20種速生楊在烏蘭布和沙區綠洲的適應性評價

章堯想, 劉 芳, 葛根巴圖, 馬迎賓, 黃雅茹, 巴 音

(1.中國林業科學研究院 沙漠林業試驗中心, 內蒙古 磴口 015200; 2.內蒙古農業大學 林學院, 內蒙古 呼和浩特 010019)

20種速生楊在烏蘭布和沙區綠洲的適應性評價

章堯想1, 劉 芳1, 葛根巴圖1, 馬迎賓1, 黃雅茹1, 巴 音2

(1.中國林業科學研究院 沙漠林業試驗中心, 內蒙古 磴口 015200; 2.內蒙古農業大學 林學院, 內蒙古 呼和浩特 010019)

摘要：[目的] 為滿足烏蘭布和沙漠綠洲防護林體系構建對優良造林樹種選擇的要求，對多個品種速生楊在烏蘭布和沙區綠洲的適應性進行評價。 [方法] 以北抗、08、中林等系列的20個引進速生楊品種為研究對象，當前主要造林樹種新疆楊為參照，運用系統聚類分析和多因素模糊綜合評判方法對20種速生楊在烏蘭布和沙漠綠洲地區生長初期適應性進行綜合評價。 [結果] 08-01，創新、中林2005，北抗16-22，08-02，08-03，中林315，08-07，天黑、京2等10個品種在速生性、成活狀況、抗病蟲害能力方面均明顯優于新疆楊；京6，北抗16-27，Simplot，08-09，08-08，08-14等6個品種各項評價指標與新疆楊接近；遼寧楊(魯×山)、北抗16-8，08-04，DN-34等4個樹種綜合評價適應性低于新疆楊。 [結論] 08-01等10個品種能夠在烏蘭布和沙漠綠洲地區良好生長，可以作為該區造林和植物資源收集儲備的備選樹種。京6等6個品種綜合評價適應性中等，遼寧楊(魯×山)等4個品種適應性較差，無法在該區正常生長。

關鍵詞：速生楊; 新疆楊; 系統聚類分析; 綜合評價

農田防護林是烏蘭布和沙區綠洲農業發展最基本的生態屏障，在降低風速、有效防止或減輕風沙危害，為農業生產營造一個良好的生產環境方面發揮著重要作用[1-3]。目前，烏蘭布和沙區綠洲農田防護林造林樹種以新疆楊(Populus)為主，約占當前該區農田防護林造林面積的90%以上，存在品種單一、生長緩慢，且面臨光肩星天牛入侵大面積受災危險的問題[4]。引進抗蟲害能力較強的速生楊品種，逐步更新原有主栽樹種，既可為沙區優良造林樹種的選育和研究提供資源儲備，又能夠維護農田防護林健康，提高防護效益，對維持該區生態系統穩定性以及受損生態系統的恢復重建起到重要作用。北抗等系列的雜交速生楊生長速度明顯超過新疆楊[5]，且專為適應中國北方氣候、土壤條件和抗光肩星天牛而選育。目前已在烏蘭布和沙漠綠洲地區開展了引種栽培試驗，并進行了較多抗光肩星天牛的相關研究[6-7]，選育出幾種具有較高抗性的樹種，但關于其在當地適生能力的綜合性評價研究還較為少見。本研究以北抗16～22等20個速生楊品種為研究對象，以新疆楊為對照，在對比各項生理指標的基礎上，運用系統聚類分析和多因素模糊綜合評判方法對其適應性進行綜合評價，以期為新品種速生楊的引種和選育提供理論依據和方法，也為烏蘭布和沙漠綠洲地區防護林體系建設選取最優的速生、抗病蟲害樹種。

