烏桕抗逆性與風口造林試驗研究

朱煒，李秀明

(1．福建省林業科學研究院，福建 福州 350012；2．福建省惠安赤湖國有防護林場，福建 泉州 362131)

烏桕抗逆性與風口造林試驗研究

朱煒1，李秀明2

(1．福建省林業科學研究院，福建 福州 350012；2．福建省惠安赤湖國有防護林場，福建 泉州 362131)

通過實施鹽分和干旱雙重脅迫試驗，對烏桕的抗逆性進行研究，并實施風口造林。結果表明：鹽脅迫為主要因子，干旱脅迫為次要因子。在試驗條件下，烏桕最高耐鹽濃度為1.49%，最高耐旱天數為30 d。沙荒風口地段烏桕新造林分風障防護措施極為必要；如無防護措施，應選擇在木麻黃基干林帶后緣造林。秋季造林施放1袋保水劑即可保持90%以上的成活率，春季造林無須施放。

烏桕；抗逆性；保水劑；風口造林

福建省雖然春夏季雨量較多，但位于沙質海岸風口地帶，植物的抗逆性受干旱、土壤中鹽分和大風等氣象條件影響，導致植物體內水分失衡，易引發脅迫現象，因此，濱海地區造林樹種的選擇需具有一定的抗逆性。烏桕(Sapiumsebiferum)是大戟科烏桕屬落葉喬木，作為福建省鄉土樹種在沿海縣市多有分布，廣泛應用于園林綠化中，集觀形、觀色葉、觀果于一體，具有極高的觀賞價值，種子出油率可達41%以上，是值得大力發展的能源樹種[1]。近年來，針對烏桕的研究集中在抗旱性[2,3]或耐鹽性[4,5]兩個方面，主要是對抗旱或者耐鹽的某項單一脅迫下的抗性研究，而對于鹽分和干旱復合脅迫下的研究較少。因此，本研究利用烏桕苗木實施鹽分和干旱雙重脅迫試驗，探討其在極端條件下的閾值，并在風口地段造林觀察其在惡劣條件下，特別是對災害性臺風天氣的適應能力，為今后濱海地區木麻黃更新改造樹種的選擇提供參考。

1 試驗點概況

試驗地點設在惠安赤湖國有防護林場，位于惠安縣崇武半島，地理位置118°55′ E，24°35′ N。屬于南亞熱帶海洋性季風氣候，年平均氣溫19.8 ℃，年平均日照時數為2 206.6 h，降雨量年際變化較大，年蒸發量2 056.7 mm，干濕季明顯，干旱頻度大，夏季多臺風，年平均5.1次，秋東盛行東北風，年平均風速6.9 m·s-1，年8級以上大風100 d。脅迫試驗位于林場場部苗圃邊，風口造林試驗地位于場部工區木麻黃基干林帶前沿，沙壤土，植被有黃花月見草、厚藤及單葉蔓荊等。

2 材料和方法

2.1 材料的選擇和處理

脅迫試驗中將裝滿干沙的水桶稱重，控制每桶沙的重量相同，桶底部預先打數個小孔，便于水滲出。2013年3月挑選生長良好，苗高相對一致的一年生苗木連營養袋一起移入后馬上澆水，并隔天噴水保持桶內濕潤，2個月后待生長狀況穩定后搬入溫室大棚實施試驗。風口造林試驗中固體保水劑使用福建省林業科學研究院林化所研發的保水劑，保水量大于800 g，保濕時間40 d左右。造林選擇在場部苗圃培育的一年生烏桕苗。簡易風障用木麻黃的枝條編制預先搭建，并與風向垂直。

2.2 試驗設計方法

2.2.1 鹽分和干旱脅迫試驗 試驗采用二次回歸通用旋轉組合設計，參試因子為鹽分濃度(X1)和干旱天數(X2)，各因子水平編碼及實施水平見表1。

表1 脅迫試驗因子水平編碼

試驗設計總計13個試驗號。每個試驗號20株，共260株。每個試驗號根據設計調好鹽分濃度澆入，直至桶底有水滲出后便不再補充水分。

2.2.2 固體保水劑施放試驗 2012年10月造林，挖穴規格40 cm×40 cm×30 cm，株行距1 m×1 m。固體保水劑設置放3袋和1袋兩種處理，不放作為對照，完全隨機排列，4次重復，每重復50株。

