苗婷婷,吴中能,刘俊龙,丁昌俊,孙慧,闫彩霞,杨传宝,张均
(1.安徽省林业科学研究院,安徽 合肥 230031;2.中国林科院林业研究所,北京 100091;3.安庆大观区林长制办公室,安徽 安庆 246002;4.安徽省速生丰产林项目办公室,安徽 合肥 230001)
杨树(Populusspp.)是安徽省主要造林树种之一,在维护生态平衡、缓解木材供需矛盾、加快人造板工业和纸浆工业的发展、促进农村经济发展等方面具有不可替代的重要作用。2014 年森林资源二类调查结果显示,安徽省杨树栽培面积达886 666.67 hm2,占全省林业用地面积的1/5,主要分布在淮北、江淮和沿江地区。在淮北地区,以杨树为主的农田林网防护林体系,可调节农业小气候、抵御自然灾害、改善农业生产条件、为农业稳产高产提供保护屏障;在沿江地区,以杨树为主的长防林和血防林,对治理水土流失、改善长江流域生态和卫生环境、提高居民生活水平都起到了重要作用。
早期安徽省推广的杨树品种90%以上为雌性,目前,已进入成熟期,如果林分中或周边混杂有雄性植株,到开花结实时节,即四五月份,杨树栽培区从农村到城市普遍出现飞絮现象,对周边环境及居民身心健康造成一定的影响,特别是大量杨絮堆积极易引起火灾,对人民群众的生产生活带来极大隐患。
采用引种和杂交育种是解决杨树飞絮的有效措施。选育适合安徽省不同立地条件,且生长快、材质优、干形好、抗性强、不飞絮杨树雄性品种,进而扩大中试范围,在全省进行辐射推广[1],既能调整杨树品种结构,减轻杨树飞絮对周边环境的不良影响,又能丰富全省杨树种质资源,为杨树育种奠定物质基础。
2012 年起,安徽省财政就列出专项资金支持开展“杨树产业发展营造林示范项目”,同时,委托安徽省林业科学研究院就杨树现有林培育技术、大径材培育关键技术、雄性杨树优良无性系选育等开展科技攻关。本研究在淮北、沿淮、江淮、沿江地区分别建立区试林、中试林20 hm2,并结合所承担的“十三五”“十四五”重点研发计划子课题等建立的各雄性杨树试验林,开展不同区域雄性杨树优良品种(系)调查与筛选研究,以期为雄性杨树优良品种(系)在全省推广示范提供科学依据。
实验地位于阜阳市太和县赵庙镇范寨村,115°30′16″E、33°25′22″N,属暖温带季风气候,四季分明,光照充足,气候温和,雨量适中。年均降雨量797.2 mm,降雨多集中在七八月份;全年无霜期214 d,年均日照时数2 444.3 h;年平均气温14.9 ℃,多年极端最高气温40.8 ℃,多年极端最低气温-21.3 ℃。土壤类型为砂姜黑土。
实验地位于蚌埠市固镇县任桥镇,117°12′30″E、33°24′25″N,海拔高度约16~22.5 m,属暖温带气候,光照充足,四季分明,雨水充沛。年平均降水量为966 mm,蒸发量为1 362 mm;全年无霜期236 d,年均日照时数1 467.3 h;平均气温在14.4 ℃,多年极端最高气温38.2 ℃,多年极端最低气温-17 ℃。土壤类型为砂姜黑土。
分别位于合肥市肥西县和淮南市毛集社会发展综合实验区。
肥西县杨树试验林位于紫蓬镇长刘村大郢河边北坡,117°62′09″E、33°46′56″N,属北亚热带气候区,光照充足,四季分明,雨水充沛。年平均降水量为1 000 mm,平均湿度70%;年均日照时数2 015 h,年平均气温在15.4 ℃,多年极端最高气温40.6 ℃,多年极端最低气温-16 ℃。土壤类型为黏盘黄棕壤。
毛集杨树试验林位于夏集镇境内,地处淮南市西南部,海拔19~25 m,季风明显,气候温和,湿润多雨,日照充足,降水充沛。年均日照时数2 283.5 h,全年太阳辐射量为123.8 kcal/m2;年平均气温为15.1 ℃,年平均降水量为905.2 mm,全年无霜期215.5 d。土壤类型为潮土。
分别位于安庆市大观区沙漠洲林场和新官洲林场,以及铜陵市义安区。
