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本文研究了从美国引进的14个杂交杨无性系引进中国后的物候、存活率、生长和生物量和其对干旱和水淹胁迫的响应,希望确定它们对当地生态环境的适应性和对水分胁迫的抗性,初步确定它们在中国的培育方向。
测定了14个杂交杨无性系的物候、存活率、生长和生物量。无性系195-529、311-93和309-74最终的存活率很低,分别为38.5%、16.7%和16.7%,其它无性系存活率较高。各无性系的平均株高在最低的2.67米(无性系311-93)和最高的4.86米(无性系PC-1)之间变动,各无性系的株高按从低到高顺序排列为311-93,309-74,OP-367,R-419,195-529,58-280,DN-14273,52-225,DN-34,NE-353,DN-70,Simplot,R-247,PC-1;各无性系的平均基径从最低的2.75厘米(无性系311-93)到最高的5.04厘米(无性系R-247)之间变动,基径按从低到高排列顺序为311-93,309-74,195-529,DN-14273,R-419,58-280,52-225,OP-367,NE-353,PC-1,Simplot,DN-34,DN-70,R-247。单株生物量最低的是无性系311-93(623.4克),最高的是无性系R-247(2395.5克),其余无性系在两者之间变动,按从低到高顺序排列为311-93,309-74,DN-14273,195-529,R-419,52-225,58-280,NE-353,PC-1,DN-34,Simplot,DN-70,R-247。根据对所有无性系的株高、基径和茎生物量的聚类分析,在14个无性系中,无性系R-247、PC-1、NE-353、DN-70、Simplot和DN-34,株高、基径生长快,生物量高,具有高的生长能力,存活率高,从中选育适生优良无性系的机会较大,可将这6个无性系列为重点试验对象,在全国杨树的主要栽培区开展区域引种试验;无性系OP-367、R-19、DN-14273、52-225、58-280和195-529,生长表现中等可结合其它目标,如抗病虫害能力,抗干旱能力、木材质量等方面进行良种选育;无性系311-93和309-74,基径和株高生长慢,生物量低,且在第二年冬季几乎全部死亡,可见当地环境不太适合,可在其它生态区进行引种实验。
本文还建立了生长指标与生物量的异速生长关系,以基径为自变量,以总生物量、地上生物量和地下生物量为因变量之间的关系都可以用直线方程、指数方程和幂函数方程表达,判定系数都达到显著水平(P<0.05);以地上生物量为自变量,以地下生物量为因变量的异速生长等式也都可以用直线方程、指数方程和幂函数方程表达,判定系数都达到显著水平(P<0.05)。
将土壤水势逐渐降低至-1.6MPa,以研究14个杂交杨无性系对干旱处理的抗性。土壤干旱显著降低了所有无性系的气孔导度、蒸腾速率和大多数无性系(11个无性系)的净光合速率(P<0.05);大多数无性系(10个无性系)的WUE在干旱条件下显著提高;少数无性系的叶片丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性在干旱时显著增加。在本实验中,无性系DN-34、PC-1、OP-367无论在水分充足条件下还是在土壤干旱时都能保持较高的光合速率,水分利用效率也比较高,在干旱条件下叶片相对含水量不受影响,并且成功清除氧化自由基,保护组织免受氧化伤害,这些结果说明这3个无性系在14个无性系中对干旱的抗性较高。
本文研究了14个杂交杨无性系对水淹处理的抗性,水淹处理显著降低大多数无性系叶片的气孔导度(13个无性系)、蒸腾速率(8个无性系)、净光合速率(11个无性系)和叶绿素含量(10个无性系)(P<0.05);对大多数无性系(11个)的水分利用效率(WUE)无显著影响;只有少数无性系叶片的丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性被水淹显著改变。在实验中,无性系58-280、Simplot和OP-367在水淹环境下保持较高气孔导度、净光合速率和叶绿素含量,能够有效清除氧化自由基,保护细胞组织免受氧化损伤;同时它们产生了适应于水淹时缺氧环境的不定根,可以说,无性系58-280、Simplot和OP-367对水淹处理的抗性较高。
根据上述实验,初步确定这14个杂交杨无性系的培育方向:(1)无性系PC-1和DN-34具有高的生长能力,同时抗旱性较高,可向干旱地区重点推广;(2)无性系R-247、NE-353和DN-70具有高的生长能力,但在对水分胁迫抗性上无突出表现,可在环境条件适宜的地区推广以获取生物量;(3)无性系Simplot具有高的生长能力,同时对水淹抗性较高,可向河滩和低洼地区重点推广;(4)无性系58-280生长能力中等,但对水淹抗性较高,重点向水淹抗性方面培育;(5)无性系OP-367生长表现中等,对水淹和干旱抗性都较高,但据观察,在湿热条件下锈病发生率高,可主要向抗旱性方向培育;(6)无性系52-225、195-529和DN-14273生长表现中等,对水分抗性无突出表现,可结合其它目标培育;(7)无性系311-93和309-74生长缓慢,存活率低,可考虑向其它地区推广。