1材料與方法

1.1　試驗區概況

試驗區位于內蒙古磴口縣中國林科院沙漠林業試驗中心第一試驗場后海子毛渠渠道兩側，地處烏蘭布和沙漠東北邊緣，地理坐標40°28′N，106°46′E，海拔1 050 m，屬于溫帶大陸性干旱氣候，極端最低氣溫-34.2 ℃，最高溫度年平均氣溫7.8 ℃，平均日照時數3 210 h，大于等于10 ℃積溫3 222.2 ℃，雨季主要分布在7—9月，多年平均降水量約為145 mm，平均蒸發量約為2 327 mm，相對濕度47%，無霜期168 d。

該區土壤為沙質漠鈣土，兼有流沙及鹽化草甸土，土層厚度100—150 cm，土壤含鹽量約為0.1%，有機質含量0.5%，pH值7～8。試驗區主要灌溉方式為引黃河水灌溉、且地下水資源豐富，埋深夏灌前1.5 m以下，灌期1 m左右，地下水礦化度1～2 g/L，pH值8.4～8.7.

1.2　試驗材料

參試的20個速生楊品種中，除Simplot和DN-34為韓國引進速生楊外，其余18種均為中國林科院林業研究所選育的具有抗蟲基因的雜交無性系速生楊新品種，具有較好的抗天牛、耐寒、耐鹽堿、速生特性(詳見表1)。

表1　參試速生楊品種信息

1.3　試驗方法

2011年11月8—9日起苗，苗木規格為1年生，浸泡1周后截干(高度2.2～2.8 m)、打去枝條，漆涂頂部，白灰涂干，然后移栽到毛渠渠道兩側，呈品字型排列，株距1.5 m。各品種按編號順序每10株新品種間隔5株新疆楊作為對照進行定植，新疆楊也為1年生，苗木移栽后定期修枝、除雜草,灌水時間和頻次與渠道內引水灌溉農田同步。于2013年10月下旬對該樣地苗木生長狀況進行調查，調查指標為胸徑、株高、成活率、病蟲害情況。

1.4　數據處理

試驗數據用SPSS 16.0進行系統聚類分析；綜合評價方法采用隸屬函數值和權重系數構建多因素模糊綜合評判矩陣，然后用加權平均法計算綜合評判矩陣來進行綜合評判。隸屬函數公式為：

若指標與適應性呈正相關，則：

Zij(正)=(Xij-Ximin)/(Ximax-Ximin)

若指標與適應性呈負相關，則：

Zij(反)=1-〔(Xij-Ximin)/(Ximax-Ximin)〕

各指標中除病蟲級與適應性呈負相關外，其他指標為正相關。

式中：Zij——i品種(系)j指標的隸屬函數值；Xmax，Xmin——各品種中指標的最大和最小測定值； 最后將每個品種各指標的適應性隸屬函數值累加，求平均數。

2結果與分析

2.1　各項生長指標測定結果分析

表2為各生長指標的測量結果。由表2可知，以新疆楊2年平均胸徑生長量(7.63 mm)為參照，小于新疆楊的有simplot和08-09兩個品種(分別為4.67和2.55 mm)；以08-01和創新2個品種最大(分別為48.46和44.66 mm)，其余16個速生楊品種平均胸徑生長量主要分布在20～40 mm。由此可知，除simplot和08-09外，此次參試的速生楊品種的平均胸徑生長量均遠高于新疆楊。以新疆楊2 a株高生長量(1.68 m)為參照，小于新疆楊的有DN-34，北抗16-27(分別為0.65和0.78 m)；08-08，08-04，北抗16-8和08-09與新疆楊較為接近(分別為1.30，1.57，1.65和1.69 m)；其余14個品種主要分布在2～3.99 m，以遼寧楊〔魯克斯楊(Populusdeltoides)×山海關楊(Populusdelioides)，(魯×山)〕最高。由此可知，除DN-34和北抗16-27外，此次參試的速生楊品種的平均株高生長量均高于或接近新疆楊。