沙漠洲林场杨树试验林地理坐标为117°0′34″E、30°30′25″N,新官洲林场杨树试验林地理坐标为116°54′36″E、30°26′24″N,均位于安庆市大观区,海拔约13 m,属北亚热带气候,光照充足,四季分明,雨水充沛。年平均降水量为1 368 mm,蒸发量为1 476 mm;全年无霜期245 d,年均日照时数2 030 h;年平均气温在16.5 ℃,多年极端最高气温44.7 ℃,多年极端最低气温-12.5 ℃。土壤类型为潮土。
义安区杨树试验林地理坐标为117°48′36″E、31°7′12″N,海拔高度约10 m,属北亚热带气候,光照充足,四季分明,雨水充沛。年平均降水量为1 360.3 mm,蒸发量为1 517 mm;全年无霜期230 d,年均日照时数2 000~2 050 h;年平均气温在16.4 ℃,多年极端最高气温40.2 ℃,多年极端最低气温-11.9 ℃。土壤类型为潮土。
太和试验林于2016 年春植苗造林,造林密度为3 m×8 m,主要品种有江淮1 号杨、2025 杨、巨霸杨、湘林90 杨、I-102 杨、鲁林3 号杨、鲁林9 号杨、鲁林16 号杨、中汉17 号杨、中嘉2 号杨等,随机区组设计。当年成活率除2025 杨外,均达到90%以上。2025 杨由于苗木调运过程中失水严重,加之造林时天气严寒,因此当年成活率不高,经截干处理后,次年成活率较高。
固镇试验林于2017 年3 月截干造林,造林密度为4 m×6 m,主要品种有江淮1 号杨、2025 杨,以及从山东省引种的03-19-99 杨、03-02-15 杨、03-02-13 杨等,总面积1.3 hm2。随机区组设计,每个小区6~10 株,5~6 次重复。当年成活率达95%以上。
肥西试验林于2014 年植苗造林,造林密度为3 m×4 m,主要品种有江淮1 号杨、2025 杨、巨霸杨、中汉17 杨、17-61 杨等,总面积6.67 hm2左右。随机区组设计,每个小区5~10 株,3 次重复。当年成活率达95%以上。
毛集试验林于2012 年3 月植苗造林,根据地下水位高低(1.5~2.0 m,0.5~1.0 m)共造两片试验林。造林密度为3 m×5 m,主要品种有69 杨(雌性)、2025 杨、L-802 杨、I-26 杨、中荷4 号杨、中潜3 号杨等。完全随机区组设计,每个小区5 株,3 次重复。当年成活率达95%以上。
大观沙漠洲林场试验林于2015 年春季插干造林,主要品种有江淮1 号杨、江淮2 号杨、黄淮3 号杨、巨霸杨、2025 杨、湘林90 杨等。试验林位于江滩地,存在季节性上水的现象,采取挖沟抬垄模式,沟中养鱼,垄上种树,宽窄行配置,株距3 m,行宽6~10 m,且行向与水流方向一致。当年成活率达95%以上,但2016 年遭大水冲毁,保存率较低。2018 年又新建了江淮1 号杨、江淮2 号杨,巨霸杨、2025 杨等试验林。由于每年不同程度上水,目前保存率为80%左右。此外,另有一片2013 年插干造林的湘林90 杨试验林,宽窄行配置,保存率较好,达90%以上。
大观新官洲林场试验林于2014 年3 月植苗造林,主要品种为湘林90 杨,密度为3 m×9 m。保存率为90%左右。林地存在季节性上水现象。
义安试验林于2017 年2 月植苗造林,造林密度主要有4 m×6 m、4 m×9 m、4 m×12 m,主要品种有江淮1 号杨、3804 杨、3412 杨、巨霸杨、皖林1 号杨(雌性)、湘林90 杨、2025 杨、189 杨。随机区组设计,4 次重复,每个小区10 株。其中湘林90 杨为插干造林,由于人为原因造成当年成活率不高,次年进行了补植。除湘林90 杨外,其他品种当年成活率达95%以上。
