我国白桦遗传改良研究进展Ⅰ——传统育种技术在白桦遗传改良中的应用

林木遗传改良能够选育和繁殖优良林木品种,对于森林生产力的提升具有重要意义。白桦是优良的生态经济型树种,在用材、绿化和生态防护等方面具有较高的利用价值。为推动白桦良种创制和利用,从种源收集与评价、优良家系筛选、杂交育种、倍性育种等方面系统阐述了白桦传统育种技术的研究进展,并简要总结了强化育种技术在白桦遗传改良中的应用,以期促进白桦的良种选育和新种质创制工作,推动人工林高质量发展。

不同培育模式下日本落叶松林灌草和土壤养分特征研究

探讨不同培育模式日本落叶松林灌草、土壤养分特征,以期为人工林的营建和持续健康经营提供参考。以辽东山区现有典型培育模式下的日本落叶松(Larix kaempferi)林,即日本落叶松-白桦(Betula platyphylla)带状混交林(文中记为DZ)、日本落叶松-白桦-日本桤木(Alnus japonica)块状混交林(文中记为KZ)及日本落叶松纯林(CK)为研究对象,调查并分析林下灌草组成、多样性和土壤养分特征及其影响林下灌草分布和多样性的主要环境因子。结果表明,不同培育模式下日本落叶松林灌草组成丰富,灌草总数表现为DZ>KZ>CK;草本层Simpson多样性指数(S_(P))、以Simpson多样性指数为基础的Pielou均匀度指数(J_(SP))、Shannon-Wiener多样性指数(S_(W))和以Shannon-Wiener多样性指数为基础的Pielou均匀度指数(J_(SW))表现为CK>KZ>DZ,灌木层S_(P)、J_(SP)、J_(SW)表现为DZ>CK>KZ,但总体上差异不显著。日本落叶松林土壤养分含量和C∶N、C∶P和N∶P有所差异,利用乘除法并结合土壤元素含量判定土壤养分表现为DZ>CK>KZ。影响不同培育模式下落叶松林灌草分布和多样性的主要环境因子不同,土壤硝态氮、铵态氮和速效磷是影响草本分布的主要环境因子,硝态氮和铵态氮是影响灌木分布的主要环境因子,单株材积是影响草本多样性的主要环境因子,而土壤C∶N是影响灌木多样性的主要环境因子。日本落叶松-白桦带状混交培育模式林下灌草数量、灌木多样性,土壤养分条件和木材蓄积优于其他2种培育模式;可结合影响不同培育模式日本落叶松林灌草组成和多样性的主要因子分类进行森林经营,协调灌草多样性、林分因子和土壤养分之间的关系,促进辽东山区日本落叶松林健康可持续经营。

辽东山区红松人工林不同林龄林下灌草多样性研究

采用空间代替时间的研究方法,选择辽东山区林龄分别为10年生、24年生、34年生、43年生、54年生红松人工林为研究对象,通过野外样地调查,记录并分析5种林分林下植被的组成、优势种和物种多样性的变化,探究不同林龄红松人工林林下灌草多样性特征。结果表明:红松人工林林下灌草组成丰富,随着林龄的增加,林下灌草分别有34、42、54、46、56种。从物种数量上看,随着红松人工林林龄的增加,灌草总数量和草本植物数量总体呈现上升的趋势,灌木数量则呈现先升高再降低的趋势。从重要值看,灌木层中,卫矛和辽东楤木是优势种;草本层中,白屈菜、透骨草和白花碎米荠等为优势种。从物种多样性看,灌木层中,物种丰富度指数呈现随着林龄的增加而波动上升的趋势,Simpson多样性指数和Shannon–Wiener多样性指数则随着林龄增加而先上升后降低,群落均匀度指数J_(D)和J_(H)在不同林龄间变化不大;在草本层,S、D、H、J_(D)和J_(H)等5个多样性指数总体上均表现出随着林龄的增加而持续上升的趋势。处于结果盛期的红松林林下灌草总数量、草本植物数量和草本多样性指数均较高。研究可为保护林下植物多样性,发挥灌草多样性的生态效益,维持和促进红松人工林生态系统的平衡与稳定提供参考。

