高文韜 孟慶繁 陳玉寶 林天喜 吳相菊 張顯龍

(北華大學，吉林，132013) (吉林市林業(yè)科學研究院) (吉林省蛟河林業(yè)實驗區(qū)管理局)

柳樹具有生態(tài)適應性廣、萌蘗力強、生長快、成材早、生物產(chǎn)量高等優(yōu)點，是適宜營造短輪伐期生物質能源林的優(yōu)良樹種之一。美國、瑞典、加拿大、巴西、丹麥等歐美國家于20世紀七八十年代開始生物質能源林短周期培育技術的研究，篩選出了許多優(yōu)質、速生、適應性強的楊、柳樹品種及無性系和雜交新品種，并總結出了從品種選擇、栽培地選擇、造林材料的處理和栽植方法、林分管理、病蟲害控制、收獲方法等一整套培育技術［1－6］。我國20世紀90年代才有江蘇省林科院、西北農(nóng)林科技大學、南京林業(yè)大學、湖南省林科院等單位開展此類研究［2－5］。吉林省有柳樹37種［7］，大多數(shù)還處于野生未被開發(fā)利用狀態(tài)，吉林省乃至東北地區(qū)尚缺乏速生生物質能源柳優(yōu)良無性系(品種)。為此，北華大學2003年開始，從美國引進生物質能源柳6種16個優(yōu)良無性系，旨在豐富吉林省的速生生物質能源柳優(yōu)良無性系(品種)，滿足培育短周期生物質能源林的需要。經(jīng)過9 a引種馴化取得了初步成功，為吉林省今后大面積開展培育短周期生物質原料林提供了支持。

1 原產(chǎn)地與引種地自然概況

原產(chǎn)地為美國紐約州，引種試驗地位于蛟河市前進鄉(xiāng)吉林省蛟河林業(yè)實驗區(qū)管理局境內(nèi)，原產(chǎn)地與引種地自然概況見表1。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

試驗材料為引自美國的生物質能源樹種柳樹無性系。2008年5月，將經(jīng)過多年馴化篩選出的6個種15個柳樹無性系與吉林省當?shù)厣L表現(xiàn)良好的柳樹2個對照種，定植在吉林省蛟河林業(yè)實驗區(qū)管理局前進鄉(xiāng)境內(nèi);面積1 hm2，采用壟植，株行距60 cm×70 cm，帶寬1.5 m。穗條長度10 cm，粗度直徑0.5 cm。

6個種15個柳樹無性系:旱×白柳(Salix matsu-dana×S.alba)AAUSC、AAUSL，白柳 (S.alba)ASA2，毛枝柳(S.dasyclados)ASV1，鉆石柳(S.eriocephala)AS25、A95018、AS287、AS95316、AS625，歐洲紅皮柳(S.purpurea)A95042、APUR12、AFC189、AFC190、AB193，褪色柳(S.discolor)AS365(由于抗寒性極弱，淘汰1個無性系AS95311)。

2個對照種:ZA1(CK)(垂暴109 S.babylonica×S.fragilis)和ZA2(CK)(饅頭柳 S.Umbraculifera)。

表1 原產(chǎn)地與引種地自然概況

2.2 物候、生長節(jié)律觀察及生長量測定

在2年生不同無性系中，分別隨機選取30株生長健壯、無病蟲害的植株作為觀測樣株。在物候變化季節(jié)，1～2 d觀察一次，在其它季節(jié)，物候觀察與生長節(jié)律測定一并進行，即每月10日、20日、30日各一次，每日觀測時間為14:00—16:00。全株生長量10月下旬測定。樹高、地徑生長量分別用鋼卷尺和游標卡尺進行量測，然后統(tǒng)計求算平均值。

