杨树新品种欧美杨177 的综合评价

刘 巍,蔄胜军,梁德军,彭儒胜,尹 杰,侯 庚

辽宁省杨树研究所,辽宁盖州 115213

杨树（Populusspp.）是我国主要造林树种，具有生长快、适应性广、繁殖方法简单等特点，尤其在我国北方地区的工业用材林、防护林中具有不可替代的作用，不仅肩负着产业建设的重任，还承担着生态文明建设的使命。辽宁省杨树人工林面积为5.7×107m2，占全省森林面积的10%左右，杨树总蓄积量为2500 万m3，占全省总蓄积量的10.3%。杨树引种是杨树遗传改良的重要途径之一，也是提高杨树生产力的主要手段之一[1]。20 世纪60 年代开始，辽宁省为丰富造林树种，扩大品种资源选择空间，从国内外相继引进大量杨树品种或无性系，如沙兰杨、I-214、健杨、荷兰3930 杨、108杨等，极大地丰富了杨树基因资源，促进了辽宁省杨树产业的发展[2]。但是近年来由于商业行为炒作，生产上盲目追求速生和经济效益，造成品种栽植混乱，杨树人工林出现大面积死亡现象，经济损失惨重。随着生态文明建设的发展，社会对速生、抗逆性强的杨树良种的需求日益增长，引进和选育适应性和抗逆性强的速生杨树品种是生产急需解决的问题。

欧美杨177 为美洲黑杨与欧洲黑杨杂交种，是中国林科院从欧洲引进的无性系，2007 年引入辽宁省，通过苗期测定和多点田间测试等综合评价，该品种具有速生、抗病性强、材质优良等特性，适合于辽宁中南部平原地区推广栽植，2018 年通过辽宁省林木良种审定。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

苗期性状测定试验地位于凌海市金城镇。地理坐标为东经121°22′，北纬41°12′，年平均气温8.4 ℃，≥10 ℃年有效积温3400～3600 ℃，年均降雨量550～620 mm，无霜期170～180 d。土壤为薄腐碳酸盐草甸土，质地沙土至沙壤土，土壤偏碱性，地下水位2～3 m。

无性系多点区域对比试验主要分布在锦州市及周边区域，位于辽宁中西部，具体为黑山县、义县和盘山县。锦州地区年均温8.5 ℃，1 月均温-9 ℃，7 月均温24 ℃，年降水量600 mm 左右。降雨集中7、8 月，年蒸发量1726.6 mm，无霜期170～180 d，生长期为170 d 左右，盘山县气候条件与其相似。

1.2 试验材料

苗期性状测定试验材料主要有欧美杨177（P.×euramaricana‘177’）、中辽1 号（P.×euramaricanacl.‘zhongliao1’）、111 杨（P.×euramaricana‘Bellotto’）、014 杨（P.×euramaricana‘014’）和LX-6[（P.×Liaoningensis）×P.pseudo-simonii]。中辽1 号为对照种（CK）。试验苗木于2015 年采用扦插繁殖方法育苗，为1 年生幼苗，扦插苗圃位于凌海市金城镇。

叶锈病观测试验材料主要有欧美杨177、中辽1 号、111 杨、014 杨、渤丰1 号杨（P.×euramaricanacl.‘Bofeng 1’）、渤丰3 号杨（P.×euramaricanacl.‘Bofeng 3’）、小青杨（P.pseudo-simonii）、辽宁杨（P.×Liaoningensis）、中绥12（P.deltoides×P.cathayana‘Zhongheifang 12’）和93-8-18（P.deltoides×P.cathayana）。中辽1 号为对照种（CK）。试验苗木于2016 年采用扦插繁殖方法育苗，为1 年生幼苗，株行距为30 cm×60 cm，扦插苗圃位于凌海市金城镇。

无性系多点区域对比试验材料主要有欧美杨177、中辽1 号、111 杨、K99（P.×euramaricanacl.‘K99’）、渤丰4 号杨（P.×euramaricanacl.‘Bofeng 4’）、赤峰杨（P.×xiaozuanicacv.‘Chifeng’）、93-8-18、LX-6 和西丰杨（P.deltoides×P.cathayana）。中辽1 号和赤峰杨为对照种（CK）。试验材料在凌海市金城镇苗圃扦插育苗，用于大田造林试验。