调查方法为每木检尺,测量胸径、树高、冠幅等生长量指标,采用WPS 和DPS9.0 进行数据分析,材积公式采用V=0.005 72+0.660 56D2+0.666 67D2H-0.638 62D3H+0.394 5D2H×lgD 计算。
由表1 可知,太和试验林杨树平均胸径为24.10 cm,平均树高为23.08 m,平均单株材积为0.409 8 m3。单株材积超过江淮1 号杨(对照)的有2 个,依次为湘林90 杨、巨霸杨,分别高出39.83%、38.38%。试验林胸径年平均增量为3.22 cm,树高年平均增量为2.93 m,高于林业行业标准LY/T 1895-2010《杨树速生丰产用材林定向培育技术规程》[2]中作为培育单板和纤维材原料林为主的生长指标(胸径年平均增量3.2 cm,树高年平均增量2.4 m)。单株材积年均增量排名前4 位的依次为巨霸杨、湘林90 杨、2025杨和江淮1 号杨。2025 杨由于栽植当年失水严重做了截干处理,实际生长较其他品种要晚一年,尽管如此,2025 杨单株材积年均增量也高于江淮1 号杨。
表1 太和试验林雄性杨树生长量调查
从各品种(系)胸径和树高生长进程图可知(图1),造林后2 至4 年是其快速生长期,胸径、树高平均连年生长量为3.09~6.07 cm 和3.03~4.33 m。5 年后增长速度开始减缓,胸径、树高平均连年生长量为1.39~1.84 cm 和1.96~2.08 m。造林前3 年试验林进行了林农间作,在林下种植小麦,除草施肥,以耕代抚,改良土壤,管理措施到位,促进了林木的生长。后期生长变缓,一方面是跟树木本身生长规律有关,另一方面与环境气候有关。如2022 年罕见的高温和夏秋连旱等极端气候,对树木生长的影响很大。
图1 太和试验林杨树各品种(系)胸径和树高生长进程
由表2 可知,固镇试验林5 个品种(系)中胸径、树高和单株材积最大的均为江淮1 号杨,胸径年平均增量为4.49 cm,树高年均增量为2.58 m,单株材积年均增量为0.007 6 m3,分别比2025 杨(对照)高出66.91%、27.72%和22.58%。03-02-15 杨胸径年均增量位列第二,胸径年平均增量为2.92 cm,树高年均增量为1.96 m,单株材积年均增量为0.006 4 m3,在从山东省引种的无性系中位列第一。方差分析可知,江淮1 号杨胸径、树高、单株材积与其他品种差异均达到了极显著水平。结合生长进程图(图2)可看出,造林后2 至5 年,江淮1 号杨一直保持快速生长,胸径平均连年生长量最高达到5.06 cm,树高最高达3.69 m。
图2 固镇试验林5 个杨树品种(系)胸径、树高生长进程
表2 固镇试验林杨树生长量调查
4.3.1 肥西试验林
由表3 可知,坡上杨树试验林中,2025 杨胸径年均增长量最大,为2.408 cm;其次是中汉17 号杨、江淮1 号杨和巨霸杨,分别为2.267 cm、2.123 cm 和1.874 cm。单株材积年均增长量最高的是2025 杨,为0.006 12 m3;其次是中汉17 号杨、江淮1 号杨和巨霸杨。试验林中除中汉17 号杨保存率较低外,其余平均保存率都在97%以上。由表3 和图3 可知,平缓地带2025 杨和巨霸杨胸径生长量都要高于坡上。一方面因为平缓地带立地条件好;另一方面是林地进行了间作,以耕代抚,促进了林木生长。综合研判,该样地中2025 杨的长势是最突出的,巨霸杨和江淮1 号杨表现中上等。
图3 肥西试验林杨树胸径、树高生长进程
表3 肥西试验林杨树生长情况调查
4.3.2 毛集试验林
毛集试验林已连续调查多年,2021 年后受塌陷影响,林地长时间浸泡在水中,部分树木已濒临死亡。留存杨树品种2020 年调查结果见表4。
表4 毛集试验林杨树生长情况调查
对品种和地势高低做双因素方差分析发现,胸径均没有显著差异。地势高的地方普遍好于地势低的地方。其中长势最好的为L-802 杨,8 年生平均胸径为26.14 cm,超过69 杨25.56%;其次是2025 杨,为24.99 cm,超出69 杨20.03%。
