Improving the assessment method of seed vigor in Cunninghamia lanceolata and Pinus massoniana based on oxygen sensing technology

Oxygen sensing technology was employed to study the rapid methods for seed vigor assessment of Chinese fir （Cunninghamia lanceolata） and Masson pine （Pinus massoniana）. Firstly, seeds of five lots were performed using accelerated aging （AA） into three vigor levels. Then, four oxygen sensing indices, including increased metabolism time （IMT）, oxygen metabolism rate （OMR）, critical oxygen pressure （COP）, relative germination time （RGT） and the control indiees such as labora- tory germination indices, dehydrogenase activity （DA）, and electrical conductivity （EC） were analyzed by the tests of 15 samples. The results of correlation analysis between these indices and field emergence per- formances based on two-year and two-spot data showed that RGT and OMR should be indicated as the optimal oxygen sensing indices to rap- idly and automatically evaluate seed vigor of Chinese fir and Masson pine, respectively. On the basis, one-variable linear regression equations were built to forecast their field emergence performances by the two oxygen sensing indices.

四川杉木2代种子园半同胞子代测定林生长性状的遗传变异分析

种子园子代测定林是开展推进种子园向升级换代的必要途径,对杉木第2代无性系种子园半同胞子代测定林13年生生长性状进行了遗传变异分析,以为杉木3代种子园的建设提供基础数据,结果表明:子代测定林的胸径、树高和材积在家系间、区组间以及二者的交互效应均存在显著差异,胸径和材积的家系遗传力为0.279和0.250,具有开展选优的价值和潜力;且胸径变异系数显示无论是在个体间还是在家系间生长都还在持续分化的过程中。51个家系胸径、树高和材积总的平均值分别为17.18 cm、12.61 m和0.1592 m3,相比对照均值现实增益分别为3.56%、2.66%和8.00%,材积现实增益超过10%的家系数量达21个,其中材积最大的家系现实增益达到了31.43%,现实增益明显。依据材积和胸径变异系数进行的综合优良度分析显示,T71,T78,T122,T152,T106,T114和T88等24个家系综合表现优异,可作为第3代无性系种子园建园材料的主要候选。

不同代次杉木种子园子代中龄期生长测评

为测定评价杉木不同代次种子园子代生长情况,选择不同地区、不同代次杉木种子园子代材料营建生长测定林分,对林分中龄期的树高、胸径和单株材积进行统计分析,结果表明,不同代次子代间存在极显著的差异,达到统计学上的极显著水平,不同代次子代生长差异真实存在;树高、胸径和单株材积不同代次子代生长由大到小的顺序一致,均为小坑2.5代>小坑1.5代>信丰3代>信丰2.5代>韶关普通种>信丰15代,小坑2.5代生长最优。本研究结果证明粤北杉木栽培区以本地高世代杉木种子园生产的子代更适合,生长表现更好。

杉木种子园冬季嫁接技术研究

[目的]延长杉木种子园嫁接时间,缓解劳动力紧张,提高嫁接成效。[方法]以赣州市崇义县高坌林场2代种子园中2年生实生杉木苗为砧木,探究不同嫁接方法、接穗类型、砧木大小、套袋与否对杉木冬季嫁接苗成活率、正冠率、接穗高生长量和粗生长量的影响。[结果]除不同砧木大小外,不同嫁接方法、接穗类型、套袋与否对杉木冬季嫁接后成活率、正冠率、接穗高生长量和粗生长量的影响均达到显著差异。分别以切接、带顶芽接穗、套袋表现最佳,接株成活率、正冠率、接穗高生长量和粗生长量分别为96.6%、82.8%、49.7 cm和11.12 mm。[结论]在进行杉木种子园冬季嫁接时,使用切接的嫁接方法,采用第一段带顶芽的粗壮穗条作为接穗,在3 cm左右的砧木进行嫁接,接后做好接后套袋管理,效果最佳。为生产中提升杉木种子园嫁接成效提供了新的方法。