1.3 试验方法

1.3.1 苗高生长节律测定 试验苗木于2015 年4 月下旬扦插，株行距设计为30 cm×60 cm，随机区组设计，3 次重复，每小区80 株。插穗于5 月中上旬开始萌芽，5 月下旬开始，每小区固定10 株，共计30 株挂牌标记，每隔10 d 采用测高尺测量苗高生长量，直到苗木停止生长结束。

1.3.2 单株叶面积测定 根据苗高测量值，以平均苗高的±3%为误差范围分别在3 个区组内各选取2株作为标准株，从8 月8 日开始，每隔20 d 分别数取植株叶片总数，然后将植株平均分成上、中、下3 层，计算每层叶片数占植株总叶片数比例，再根据比例分层取叶，每株每层取5 片叶片，采用纸样称重法计算叶面积[3]。

1.3.3 净光合速率测定 根据苗高测量值，以苗高的±3%为误差范围选择测定植株，每品系3 株，并挂签标记，采用Li-6400 便携式光合仪测定净光合速率指标，从6 月中旬开始，1 次/20 d，测定时间选择在上午10:30-11:00，每株选取向南伸展的自植株顶向下8～10 片健康叶片，取多次测定平均值。

1.3.4 杨树苗期叶锈病抗性评价2016 年9 月，在杨树叶锈病发生较严重的年份，对苗圃扦插的不同类别的10 个品系苗木进行叶锈病调查，每个品系按其栽植圃地随机抽取15 株调查株，每株按不同方位随机选取数片叶子，总叶数100 片以上。感病指数和叶锈病分级标准如下：

杨树叶锈病分级标准[4]及抗性分级[5]见表1、表2。

表1 杨树叶锈病分级标准Table 1 The grading criteria of Melampsora larici-populina

表2 杨树叶锈病抗性分级Table 2 Grade of poplar resistance to Melampsora larici-populina

1.3.5 多点区域对比试验2010 年秋选择5 个品系，利用1 年生根桩在黑山县建立区域对比试验林，随机区组设计，3 次重复，密度4 m×6 m，对照种为当地主栽的中辽1 号；2012 年秋选择5 个品系，利用1 年生根桩在义县建立区域对比试验林，随机区组设计，3 次重复，密度3 m×6 m，对照种为当地主栽的赤峰杨；2014 年秋选择5 个品系，利用1 年生根桩在盘山县建立区域对比试验林，随机区组设计，3 次重复，密度2 m×6 m，对照种为当地主栽的中辽1 号。材积计算公式：

V=0.19328321D2H+0.007734354DH+0.82141915D[1]。

1.3.6 木材材性及制浆性能测定2018 年，以黑山县试验林8 年生欧美杨177 和中辽1 号为材料，分别测定与制浆造纸相关的材性指标，包括纤维素含量、木质素含量和基本密度等。纤维形态检测采用瑞典产L&W 纤维质量分析仪测量；木材基本密度测定方法参照国家标准GB1933-2009；综纤维素含量测定参照国家标准GB/T 2677.10-1995。制浆采用硫酸盐法，碱量15%，硫化度20%，材性及制浆性能测定由天津科技大学造纸学院完成。

2 结果与分析

2.1 苗高生长节律

杨树苗木的年生长高度是衡量苗木质量的重要指标之一，是杨树苗木分级的主要依据[6]。试验所测定品系均为速生的黑杨类无性系。由图1 可知，欧美杨177 苗高年生长量最大，达298.5 cm，超过对照种中辽1 号4.4%。各品系苗高年生长基本符合“S”型生长规律[7]。5 个品系均从7 月中下旬开始进入高生长速生期，8 月末速生期结束。其中，欧美杨177 速生期内苗高净生长量198.9 cm，占全年生长量的66.6%。

