我國北方地區(qū)蒙古櫟分布及種實(shí)多樣性

中圖分類號(hào)：S792.186 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2025.05.016

TheDistribution and Seed-Fruit Diversity ofQuercusmongolica in Northern China

YuPeng'，Yu Hui'，WenBaoyang2，XuLianfeng2，F(xiàn)angYufeng*，Zhao Ying？ （1.HeilongjiangNaturalResourcesRightsandInterestsInvestigationand Monitoring Institute，Harbin15o8o，China; 2.Qiqihar BranchofHeilongjiang AcademyofForestry，Qiqihar161oo5，China;3.ChineseAcademyofSciences，CAsKey Laboratoryof Forest Ecology and Siviculture Institute of Applied Ecology，Shenyang 11ool6，China）

AbstractTakingQuercusmongolicanaturalforestastheresearchobjectacordingtotherelevantstandardsandspecificationsa totalof22Quercusmongolicaexcelentforeststandsin16regionsweredeterminedfromHeilongjiangProvinceanditssurouding areasaordingtothesedyieldperpantndthethousandainweightogitdinaldameteandtrasvesedametoftdadfrit weremeasuredPearsoncoelationanalysis，priipalcomponentanalysisandusteranalysiseresedtoomprehensivelyaalyzethe sed-fruitraitsandgogaphicalfctorsofQuerusmongolicatadTheresultsshowedtatedistrbutionspanofQmongolicnatual forest innorthern China was large.The coefficient of variationof annual average temperature was 34.56% .Thecoefficientofvariation ofothereteorologicalfactorswassmallandrelativelystable.Tereasnosignificantcorrelationbetweenaltitude，DBHaual averagetempaturefrostfreerd，treowmperatuetielatempraturdearlgiialee nuclear transverse diameter，nuclear shape index，thousand-grain weight weight （ Pgt;0.05 ）.Therewasa significant negative correlation betweenlongitude，precipitationandnuclear longitudinal diameter，nuclear shape index，thousand-grain weight（ Plt;0.05 ）.Therewasa significant positive correlation between latitude and nuclear shape index（ Plt;0.05 ）.Therewas a significant positive correlation betweenannualevaporation，extremehightemperature，sunshinehoursandseed-fruit morphologyindex（sizeandquality） （Plt;0.05） 1 Therewasaverysignificantpositivecorrelationeteenthousand-grainwightanduclearlongitudinaldiameterucleartrasvese diameterand nuclear shape index（ Plt;0.01 ）.There wasa significant positive correlation between nuclear longitudinal diameter and nuclear transverse diameter （ Plt;0.01 ）.Five principal components were extracted by principal component analysis，and the cumulative contribution rate was 82.27% .Longitude，latitude，precipitation，extreme high temperature and sunshine hours were the main factors determiningthemorphologicalindexesofseedsandfruits.TheclusteranalysisofthemorphologicalindexesofQmongolicaeds andfruitsdividedte22standsinto4categories，showingthecharacteristicsofbeingrelatedtothechangeofgeograpicalloation butnotcompletelychangingwiththechangeofgeographicallocation.Thethousand-grainweightoftheClassIIforeststandin Sanka，Huma，was3159 g ，with the longitudinal diameter of the nucleus of 2.04cm and the transverse diameter of the nucleus of 1.62 cm.Itisthestanditebstmorologicalaracteristisofeedsandfruitsicanieprirityinirectioalbdingn combination with physical and chemical properties such as starch content.