2.2.3 密度造林試驗 2013年3月春季營造密度林，設置株行距1 m×1 m、1 m×1.5 m、0.5 m×1 m、0.5 m×1.5 m計4種密度，挖穴規格30 cm×30 cm×30 cm，完全隨機排列，3次重復，每重復50株。

2.3 調查計算方法

脅迫試驗根據設計的不同干旱天數調查成活率和觀察植株在脅迫狀態下形態變化。2013年8月和2015年8月對試驗林進行造林成活率全面調查。數據輸入和處理在Excel內進行，回歸分析采用DPS統計分析軟件建立數學模型。

3 結果與分析

3.1 脅迫試驗效應模型的建立

按照二次回歸通用旋轉組合設計，以生長量為因變量，建立與鹽分濃度(X1)和干旱天數(X2)為自變量的處理效應模型，并進行效應模型和回歸系數的顯著性檢驗，實施方案和方差分析見表2和表3。

表2 烏桕脅迫試驗實施方案及成活率調查結果

表3 試驗結果方差分析結果

根據表2的試驗結果，通過回歸分析，建立以成活率為目標函數的數學模型為：

Y=82.000-22.740X1-9.937X2-8.500X12-1.000X22+0.000X1X2

回歸方程及偏相關系數方差分析結果表明，二次回歸模型的回歸項F2檢驗極顯著，顯著性大于0.01，而失擬項F1的P值約為0.05，表明回歸方程與實際值擬合度較高，試驗數據與所采用的二次數學模型基本上是符合的。經剔除不顯著項后，簡化的回歸方程為：

Y= 82.000-22.740X1-9.937X2-8.500X12

由于模型中的各因子均經過了無量綱線形變換，偏回歸系數已經標準化，因此，可以從其絕對值大小直接判斷各脅迫因子對生長量作用的大小程度。依據簡化的回歸方程可以看出鹽分濃度(X1)對成活率的影響大于干旱天數(X2)，說明鹽脅迫起主要作用，干旱脅迫為次要作用。

3.2 抗逆極值尋優方案

利用建立的回歸方程進行模擬尋優處理。在本試驗中按照成活率大于85%的條件最佳配比方案共有10個，配比方案中各個因子頻率見表4。

表4 配比方案各因子頻率表

從表4可以看出X1的編碼值分布在-1.414～0之間，頻率為100%，表明烏桕耐鹽最優值在此區間；X2的編碼值在-1.414～1之間，說明烏桕耐旱最優值分布在此，具有一定的耐旱性。通過計算鹽分濃度在95%的分布區間編碼值為0.039～1.087，實際實施水平范圍為0.79%～1.49%，干旱天數在95%的分布區間編碼值為1.087～0.039，實際實施水平范圍為19～30 d，因此，在成活率大于85%的條件下，選取分布區間的最高值，即為烏桕在本試驗條件下抗逆極值，最高耐鹽濃度為1.49%，最高耐旱天數為30 d。

3.3 固體保水劑施放造林試驗

固體保水劑是由強吸水性樹脂制造而成的一種具有極高的吸水保水能力的高分子聚合物，它能快速吸收和保持高于自身重量百倍甚至千倍的水分，并且可以多次重復利用[6]。本試驗選擇秋季雨水較少易出現干旱天氣時，在造林的同時施放保水劑，考察其對苗木成活率的作用。苗木成活率和方差分析結果見表5和表6。

表5 固體保水劑不同施放措施苗木成活率 %

表6 固體保水劑不同施放措施方差分析表

通過方差分析結果表明，施放不同袋數的保水劑成活率差異達到顯著水平，也即對它們的成活率有一定的影響。施放3袋的成活率比對照提高了7.0%，沒有施放保水劑的對照組成活率也大于85%，多重比較表明，施放3袋與1袋之間沒有差異，并且成活率可達90%以上，從經濟成本角度看，本試驗造林放1袋保水劑可維持較好的成活率。

