一年生云南松不同家系苗生物量研究

陳詩+李根前

摘要：用一年生云南松苗木19個家系的285株苗木作為試驗材料，分析苗期各器官生物量及其相關規律。結果表明，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；苗高與地徑生長量存在極顯著正相關；苗高和莖干質量呈顯著正相關，與高徑比、莖根比呈極顯著正相關；地徑和根干質量、全株干質量呈極顯著正相關，與葉干質量呈顯著正相關，與高徑比呈極顯著負相關；19個家系中，1號、2號、14號、19號家系的總生物量相對較大，其中，針葉生物量累積以19號家系最大、13號家系最小，地下部分生物量累積以2號家系最大、8號家系最小，地上部分生物量累積以14號家系最大、13號家系最小；莖分配比例以9號家系最大、6號家系最小，針葉分配比例以18號家系最大、6號家系最小，根系分配比例以6號家系最大、10號家系最小，莖根比以19號家系最大、6號家系最小。

關鍵詞：云南松；家系；生物量；莖根比；干質量

中圖分類號： S791.257.01文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）06-0311-03

收稿日期：2016-01-30

基金項目：云南省教育廳科學研究基金（編號：2014Z106）。

作者簡介：陳詩（1981—），男，實驗師，主要從事森林培育研究。E-mail：cshi1981@qq.com。云南松（Pinus yunnanensis）是中國西南地區的一個特有種，是云南的主要造林樹種，分布廣、面積大、適應性強，在區域經濟發展和生態環境建設中起著極其重要的作用[1-4]。目前，對云南松家系的研究主要以苗木的生長規律、生長量等作為優良家系的選擇指標[5-7]，而以幼苗家系間生物量為優良家系選擇指標的研究較少。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土壤養分或光照的需求和競爭能力[6]，地上部分和根系的分配會影響其獲取資源的速率，苗木的干、鮮質量不僅可以反映苗木吸收、同化養分能力的大小，還是衡量苗木生產力高低的主要指標之一[8-9]。因此，在相同培育環境下，開展一年生云南松不同家系苗生物量研究，以期從苗期進行優勢家系的比較選擇，為云南松優良家系的早期選擇及壯苗培育提供更充分的理論依據和現實指導。

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云南松母樹林中的19個單株，按照1～19的順序進行編號，并分家系保存。經測定，其種子千粒質量為14.98 g。以云南松商品種子育苗作為對照。

1.2試驗地情況

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

1.3試驗設計

參試家系田間排列采用順序錯位法布設，設置3個重復，完全區組設計，每個重復由19個家系構成19個小區。床面細致整平，寬100 cm、高15 cm，步道寬30 cm、長27 m。2010年5月9日進行苗床點播，播種時種臍向下，并拌入松林表土，株行距為5 cm×5 cm。種子催芽、營養土配制、消毒和苗期管理等均按照常規方法進行。

1.4調查和統計分析

2014年12月底云南松停止生長時，除測量云南松苗高、地徑等性狀外，還開展干物質積累量等測定。每試驗小區挖取5株平均大小的苗木，分別稱其根、莖、葉的鮮質量；帶回實驗室，105 ℃殺青30 min，85 ℃恒溫下烘干至恒質量。試驗數據用SPSS 13.0軟件進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之間的相關性。

2結果與分析

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分配占總生物量的67.31%，地下部分干物質分配占總生物量的 32.69%，云南松幼苗把更多的干物質分配到地上部，表明其對光照具有較強的需求和競爭能力；各器官生物量中，葉的干物質分配比例相對最大，占50.98%，比莖的干物質分配高出212.19%，根的干物質分配比例次之，占32.69%，莖的干物質分配比例相對最少，僅占16.33%。

2.2云南松生物量與地徑、苗高等生長量的相關性

生物生長規律的重要特點之一是相對生長，無論是群體與個體之間，還是個體中的各個器官之間均存在這一規律[10]。由表2可以看出，苗高與地徑生長量存在極顯著正相關關系，苗高和莖干質量呈顯著正相關關系，與高徑比、莖根比呈極顯著正相關；地徑和根干質量、全株干質量、苗高呈極顯著正相關，與葉干質量呈顯著正相關，與高徑比呈極顯著負相關。

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、2號、14號、19號家系相對較大，其中2號家系最大。由表3可見，在可靠性為95%時，一年生云南松各家系間總生物量指標的差異均達到顯著水平。

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號家系最小、19號家系最大；地下部分（根）生物量累積以8號家系最小、2號家系最大；地上部分生物量累積以13號家系最小、14號家系最大。

2.4云南松苗各家系生物量的分配情況

莖根比是一個能夠反映苗木地上部分與地下部分分配的重要指標。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號家系最小、9號家系最大；針葉分配比例以6號家系最小、18號家系最大；根系分配比例以10號家系最小、6號家系最大；莖根比6號以家系最小、19號家系最大。