Keywords Quercusmongolica;Heilongjiang;seed-fruit morphology;cluster analysis

蒙古櫟（Quercusmongolica），又名蒙櫟、柞櫟、柞樹，屬殼斗科（Fagaceae）櫟屬（Quercus），是國家二級(jí)珍貴樹種，主要分布在我國華北、東北10個(gè)?。▍^(qū)、市），集中分布與次集中分布區(qū)資源總面積約672.57萬hm[，是我國北方林區(qū)中主要的次生林樹種。果實(shí)淀粉含量高，是木本淀粉類能源植物，作為生物燃料乙醇原料進(jìn)行開發(fā)，發(fā)展前景廣闊4，同時(shí)在涵養(yǎng)水源、防風(fēng)固沙等方面具有重要的生態(tài)作用[5]。

同一樹種生長上表現(xiàn)出的差異，除受自身基因變異導(dǎo)致的遺傳特性外，地理變異是產(chǎn)生差異的主要因素，主要涵蓋地理位置、環(huán)境氣象等因素。有較多關(guān)于蒙古櫟種源的研究，汪成成以苗高、地徑對蒙古櫟12個(gè)種源進(jìn)行研究，篩選出適合遼寧地區(qū)栽植的優(yōu)良種源；厲月橋等對蒙古櫟種子表型性狀、淀粉含量進(jìn)行變異分析，將6個(gè)省份的16個(gè)種源劃分為3個(gè)類群；尹杰探討了40個(gè)種源地的蒙古櫟群體葉形態(tài)的表型多樣性差異；李海霞等對引種的25個(gè)蒙古櫟種源表型性狀遺傳多樣性進(jìn)行分析表明育種選擇潛力較大。這些研究結(jié)果均表明蒙古櫟不同產(chǎn)地其種實(shí)性狀間存在顯著差異，為蒙古櫟優(yōu)良種質(zhì)資源選擇提供了廣闊空間和科學(xué)依據(jù)。

種子形態(tài)特征，如大小、質(zhì)量，是樹木長期進(jìn)化過程中對環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果[12]。但目前未有針對我國北方地區(qū)蒙古櫟天然林分進(jìn)行的種實(shí)差異研究?；诖?，本研究以我國北方地區(qū)（黑龍江省及內(nèi)蒙古東部地區(qū)）蒙古櫟天然林分為研究對象，從種實(shí)質(zhì)量、形態(tài)方面進(jìn)行差異性分析，探究地理氣候因素與其存在的相關(guān)性，進(jìn)行不同地區(qū)林分分類，為進(jìn)一步篩選優(yōu)良林分及定向培育提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

對黑龍江省及周邊地區(qū)蒙古櫟主要分布地區(qū)的踏查后，參照國家標(biāo)準(zhǔn)《林木育種及種子管理術(shù)語》（GB/T11620—1996）[3]的優(yōu)樹選擇標(biāo)準(zhǔn)，選擇無人為干擾破壞、干形通直、自然整枝良好、無病蟲害的中熟林或近熟林，胸徑 25～35cm ，按照單株結(jié)實(shí)量確定了16個(gè)地區(qū)的共計(jì)22個(gè)蒙古櫟優(yōu)良林分，均為未進(jìn)行人工撫育管理的天然集中分布林分。調(diào)查區(qū)域基本地理信息見表1，氣候因子基本信息見表2。

表1地理位置基本信息

表2氣候因子基本信息

2 研究方法

2015年6一8月，對黑龍江省及周邊地區(qū)蒙古櫟主要分布地進(jìn)行初步踏查，基本掌握其分布情況。2016年8一9月，開展對上述22個(gè)林分的蒙古櫟種質(zhì)資源實(shí)地調(diào)查。每個(gè)林分選取 10～20 株優(yōu)樹，用圍尺（精度 0.1cm 測定胸徑。從樹體東南西北4個(gè)方向獲取種實(shí)，去掉開裂、蟲害及不完整的種實(shí)，記錄單株種實(shí)數(shù)量，待自然風(fēng)干后，用電子天平（精度 0.1g 測定種實(shí)質(zhì)量計(jì)算千粒質(zhì)量。隨機(jī)選取20粒種實(shí)，用游標(biāo)卡尺（精度 0.01cm ）測量核縱徑、核橫徑，計(jì)算平均值及核形指數(shù)。

