.98 g。以云南松商品種子育苗作為對(duì)照。

1.2試驗(yàn)地情況

試驗(yàn)地設(shè)置在西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院格林溫室,位于102°45′41″ E、25°04′00″ N,海拔1 945 m,屬于亞熱帶半濕潤(rùn)高原季風(fēng)氣候,年平均氣溫14.7 ℃、絕對(duì)最低溫-9 ℃、絕對(duì)最高溫32.5 ℃;年降水量為700~1 100 mm,年平均相對(duì)濕度為68.2%。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參試家系田間排列采用順序錯(cuò)位法布設(shè),設(shè)置3個(gè)重復(fù),完全區(qū)組設(shè)計(jì),每個(gè)重復(fù)由19個(gè)家系構(gòu)成19個(gè)小區(qū)。床面細(xì)致整平,寬100 cm、高15 cm,步道寬30 cm、長(zhǎng)27 m。2010年5月9日進(jìn)行苗床點(diǎn)播,播種時(shí)種臍向下,并拌入松林表土,株行距為5 cm×5 cm。種子催芽、營(yíng)養(yǎng)土配制、消毒和苗期管理等均按照常規(guī)方法進(jìn)行。

1.4調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析

2014年12月底云南松停止生長(zhǎng)時(shí),除測(cè)量云南松苗高、地徑等性狀外,還開展干物質(zhì)積累量等測(cè)定。每試驗(yàn)小區(qū)挖取5株平均大小的苗木,分別稱其根、莖、葉的鮮質(zhì)量;帶回實(shí)驗(yàn)室,105 ℃殺青30 min,85 ℃恒溫下烘干至恒質(zhì)量。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 13.0軟件進(jìn)行單因素方差分析和多重比較(P<0.05),比較不同家系生物量的差異及各指標(biāo)之間的相關(guān)性。

2結(jié)果與分析

2.1云南松苗木生物量及其比例

由表1可見,一年生云南松地上部分干物質(zhì)分配占總生物量的67.31%,地下部分干物質(zhì)分配占總生物量的 32.69%,云南松幼苗把更多的干物質(zhì)分配到地上部,表明其對(duì)光照具有較強(qiáng)的需求和競(jìng)爭(zhēng)能力;各器官生物量中,葉的干物質(zhì)分配比例相對(duì)最大,占50.98%,比莖的干物質(zhì)分配高出212.19%,根的干物質(zhì)分配比例次之,占32.69%,莖的干物質(zhì)分配比例相對(duì)最少,僅占16.33%。

2.2云南松生物量與地徑、苗高等生長(zhǎng)量的相關(guān)性

生物生長(zhǎng)規(guī)律的重要特點(diǎn)之一是相對(duì)生長(zhǎng),無(wú)論是群體與個(gè)體之間,還是個(gè)體中的各個(gè)器官之間均存在這一規(guī)律[10]。由表2可以看出,苗高與地徑生長(zhǎng)量存在極顯著正相關(guān)關(guān)系,苗高和莖干質(zhì)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系,與高徑比、莖根比呈極顯著正相關(guān);地徑和根干質(zhì)量、全株干質(zhì)量、苗高呈極顯著正相關(guān),與葉干質(zhì)量呈顯著正相關(guān),與高徑比呈極顯著負(fù)相關(guān)。

2.3云南松各家系間生物量的投資與分配比較分析

2.3.1云南松各家系間總生物量方差分析由圖1、表3可見,云南松各家系間總生物量存在一定的差異,生物量以1號(hào)、2號(hào)、14號(hào)、19號(hào)家系相對(duì)較大,其中2號(hào)家系最大。由表3可見,在可靠性為95%時(shí),一年生云南松各家系間總生物量指標(biāo)的差異均達(dá)到顯著水平。

