马尾松二代无性系种子园子代父本分析及花粉散布

 目前国内较早建立的马尾松(Pinus massoniana)二代种子园正陆续进入正常开花结实期。研究马尾松二代种子园花粉散布和自由授粉子代的父本组成, 可为生产上指导马尾松高世代种子园的规划设计和遗传管理提供理论依据。该文利用筛选的11对SSR引物, 对马尾松二代无性系种子园内8个无性系单株的320个自由授粉子代和48个候选父本进行了扩增, 并采用最大似然法对子代进行父本分析。结果表明: 11个位点共检测到61个等位基因, 每个位点的等位基因数在2–11之间, 平均为5.55个。试验亲本和子代群体的总平均观测杂合度(H_o)、期望杂合度(H_e)及多态信息含量(PIC)分别为0.428、0.433和0.387。在80%的可信度水平下可为232 (72.50%)个子代确定其父本。平均每个采种母树与19个父本产生子代。在自由授粉状态下, 马尾松二代种子园自交率为1.72%, 自交现象很弱, 其交配方式以异交为主。绝大多数亲本无性系的雄性繁殖适合度在1.00%–4.00%之间, 候选父本平均繁殖适合度为2.17%, 平均形成5个后代。马尾松有效花粉的散布距离和固定交配距离的父本繁殖适合度均符合正态分布, 两者呈极显著负相关, 其主要散布距离集中在0–100 m, 而检测到的最大散布距离为192 m。种子园花粉污染率较低, 仅为4.06%。总体看来, 树冠南面子代亲本交配距离较北面有增加的趋势, 但树冠南、北面子代父本组成数并未表现明显的规律。     

竞争对马尾松和木荷觅取异质分布养分行为的影响

 为了研究邻株竞争对马尾松(Pinus massoniana)和木荷(Schima superba)觅取异质分布养分机理和行为的影响, 我们设计单植、双株纯栽和两株混植3种栽植方式, 构建了同质和异质养分环境开展盆栽实验。结果表明: 单植时, 马尾松和木荷苗木生长对斑块养分反应敏感, 与同质养分环境相比, 两树种在异质养分环境中具有苗高生长量大、干物质积累量高、根系在富养斑块中大量增生, 根系N、P含量和吸收效率高等特点。在异质养分环境中, 木荷与马尾松邻株竞争时的生长表现优于双株纯栽模式而与单植处理相近, 根系形态可塑性和生理可塑性在其觅取斑块养分中的作用显著增强; 与木荷邻株竞争时, 马尾松苗高生长也表现出较单植和双株纯栽模式一定的优势, 这与其根系的广布性、觅养精确性和反应敏感度变化较小及富养斑块中根系P素含量和吸收效率较高等有关。相反, 同种邻株竞争则使得异质养分环境中马尾松和木荷的根系广布性减小, 反应敏感度减弱, 富养斑块中根系N、P含量降低, 苗高生长量和干物质积累量减小。与马尾松相比, 同种邻株竞争对异质养分环境中木荷生长的负向影响更为强烈。建议在生产中采用混交造林的方式促进马尾松和木荷生长。若要营造人工纯林, 可通过适当降低初植密度或及时调控林分密度促进林木生长。     

施氮对木荷3个种源幼苗根系发育和氮磷效率的影响

以浙北、闽北和赣南3个木荷有代表性的种源作为试验材料,通过人工控制施氮来研究氮沉降对林地贫瘠土壤上木荷幼苗生长和氮磷效率的影响.实验分为4个处理组,分别人工喷施NH4NO3溶液0、50、100和200 kg N hm-2·a-1.结果表明:氮沉降对木荷幼苗生长产生了不同程度的促进作用.木荷幼苗根系干物质重、总长、平均直径、根总表面积和总体积增加了33％-73％,其中＞0.5mm直径的根系生长最为显著,根系呈粗壮舒张型.随氮水平的提高,氮磷吸收效率与根系总长、根系体积、根系平均直径和总表面积相关性增强.在中氮水平下,木荷幼苗根系氮吸收效率受＞0.5mm根长的作用显著,而磷吸收效率与≤0.5mm,0.5-1.0mm和≥1.0mm 3种直径根系根长均显著相关.木荷种源间差异显著,福建建瓯种源根系发达,氮磷的利用效率更高,低氮水平对其根系生长促进作用显著;浙江杭州种源在低氮水平下,地上部分生长促进作用显著,苗高和地径较对照分别增长34％和26％,而根系生长发育迟缓,对氮素响应迟钝;低氮促进江西信丰种源整体增长,但随氮水平提高,地下部生长抑制加强.     

