嫩江云杉造林特性及叶片形态特征研究

及 利，张 洁，王会仁，杨立学

(东北林业大学林学院，哈尔滨150040)

嫩 江 云 杉 (Picea koraiensis Nakai var．nenjiangensis S．Q．Nie et X．Y．Yuan)形态特征大半相同于红皮云杉，高可达30 m以上，胸径60～90 cm，是红皮云杉的变种，位于大、小兴安岭与松嫩平原交界处，属于温带半湿润大陆季风气候。20世纪50年代末期，与嫩江云杉紧密相连的大面积天然林被砍伐变为农田，致使这片古老而珍贵的嫩江云杉林成为“孤岛”［1］。由于农业生态系统和森林生态系统的巨大差异(能流、物流、气候差异)，使该树种长期脱离原生植被森林环境的影响而要经受干旱季风等环境胁迫与影响，在生长发育的生理上、抗性上以及外部形态等各方面产生能适应此环境条件的种种变异，并将其遗传给下一代，形成适应性气候生态型。目前关于嫩江云杉的研究较少，主要集中在其生理特性，扦插技术方面［2～3］。本研究开展了嫩江云杉(抚育及未抚育)林木蓄积量调查、红皮云杉和嫩江云杉2 a生幼苗苗高、地径分析、4种苗木(落叶松、红松、红皮云杉、嫩江云杉)造林成活率的统计、嫩江云杉与红皮云杉叶片形态差异等研究，分析了红皮云杉变种——嫩江云杉在生态适应性上的变化，以期为嫩江云杉在园林绿化上的应用以及日后的人工造林起到指导作用［4～5］。

1 材料与方法

1．1 试验地概况

高峰林场处于松嫩平原与大、小兴安岭之间的过渡地带，地貌以波状平原为主，呈北高南低的半丘陵地势，西靠嫩江狭长的河谷带，成片的针叶林与四周的农田相辉映形成绿色岛屿，地理环境及物候具有明显的特殊性。

1．2 试验方法

2002年春天，于黑龙江省嫩江林业局高峰林场苗圃常规培育嫩江云杉与红皮云杉各0．4 hm2。嫩江云杉种子来自于高峰林场选定的60～79 a的母树林，红皮云杉种子采自嫩江林业局中央站林场。2006年8月上旬，按照对角线法对4a生嫩江云杉与红皮云杉幼苗生长状况进行调查，数量为各树种苗木育苗总面积的5%。嫩江云杉幼苗密度平均为120株/m2，红皮云杉幼苗密度平均为110株/m2。

2003年采用2 a生落叶松、红松、红皮云杉、嫩江云杉苗木造林(2 a生苗木均来高峰林场苗圃)，2个月后统计各树种的成活率。

对24 a生的抚育的和未抚育的嫩江云杉进行每木检尺，通过二元立木材积表查出单株立木材积，进而求得总的林木蓄积量。

参照其他研究者的方法［6～13］，分别选取生长情况一致的红皮云杉和嫩江云杉中龄林，取其叶片在电镜下进行扫描，观察其形态特征。

2 结果与分析

2．1 圃地嫩江云杉与红皮云杉育苗及幼苗生长

嫩江云杉与红皮云杉幼苗苗高如图1所示。

图1 嫩江云杉与红皮云杉幼苗苗高Fig．1 Seedling height of Picea koraiensis Nakai var．nenjiangensis and Picea koraiensis Nakai

结果表明，嫩江云杉的平均苗高为33．73±0．20 cm，红皮云杉平均苗高为25．00 ± 0．15 cm，嫩江云杉与红皮云杉苗高生长差异显著(P＜0．05)。嫩江云杉的平均地径为 0．56 ± 0．01 cm，红皮云杉平均地径为0．45 ±0．01 cm，嫩江云杉与红皮云杉地径生长差异显著(P＜0．05)。差异情况如图2所示。

图2 嫩江云杉与红皮云杉幼苗地径Fig．2 Seedling collar diameter of Picea koraiensis Nakai var．nenjiangensis and Picea koraiensis Nakai

2．2 干旱对造林成活率的影响

图3 4种树种造林成活率Fig．3 The survival rate of four different afforestations

2013年春季造林后近2个月未降雨，土壤干旱，四种不同类型树木的造林成活率如图3所示，嫩江云杉和红皮云杉的成活率显著高于落叶松和红松，而且嫩江云杉显著高于红皮云杉，达到了90%以上，而落叶松和红松的造林成活率则只有60%左右。上述结果表明相对于红松、落叶松、红皮云杉等乡土树种，嫩江云杉耐旱性更强。

2．3 抚育对嫩江云杉的影响

如图4所示，嫩江云杉在全光条件下生长良好，发育正常，比林冠下生长速度快。对24 a生嫩江云杉的抚育林和未抚育林的林木蓄积量调查显示，抚育林蓄积量显著高于未抚育林，几乎达到100 m3，而未抚育林仅有40 ～50 m3。

图4 嫩江云杉抚育与未抚育林林分蓄积量Fig 4 The stand volumes of tending and un-tending plantation of Picea koraiensis Nakai var．nenjiangensis

这表明嫩江云杉同红皮云杉均为在一定庇荫条件下更新和生长起来的，有很强的耐荫力，但在营造人工林时进行林冠下造林或在一定庇荫度下造林，虽然也能成林，但较之全光下造林生长缓慢。

2．4 嫩江云杉物候期调查

见表1，嫩江云杉在5月中旬当日平均气温达到10℃时叶芽才开始膨大，比落叶松晚15 d左右，因此造林时间即使后延15 d也能保证萌动期前造林，提高造林成活率。

表1 嫩江云杉与落叶松物候期Tab．1 The phenological period of Picea koraiensis Nakai var．nenjiangensis and Larix gmelinii

2．5 嫩江云杉与红皮云杉形态特征对比

如图5所示，扫描电镜观察结果表明，与红皮云杉相比，嫩江云杉上表面各有1～2条气孔线，少于红皮云杉拥有2条气孔线;嫩江云杉下表皮拥有2条气孔线，多于红皮云杉的1条气孔线。嫩江云杉上表皮气孔少，下表皮气孔多，既降低了蒸腾速率，又增加了气体交换率，使得嫩江云杉较红皮云杉的同化作用加强，从而更速生。红皮云杉下面棱上有2列刺，且排列紧密自针叶尖部向基部递减;嫩江云杉叶形较圆而且光滑，下面棱上有1列刺，排列均匀稀疏。

图5 嫩江云杉与红皮云杉叶片形态特征Fig．5 The leaf morphological characters of Picea koraiensis Nakai var．nenjiangensis and Picea koraiensis Nakai

因此，与红皮云杉相比，嫩江云杉叶形较圆而且光滑，被粉尘堵塞的状况较轻，伴随较高的同化作用，易于作为城市中较优良的抗污染树种。

3 结论

经过及时抚育管理的24 a生嫩江云杉人工林林木蓄积量显著高于未经过抚育管理的。在2个月未下雨的前提下，嫩江云杉的成活率依旧达到了90%以上，说明嫩江云杉的抗旱能力极强。嫩江云杉叶片上表皮气孔少下表皮气孔多，使其相对于其它乡土种增加了气体交换率，同化作用增强，又降低了蒸腾作用;嫩江云杉叶片相较于红皮云杉更光滑，使得嫩江云杉叶片不易被粉尘堵塞，增强了抗污染性。综上所述，从长远观点看嫩江云杉是一个高产树种，而且是培养大径级用材林的珍贵树种，具有适应性广，抗性强的优点，是园林绿化树种的良好选择，同时也是人工造林时的优秀树种。

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