班克松种源苗期测定初报

对班克松的6个种源2年生苗期测定表明,各种源间苗高在纬度相近,经度不同的条件下差异极显著。辽宁省实验林场适宜种源为北纬45°40′、西经75°00′的6号种源,抚顺县温道林场适宜种源为北纬44°10′、西经78°00′的5号种源。班克松与乡土树种红松苗期比较,不论在生长量还是在生物量上均显著高于红松。

辽东山区阔叶红松天然次生林经营与稳定性初探

通过样地调查,结合森林群落的多样性特征,采用M.Godron的稳定性测定方法,探讨了不同经营方式对辽东山区阔叶红松天然次生林生态系统稳定性的影响,研究表明:比较简单的群落,容易受到外来种的入侵,其整个群落的抗外界干扰力以及在干扰后自身的恢复能力自然要弱一些。然而,多样性最大的群落未必是稳定性最高的群落。基于该理论,认为实施动态择伐经营体系有利于该区域阔叶红松林生态系统稳定性的提高。

我国水曲柳育苗技术研究进展

水曲柳用途广泛,是东北地区三大硬阔树种之一。该文主要叙述我国水曲柳种子休眠与解除休眠、嫁接育苗、扦插育苗及组织培养等方面的研究进展,全面总结我国水曲柳苗木繁育技术取得的进展,并以此提出我国水曲柳育苗中存在的不足及对策,以期为我国水曲柳遗传改良提供理论参考。

白桦SRAP-PCR反应体系的优化

采用单因素试验对白桦SRAP-PCR反应体系中的5个因素(Mg2+、d NTP、引物、Taq DNA聚合酶和模板DNA)进行优化,结果表明:在25μL反应体系中Mg2+浓度2.0 mmol·L-1、Taq DNA聚合酶1.5 U、d NTPs 0.15 mmol·L-1、引物浓度0.4μmol·L-1、模板DNA 30 ng,该体系能够很好地满足白桦SRAP扩增的要求。优化体系的建立将为今后利用SRAP标记技术对白桦进行分子遗传育种研究奠定基础。

班克松SRAP-PCR反应体系的优化

以班克松幼叶为试材,采用L16(45)正交设计对SRAP-PCR反应体系进行优化,结果表明:班克松SRAP-PCR最佳反应体系为:1.5 mmol/L Mg2+、0.1 mmol/L dNTPs、0.2μmol/L引物、1.5 UTaq酶和30 ng模板DNA。运用优化的反应体系对班克松进行验证,电泳结果显示扩增条带清晰,多态性高,证明该体系稳定可靠。这一优化体系的建立为今后利用SRAP标记技术,对班克松分子生物学研究提供了技术参考。

辽东山区落叶松-水曲柳混交林植物多样性和土壤特性研究

【目的】研究落叶松-水曲柳混交林林下植物多样性和土壤理化性质,为科学评估落叶松-水曲柳混交后生态系统的稳定性和长期生产力提供理论依据和技术支撑。【方法】在辽东山区以24~28年生落叶松-水曲柳混交林(LF)、落叶松(Larix gmelinii)纯林(LL)和水曲柳(Fraxinus mandschurica)纯林(FF)为研究对象,分析林下植物物种多样性和土壤理化性质的差异及其相关性。【结果】落叶松-水曲柳混交林、落叶松纯林和水曲柳纯林分别出现26科33属36种、31科42属45种和27科43属48种植物。草本层植物以薹草、野大豆、蝙蝠葛为主,灌木层植物以卫矛、忍冬为主。在草本层,不同林型间除了丰富度指数表现为FF>LF=LL外,其他指数总体上均表现为LF>FF>LL;在灌木层,丰富度指数和多样性指数均表现为LL>LF>FF,均匀度指数表现为LL>FF>LF。除全磷外,不同林型的土壤全氮、铵态氮、硝态氮、有机质和有效磷含量均呈现出随土层深度增加而减少的趋势。在0~10 cm土层,落叶松-水曲柳混交林的土壤铵态氮、全氮和有机质含量高于纯林,而土壤硝态氮、全磷和有效磷含量却低于纯林。3种林型的土壤全磷和有效磷均较低,表明辽东山区土壤总体呈现磷素缺乏。植物多样性指数与土壤理化性质存在显著的互作效应。灌木层物种多样性与土壤理化性质相关性较高,总体上各个物种多样性指数与土壤全磷、有效磷、全氮、铵态氮和硝态氮含量相关性较高。草本层物种多样性与土壤理化性质相关性较低,只有落叶松纯林中物种丰富度指数(S)与0~10 cm土层土壤全磷和有效磷含量、10~20 cm土层中有效磷含量呈显著负相关关系。植物多样性指数与土壤理化性质的相关性也进一步证实了混交林由于硝态氮含量高,其草本多样性高;而有效磷含量低,则灌木多样性差。【结论】落叶松-水曲柳混交林植物多样性优于落叶松纯林,2种林型林地土壤理化性质存在一定差异,营造针阔混交林有利于增加植物多样性及提高土壤肥力。