不同杉木第3代种子园良种幼林生长差异

在福建省顺昌埔上国有林场,以7个杉木第3代种子园(南平洋口、南平卫闽、南平建阳、三明将乐、三明永安、漳州西陂、龙岩白砂)种子营建的3~6年生测定林为研究对象,经连续4 a的生长量调查和生物量测定,筛选适合于顺昌种植的杉木第3代种子园良种。结果表明:不同林龄、不同种子园良种测定林生长量、林分蓄积量及生物量具有一定的差异,综合林木生长量及林分生物量指标,筛选出三明将乐、南平建阳、南平卫闽的第3代杉木种子园良种为较适合顺昌种植,其6年生树高生长量依次为3.25、2.83、3.42 m,胸径生长量依次为4.57、4.30、4.85 cm,林分蓄积量依次为71.35、63.01、69.51 m^(3)·hm^(-2),地上部分总生物量依次为94.74、93.91、90.82 t·hm^(-2)。

遗传改良对杉木针叶和种实性状的影响

研究了遗传改良对杉木针叶和种实性状的影响。改良后的杉木针叶长度较改良前增加了25.54%,改良后的杉木针叶宽度较改良前增加了14.29%,改良后的杉木针叶着生密度较改良前降低了14.17%。通过遗传改良可以明显减少杉木种实的长度、宽度和苞鳞尺寸、百粒质量。同时,改良后的杉木种实出籽率显著增加。球果长度减少比例为7.34%,球果宽度减少比例为5.64%,苞鳞长度减少比例为9.95%,苞鳞宽度减少比例为7.12%,百粒质量减少比例为13.64%,出籽率增加比例为51.63%。结果表明,遗传改良可以有效改善杉木的针叶和种实特性,本研究对于推动杉木遗传改良的发展和促进杉木的产业化具有重要的参考意义。

杉木种子发育生理、涩籽成因及降低败育措施的研究

对杉木种子发育生理及涩籽形成原因的研究结果表明 :随着胚的分化发育 ,雌配子体 (胚乳 )和胚的干质量、体积及生物大分子 (总核酸、蛋白质和类脂 )含量均不断增加 ,一直持续到种子成熟。败育的杉木涩籽中存在着凝集素类物质 ,它的存在与败育无关 ,而在贮藏蛋白的形成中有作用。败育的杉木涩籽中只积累较多的脱落酸 ,说明了败育涩籽的衰败和失活。

杉木种子园种子品质性状变异及遗传参数

为进一步了解杉木Cunninghamialanceolata种子品质遗传变异规律,对浙江省22个不同世代不同类型种子园,连续4a采种、取样和测定,系统地分析了种子千粒质量、涩籽率、发芽率、发芽指数、芽苗长度和活力指数等6项品质性状的变异、遗传力和遗传相关。结果表明,种子活力指数表型变异与遗传变异均最大,涩籽率变异次之,芽苗长度变异最小。种子千粒质量遗传力最大,涩籽率次之,其后依次为芽苗长度、发芽率、活力指数和发芽指数。千粒质量与各性状具有轻度和中度的遗传相关关系,涩籽率在遗传上除与千粒质量呈轻度负相关外,与其他性状没有相关关系,发芽率与发芽指数以及发芽指数、芽苗长度与活力指数遗传相关紧密。