參試的21個品種中有10個品種成活率達到100%，高于新疆楊的96%，其余品種成活率多集中于80%～90%，08-14最低，為70%；未受病蟲害影響的有13個品種，新疆楊、simplot、遼寧楊、08-04，08-01，08-02，創新等8個品種存在病蟲害株，新疆楊病蟲害率為16%，高于新疆楊的有遼寧楊(魯×山)和08-04，分別為50%和25%，其他5個染病蟲害品種都略低于新疆楊。由此可知，此次參試的速生楊品種中，08-14的成活率最低，其他品種均和新疆楊相差不多；遼寧楊(魯×山)和08-04的抗病蟲害能力弱于新疆楊，其余品種均高于新疆楊。

表2　各項生長指標測定結果

2.2　系統聚類分析

對新疆楊和參試的20個速生楊品種的平均胸徑生長量、平均株高生長量、成活率、病蟲害率等4個指標做系統聚類分析。分析結果表明(圖1)，當聚類標定距離為15.3時，可將21個品種分為3類，各類特征歸納為：第1類：08-07，08-03，天黑、中林315，京2，北抗16-22，08-02，中林2005，創新、08-01。該類型楊樹品種的特點是平均胸徑生長量都在20~50 mm、平均株高生長量均在2 m以上，成活率均為90%以上，病蟲害率均為0，屬于適應性較好的樹種。第2類：simplot，新疆楊，08-09，北抗16-27，08-14，京6，北抗16-8，08-08，DN-34，08-04。該類型楊樹品種的特點是各生長指標均與新疆楊較為接近，或有個別指標低于新疆楊，屬于適應能力和新疆楊接近的品種，在參試的20個速生楊品種中適應性屬于中等的樹種。第3類：遼寧楊(魯×山)。該類楊樹品種只有遼寧楊一種，特點是速生性較好，即平均胸徑、株高生長量較大，但成活率低，病蟲害率高，屬于適應性較差品種。

2.3　適應性綜合評價

選取平均胸徑生長量、平均株高生長量、成活率、病蟲害率4個指標構成評判因素集M={M,M2,M3,M4}，評判集N={N1,N2,N3,N4,N5,N6,…,N21}，N1—N21分別對應21個參試的楊樹品種。計算21個參試品種的各指標的具體隸屬函數值，合并后得到如下的評判矩陣R=(rij)

根據楊樹培養目標，同時參考專家的多年經驗，確定各因素權重系數分別為平均胸徑0.2，平均樹高0.2，成活率0.15，病蟲害率0.05[8]，即權重集A={0.2,0.2,0.15,0.05}。

B=[0.494 30.276 20.241 70.546 60.254 00.451 00.373 80.262 00.395 10.255 00.574 70.178 10.391 3 0.361 90.342 80.292 10.497 30.408 30.273 10.149 70.247 8]

經歸一化后

B′=[0.068 00.038 00.033 30.075 20.035 00.062 10.051 40.036 00.054 40.035 10.079 10.024 50.053 80.049 80.047 20.040 20.068 40.056 10.037 60.020 60.034 1]

注：樣品編號分別對應21個參試的楊樹品種。

根據綜合評判矩陣B′，可以對21個參試的楊樹品種的生長適應性進行排序(如表3所示)，由表3可知,共有17個速生楊品種的綜合適應性強于新疆楊，其中以08-01，創新等品種適應性最好，北抗16-8，08-04，DN-34適應性較新疆楊稍差。

