不同種源元寶槭苗木生物量及其分配特征研究

曹宇

(1.遼寧省沙地治理與利用研究所，遼寧 阜新 123000;2.遼寧章古臺(tái)科爾沁沙地國(guó)家定位觀測(cè)研究站，遼寧 阜新 123000)

元寶槭(Acertruncatum)，又名元寶楓、元寶樹，是我國(guó)特有樹種，適應(yīng)性較強(qiáng)，分布廣泛，具有良好的經(jīng)濟(jì)和觀賞價(jià)值，已成為遼寧、山東、山西、河北等地主要栽培樹種[1]。遼西北地區(qū)氣候干旱、土壤瘠薄，適宜的荒山綠化及造林樹種相對(duì)匱乏。元寶槭耐干旱、瘠薄，兼具良好的景觀效果，對(duì)豐富干旱半干旱地區(qū)綠化樹種具有重要意義。近年來(lái)，隨著遼西北地區(qū)元寶槭栽培面積的擴(kuò)大，各地種質(zhì)資源不斷涌入，不同產(chǎn)區(qū)、種源元寶槭在該地區(qū)的生長(zhǎng)表現(xiàn)是否能滿足生產(chǎn)、綠化、造林等實(shí)際工作需求，尚待研究加以明確。林木性狀的種源地理變異是分布范圍廣的樹種普遍存在的自然現(xiàn)象[2]，在引種栽培過(guò)程中林木生物量所表現(xiàn)出的差異特征，通常能夠直觀反映其種源變異與環(huán)境適應(yīng)性[3,4]。本研究通過(guò)對(duì)不同種源元寶槭苗期生物量特征進(jìn)行對(duì)比研究，了解其苗期生長(zhǎng)及適應(yīng)特性，以期為進(jìn)一步篩選和培育適宜遼西北地區(qū)的元寶槭良種提供依據(jù)。

1 研究地概況

研究地位于遼寧阜新彰武縣四合城林場(chǎng)，該林場(chǎng)地處科爾沁沙地東南部、遼寧省西北部，122°49′ E，42°56′ N。年均氣溫6.82 ℃，年均降水量450 mm左右，年均蒸發(fā)量1 590 mm，雨熱同季，降水主要集中于6—8月；土壤以固定風(fēng)沙土為主。植被類型屬蒙古植物區(qū)系，以溫帶旱生植物為主，鄉(xiāng)土樹種以榆、蒙古櫟、山里紅、元寶槭等群落為主，人工造林以樟子松、楊樹防風(fēng)固沙林為主[5,6]。

2 研究方法

2019年5月，將自遼寧彰武四合城鎮(zhèn)、章古臺(tái)鎮(zhèn)，遼寧鐵嶺縣，山西運(yùn)城市，山東聊城市5個(gè)元寶槭產(chǎn)地收集的種子，在遼寧彰武四合城林場(chǎng)苗圃進(jìn)行播種。將每個(gè)種源按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，劃分播種區(qū)，3次重復(fù)。根據(jù)不同種源種子千粒質(zhì)量計(jì)算播種量[7]，條播于1.5 m×20 m苗床內(nèi)。種苗出齊后6—7月間苗2次，定苗200株m-2。9月在生長(zhǎng)季末期對(duì)各產(chǎn)地元寶槭苗木開展生長(zhǎng)調(diào)查，在各產(chǎn)地小區(qū)苗床中段，設(shè)置1 m×1 m樣方3個(gè)，調(diào)查樣方內(nèi)全部苗木的苗高、地徑，根據(jù)調(diào)查結(jié)果選擇10株標(biāo)準(zhǔn)株進(jìn)行挖取，盡量使根系呈自然狀態(tài)，并測(cè)定根系長(zhǎng)度、根幅和側(cè)根數(shù)量。對(duì)樣株按葉、莖、根分別采集樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室清理后在75 ℃烘箱內(nèi)烘至恒重，測(cè)定干重，計(jì)算各部分生物量和單株生物量，以及根冠比和莖葉比[8]。使用SPSS20.0軟件對(duì)獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和差異性檢驗(yàn)。

3 結(jié)果與分析

不同種源元寶槭苗木生長(zhǎng)特征調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同種源元寶槭樣株生長(zhǎng)特征

注：數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(下同)，不同小寫字母表示種源間差異顯著(P< 0.05)

3.1 不同種源元寶槭苗木生物量組成特征

經(jīng)過(guò)對(duì)5個(gè)種源元寶槭苗木各器官生物量和單株生物量方差分析和多重比較表明，不同種源間元寶槭苗木生物量分配特征存在顯著差異，見(jiàn)圖1。各種源間元寶槭苗木單株生物量全距10.07～26.24 g，單株葉生物量全距5.65～13.64 g，單株莖生物量全距2.16～6.74 g，單株根生物量全距2.26～5.85 g。其中，遼寧四合城種源單株生物量最高(葉、莖和根生物量均最高)，遼寧章古臺(tái)次之，遼寧鐵嶺、山東聊城和山西運(yùn)城相近且較低。表明遼寧四合城和章古臺(tái)種源元寶槭苗木的生物量高于其他種源。