图1 1 年生苗高生长曲线Fig.1 Growth curve of one-year-old seedling height

2.2 叶面积生长指标

总叶面积是植物进行光合作用的空间范围，对光合作用能力有着直接影响，叶面积大对植物进行光合作用有利[8,9]，是遗传改良早期选择的重要内容[10,11]。由表3 可知，各品系平均叶面积从8 月上旬至9 月中旬呈上升趋势，欧美杨177 平均叶面积最大，达到272.05 cm2超对照种中辽1 号19.46%。8 月28 日各品系总叶面积均达到最大值，5 个品系总叶面积差异极显著（P＜0.01）。其中，欧美杨177 的总叶面积最大，达到16385 cm2，超对照种中辽1 号10.62%，能够截获更多的光能，提高光能利用效率，为积累更多的干物质提供基础条件，可作为杨树速生的一个重要参数。

表3 叶面积生长对比Table 3 Contrast of leaf-area growth

2.3 净光合速率（Pn）生长季变化

光合作用是植物形成生物量的重要基础，是植物本身内在遗传基因型的外在体现[12]。净光合速率是表示光合作用强弱变化的核心指标之一[13]。由图2 可知，5 个品系净光合速率生长季内均呈单峰型曲线，最高值均出现在速生期内，品系间生长季内净光合速率最高值比较接近，说明同类杨树的净光合速率差别较小。其中，欧美杨177 在7 月末速生期中前期达到最高值27.05 μmol·m-2·s-1，与其苗高生长节律相吻合。各品系净光合速率的峰值均出现在速生期内由于7-8 月份，杨树处于生长旺盛期，叶片叶绿素含量较高，环境温度和光合有效辐射也较高，因此，净光合速率达到最大。

图2 净光合速率生长季变化Fig.2 Change of net photosynthetic rate in growing season

2.4 杨树叶锈病抗性评价

杨树叶锈病是比较严重的杨树病害之一。为评价欧美杨177 的抗病能力，以10 个不同类型的杨树品系为对象，对杨树叶锈病进行田间测定。由表4 可知，10 个不同类型杨树品系对叶锈病的抗性表现出较大的差异，发病率35.7%～100%，感病指数6.1～95.4。其中，欧美杨177 感病指数为6.1，属于高度抗病型品种，中辽1 号感病指数为28.9，属于抗病型品种。说明欧美杨177 抗叶锈病能力明显好于对照种中辽1 号。

表4 不同杨树品种对叶锈病的抗病性Table 4 Resistance of different poplar varieties to Melampsora larici-populina

2.5 区域试验生长情况

由表5 可知，9 年生欧美杨177 平均胸径22.27 cm，平均树高17.2 m，平均材积0.379 m3，分别超过中辽1 号（CK）18.77%、16.22%和36.82%。7 年生欧美杨177 平均胸径19.73 cm，平均树高14.3 m，平均材积0.292 m3，分别超过赤峰杨（CK）30.32%、12.60%和48.22%。5 年生欧美杨177平均胸径17.62 cm，平均树高13.8 m，平均材积0.247 m3，分别超过中辽1 号（CK）9.99%、3.76%和15.42%。方差分析和多重比较表明，各地试验林参试品系材积生长量差异均达显著水平（P＜0.05）。

表5 不同杨树品种多点区域试验结果Table 5 Growth performance among different poplar varieties at multi-regional trials

2.6 材性及制浆性能

由表6 可知，8 年生欧美杨177 木材基本密度0.347 g/cm3，纤维素含量为49.74%，高于对照种中辽1 号；纤维长度878 μm，长宽比达到38.7，长宽比相对较大，纤维粗度相对较小，说明该品种的纤维较为细长，具备较好的纤维抄造性能，成纸的柔韧性和纤维间的结合性相对较好，满足制浆造纸行业的需求，是优良的纤维用材品种。

表6 8 年生欧美杨177 和中辽1 号木材材性Table 6 The wood properties of P.×euramaricana‘177’and P.×euramaricana cl‘zhongliao1’at eight years old