表3　參試楊樹適應性綜合評判

2.4　討 論

運用綜合評價方法對速生楊品種進行多個性狀的分析比較，能夠避免只針對單一性狀評價出現的不足，從而使結果更加合理[9-10]。系統聚類分析是一種操作簡便、直觀可靠的綜合評價方法[11-12]，本研究用系統聚類分析將參試品種分為3個類別，根據各類所包含的品種對其特點進行了總結和綜合評價，但與新疆楊劃分為同一類的9個速生楊品種的綜合適應性是否優于新疆楊仍無法明確表達出來。鑒于此，通過各性狀隸屬函數值和權重系數構建多因素模糊綜合評判矩陣，將各品種的各個性狀進行量化，得出清晰準確的排序，為適應性最優樹種的選擇提供了客觀合理的依據。對速生楊品種適應性的綜合評價是一項長期的工作，有些速生楊品種生根能力強，先期生長速度較快，而有些速生楊品種萌芽能力強，可能先期生長速度慢，但后期生長速度較快。因此，該項研究只有結合多年的綜合評價和驗證，才更加客觀合理[13]。本研究僅對1年生各速生楊品種生長2 a的性狀做了綜合分析，所得結論還有待于進一步完善和驗證。此外，用隸屬函數值和權重系數構建多因素模糊綜合評判矩陣對參試品種進行綜合分析時，遼寧楊(魯×山)的最終評價結果與系統聚類分析結果有差異，這主要是由于遼寧楊在生長速度表現出較大優勢，但遼寧楊更適合生長于降水量較高地區，烏蘭布和沙漠綠洲地區的氣候條件對其成活率會有所影響[14]；遼寧楊材質相對偏軟，對于天牛蛀干抵抗能力相對較差，使得其患病蟲害率較高；此外，多因素模糊綜合評判中病害率權重賦值低于其他指標也是使得遼寧楊在綜合評價中排名較高的影響因素之一，對于這種特殊品種的適應性綜合評價權重集賦值有待于進一步深入的研究。綜合考慮，遼寧楊的速生性較好，但成活率低、病蟲害率高也是顯而易見的，即使速生性較好，無法健康生長也最終決定其不會被考慮引種，因此，認為遼寧楊(魯×山)屬于參試品種中在烏蘭布和沙漠綠洲地區生長適應性較差樹種。

3結 論

(1) 參試的20個速生楊品種中，在烏蘭布和沙漠綠洲地區適應性較好，各性狀明顯優于新疆楊的有10個品種，其特點是平均胸徑生長量都在20~50 mm，平均株高生長量均在2 m以上，成活率均為90%以上且無病蟲害，可以作為該地區造林和植物資源收集儲備的備選樹種，按綜合評價排序(從優到劣)依次為：08-01，創新、中林2005，北抗16-22，08-02，08-03，中林315，08-07，天黑、京2。

(2) 本次參試品種適應性中等的有6個，其特點是各評價指標和綜合評價結果均與新疆楊接近，按排序依次為：京6，北抗16-27，simplot，08-09，08-08，08-14。北抗16-8，08-04，DN-34等品種總體適應性較新疆楊差，遼寧楊(魯×山)無法在該區正常生長，這4個樹種屬于本次參試品種中適應性較差樹種。

[參考文獻]

[1]王葆芳,趙英銘,王志剛,等.干旱區人工綠洲不同農田防護林模式防護效應及相關性[J].林業科學研究,2008,21(5):707-712.

[2]董智,李紅麗,孫保平,等.烏蘭布和沙漠東北緣磴口縣沙塵天氣變化規律及其對防護林體系建設的響應[J].干旱區資源與環境,2004,18(S1):269-275.

[3]張紅利,張秋良,馬利強.烏蘭布和沙地東北緣不同配置的農田防護林小氣候效應的對比研究[J].干旱區資源與環境,2009,23(11):191-194.

[4]曹兵,徐錫增.臭椿、新疆楊混交林對光肩星天牛選擇寄主行為的影響[J].林業科學,2006,42(9):55-60.

[5]牛錦鳳.抗蟲楊北抗一號在寧夏地區育苗技術初探[J].寧夏農林科技,2012,53(9):31.

[6]趙英銘,王志剛,劉靜,等.光肩星天牛在18種楊樹上寄生、發育的試驗研究[J].林業實用技術,2012(4)：32-34.

[7]趙英銘,郝玉光,張格,等.18個楊樹無性系抗光肩星天牛的對比研究[J].防護林科技,2012(5)：3-6.

[8]吳林森,嚴小寶.河灘地楊樹生長適應性的綜合評判研究[J].安徽農業科學,2006,34(15):3672-3674.