2.3.2云南松各家系間根、莖、葉生物量的累積情況由表4可見,一年生云南松各家系莖、針葉、根、地上部分生物量的累積值分別為(0.278 5±0.108 5)、(0.866 7±0.234 9)、(0.511 5±0.161 2)、(1.146 2±0.331 0) g;針葉、地上部分、地下部分的生物量累積在顯著水平(P<0.05)上均可分為2組;針葉生物量累積以13號(hào)家系最小、19號(hào)家系最大;地下部分(根)生物量累積以8號(hào)家系最小、2號(hào)家系最大;地上部分生物量累積以13號(hào)家系最小、14號(hào)家系最大。

2.4云南松苗各家系生物量的分配情況

莖根比是一個(gè)能夠反映苗木地上部分與地下部分分配的重要指標(biāo)。由表5可見,一年生云南松總生物量在莖、針葉、根系的分配比例及莖根比分別為(16.50±3.11)%、(52.36±547)%、(31.09±6.67)%、(2.35±0.73)%;莖、針葉、根系的分配比例及莖根比在顯著水平(P<0.05)上均可分為2組;莖分配比例以6號(hào)家系最小、9號(hào)家系最大;針葉分配比例以6號(hào)家系最小、18號(hào)家系最大;根系分配比例以10號(hào)家系最小、6號(hào)家系最大;莖根比6號(hào)以家系最小、19號(hào)家系最大。

3結(jié)論與討論

通過(guò)比較19個(gè)家系285株云南松苗木各器官生物量總和及其分配規(guī)律發(fā)現(xiàn),一年生云南松把更多的干物質(zhì)分配給地上部分,而地下部分分配較少,葉上分配的干物質(zhì)相對(duì)最多,根上分配的干物質(zhì)次之,莖上則最少;通過(guò)比較云南松生長(zhǎng)量與生物量各指標(biāo)的相關(guān)性得出,苗高與地徑生長(zhǎng)量存在極顯著正相關(guān)關(guān)系,苗高和莖干質(zhì)量呈顯著正相關(guān),與高徑比、莖根比呈極顯著正相關(guān),地徑和根干質(zhì)量、全株干質(zhì)量呈極顯著正相關(guān),與葉干質(zhì)量呈顯著正相關(guān),與高徑比呈極顯著負(fù)相關(guān),苗木干物質(zhì)積累量與苗高、地徑關(guān)系最為密切,苗高、地徑可作為苗期干物質(zhì)積累量的間接評(píng)價(jià)指標(biāo);各家系總生物量有明顯差異,總生物量以1號(hào)、2號(hào)、14號(hào)、19號(hào)家系相對(duì)較大,針葉生物量累積以13號(hào)家系最小、19號(hào)家系最大,地下部分生物量累積以8號(hào)家系最小、2號(hào)家系最大,地上部分生物量累積13號(hào)家系最小,14號(hào)家系最大;各家系中,莖分配比例以6號(hào)家系最小、9號(hào)家系最大,針葉分配比例以6號(hào)家系最小、18號(hào)家系最大,根系分配比例以10號(hào)家系最小、6號(hào)家系最大,莖根比以6號(hào)家系最小、19號(hào)家系最大。

苗木地上部分是苗木占領(lǐng)生存空間、獲取光能資源,并進(jìn)行光合同化作用的主要器官,地下部分是吸收水分和養(yǎng)分的主要構(gòu)件[8-9]。干質(zhì)量是反映物質(zhì)積累狀況的主要指標(biāo),苗木的生產(chǎn)力受到各構(gòu)件生物量累積及總生物量分配于各構(gòu)件比例的影響,因此,干質(zhì)量也是苗木質(zhì)量好壞的指標(biāo)。在實(shí)際造林生產(chǎn)中,可根據(jù)立地條件選擇家系,如造林地水分和養(yǎng)分充足,可以優(yōu)先選擇2號(hào)、9號(hào)、18號(hào)、19號(hào)家系,能產(chǎn)生更大的生產(chǎn)力,如造林地條件水分和養(yǎng)分不足,苗木需首先考慮存活,應(yīng)選擇根系比較發(fā)達(dá)的家系,可以優(yōu)先選擇6號(hào)、14號(hào)家系。

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