3結論與討論

通過比較19個家系285株云南松苗木各器官生物量總和及其分配規律發現，一年生云南松把更多的干物質分配給地上部分，而地下部分分配較少，葉上分配的干物質相對最多，根上分配的干物質次之，莖上則最少；通過比較云南松生長量與生物量各指標的相關性得出，苗高與地徑生長量存在極顯著正相關關系，苗高和莖干質量呈顯著正相關，與高徑比、莖根比呈極顯著正相關，地徑和根干質量、全株干質量呈極顯著正相關，與葉干質量呈顯著正相關，與高徑比呈極顯著負相關，苗木干物質積累量與苗高、地徑關系最為密切，苗高、地徑可作為苗期干物質積累量的間接評價指標；各家系總生物量有明顯差異，總生物量以1號、2號、14號、19號家系相對較大，針葉生物量累積以13號家系最小、19號家系最大，地下部分生物量累積以8號家系最小、2號家系最大，地上部分生物量累積13號家系最小，14號家系最大；各家系中，莖分配比例以6號家系最小、9號家系最大，針葉分配比例以6號家系最小、18號家系最大，根系分配比例以10號家系最小、6號家系最大，莖根比以6號家系最小、19號家系最大。

苗木地上部分是苗木占領生存空間、獲取光能資源，并進行光合同化作用的主要器官，地下部分是吸收水分和養分的主要構件[8-9]。干質量是反映物質積累狀況的主要指標，苗木的生產力受到各構件生物量累積及總生物量分配于各構件比例的影響，因此，干質量也是苗木質量好壞的指標。在實際造林生產中，可根據立地條件選擇家系，如造林地水分和養分充足，可以優先選擇2號、9號、18號、19號家系，能產生更大的生產力，如造林地條件水分和養分不足，苗木需首先考慮存活，應選擇根系比較發達的家系，可以優先選擇6號、14號家系。

參考文獻：

[1]中國森林編輯委員會. 中國森林：第2卷針葉林[M]. 北京：中國林業出版社，1999：971-985.

[2]云南森林編寫委員會.云南森林[M]. 昆明：云南科學技術出版社，1986：125-153.

[3]蔡年輝，李根前，束傳林，等. 云南松天然林區植物群落結構的空間動態研究[J]. 西北植物學報，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[J]. 云南大學學報：自然科學版，1984，6（1）：33-46.

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

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

[7]張躍敏，李根前，李蓮芳，等. 云南松實生苗生長對N、P配施的響應[J]. 東北林業大學學報，2009，37（8）：5-8.

[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]周國模，吳家勝，應葉青，等. 喜樹種源苗期生物量研究[J]. 林業科學研究，1999，12（4）：386-391.

陳詩 李根前

摘要：用一年生云南松苗木19個家系的285株苗木作為試驗材料，分析苗期各器官生物量及其相關規律。結果表明，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；苗高與地徑生長量存在極顯著正相關；苗高和莖干質量呈顯著正相關，與高徑比、莖根比呈極顯著正相關；地徑和根干質量、全株干質量呈極顯著正相關，與葉干質量呈顯著正相關，與高徑比呈極顯著負相關；19個家系中，1號、2號、14號、19號家系的總生物量相對較大，其中，針葉生物量累積以19號家系最大、13號家系最小，地下部分生物量累積以2號家系最大、8號家系最小，地上部分生物量累積以14號家系最大、13號家系最小；莖分配比例以9號家系最大、6號家系最小，針葉分配比例以18號家系最大、6號家系最小，根系分配比例以6號家系最大、10號家系最小，莖根比以19號家系最大、6號家系最小。

關鍵詞：云南松；家系；生物量；莖根比；干質量

中圖分類號： S791.257.01文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）06-0311-03

收稿日期：2016-01-30

基金項目：云南省教育廳科學研究基金（編號：2014Z106）。

作者簡介：陳詩（1981—），男，實驗師，主要從事森林培育研究。E-mail：cshi1981@qq.com。云南松（Pinus yunnanensis）是中國西南地區的一個特有種，是云南的主要造林樹種，分布廣、面積大、適應性強，在區域經濟發展和生態環境建設中起著極其重要的作用[1-4]。目前，對云南松家系的研究主要以苗木的生長規律、生長量等作為優良家系的選擇指標[5-7]，而以幼苗家系間生物量為優良家系選擇指標的研究較少。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土壤養分或光照的需求和競爭能力[6]，地上部分和根系的分配會影響其獲取資源的速率，苗木的干、鮮質量不僅可以反映苗木吸收、同化養分能力的大小，還是衡量苗木生產力高低的主要指標之一[8-9]。因此，在相同培育環境下，開展一年生云南松不同家系苗生物量研究，以期從苗期進行優勢家系的比較選擇，為云南松優良家系的早期選擇及壯苗培育提供更充分的理論依據和現實指導。

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云南松母樹林中的19個單株，按照1～19的順序進行編號，并分家系保存。經測定，其種子千粒質量為14.98 g。以云南松商品種子育苗作為對照。