辽东山区长白落叶松异龄混交林植被多样性和土壤特征研究

【目的】探究长白落叶松(Larix olgensis)带状间伐后套种其他树种对林下植被和土壤肥力的影响,探索适宜的落叶松异龄混交模式,为辽东山区落叶松人工林合理经营提供理论依据。【方法】对18年生长白落叶松人工纯林进行带状间伐,然后分别补植云杉(Picea asperata)、东部白松(Pinus strobus)、白桦(Betula platyphylla)和红松(Pinus koraiensis),构建长白落叶松异龄混交林。10年后,选取典型的长白落叶松+云杉(LS)、长白落叶松+东部白松(LE)、长白落叶松+白桦(LW)、长白落叶松+红松(LK)、长白落叶松+自然更新(LN)等5种异龄混交林样地,以长白落叶松纯林为对照样地(CK),调查物种组成,并在每种样地中设置灌木和草本样方各5个,对林下植被的物种丰富度指数(R)、Simpson指数(D)、Shannon-Wiener指数(H)、物种均匀度指数J_(D)和J_(H)等进行测算,同时取样测定0~10 cm和10~20 cm土层土壤的全氮、铵态氮、全磷、有效磷、有机质含量及pH值,并对上述物种多样性指标与土壤化学性质的相关性进行分析。【结果】各类型样地共出现植物127种,分属于54科100属,其中草本植物110种,分属于44科84属;灌木树种17种,分属于10科16属;草本层物种数量多于灌木层物种数量。不同类型混交林样地间物种组成有一定差异,且物种数均高于CK,样地中草本层和灌木层物种数量分别是CK的1.16~1.68倍和2~3.5倍。草本层各物种多样性指数在不同类型林分间差异均不显著(P>0.05),但不同类型混交林分灌木层各物种多样性指数均显著或极显著高于CK。不同类型混交林地有效磷含量比CK有较大提高,在0~10 cm土层LS、LW和LK分别是CK的2.52,2.14和2.31倍(P<0.05);在10~20 cm土层LS、LW分别是CK的3.36和3.02倍(P<0.05)。相关性分析表明,草本层中,D、J_(D)与0~10 cm土层pH值,H与0~10 cm土层铵态氮含量均显著负相关;D、J_(D)、J_(H)与10~20 cm土层铵态氮含量达极显著或显著负相关;灌木层所有物种多样性指数与土壤养分的相关性均未达到显著水平(P>0.05)。【结论】综合考虑植被多样性和土壤肥力结果可知,云杉、红松、白桦等树种适合在辽东山区与落叶松构建异龄混交林。

辽宁省引种班克松的种源选择

对从北美引进的9个种源班克松所做的17a的试验结果表明:班克松是适合辽宁地区的一个优良速生树种,在各个生长时期的生长表现都要好于乡土速生针叶树种———樟子松。班克松不同种源之间的生长状况存在着较大差异,班克松各种源树高、胸径、材积生长在2年生苗期、造林后5年生、8年生、15年生时差异都达到极显著水平。2、8号种源班克松15年生时的生长表现最佳,它们的树高分别比9个种源平均高大4.8%、4.8%,胸径分别比9个种源平均胸径大8.2%、4.9%,材积分别比9个种源平均材积大21.1%、13.5%;而3、5号种源班克松15年生时的生长表现最差。班克松的树高、胸径、材积生长状况与纬度因子呈显著负相关,来自北美北纬46°附近的班克松种源是最适合辽宁地区引种的优良种源,而远离北纬46°及越向高纬度地区的班克松种源在该区表现较差。建议辽宁地区引进北美北纬46°附近的班克松种源,并建立起优良的班克松种子园。