利用Excel2020軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)基礎(chǔ)分析，包括平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、極小值、極大值、極差、變異系數(shù)。核形指數(shù)NSI [= 核縱徑/核橫徑。采用Origin2021軟件皮爾遜（Pearson）相關(guān)性分析法進(jìn)行種實(shí)性狀與地理因素之間的相關(guān)性分析；SPSS22.0主成分分析按照特征向量值大于1的原則提取主成分，分析各個(gè)因素對蒙古櫟種質(zhì)資源種實(shí)性狀的影響；利用歐氏遺傳距離（Euclideandistance），采用離差平方和法（Ward'smethod）進(jìn)行聚類分析。

3結(jié)果與分析

3.1蒙古櫟林分分布區(qū)的差異分析

由表1、表2可知，22個(gè)調(diào)查林分基本地理位置在 121^°58^′52.44^′′-132^°28^′8.36^′′E，44^°23^′10.19^′′- 52^°17^′23.22^′N 海拔變化在 140～565m ；年均溫 1.09^°C 極差 5.7^°C ，變異系數(shù)較大，為 34.56% ；除年均溫外，其余7項(xiàng)氣候基本信息的變異系數(shù)均較小。

3.2不同林分蒙古櫟種實(shí)性狀與地理因素的相關(guān)分析

22個(gè)調(diào)查林分的經(jīng)緯度、海拔及氣候因子（氣候指標(biāo)為2000—2014年的平均值，數(shù)據(jù)來自中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)data.cma.cn）。相關(guān)性分析（圖1）表明，經(jīng)度與緯度、海拔、極端高溫、千粒質(zhì)量、核縱徑、核形指數(shù)之間均存在顯著負(fù)相關(guān)（ Plt;0.05 ），與降水量顯著正相關(guān)（ ?Plt;0.05 ；緯度與年均溫、無霜期、降水量、極端低溫、有效積溫之間極顯著負(fù)相關(guān)（ Plt;0.01 ，與極端高溫、核形指數(shù)顯著正相關(guān)（ Plt;0.05） ；年均溫與無霜期、降水量、極端低溫、有效積溫顯著正相關(guān) ?Plt;0.05 ；無霜期與有效積溫極顯著正相關(guān)（ Plt; 0.01）；降水量與年蒸發(fā)量、極端高溫、千粒質(zhì)量、核縱徑、核形指數(shù)存在顯著負(fù)相關(guān)性（ ?Plt;0.05 ；年蒸發(fā)量與極端高溫、日照時(shí)數(shù)、有效積溫、千粒質(zhì)量、核縱徑顯著正相關(guān)（ Plt;0.05 ）；極端高溫與日照時(shí)數(shù)、千粒質(zhì)量、核縱徑、核形指數(shù)存在極顯著正相關(guān)L （Plt;0.01 ；日照時(shí)數(shù)與千粒質(zhì)量、核縱徑極顯著正相關(guān)（ （Plt;0.01 ），與核橫徑、核形指數(shù)顯著正相關(guān)1 Plt;0.05 ；千粒質(zhì)量與核縱徑、核橫徑、核形指數(shù)極顯著正相關(guān)（ Plt;0.01 ）；核縱徑與核橫徑極顯著正相關(guān) （Plt;0.01 ）。