马尾松种源在异质养分环境中的觅养行为差异

选择广东信宜、福建武平、广西岑溪3个不同磷效率特性的马尾松种源,构建同质和异质两种养分环境开展盆栽实验,研究马尾松搜寻利用异质分布养分的获取机制及不同种源觅养行为差异。结果表明,与同质营养环境相比,异质营养环境中马尾松种源具有较高的苗高、地径生长量、较强光合速率和干物质生产能力。研究证实了根系形态可塑性和生理可塑性在马尾松获取异质分布养分中的重要性。马尾松可通过在富养斑块中须侧根的大量增生、对N、P、K等元素的有效吸收提高其觅养能力。马尾松在拓殖富养斑块的初期主要依靠新生侧根的增加和侧根的延长,在拓殖一段时期之后则主要靠新生侧根的生成和须根数量、须根密度的增加来搜寻异质分布养分。异质养分环境中的根系具有较高的养分吸收效率主要缘由在富养斑块中对N、P、K大量的吸收。综合比较分析认为,在3个参试种源中广西岑溪和福建武平种源在异质营养环境中拓殖富养斑块和觅养能力较强,广东信宜种源拓殖和觅养能力相对较弱。     

水分和磷素对木荷不同种源苗木生长和磷效率的影响

以用木荷中心产区的浙江龙泉、福建建瓯、尤溪和江西吉安4个代表性优良种源为试验材料,以广西产红荷为对照,设置不同水分处理和磷素水平的盆栽试验,研究水分和磷素对木荷种源苗木生长和生理指标的影响.结果表明：在不同的水分和磷素处理下,4个参试种源的苗木生长、根系形态参数和磷素吸收效率等均存在显著的遗传差异,福建建瓯和浙江龙泉种源苗木生长量大、根系发达、磷素吸收效率高,生长表现明显优于福建尤溪和江西吉安种源,而广西产红荷则保持其原产地速生、抗旱、耐瘠的特性.土壤水分和磷素对木荷种源苗木生长影响显著.适宜水分条件下,种源苗木径生长、干物质量、根系参数和磷素吸收效率较干旱胁迫条件下高18.5%～105.6%,高磷水平下种源苗木上述性状较低磷处理高37.5%～286.2%.但在干旱和低磷胁迫下,木荷将光合产物更多地分配至地下根系,磷素利用效率也较高,这可能是木荷适应干旱和低磷胁迫的重要生理机制.相对于显著的种源、水分和磷素主效应,其间的交互作用则可以忽略.     

不同栽培基质对浙江楠和闽楠容器苗生长和根系发育的影响

按体积比5∶5、6∶4、7∶3和8∶2分别将泥炭与珍珠岩、谷壳、树皮粉和香菇废料混合制成16种栽培基质,研究了不同基质组成和配比对浙江楠(Phoebe chekiangensisC.B.Shang)和闽楠[P.bournei (Hemsl.) Yang]容器苗生长状况(包括苗高、地径、总干质量和根冠比4个指标)以及根系发育状况(包括根总长、根表面积和根体积3个指标)的影响.结果表明:采用不同基质,浙江楠和闽楠容器苗的各项指标间均有差异,其中部分指标有显著差异.从基质组成看,使用泥炭-珍珠岩、泥炭-谷壳和泥炭-树皮粉3类基质,浙江楠和闽楠容器苗的生长和根系发育的各项指标均优于使用泥炭-香菇废料基质,表明前3种基质组成更有利于浙江楠和闽楠容器苗的生长和根系发育.从基质配比看,当基质中泥炭体积分数达到70％时,浙江楠和闽楠容器苗的苗高和地径最大;而当基质中泥炭体积分数达到50％时,其根总长、根表面积和根体积较大;但基质中泥炭比例对容器苗总干质量的影响无明显规律.除闽楠容器苗的地径外,基质组成与基质配比的交互作用对浙江楠和闽楠容器苗的生长和根系发育指标均有显著影响.综合分析结果表明:选用泥炭-谷壳或泥炭-树皮粉基质,按体积比7∶3配制,适用于浙江楠容器苗的培育;按体积比8∶2配制,适用于闽楠容器苗的培育.     

不同产地木荷优树无性系生长和开花性状的分析

为比较不同产地木荷（Schima superba Gardn.et Champ.）优树无性系的生长性状（包括树高、胸径、冠幅和一级侧枝数）和开花性状（包括开花物候期和花朵数量）的遗传差异,采用方差分析、相关性分析和聚类分析方法,对来源于福建建瓯和连城、浙江庆元及龙泉和遂昌、江西上犹的22个木荷优树无性系的生长和开花性状进行了综合分析。结果表明：供试木荷无性系的树高、胸径、冠幅和一级侧枝数的的变异系数为19%~32%,始花时段、盛花时段、末花时段和花朵数量的变异系数为37%~73%,表明不同无性系生长和开花性状的变异较大。除木荷无性系一级侧枝数产地间的变异未达到显著水平外,其他生长和开花性状产地间和产地内的变异均达到显著或极显著水平。各生长和开花性状的无性系重复力为0.41~0.94,显示遗传控制程度中等偏强。无性系的树高、胸径和冠幅与花期的相关性均不显著,但与花朵数量呈显著或极显著正相关;来自较低纬度的无性系始花期最早,来自较高纬度或海拔的无性系始花期最晚。聚类分析结果显示：22个木荷无性系可聚为4个类型,类型1和类型4分别包含5个和7个无性系,这2类无性系的树高、胸径、冠幅和花朵数量总体上高于群体均值,生长表现优良、花朵数量较多,且类型4包含的无性系产地纬度较低、开花日期较早;类型2包含8个无性系,生长表现一般、花朵数量较少;类型3包含2个无性系,生长表现优良、花朵数量低于群体均值。研究结果显示：依据产地的纬度和海拔可初步判定木荷无性系的花期,可为木荷杂交育种亲本的选配和种子园建园过程中无性系的配置提供科学依据和理论基础。     