沙質土壤易流失肥力，而保水劑對沙土保肥性的影響程度大于壤土和黏土，在一定程度上減少了可溶性養分的淋溶損失，使沙土的持肥能力有較明顯的增加[7]。由于沿海沙地鈣鎂離子含量高，固體保水劑具有良好的抗離子能力，在有外來雨水補充的情況下，可以重新吸水、保持水分，提高苗木成活率[8]。

3.4 不同密度造林試驗研究

烏桕營造的密度林成活率調查和方差分析結果見表7。

表7 不同造林密度烏桕成活率情況 %

根據表4結果可以看出在風障的防護下烏桕造林成活率均達90.0%以上。方差分析結果表明，烏桕各密度的成活率差異顯著，雖然理論上是由于密度不同引起，但許多苗木處于風障邊緣或后緣受強風影響導致死亡，因此，對于初造林分，烏桕抗風能力不強，風障應設置堆沙障和防風障，并以方格的方式搭建保護苗木[9]。

3.5 強臺風對造林試驗的影響

2013年9月21日受“天兔”外圍云系影響，造林試驗地出現8～11級，陣風12～13級的強臺風。受此臺風影響，簡易風障出現破損失去防護功能，在暴風和飛沙雙重危害下，烏桕試驗林葉片干枯呈黑褐色，樹干迎風面受沙粒撞擊樹皮受損，但沒有風折現象，隨后陸續枯死，2015年8月再次調查僅存留幾株，造林試驗失敗。

4 結語

鹽分和水分是影響植物生長發育的重要環境因子，通過回歸分析建立的數學模型回歸檢驗處于顯著和極顯著水平，說明回歸方程與實際情況擬合得較好。依據回歸方程判斷鹽脅迫為主要因子，干旱脅迫為次要因子。在本試驗條件下烏桕最高耐鹽濃度為1.49%，最高耐旱天數為30 d。秋季造林施放1袋保水劑即可保持90%以上的成活率，春季造林無須施放。

臺風是沿海主要自然災害，每年登陸福建省的臺風平均1～2個，最多的年份可達5～6個，登陸時福建沿海地區常出現12級以上強臺風。本試驗選擇在風口前沿地段，強臺風的正面襲擊造成風障損毀，林分直接暴露在暴風和飛沙的攻擊下受害嚴重無法恢復，因此對于沙荒風口地段烏桕新造林分風障防護措施極為必要，而且風障材料的選擇、抗風能力和使用年限有一定的要求。如無防護措施，烏桕造林應選擇在木麻黃基干林帶后緣。

本研究主要是探討在雙重脅迫作用下植物適生性的問題，而海岸風口地段由于自然環境條件惡劣，影響植物生長和生理變化的因素有植物自身的遺傳特性和外界環境因子共同作用，而有關抗逆性的一些生理指標由于試驗條件所限沒有實施，這也是今后工作的重點。

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StressResistanceofSapiumsebiferumanditsForestationatWindGap

Zhu Wei1，Li Xiuming2

(1. Fujian Academy of Forestry，Fuzhou 350012, China; 2. Chihu State-owned Protection Forest Farm, Huian County, Fujian Province，Quanzhou 362131, China)

Through double stress (salt and drought ) experiment, the stress resistance ofSapiumsebiferumwere studied.Result shows that salt stress is the main factor, drought stress is the secondary factor. Under the experimental conditions, the maximum salt tolerance ofSapiumsebiferumis 1.49% and the maximum drought tolerance is 30 days. The wind fence protection measures of the youngSapiumsebiferumin wind gap are very necessary, the selection of windbreaks materials, wind resistance and the service life have certain requirements, such as no protection measures, forestation should be selected behind coastal protection forest. One bag of super absorbent polymer could maintain more than 90% survival rate in autumn afforestation, there is no need to cast in spring afforestation.

Sapiumsebiferum; stress resistance; super absorbent polymer; forestation at wind gap

1005-5215(2017)10-0001-03

2017-08-22

福建省科技廳項目(2011R1013-7)

朱煒(1971-)，男，安徽休寧人，大學，高級工程師，主要從事營林技術研究,Email：forestry@163.com

S728.2

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.10.001