黑云杉嫩枝扦插育苗技术的研究

采用全光自动喷雾扦插育苗设备进行了黑云杉半木质化嫩枝扦插育苗试验。3年研究结果表明 ,在辽宁省东部地区气候条件下 ,以ABT200mg/kg浸插穗30～50min,生根率达到78.3%,而且根系发育良好 ;嫩枝插穗生根率比带部分硬枝的插穗生根率高49%,两者差异达显著水平 ;河沙插壤比锯末插壤生根率提高11.2%。嫩枝插穗扦插后 ,25d形成愈伤组织 ,40d左右出现根状凸起 ,50d生根。秋季起苗 ,沙藏越冬 ,翌年移植成活率高达92.5%,当年新梢生长量6.6cm。

基于SSR标记的辽宁蒙古栎天然群体遗传多样性研究

蒙古栎是东北重要的森林树种之一,具有很高的生态价值和经济价值,其原生种质资源受到严重干扰,一些群体处于渐危或濒危状态。为更好保护和利用辽宁地区现有蒙古栎遗传资源,利用10对新开发的蒙古栎特异的核SSR分子标记,分析辽宁省境内分布蒙古栎天然群体的遗传多样性水平,计算群体间的遗传分化和基因流强度,并利用Mantel检验验证地理隔离与遗传距离的相关性。采用10对SSR引物分析了8个天然群体共111个个体的遗传多样性。结果表明:每个SSR位点的平均等位基因数为7.3,平均有效等位基因数为2.813,平均期望杂合度为0.624,Shannon多样性指数为1.270。不同群体存在多样性差异,8个群体的期望杂合度在0.558~0.612,平均为0.588;群体分化系数(FST)为0.0655,表明遗传变异主要存在群体内,群体之间遗传分化较小;群体之间存在基因流(Nm)达到4.471,遗传距离和地理距离之间具有显著的正相关关系(r=0.631,p<0.05)。辽宁省分布的天然蒙古栎群体具有丰富的SSR多样性,其遗传多样性水平相对较高;群体间有较强的基因流,这导致不同群体间的遗传分化较低,绝大部分遗传变异是发生在群体内的,而且距离越远,遗传分化也越高。揭示了辽宁分布的蒙古栎的遗传多样性水平及遗传分化程度,为今后辽宁省蒙古栎的遗传改良及育种造林提供理论依据。

带状抚育间伐对辽东落叶松人工林生长及部分土壤养分指标的影响

为了揭示带状抚育间伐对落叶松人工林生长和土壤养分的影响,以落叶松人工林为研究对象,对其进行不同方式带状抚育间伐,并补植不同树种形成混交林,经过10 a生长后,对林木生长因子和林地主要土壤养分指标进行测定和分析。结果表明:STⅠ和STⅡ的胸径、单株材积和冠幅均比CK有显著的提高,其中,胸径分别提高了25.80%和19.63%,单株材积分别提高了53.01%和31.68%;冠幅分别提高了49.29%和45.99%;而STⅠ和STⅡ之间各生长因子差异不显著,总体上STⅠ各生长因子优于STⅡ各生长因子。不同的补植树种均对落叶松林木各生长因子影响不显著。落叶松人工林经过带状抚育间伐并补植不同树种后改善了落叶松干形。带状抚育间伐提高了林地土壤养分,尤其是全磷和有效磷的含量,STⅠ和STⅡ的0~10 cm土层中全磷和有效磷含量分别是CK的1.91倍和2.13倍、2.22倍和1.62倍,10~20 cm土层中全磷和有效磷含量分别是CK的1.91倍和2.13倍、1.79倍和1.44倍。相关分析表明,林木生长因子与土壤养分间存在一定相关性,其中,林木生长因子与土壤值pH、磷含量有较强的相关性。综上所述,带状抚育间伐方式促进了落叶松人工林的生长和土壤养分的积累。