圖1種實(shí)性狀與地理因素的相關(guān)性分析

E代表經(jīng)度;N代表緯度；A代表海拔;DBH代表胸徑;AMT代表年均溫；

FFP代表無霜期;P代表降水量;AE代表年蒸發(fā)量；EH代表極端高溫；ELT代表極端低溫；SD代表日照時(shí)間；EAT代表有效積溫；

SW代表千粒質(zhì)量；NVD—核縱徑;NHD一核橫徑;NSI—核形指數(shù)。

3.3蒙古櫟種實(shí)性狀的主成分分析

由影響種實(shí)性狀的11個(gè)環(huán)境因素、1個(gè)植株生長性狀、4個(gè)種實(shí)性狀進(jìn)行的主成分分析（表3）表明，按照特征向量值大于1進(jìn)行抽取，分析各指標(biāo)對應(yīng)的方差分量及各主成分對應(yīng)的貢獻(xiàn)率。前5個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到 82.27% ，可以反映原始因子代表的大部分信息。第1主成分（PC1）貢獻(xiàn)率為33.03% ，主要由經(jīng)度、緯度、降水量、極端高溫、日照時(shí)數(shù)、千粒質(zhì)量、核縱徑、核形指數(shù)決定，這5個(gè)地理氣象因子與種實(shí)質(zhì)量及大小關(guān)系密切；第2主成分（PC2）貢獻(xiàn)率為 24.54% ，主要由年均溫、無霜期、極端低溫、有效積溫決定，這4個(gè)地理氣象因子與種實(shí)質(zhì)量及大小的相關(guān)性未達(dá)到顯著水平；第3主成分（PC3）貢獻(xiàn)率為 11.16% ，由核橫徑?jīng)Q定，反映種實(shí)大小因子；第4主成分（PC4）第5主成分（PC5）貢獻(xiàn)率分別為 7.12%.6.42% ，分別由海拔、胸徑?jīng)Q定，這2個(gè)因子與其余性狀的相關(guān)性不顯著。

3.4蒙古櫟種質(zhì)的分類

基于植株生長因子與種實(shí)質(zhì)量、大小因子進(jìn)行的聚類分析（圖2）結(jié)果表明，在歐氏遺傳距離500處可將22個(gè)蒙古櫟林分分成4類（I、Ⅱ、III、IV）。第II類呼瑪三卡（6號(hào)）、第IV類七臺(tái)河市龍山林場（10號(hào)）自成一類，第IⅢ類包括了雞西、密山、伊春、北安共計(jì)6個(gè)林分，第1類為剩余14個(gè)林分。

表3主成分分析

表4各類林分種實(shí)的均值

圖2種實(shí)性狀的聚類

各類林分的胸徑、千粒質(zhì)量、核縱徑、核橫徑、核形指數(shù)均值見表4。第I類林分胸徑、千粒質(zhì)量變化范圍分別為 28.99cm?2 457.1g ，核縱徑、核橫徑、核形指數(shù)變化范圍分別為 1.85cm.1.53cm 1.21；第Ⅱ類主要特點(diǎn)為千粒質(zhì)量、核縱徑均是所有林分中最大的，分別達(dá)到3 159.0g?2.04cm ;第IV類與第I類完全相反，千粒質(zhì)量、核縱徑均是所有林分中最小的，分別為 l049.4g.1.31cm ；第IⅢ類胸徑、千粒質(zhì)量變化范圍分別為 30.93cm.1 652.4g 核縱徑、核橫徑、核形指數(shù)變化范圍分別為 1.49cm ）1.44cm.1.03 。

4討論與結(jié)論

在對16個(gè)地區(qū)集中分布的蒙古櫟林分進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國北方地區(qū)蒙古櫟天然集中分布林分東至密山（ 131^°36^′16.64^′′E ），西至扎蘭屯（ 121^°58^′ 52.44^′′E ），北至呼瑪（ 52^°17^′23.22^′′N ，南至穆棱（ 44^° 23^′10.19^′′N ），跨度較大。但由于調(diào)查地區(qū)為黑龍江省及周邊地區(qū)，氣候因子方面除年均溫外，變異系數(shù)較小，相對穩(wěn)定。