1.2試驗地情況

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

1.3試驗設計

參試家系田間排列采用順序錯位法布設，設置3個重復，完全區組設計，每個重復由19個家系構成19個小區。床面細致整平，寬100 cm、高15 cm，步道寬30 cm、長27 m。2010年5月9日進行苗床點播，播種時種臍向下，并拌入松林表土，株行距為5 cm×5 cm。種子催芽、營養土配制、消毒和苗期管理等均按照常規方法進行。

1.4調查和統計分析

2014年12月底云南松停止生長時，除測量云南松苗高、地徑等性狀外，還開展干物質積累量等測定。每試驗小區挖取5株平均大小的苗木，分別稱其根、莖、葉的鮮質量；帶回實驗室，105 ℃殺青30 min，85 ℃恒溫下烘干至恒質量。試驗數據用SPSS 13.0軟件進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之間的相關性。

2結果與分析

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分配占總生物量的67.31%，地下部分干物質分配占總生物量的 32.69%，云南松幼苗把更多的干物質分配到地上部，表明其對光照具有較強的需求和競爭能力；各器官生物量中，葉的干物質分配比例相對最大，占50.98%，比莖的干物質分配高出212.19%，根的干物質分配比例次之，占32.69%，莖的干物質分配比例相對最少，僅占16.33%。

2.2云南松生物量與地徑、苗高等生長量的相關性

生物生長規律的重要特點之一是相對生長，無論是群體與個體之間，還是個體中的各個器官之間均存在這一規律[10]。由表2可以看出，苗高與地徑生長量存在極顯著正相關關系，苗高和莖干質量呈顯著正相關關系，與高徑比、莖根比呈極顯著正相關；地徑和根干質量、全株干質量、苗高呈極顯著正相關，與葉干質量呈顯著正相關，與高徑比呈極顯著負相關。

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、2號、14號、19號家系相對較大，其中2號家系最大。由表3可見，在可靠性為95%時，一年生云南松各家系間總生物量指標的差異均達到顯著水平。

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號家系最小、19號家系最大；地下部分（根）生物量累積以8號家系最小、2號家系最大；地上部分生物量累積以13號家系最小、14號家系最大。

2.4云南松苗各家系生物量的分配情況

莖根比是一個能夠反映苗木地上部分與地下部分分配的重要指標。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號家系最小、9號家系最大；針葉分配比例以6號家系最小、18號家系最大；根系分配比例以10號家系最小、6號家系最大；莖根比6號以家系最小、19號家系最大。

3結論與討論

通過比較19個家系285株云南松苗木各器官生物量總和及其分配規律發現，一年生云南松把更多的干物質分配給地上部分，而地下部分分配較少，葉上分配的干物質相對最多，根上分配的干物質次之，莖上則最少；通過比較云南松生長量與生物量各指標的相關性得出，苗高與地徑生長量存在極顯著正相關關系，苗高和莖干質量呈顯著正相關，與高徑比、莖根比呈極顯著正相關，地徑和根干質量、全株干質量呈極顯著正相關，與葉干質量呈顯著正相關，與高徑比呈極顯著負相關，苗木干物質積累量與苗高、地徑關系最為密切，苗高、地徑可作為苗期干物質積累量的間接評價指標；各家系總生物量有明顯差異，總生物量以1號、2號、14號、19號家系相對較大，針葉生物量累積以13號家系最小、19號家系最大，地下部分生物量累積以8號家系最小、2號家系最大，地上部分生物量累積13號家系最小，14號家系最大；各家系中，莖分配比例以6號家系最小、9號家系最大，針葉分配比例以6號家系最小、18號家系最大，根系分配比例以10號家系最小、6號家系最大，莖根比以6號家系最小、19號家系最大。

苗木地上部分是苗木占領生存空間、獲取光能資源，并進行光合同化作用的主要器官，地下部分是吸收水分和養分的主要構件[8-9]。干質量是反映物質積累狀況的主要指標，苗木的生產力受到各構件生物量累積及總生物量分配于各構件比例的影響，因此，干質量也是苗木質量好壞的指標。在實際造林生產中，可根據立地條件選擇家系，如造林地水分和養分充足，可以優先選擇2號、9號、18號、19號家系，能產生更大的生產力，如造林地條件水分和養分不足，苗木需首先考慮存活，應選擇根系比較發達的家系，可以優先選擇6號、14號家系。

參考文獻：

[1]中國森林編輯委員會. 中國森林：第2卷針葉林[M]. 北京：中國林業出版社，1999：971-985.

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[4]李本德，劉中天. 云南松（Pinus yunnanensis）林的分布及其分區[J]. 云南大學學報：自然科學版，1984，6（1）：33-46.

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

[6]劉代億，李根前，李蓮芳，等. 云南松優良家系及優良個體苗期選擇研究[J]. 西北林學院學報，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]周國模，吳家勝，應葉青，等. 喜樹種源苗期生物量研究[J]. 林業科學研究，1999，12（4）：386-391.