不同种源元宝槭苗木生物量及其分配特征研究

曹宇

(1.辽宁省沙地治理与利用研究所，辽宁 阜新 123000;2.辽宁章古台科尔沁沙地国家定位观测研究站，辽宁 阜新 123000)

元宝槭(Acertruncatum)，又名元宝枫、元宝树，是我国特有树种，适应性较强，分布广泛，具有良好的经济和观赏价值，已成为辽宁、山东、山西、河北等地主要栽培树种[1]。辽西北地区气候干旱、土壤瘠薄，适宜的荒山绿化及造林树种相对匮乏。元宝槭耐干旱、瘠薄，兼具良好的景观效果，对丰富干旱半干旱地区绿化树种具有重要意义。近年来，随着辽西北地区元宝槭栽培面积的扩大，各地种质资源不断涌入，不同产区、种源元宝槭在该地区的生长表现是否能满足生产、绿化、造林等实际工作需求，尚待研究加以明确。林木性状的种源地理变异是分布范围广的树种普遍存在的自然现象[2]，在引种栽培过程中林木生物量所表现出的差异特征，通常能够直观反映其种源变异与环境适应性[3,4]。本研究通过对不同种源元宝槭苗期生物量特征进行对比研究，了解其苗期生长及适应特性，以期为进一步筛选和培育适宜辽西北地区的元宝槭良种提供依据。

1 研究地概况

研究地位于辽宁阜新彰武县四合城林场，该林场地处科尔沁沙地东南部、辽宁省西北部，122°49′ E，42°56′ N。年均气温6.82 ℃，年均降水量450 mm左右，年均蒸发量1 590 mm，雨热同季，降水主要集中于6—8月；土壤以固定风沙土为主。植被类型属蒙古植物区系，以温带旱生植物为主，乡土树种以榆、蒙古栎、山里红、元宝槭等群落为主，人工造林以樟子松、杨树防风固沙林为主[5,6]。

2 研究方法

2019年5月，将自辽宁彰武四合城镇、章古台镇，辽宁铁岭县，山西运城市，山东聊城市5个元宝槭产地收集的种子，在辽宁彰武四合城林场苗圃进行播种。将每个种源按随机区组设计，划分播种区，3次重复。根据不同种源种子千粒质量计算播种量[7]，条播于1.5 m×20 m苗床内。种苗出齐后6—7月间苗2次，定苗200株m-2。9月在生长季末期对各产地元宝槭苗木开展生长调查，在各产地小区苗床中段，设置1 m×1 m样方3个，调查样方内全部苗木的苗高、地径，根据调查结果选择10株标准株进行挖取，尽量使根系呈自然状态，并测定根系长度、根幅和侧根数量。对样株按叶、茎、根分别采集样品，带回实验室清理后在75 ℃烘箱内烘至恒重，测定干重，计算各部分生物量和单株生物量，以及根冠比和茎叶比[8]。使用SPSS20.0软件对获得数据进行统计分析和差异性检验。

3 结果与分析

不同种源元宝槭苗木生长特征调查结果见表1。

表1 不同种源元宝槭样株生长特征

注：数据为平均值±标准差(下同)，不同小写字母表示种源间差异显著(P< 0.05)

3.1 不同种源元宝槭苗木生物量组成特征

经过对5个种源元宝槭苗木各器官生物量和单株生物量方差分析和多重比较表明，不同种源间元宝槭苗木生物量分配特征存在显著差异，见图1。各种源间元宝槭苗木单株生物量全距10.07～26.24 g，单株叶生物量全距5.65～13.64 g，单株茎生物量全距2.16～6.74 g，单株根生物量全距2.26～5.85 g。其中，辽宁四合城种源单株生物量最高(叶、茎和根生物量均最高)，辽宁章古台次之，辽宁铁岭、山东聊城和山西运城相近且较低。表明辽宁四合城和章古台种源元宝槭苗木的生物量高于其他种源。

3.2 不同种源元宝槭苗木生物量构成比例特征

不同大写字母表示同一种源植株叶、茎、根间差异显著，不同小写字母表示种源间同器官差异显著(P<0.05)

图2不同种源元宝槭苗木生物量构成比例

从图2可以看出，各种源元宝槭苗木生物量构成均以叶生物量占比最大，均在50%以上，茎和根占比较小，平均为23.1%和21.9%。辽宁四合城、辽宁章古台、辽宁铁岭3个种源茎生物量占比均较根系更大，而山东聊城和山西运城苗木的茎和根生物量构成比例则正相反。各种源间叶、茎、根生物量构成比较，除辽宁四合城和章古台苗木叶生物量占比相对略低外，其他种源则比较接近；茎生物量占比辽宁四合城和章古台种源最高，辽宁铁岭次之，山东聊城和山西运城最低；辽宁铁岭种源根生物量占比低于其他4个种源。表明不同种源元宝槭苗木生物量构成比例存在一定程度的趋同性和差异性。

3.3 不同种源元宝槭苗木根冠比、茎叶比特征

由图3和图4可知，不同种源元宝槭根冠比、茎叶比均存在明显不同。山东聊城和山西运城种源苗木的根冠比最大，辽宁铁岭种源最小，辽宁四合城和辽宁章古台种源居中。在茎叶比方面，辽宁四合城和章古台种源比其他种源高。山东聊城和山西运城种源在干旱环境下根冠比大，说明地上明显比地下部生长受到更大影响[3]。辽宁四合城和章古台种源茎叶比高，表明其茎干物质积累程度比其他种源高。辽宁铁岭种源根冠比和茎叶比均较小，说明其地上和地下部生长均受干旱环境影响较大。

4 结论与讨论

5个种源元宝槭苗木单株以辽宁四合城种源生物量最高，章古台种源次之，辽宁铁岭、山东聊城和山西运城种源比较接近且较低。在植株生物量构成上，均表现出一定的趋同性和差异性。各种源苗木叶生物量均占植株总生物量比重最大，均在50%以上，主要是由于在苗期叶生物量占比高，相应的光合有效面积更高，有利于光合产物的积累[8]。而在茎、根生物量分配方面，辽宁省3个种源与省外2个种源则表现出明显的差异，辽宁省3个种源茎生物量比例明显高于根生物量比例，省外种源则正相反，反映出不同纬度分布区林木适应性种源地理变异的一般模式[2,4,9]。

不同种源元宝槭苗木根冠比和茎叶比也存在显著差异，省外2个种源根冠比最大，但茎叶比较小，辽宁铁岭种源根冠比最小，茎叶比与省外种源相近，辽宁四合城和章古台种源茎叶比最大，根冠比居中。根冠比是衡量植物地上和地下生物量分配格局的重要指标，一定程度上能够反映植物逆境适应性与抗逆性关系。结合各种源苗木生长量(表1)和生物量特征(图1)，根冠比较大的山东聊城和山西运城种源苗木地上部生长量较低，而根系更长，但根幅小且侧根数量也较少，表明其在干旱环境下，地上和地下部生长均受到了影响，但地上部受到的影响相对于根系更大[8]。因此，山东聊城和山西运城种源苗木根冠比增加和茎叶比降低，反映了其在干旱适应或影响下的表形可塑性差异特征。

辽宁四合城和章古台种源元宝槭苗木在生物量、生物量分配特征和构建结构方面，相对于其他种源更适宜辽西北干旱环境，并有利于林木生产力的持续发展。因此，在该地区元宝槭推广栽培中，可作为主要种源进行选择应用。