3.2 不同種源元寶槭苗木生物量構(gòu)成比例特征

不同大寫字母表示同一種源植株葉、莖、根間差異顯著，不同小寫字母表示種源間同器官差異顯著(P<0.05)

圖2不同種源元寶槭苗木生物量構(gòu)成比例

從圖2可以看出，各種源元寶槭苗木生物量構(gòu)成均以葉生物量占比最大，均在50%以上，莖和根占比較小，平均為23.1%和21.9%。遼寧四合城、遼寧章古臺(tái)、遼寧鐵嶺3個(gè)種源莖生物量占比均較根系更大，而山東聊城和山西運(yùn)城苗木的莖和根生物量構(gòu)成比例則正相反。各種源間葉、莖、根生物量構(gòu)成比較，除遼寧四合城和章古臺(tái)苗木葉生物量占比相對(duì)略低外，其他種源則比較接近；莖生物量占比遼寧四合城和章古臺(tái)種源最高，遼寧鐵嶺次之，山東聊城和山西運(yùn)城最低；遼寧鐵嶺種源根生物量占比低于其他4個(gè)種源。表明不同種源元寶槭苗木生物量構(gòu)成比例存在一定程度的趨同性和差異性。

3.3 不同種源元寶槭苗木根冠比、莖葉比特征

由圖3和圖4可知，不同種源元寶槭根冠比、莖葉比均存在明顯不同。山東聊城和山西運(yùn)城種源苗木的根冠比最大，遼寧鐵嶺種源最小，遼寧四合城和遼寧章古臺(tái)種源居中。在莖葉比方面，遼寧四合城和章古臺(tái)種源比其他種源高。山東聊城和山西運(yùn)城種源在干旱環(huán)境下根冠比大，說(shuō)明地上明顯比地下部生長(zhǎng)受到更大影響[3]。遼寧四合城和章古臺(tái)種源莖葉比高，表明其莖干物質(zhì)積累程度比其他種源高。遼寧鐵嶺種源根冠比和莖葉比均較小，說(shuō)明其地上和地下部生長(zhǎng)均受干旱環(huán)境影響較大。

4 結(jié)論與討論

5個(gè)種源元寶槭苗木單株以遼寧四合城種源生物量最高，章古臺(tái)種源次之，遼寧鐵嶺、山東聊城和山西運(yùn)城種源比較接近且較低。在植株生物量構(gòu)成上，均表現(xiàn)出一定的趨同性和差異性。各種源苗木葉生物量均占植株總生物量比重最大，均在50%以上，主要是由于在苗期葉生物量占比高，相應(yīng)的光合有效面積更高，有利于光合產(chǎn)物的積累[8]。而在莖、根生物量分配方面，遼寧省3個(gè)種源與省外2個(gè)種源則表現(xiàn)出明顯的差異，遼寧省3個(gè)種源莖生物量比例明顯高于根生物量比例，省外種源則正相反，反映出不同緯度分布區(qū)林木適應(yīng)性種源地理變異的一般模式[2,4,9]。

不同種源元寶槭苗木根冠比和莖葉比也存在顯著差異，省外2個(gè)種源根冠比最大，但莖葉比較小，遼寧鐵嶺種源根冠比最小，莖葉比與省外種源相近，遼寧四合城和章古臺(tái)種源莖葉比最大，根冠比居中。根冠比是衡量植物地上和地下生物量分配格局的重要指標(biāo)，一定程度上能夠反映植物逆境適應(yīng)性與抗逆性關(guān)系。結(jié)合各種源苗木生長(zhǎng)量(表1)和生物量特征(圖1)，根冠比較大的山東聊城和山西運(yùn)城種源苗木地上部生長(zhǎng)量較低，而根系更長(zhǎng)，但根幅小且側(cè)根數(shù)量也較少，表明其在干旱環(huán)境下，地上和地下部生長(zhǎng)均受到了影響，但地上部受到的影響相對(duì)于根系更大[8]。因此，山東聊城和山西運(yùn)城種源苗木根冠比增加和莖葉比降低，反映了其在干旱適應(yīng)或影響下的表形可塑性差異特征。

遼寧四合城和章古臺(tái)種源元寶槭苗木在生物量、生物量分配特征和構(gòu)建結(jié)構(gòu)方面，相對(duì)于其他種源更適宜遼西北干旱環(huán)境，并有利于林木生產(chǎn)力的持續(xù)發(fā)展。因此，在該地區(qū)元寶槭推廣栽培中，可作為主要種源進(jìn)行選擇應(yīng)用。