不同预处理对杉木种子萌发的影响

为研究不同预处理对杉木种子萌发的影响,寻求合理的杉木种子预处理方法,以杉木种子为研究对象,设置不同浓度的KMnO_4、NH_4Cl、H_2O_2溶液,对杉木种子进行不同时间的浸种处理,分析其对杉木种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数的影响。结果表明:合理的浓度和浸种时间有利于提高杉木种子质量,促进种子萌发。KMnO_4和NH_4Cl溶液在系列浓度和浸种时间处理下皆能不同程度的促进杉木种子萌发,在低浓度(0.1%、2%)处理下,各发芽指标随浸种时间增加而上升,且分别在0.1%浓度浸种3 h和2%浓度浸种0.75 h处理下达到最大值;随着H_2O_2溶液处理浓度的增加,杉木种子各发芽指标呈现出先上升后下降的规律,具有显著的浓度效应,且在5%浓度浸种3 h时达到峰值。据此认为,适当浓度的KMnO_4、NH_4Cl、H_2O_2溶液浸种一定时间均可促进杉木种子萌发,达到齐苗、壮苗的目的。

杉木不同世代、类型种子园种子品质改良效果的研究

对浙江省22个杉木种子园的种子品质进行了连续4a的研究。结果表明,种子园种子在千粒重、涩粒率、发芽率、发芽指数、芽苗生长、活力指数等6项品质性状上,分别比普通种子平均增长8.6%、-19.5%、2.0%、4.7%、2.7%和8.4%,平均遗传增益依次为4.7%、8.9%、0.8%、1.2%、1.1%和2.6%。约有60%95%种子园的种子,在不同品质性状上优于普通种,45.5%的种子园种子品质全面优于普通种。不同世代种子园之间,种子品质无明显变化规律,一般以1.5代种子园较好,2代次之,1代居后。由优良无性系组成的双系种子园,种子品质优良。优良种源种子园种子活力表现较为突出,强于1代、1.5代和2代种子园。

截杆处理对大龄杉木种子园种子产量与品质的影响研究

以杉木种子园大龄母树为研究对象,对其进行截杆试验,对比分析截杆与未截杆处理对母树球果产量、球果大小、种子产量、种子质量以及种子发芽能力的影响。结果表明,截杆处理对大部分无性系母树种子产量、种子质量以及种子发芽能力均具有显著的促进作用。截杆处理对球果产量指标影响不显著,但截杆后球果鲜重和干重的综合增益值均在60%以上;单株种子重、出籽率、种子千粒重和优良度的综合增益值分别为104.23%、33.90%、17.08%和82.72%;种子发芽率、发芽势和发芽指数的综合增益值分别为130.32%、134.41%、133.28%。说明截杆处理可提高母树种子产量和质量,且可显著提升种子的发芽能力,提高种子发芽率和整齐度,缩短种子发芽时间。

杉木败育种子及其涩粒物质的研究

杉木种子的涩粒(败育种子)约占种子数的30—70%,涩粒率高是杉木种子发芽率低的根本原因之一。试验表明,立地条件、授粉方式、胚胎发育、光照、涩粒物质及母株的遗传性等都与涩粒的形成有着密切关系。涩粒物质的成分很复杂,其中含萜类物质。还含有多种矿质元素。通过采取多种综合措施,可以有效地提高种子的质量,较大幅度地降低涩粒率。

杉木第3代种子园种子产量和养分因子分析

以福建沙县官庄国有林场杉木第3代种子园高产母树和低产母树为研究对象,分析了土壤和叶片养分含量特征,并探讨了种子产量与土壤和叶片养分含量之间的关系,以期为指导杉木种子园平衡施肥提供理论依据。结果表明,除40-60cm土层低产母树土壤Mg含量显著高于高产母树外,其余土层养分含量总体表现为高产母树大于低产母树。利用Spearman相关系数分析了种子产量与土壤和母树叶片大量元素和微量元素之间的相关程度,结果表明,种子产量与0-20cm和20-40 cm土层中的Ca、Mn、N、K和Zn含量的相关程度较高,而且与Ca含量的相关性达到了显著水平(P<0.05);与40-60 cm土层的P、Zn、Mn和Mg含量的相关性较强,与P含量的相关性差异达到极显著水平(P<0.01),与Zn含量的相关性达到显著水平。由此可见,有针对性的补充母树所需的养分元素,进行配方施肥,是实现种子园高产、稳产的关键措施。