研究表明，海拔、胸徑、年均溫、無霜期、極端低溫、有效積溫與核縱徑、核橫徑、核形指數(shù)、千粒質(zhì)量之間相關(guān)性不顯著（ Pgt;0.05 ，這與呂鵬程[12對吉林省、遼寧省蒙古櫟的研究結(jié)論具有一致性，說明海拔、年均溫對蒙古櫟種實(shí)形態(tài)指標(biāo)的影響很小。經(jīng)度、降水量與核縱徑、核形指數(shù)、千粒質(zhì)量之間存在顯著負(fù)相關(guān)性（ Plt;0.05 ，這與呂鵬程[12的研究結(jié)果相反，這可能與調(diào)查地區(qū)環(huán)境因素的差異有關(guān)。本研究調(diào)查區(qū)域?yàn)楸狈降貐^(qū)，經(jīng)度高的地區(qū)對比經(jīng)度低的干燥、極寒地區(qū)，氣候特點(diǎn)是濕度大、較溫暖，為適應(yīng)該環(huán)境減少損失消耗，而形成形態(tài)指標(biāo)較小的種實(shí)。蒙古櫟在北方地區(qū)種實(shí)形態(tài)指標(biāo)是否隨經(jīng)度變化表現(xiàn)出的差異與其他地區(qū)存在不同，有待進(jìn)一步研究。緯度與核形指數(shù)顯著正相關(guān)（ Plt; 0.05），與核橫徑負(fù)相關(guān)未達(dá)顯著水平，說明隨著緯度的升高，核橫徑減小，導(dǎo)致核形指數(shù)增大。年蒸發(fā)量、極端高溫、日照時(shí)數(shù)與種實(shí)形態(tài)指標(biāo)（大小、質(zhì)量）之間存在顯著正相關(guān)性（ Plt;0.05， ，戴媛媛[4的研究表明，最熱月最高溫與縱橫比、百粒質(zhì)量極顯著正相關(guān)。多數(shù)研究認(rèn)為，年均溫升高、日照時(shí)數(shù)增加，有利于植物積累更多的光合產(chǎn)物，增大種子質(zhì)量，產(chǎn)生更大的種實(shí)[15]。蒙古櫟在不同地理區(qū)域生長，受光照、水分等因素的差異而形成不同的遺傳特性，通過性狀變化以協(xié)調(diào)自身與環(huán)境的關(guān)系，說明其具有較強(qiáng)的抗逆性和適應(yīng)性[。研究表明，千粒質(zhì)量與核縱徑、核橫徑、核形指數(shù)具有極顯著正相關(guān)性（ Plt;0.01 ），核縱徑與核橫徑極顯著正相關(guān)（ Plt; 0.01），這與厲月橋[的研究結(jié)果一致。研究表明，種實(shí)形態(tài)指標(biāo)與淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著正相關(guān)，因此，在野外進(jìn)行蒙古櫟選優(yōu)時(shí)，可以先利用易測定的核縱徑、核橫徑、百粒質(zhì)量的種實(shí)形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行初選，之后將其帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行營養(yǎng)成分的化驗(yàn)分析。

主成分分析評價(jià)法在植物遺傳多樣性研究中得到廣泛應(yīng)用。主成分分析模型的準(zhǔn)確性較好，能夠?qū)⒍嘀笜?biāo)信息綜合分析，對種實(shí)形態(tài)指標(biāo)及其影響因子進(jìn)行的主成分分析提取的決定因子與相關(guān)性分析中的顯著影響因子一致，說明經(jīng)度、緯度、降水量、極端高溫、日照時(shí)數(shù)是決定種實(shí)形態(tài)指標(biāo)的主要因子。

研究認(rèn)為，蒙古櫟不同種源種子形態(tài)特征的變異系數(shù)小，穩(wěn)定性高[9，18]。對蒙古櫟種實(shí)形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行的聚類分析表明，種實(shí)質(zhì)量、大小的變異與地理位置變化有關(guān)，但并不完全隨地理位置變化而變化。聚類分析的結(jié)果主要體現(xiàn)了黑龍江省及周邊地區(qū)蒙古櫟不同林分種實(shí)的差異。從種實(shí)質(zhì)量與大小方面綜合考慮，第Ⅱ類呼瑪三卡（6號(hào)）為表現(xiàn)最佳的林分，可以結(jié)合淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)等理化性質(zhì)，在定向選育中優(yōu)先考慮。

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