2.3 抗逆性測定

5—9月份，在2年生不同無性系中，各隨機選取30株樹，按抗寒癥狀等級及抗寒性指數(shù)等級［8］和有關病、蟲害標準［9］進行抗性調查。抗寒性指數(shù)R=(1X1+2X2+3X3+4X4+5X5)/∑(X1+X2+X3+X4+X5)。其中:1～5為不同抗寒性指數(shù)等級;X1～X5為相對于不同受害等級的株數(shù)，當R值在1.00～1.50時為Ⅰ級(強)、1.51～2.50 為Ⅱ級(較強)、2.51 ～3.50 為Ⅲ級(中等)、3.51 ～4.50 為Ⅳ級(較弱)、4.51 ～5.01為Ⅴ級(極弱)［8］。

2.4 燃燒值測定

每個無性系隨機取樣3～5株，從基部砍伐后，全部帶到實驗室。在烘箱中105℃經(jīng)8～10 h烘至恒質量，然后粉碎混勻，過篩(0.25 mm)，晾干處理，制成試樣備用。將0.5 g的測定樣品，裝于純氧彈中在全自動量熱儀zdhw－2000(河南省鶴壁，天宇)進行燃燒。燃燒產(chǎn)生的熱為氧彈周圍已知質量的蒸餾水及熱量計整個體系所吸收，并由貝克曼溫度計讀出水溫上升的溫度，該上升的溫度乘以熱量計體系和水的熱容量之和，即可得出樣品的熱值［8］。

3 結果與分析

3.1 生長量及抗性

2009年5月—2010年4月，分別對2年生6個種15個柳樹無性系的生長量及抗性進行調查，結果見表2。

表2 2年生柳樹各無性系生長量及抗性對比

表3 地徑多重比較(α=0.01)

表4 樹高多重比較(α=0.01)

從表2～4可以看出:15個無性系均無凍害現(xiàn)象。絕大多數(shù)無性系也沒有發(fā)生病害，只有AS365無性系易感柳葉柵繡病(Melampsora arotica Rostr)。各無性系抗蟲能力強，蟲害非常少，僅有極少量的東方絹金龜(Serica orientalis Motschulsky)、柳十八斑葉甲(Chrysomela salicivorax Fairm)在春季及初夏時取食個別無性系葉芽或葉片。通過對15個無性系抗性及生長量性狀綜合評價，初步篩選出8個無性系適合在蛟河生長，即:旱×白柳AAUSC、AAUSL，白柳ASA2，毛枝柳 ASV1，鉆石柳 AS25、A95018，歐洲紅皮柳A95042、APUR12(樹高:F=4.14＞F(0.05)=1.71;地徑:F=11.27＞F(0.05)=1.71)。

3.2 物候、生長節(jié)律

2011年對篩選出生長較好的8個無性系物候、年生長節(jié)律進行了觀測，見表5、圖1和圖2。

表5 2年生柳樹各無性系的物候

從表5可見，引進無性系與當?shù)貙φ掌贩N(ZA1、ZA2)的物候期相差不大，大多數(shù)無性系高生長始期、末期基本與當?shù)仄贩N相同，少數(shù)無性系相差2～10 d，但都能完成生長發(fā)育，形成冬芽。從圖1、圖2中可以看出，引進8個無性系地徑生長主要集中在5—9月，多數(shù)品種的生長呈單峰型，生長高峰期出現(xiàn)在6月份，只有ASA2與當?shù)貙φ辗NZA1的地徑生長高峰期出現(xiàn)在7月。AAUSC的生長呈雙峰型，在6月出現(xiàn)一次生長高峰之后，到了8月有出現(xiàn)了一個小的生長高峰。高生長也主要集中在5—9月，多數(shù)無性系的生長呈單峰型，生長高峰期出現(xiàn)在6—7月份。其生長節(jié)律基本上與當?shù)貙φ辗N生長節(jié)律相同。由此可見，引進的柳樹無性系適應引種地的氣候條件。

圖2 2年生柳樹各無性系高生長節(jié)律圖(蛟河，2011)