由表7 可知，在相同硫酸盐法蒸煮条件下，欧美杨177 的纸浆卡伯值（残余木素含量）较高，这与其原料的总木素含量较高有关。欧美杨177 的蒸煮黑液的残碱较高，说明该原料的总抽出物含量（冷水抽出物、热水抽出物、1%NaOH 抽出物、苯醇抽出物）可能较低，其制浆性能较好。2 种杨树硫酸盐化学浆的抗张强度均较好，裂断长都超过7 km，撕裂指数超过12 mN*m2/g，欧美杨177的抗张强度略高，这与其原料中纤维的平均长度以及长度分布有密切关系。

表7 欧美杨177 和中辽1 号制浆性能比较Table 7 Comparison of kraft pulping performance betweenP. ×euramaricana ‘177’and P. ×euramaricana cl‘zhongliao1’

3 讨论

表型性状测定是林木良种选育的主要内容之一，根据苗木的生长节律，摸清苗期的生长动态，确定田间管理措施和抓住关键时期，是生产中培育优良苗木的重要技术环节[14]。本研究通过苗期生长性状测定，得出欧美杨177 苗高年生长量最大，其速生期内苗高净生长量198.9 cm，占全年生长量的66.6%。苗木在速生期内生长迅速，其生长量决定着整个生长期苗木的总生长量，对水分和养分的需求量较大，因此，苗木速生期内应加强水肥管理，满足苗木代谢旺盛、快速生长过程中所需的水肥条件。叶面积的大小和其分布直接影响着林分对光能的截获和利用，进而影响着林分生产力。丁昌俊[9]等研究表明，美洲黑杨总叶面积与株高呈极显著正相关。本研究中，欧美杨177 总叶面积均最大，达到16385 cm2，超过对照种中辽1 号10.62%，具备高光能利用效率的表型性状，也是其苗期速生的一个主要原因。

杨树叶锈病是杨树苗期和幼树阶段的重要叶部病害，发生最为普遍，为杨树5 大重要病害之首，可严重影响树木的生长[15]。近年来，辽宁省杨树叶锈病发生较为严重，每年都有不同程度的危害，在危害较重的年份，大多数品种苗木整株叶片表面密生夏孢子堆，吸收叶片水分、阻碍光合作用正常进行，甚至造成苗木叶片提前1-2 个月干枯脱落，致使苗木营养积累不足，木质化程度不够，生长严重衰弱，极易发生越冬伤害，同时为烂皮病等弱寄生菌的侵染危害提供了条件，最后整株苗木干枯死亡。抗病良种选育是控制杨树病害最经济、最有效的措施。通过苗期观测试验和连续多年的大田造林试验观察，发现不同杨树品种对杨树叶锈病的抗性存在较大的差异，而欧美杨177 表现出极强的抗病性，也是该品种一个重要的优良特性。另外，本研究选择在叶锈病发生较重的年份进行抗病性评价，评价结果更能够说明品种的抗病能力。

在杨树优良品种的选育过程中，木材品质是仅次于生长速度的主要考虑因素[16]。纤维形态是造纸工业衡量纤维原料优劣的依据[17]，而木材密度、综纤维素和纤维素含量与纸浆产量密切相关[18]。欧美杨177 木材纹理直，8 年生木材基本密度0.347 g/cm3，纤维素含量为49.74%，纤维长度878 μm，达到国际木材解剖学家协会理事会规定的略短纤维组标准（700～900 mm）。纤维长宽比达到38.7，满足纤维长宽比大于30 的制浆性能标准。

4 结论

（1）欧美杨177 具有优良的速生特性。在辽宁黑山县，9 年生欧美杨177 平均胸径22.27 cm，平均树高17.2 m，平均材积0.379 m3，分别超过对照种中辽1 号18.77%、16.22%和36.82%，表现出明显的速生优势，且具有较好的抗寒性，未发现有冻害现象。欧美杨177 对杨树叶锈病具有极强的抗性，属于高度抗病型品种。另外，该品种还具有干型好、遗传稳定、易繁殖等特点，是适合于辽宁中南部地区推广应用的高产抗病杨树新品种；

（2）欧美杨177 木材纹理直，结构细至甚细，纤维较为细长，具备较好的纤维抄造性能，成纸的柔韧性和纤维间的结合性较好。木材易干燥，加工性能良好，刨、锯、镟切容易、油漆及胶结性能良好，是杨树中木材较好的胶合板材等工业原料。