[9]姚慶群,白昌軍,王文強,等.不同統計方法對豆科牧草種質資源適應性評價的比較[J].亞熱帶植物科學,2009,38(1):26-30.

[10]陳艷瑞,劉康,陳啟民,等.準噶爾盆地南緣防護林樹種適宜性評價[J].干旱區資源與環境,2011,25(11):152-156.

[11]李鴻祥,李高,戎郁萍,等.30個草坪型高羊茅品種在華北地區的適應性評價[J].草地學報,2012,20(5):972-976.

[12]劉旃麟,段瑞軍,劉國道,等.不同柱花草品種沙地種植適應性的比較[J].熱帶生物學報,2010,2(1):138-143.

[13]張瑩花,徐延雙,齊力旺,等.不同種楊樹在民勤的引種適應性初步研究[J].西部林業科學,2007,36(2):38-43.

[14]陳鴻雕,梁鴻恩,胡崇富,等.遼寧楊、遼河楊、蓋楊栽培技術要點[J].遼寧林業科技,1996(5):9-12.

Evaluation of Growth Adaptability of 20 Poplar Species in Oasis Region of Ulan Buh Sandy Land

ZHANG Yaoxiang1, LIU Fang1, Gegen Batu1, MA Yingbin1, HUANG Yaru1, BA Yin2

(1.ExperimentalCenterofDesertForestry,CAF,Dengkou,InnerMongolia015200，China; 2.ForestryCollegeoftheInnerMonglianAgricultureUniversity,Huhhot,InnerMongolia010019,China)

Abstract：[Objective] In order to select excellent afforestation species for forest system oasis region of Ulan Buh sandy land， initial growth adaptability of poplar varieties in the oasis region of Ulan Buh sandy land was evaluated. [Methods] About 20 poplar varieties including Beikang, 08 and Zhonglin series were introduced as research objects and the Xinjiang Populous that is the current main afforestation species were taken as a reference. The initial growth adaptability of these poplar species in the oasis region of Ulan Buh sandy land were comprehensively evaluated with systematic cluster analysis and multi-factor fuzzy comprehensive evaluation. [Results] The growth rate, survival status and pest resistibility of varieties 08-01, innovation, Zhonglin 2005, Beikang 16-22, Beikang 08-02, Beikang 08-03, Zhonglin 315, 08-07, Dark, Jing 2 were better than that of Xinjiang Populous. All evaluation index of Jing 6, Beikang 16-27, Simplot 08-09, 08-08, 08-14 were similar to the indices of Xinjiang Populous. Comparing to Xinjiang Populous, varieties of Liaoning poplar, Beikang 16-8, 08-04, DN-34 were assessed with weaker integrated growth adaptability. [Conclusion] Among the 20 varieties, ten varieties(08-01, etc.) are able to growth vigorously in the Ulan Buh sandy land and can serve as an alternative species for afforestation and plant resources reserves in this area, six varieties(Jing 6, etc.) were assessed at medium adaptability, other four varieties(Liaoning poplar, etc.) belong to poor adaptability group that are unable to grow normally in the Ulan Buh sandy land.

Keywords:poplar; Populous; systematic cluster analysis; comprehensive evaluation

文獻標識碼：A

文章編號：1000-288X(2015)04-0117-05

中圖分類號：S722.7

通信作者：劉芳(1974—),女(漢族),內蒙古自治區巴彥淖爾市人,碩士,高級工程師,主要從事荒漠化防治方面的研究。E-mail:liuf98@126.com。

收稿日期：2014-05-30修回日期：2014-06-21

資助項目：中央級公益性科研院所基本科研業務專項“優良沙旱生種質資源收集保存于共享”(CAFYBB2012003)

第一作者：章堯想(1963—),男(漢族),江西省分宜縣人,碩士,高級工程師,主要從事水土保持與荒漠化防治方面的研究。E-mail:ZYX631022@263.net。