干旱胁迫对日本落叶松生理指标的影响

利用盆栽和持续干旱处理及复水后对日本落叶松生长的影响,研究日本落叶松针叶的水饱和亏(WS,D)、相对电导率(E)、丙二醛(MDA)质量摩尔浓度、叶绿素质量分数、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)酶活性、脯氨酸质量分数和可溶性蛋白质量浓度等抗旱相关生理指标的变化规律。结果表明:随着干旱胁迫程度的增加,水饱和亏、相对电导率、丙二醛质量摩尔浓度、脯氨酸质量分数和可溶性蛋白质量浓度显著上升,其中水饱和亏和相对电导率呈梯度上升趋势,可溶性蛋白质量浓度第6天达到峰值,丙二醛质量摩尔浓度和脯氨酸质量分数在第9天时达到峰值。超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性呈上升趋势,超氧化物歧化酶活性第12天达峰值,过氧化物酶活性第9天达峰值。叶绿素a和叶绿素(a+b)质量分数呈先上升后下降趋势,都在第9天达到峰值,第12天出现下降,低于对照。叶绿素b质量分数呈微弱的下降趋势,w(叶绿素a)∶w(叶绿素b)呈上升趋势,第9天达峰值。叶绿素(a+b)质量分数变化主要是由叶绿素a质量分数变化引起的。过氧化氢酶酶活性呈先上升后下降趋势,第6天达峰值,9 d后开始下降且低于对照。用主成分分析法从指标中共提取了两个因子,累计贡献率为91.267%,因子1反映了日本落叶松针叶保水能力、抗氧化酶活性、质膜稳定性和渗透调节物对抗旱性起支配作用,因子2反映叶绿素质量分数对抗旱性起支配作用。通过灰色关联度分析,日本落叶松存活率与各指标变化幅度的关联度从大到小次序为w(叶绿素a)∶w(叶绿素b)、超氧化物歧化酶、丙二醛质量摩尔浓度、过氧化物酶、水饱和亏、脯氨酸、相对电导率、叶绿素b、叶绿素a、叶绿素(a+b)、过氧化氢酶。综合以上结果,把水饱和亏、电导率、脯氨酸和丙二醛质量摩尔浓度作为日本落叶松抗旱的有效指标。

东部白松半同胞家系引种苗期试验

对 38个东部白松半同胞家系进行引种苗期试验研究 ,认为家系的苗高、地径 3年生长量均差异显著 ,说明家系之间存在着真实的差异 ,优良家系的选择是有效的。应用入选的优良家系建立种子园 ,用生产的种子造林 ,可获得显著的增产效果。

班克松球果及种子形态特征研究初报

对班克松不同形状的球果及其种子进行调查分析,发现其球果长、宽、出种数、种子质量差异不显著;干、鲜质量差异显著;班克松种子千粒质量为3.506 g。对不同年份球果所产种子进行发芽试验,结果表明,发芽率未见明显差异,平均每个球果产饱满种子20粒。

白桦×欧洲白桦杂种优势遗传稳定性苗期试验

文章通过对东北林业大学提供的白桦×欧洲白桦2号杂种,欧洲白桦29,小北湖5号白桦优树子代的苗期研究,结果表明,它们之间苗高、地径生长差异极显著,多重比较后,生长表现最好是白桦×欧洲白桦2号,杂种优势明显。

云杉引种及优良种-种源选择的研究

利用从美国引进的3种云杉的不同种源,以乡土树种红皮云杉作对照进行优良种-种源选择研究。结果表明,欧洲云杉与黑云杉相比,树高、胸径和材积差异均达到极显著水平;与白云杉和红皮云杉相比,树高差异达到显著水平,是引种成功的优良树种。选择欧洲云杉为优良树种,树高的遗传力为54.0%,遗传增益为8.0%;胸径的遗传力45.6%,遗传增益为9.3%;材积的遗传力为38.3%,遗传增益为24.9%。同时,选出了白云杉1号(北纬40°20′、西经74°00′)和白云杉3号(北纬39°00′、西经75°00′)种源为优良种源,直接引种欧洲云杉和白云杉优良种源应用在造林、绿化中可获得显著的增产效益。

落叶松嫩枝扦插插穗长度对生根的影响

插穗长度是影响落叶松嫩枝扦插生根的重要因子之一。笔者于清原县大孤家林场和宽甸县太平哨林场采用不同长度插穗进行了嫩枝扦插试验。结果表明：10-16 cm长度插穗是落叶松嫩枝扦插的最适宜长度,26-30 cm长度插穗生根最差。相关分析结果表明,插穗长度与生根率呈极显著负相关,插穗长度与生根匀称率呈显著负相关。