不同种源南方红豆杉生长差异分析及早期速生优良种源筛选

在浙江龙泉和安吉试验点,对来源于10省(区)24个种源的南方红豆杉〔Taxus wallichiana var.mairei(Lemée et Lévl.)L.K.Fu et Nan Li〕4年生幼苗的7个生长指标进行了测定及方差分析,并对生长指标间以及生长指标与地理-气候因子间的相关性进行了分析;此外,以树高和地径为标准初步筛选出一些速生优良种源。测量结果显示:2个试验点不同种源4年生幼苗的树高、地径、当年抽梢长和侧枝数以及侧枝的最大长度及最大直径的变化幅度以及安吉试验点各种源幼苗冠幅的变化幅度均在25%以上,说明各种源间生长指标的差异较大。方差分析结果表明:龙泉试验点各种源间幼苗侧枝的最大直径以及安吉试验点各种源间幼苗的树高无显著差异,其他生长指标在种源间均有显著或极显著差异,且冠幅、当年抽梢长和侧枝的最大长度具有显著或极显著的种源-地点互作效应。相关性分析结果表明:幼苗的冠幅与地径和树高呈显著或极显著的正相关,且侧枝的最大长度与树高和冠幅也呈显著或极显著的正相关;虽然2个试验点间各种源幼苗的7个生长指标与地理-气候因子的相关性有一定差异,但总体上未表现出明显的地理变异模式。根据2个试验点幼苗树高和地径的综合表现,初步筛选出湖南靖州、江西井冈山、福建沙县、江西武宁、云南石屏和贵州梵净山6个种源为南方红豆杉的早期速生优良种源。     

不同养分环境下邻株竞争对木荷和杉木生长、细根形态及分布的影响

以木荷和杉木为试验材料,模拟异质和同质两种森林土壤养分环境,设计单植、两株纯植和两株混植3种栽植方式,开展盆栽试验研究木荷与杉木混交造林增产及木荷生长竞争优势形成的原因.结果表明: 与同质养分环境相比,异质养分环境中木荷与杉木混植时两树种均具有较高的苗高和干物质积累量,且木荷竞争优势明显,这与其根系可塑性强有关.混植的木荷各径级细根大量增生,其根系总长度、表面积和体积比杉木高80%～180%.木荷细根在垂直方向上采用了补偿性的生长策略,即除占据富养表层外,还在低养分斑块中大量增殖以获得更大的竞争优势.木荷与杉木的细根在土壤中的拓殖深度不同,生态位分化,缓解了两树种根系对养分的强烈竞争,提高了混植产量.纯植的木荷由于根系自我识别作用,抑制了根系的生长,使得纯植产量较低.细根在空间上错开和均匀分布可能是木荷纯林结构稳定的原因之一.建议在生产中采用块状整地和表层施肥等措施,改善土壤养分分布状况,营建混交林促进木荷和杉木生长,而对已营造的木荷人工纯林,可以及时调控林分密度促进林木生长.     

异质养分环境下不同树种觅养行为与光照条件的关系

设计光照和养分环境的析因组合盆栽试验，研究不同光照条件下马尾松、木荷和马褂木对异质养分环境的生长适应性反应及觅养行为差异.结果表明:全光照下马尾松和木荷在异质养分环境中较同质养分环境具有较大的生长优势，其根系干物质量分别增加达99.5%和66.7%，而马褂木在同质养分环境中生长表现较好.遮阳处理显著改变了木荷根系的广布性、觅养精确性及养分吸收效率，降低了其在异质养分环境中的生长优势；遮阳对马尾松觅养行为的影响不如木荷显著，其在异质养分环境中的生长仍保持一定的优势，推测与马尾松在富养斑块中有明显的根系增生和较高的养分吸收效率有关；遮阳对马褂木的觅养精确性和反应敏感度的影响相对较小，未改变其对养分环境的生长反应式样.马尾松、木荷和马褂木不仅在根系觅养机制及觅养行为上具有显著遗传差异，而且受光照条件影响变化的模式也各不相同，因此人工造林时应实施不同的栽培技术措施来提高林分生产力.