杉木2.5代种子园开花物候遗传变异分析

在小坑林场2009年营建的杉木2.5代种子园中选择20个建园无性系,于2012年2月和3月开展开花物候观测。数据分析结果表明:各无性系间的始花期、盛花期和末花期存在极显著差异;同一无性系的雌雄花在始花期、盛花期上的差别也达到极显著水平,而在末花期上的差别未达到显著水平,说明同一无性系的雌雄花末花期较一致、重叠程度高,这可能会导致很大程度的自花授粉,也可能是造成杉木种子中涩粒含量高的原因之一。另外,各无性系始花期、盛花期的重复力极高,而末花期的重复力相对较低,表明始花期、盛花期受高度的遗传控制,末花期则受环境影响相对较大;极高的重复力显示了杉木种子园营建时对花期同步性进行选择将是非常有效的。

杉木种子园子代性状相关性研究

为进一步了解杉木Cunninghamia lanceolata种子园子代遗传变异规律,提高杉木群体良种选育效率,以浙江省17个杉木种子园子代为研究材料,于1998-1999年,在临安市横畈林场采用10区组、3-4株小区的完全随机区组设计,营建2片子代试验林。自造林后第2年起,连续6 a调查测定树高、胸径、材积、冠幅和侧枝性状等,在数理统计分析的基础上,研究了种子园子代性状之间的表型相关、遗传相关以及年-年之间的生长相关和秩次相关等。结果表明,种子园子代树高、胸径和材积之间呈极紧密相关,相关系数rp和rg达到或近于1.0,通过胸径对材积进行间接选择,选准率100%。冠幅、盘间距与生长性状之间分别呈中度相关和轻度-中度相关,盘侧枝数与生长性状之间在遗传上没有相关关系,每米侧枝数则有负相关关系。不同年龄之间的年-年生长相关,随着年龄的增长而增大,其生长秩次变化在2-3年生时已逐渐稳定,5-6年生时基本稳定,rs高达0.96-0.99。在杉木种子园子代测定中,早期选择可从造林后第2年生长期结束时开始,但其选择率必须比第2次选择增加1倍。在此前提下,如以6年生选择作为第2次选择,选准率达100%,即在6年生选择时能入选的植株,在此情况下将无一漏选。

模拟酸雨对杉木种子萌发和幼苗生长的影响

将杉木种子和当年生幼苗置于不同pH值的模拟酸雨条件下观测和分析其生理和生长变化。结果表明,pH2.0和pH3.5的模拟酸雨严重抑制了种子的萌发和幼苗的成活,其它处理则没有明显的影响。在pH2.0的模拟酸雨条件下,杉木幼苗叶片表现明显的受害症状,叶绿素含量下降,细胞透性增加,叶汁液酸化,从而使幼苗生长严重受阻。pH3.5的处理对幼苗叶片的伤害也比较明显,导致叶汁液pH值下降,生长量呈现下降趋势。pH5.0的处理对幼苗生长产生一定的促进作用,而pH6.0的模拟酸雨对种子萌发和幼苗生长的影响不明显。

外源低分子有机酸对杉木种子萌发及幼苗抗氧化特性的影响

为探讨杉木凋落物中低分子有机酸对杉木种子天然更新的影响,采用室内模拟试验,以课题组前期研究筛选的杉木凋落物源优势低分子有机酸(草酸、丙二酸、苹果酸、柠檬酸)及其混合酸的不同浓度溶液处理杉木种子,探讨其对杉木种子萌发、幼苗生长和抗氧化特性的影响。结果表明:低浓度(0.5~5 mmol/L)外源低分子有机酸能促进种子萌发及幼苗生长,高浓度(≥50 mmol/L)则表现为抑制杉木种子萌发和幼苗生长的作用,且对杉木幼苗具有严重的伤害作用。各处理中,以0.5 mmol/L混合酸处理杉木种子发芽率及发芽势最高,分别为79.0%和35.5%,较对照分别提高59.6%和163.0%,差异显著,而且对促进幼苗生长的作用亦最强。故混合酸与单一有机酸相比更有利于杉木种子萌发和幼苗生长,对幼苗的伤害程度亦最低。