3.3 熱值

熱值是指單位質量干物質在完全燃燒后所釋放出的熱量值［10］。它反映了綠色植物在光合作用中固定太陽輻射的能力，是植物本身的重要特征，也是衡量第一性生產(chǎn)力的重要指標［11］。通過對植物熱值的研究，不僅可以較充分揭示生態(tài)系統(tǒng)中的能量分布特征和能流過程;而且將植物的熱值和干物質產(chǎn)量結合起來，可以較好地評價生態(tài)系統(tǒng)中初級生產(chǎn)力的狀況［12］。

2010年4月，對15個生物質能源柳無性系的干重熱值進行測定，結果見表6、干重熱值多重比較見表7。由表6、表7可以看出，17個無性系之間干重熱值差異極顯著(F=17.00＞F(0.001)=3.34)，與對照種ZA1(CK)相比，引進的15個柳樹無性系干重熱值差異均極顯著。篩選出生長量高、抗性強的8個優(yōu)良柳樹無性系干重熱值都比對照種ZA1(CK)高，是標準煤熱值(25 384 J/g)的66.41% ～70.62%，具有較大的能量儲備和較高的干重熱值。

表6 不同柳樹無性系的干重熱值的測定結果 J·g－1

表7 不同品種柳樹無性系干重熱值的多重比較(α=0.01)

4 結論與討論

美國生物質能源柳無性系在吉林省蛟河4月中旬芽萌動，4月下旬—5月上旬完全展葉，5月中下旬開始高生長，9月中旬結束，10月中旬落葉。高生長呈單峰型，高峰期出現(xiàn)在6—7月;地徑生長主要集中在5—9月，多數(shù)無性系的生長呈單峰型，高峰期出現(xiàn)在6月。

根據(jù)邁依爾“氣候相似論”的原理［8］，將原產(chǎn)美國紐約的柳樹優(yōu)良無性系引種到氣候相似的吉林省中東部蛟河林區(qū)試種，通過9a的試驗，篩選出生物質能源柳 5種 8個無性系:旱×白柳 AAUSC、AAUSL，白柳 ASA2，毛枝柳 ASV1，鉆石柳 AS25、A95018，歐洲紅皮柳 A95042、APUR12。從生長量、干重熱值和適應性看，都好于或接近當?shù)貙φ辗N。吉林市林業(yè)科學研究院等單位，從美國、加拿大等地引種的美洲短葉松(Pinus banksiana)、白云杉(Picea glauca)等樹種，現(xiàn)已成功在吉林省造林推廣［13］。高文韜等［14］2007年從加拿大薩斯客徹溫(年平均溫度2.2℃，極端低溫50℃，相對濕度57%，年降水量350 mm，≥10℃積溫2 111℃)成功引進榿葉唐棣(Amelanchier dlnioliaf)，栽植于吉林省蛟河林業(yè)實驗區(qū)管理局(年平均溫度1.7℃，極端低溫－43.5，≥10℃積溫2 350℃)，現(xiàn)已進入盛果期。這些事例都充分證實，引種地與原產(chǎn)地氣候條件基本相似的“氣候相似論”原理。吉林省中東部(蛟河)林區(qū)林木引種主要限制因子是低溫(年平均溫度，極端低溫)，此次引種的原產(chǎn)地美國紐約州，雖然年平均溫度、≥10℃積溫比引種地高，但極端低溫基本相同;同時，此次引種原產(chǎn)地與引種地緯度只相差1°10'，也符合林木引種規(guī)律中“一次引種緯度幅度5°～10°，經(jīng)度幅度只要無特殊地形和土壤影響，可以跨山越?！钡姆秶螅?5］。篩選出的美國生物質能源柳無性系干重熱 值為17 367．71 J/g，是標準煤熱值(25 384 J/g)的66．41% ～70．62%，是長白山林區(qū)蒙古櫟熱值(19 130J/g)、紫椴熱值(18 900 J/g)、色木槭熱值(18 420 J/g)、白樺熱值(18 290 J/g)等主要天然闊葉樹種熱值的88．12% ～96．35%［16］。由此可見，引進的美國生物質能源柳具有較好適應性和較高的干重熱值，可以將美國生物質能源柳優(yōu)良無性系，作為培育短周 期生物質能源林在吉林省進行擴大引種栽培試驗。

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