杉木种子园种子产量及其主导影响因子的分析

为研究我国杉木种子园产量的主导影响因子及影响效应 ,调查收集了安徽西田、福建洋口和官庄、广东小坑 4个林场杉木 (Cunninghamialanceolata)种子园历年种子产量及与种子生产年份对应的有关气象资料 ,以开花受粉、幼果发育各个不同时期的 2 0个气象因子与种子产量进行逐步回归分析 ,探讨我国杉木种子园产量的大小年现象及周期特征。研究结果表明 ,杉木种子园投产初期大小年现象不显著 ,投产中、后期大小年现象出现的年度及周期特征完全一致 ,种子大小年周期一般为 2～ 3年。在同一地区气候条件相似的情况下 ,即使立地条件、无性系组成、母树密度等环境因子及管理技术有差异 ,种子产量周期特征也完全一致 ,表明气象因子是杉木种子园产量的主导影响因子。开花受粉期和幼果发育期的气候均有利 ,将形成种子大年 ,如都不利的话 ,将形成种子小年 ,甚至颗粒无收。开花受粉期气候有利而幼果发育不利或开花受粉期气候不利而幼果发育期有利 ,将形成种子平年或种子小年。一个地区气候状况在不同年份间的周期性改变 ,致使杉木种子园产量也发生周期性的变化。杉木分布的南带、北带、中带区域间 ,种子产量大小年发生年度和周期不一致。在目前人为不可能改变气候的情况下 ,利用不同地区种子产量周期不一致的特征 。

紫茎泽兰对杉木种子萌发及幼苗生长的化感作用

为探讨紫茎泽兰地上部分气态挥发物对杉木种子发芽的化感作用,在半透明密闭保鲜盒内分别用25,75,225g紫茎泽兰新鲜茎叶对杉木种子进行处理。结果表明,不同质量处理对杉木种子发芽过程有明显的影响,随着处理质量的增加,首日发芽数量下降,达到发芽高峰的天数延迟,发芽高峰当天发芽数降低,发芽过程曲线图由对照的急升急降逐渐变缓。不同质量处理对杉木种子萌发(发芽势、发芽率、发芽速率、萌发指数)及幼苗生长(胚根长、胚轴长、鲜重、干重)均有显著的影响。25g处理时对种子萌发及幼苗生长抑制作用较弱,随着处理质量的增加,抑制作用增强。杉木种子萌发及幼苗生长与处理质量之间呈极显著或显著的负相关,这些指标随着处理质量的增加呈直线下降。紫茎泽兰在林下及林缘的广泛分布,可通过化感作用影响杉木的天然更新和生长。

不同杉木半同胞家系种子生物学特性的差异

种子是延续物种、扩大种群生态位空间的生命载体。为探讨不同家系杉木种子的萌发特性及其生态适应性差异,对杉木种子园10个杉木半同胞家系种子的种子大小、萌发特性等进行比较研究。结果表明:不同杉木半同胞家系的种子大小及萌发特性存在显著差异。供试家系杉木种子发芽率随时间的变化呈"S"型增长,各杉木家系这种曲线变化趋势大致相同,但不同家系种子发芽的均匀性及同步程度有明显差异。23号的杉木家系种子发芽率高于50%,36号小于20%,20号小于30%,大部分杉木家系种子发芽率在30%-40%之间。不同家系杉木种子的萌发特性与种子大小无明显相关关系。以种子发芽特性为依据,10个家系杉木种子可分为速萌型、稳定型、正态型、延迟速萌型4种。