4.4.1 大观试验林
由表5 可知,大观沙漠洲林场试验林杨树3 个品种长势良好,单株材积年均增长量排序为巨霸杨、江淮1 号杨和2025 杨;巨霸杨胸径年均增长量为3.79 cm,单株材积年均增长量为0.006 9 m3,比2025 杨高出9.35%,位列第一。然而因为该处样地存在季节性上水现象,2021 年5 月当地遭遇暴风雨袭击,发生了雷电、大风及短时强降水等强对流天气,其中最大风力为12 级,试验林遭受重创。几片试验林均遭风灾损失较大,经报主管部门批准于2022 年春重新造林。
表5 大观沙漠洲林场试验林杨树生长量调查
由表6 可知,大观新官洲林场8 年生的湘林90杨平均胸径为27.17 m,平均树高为22.61 m,平均单株材积为0.505 4 m3,胸径、树高和单株材积年均增长量分别为1.82 cm、1.73 m 和0.005 9 m3。
表6 大观新官洲林场试验林湘林90 杨生长量调查
4.4.2 义安试验林
由表7 可知,5 年生杨树试验林中各品种长势良好,胸径年均增长量都超过了3 cm。巨霸杨平均胸径最大,为26.21cm;其次是2025 杨、189 杨和皖林1 号杨,分别是21.35 cm、21.00 cm 和20.84 cm。巨霸杨胸径年均增长量最大,为3.13 cm;其次是2025 杨。分析这几年调查数据结果发现,试验林中表现较好为巨霸杨和2025 杨。湘林90 杨因人为原因于造林第2 年补植,生长晚一年,如换算成同龄,平均胸径为23.70 cm,仅次于巨霸杨,比皖林1 号杨高出13.72%,长势良好。
表7 义安试验林不同密度杨树胸径生长量调查/cm
对不同密度试验林不同品种的胸径做双因素方差分析(表8)。结果表明,不同密度间差异不显著,各品种间差异达极显著水平。
表8 胸径方差分析
杨树速生、适应性强、用途广,不同品种(系)在不同地区生长差异较大,选育引进适合本土区域种植的优良品种(系),不仅对当地生态环境建设,而且对林业产业可持续发展都有重大意义[3]。
5.1.1 淮北地区
太和试验林雄性杨树普遍长势良好,按单株材积年均增量排序依次为巨霸杨、南抗3 号杨、湘林90杨、2025 杨和江淮1 号杨。此处试验林抚育管理措施到位,造林前3 年进行了林农间作,改良了土壤肥力,以耕代抚,促进了林木的生长。因此,在淮北地区表现比较好的雄性杨树品种有巨霸杨和湘林90 杨,江淮1 号杨和2025 杨表现中上,需继续跟踪观测。
5.1.2 沿淮地区
固镇试验林雄性杨树5 个品种(系)中,胸径、树高和单株材积最大的均为江淮1 号杨,长势最好,与其他4 个品种(系)有极显著差异。该试验林土壤类型为砂姜黑土,保水保肥效果较差,前期抚育管理措施没到位,因此试验林长势普遍弱于太和样地,而江淮1 号杨在此样地表现不错,说明其比较耐瘠薄。
5.1.3 江淮地区
从肥西试验林和毛集试验林杨树连续调查数据来看,2025 杨在江淮地区长势表现突出,L-802杨、巨霸杨和江淮1 号杨属中上等。
5.1.4 沿江地区
大观沙漠洲林场和新官洲林场杨树试验林连续多年调查结果发现,8 年左右的湘林90 杨长势良好,开花期没有发生飞絮现象;江淮1 号杨抗逆性强,长势良好。文献表明[4],江淮1 号杨在安庆大观海口镇南埂林场长势亦较好。综合分析,长势较好的有湘林90 杨和江淮1 号杨,经过5 至10 年的跟踪调查发现,这两个雄性杨树品种生长量大,抗逆性强,值得在沿江地区推广。此外,巨霸杨和2025 杨长势也不错,应继续跟踪调查。
(1)生长量是检验杨树品种(系)优良最基础的标准[5]。本研究主要对各区域试验林历年树木生长量进行分析,由于部分试验林林龄较小,需要长期连续的调查观测。在生长量调查的基础上,应结合丰产性、抗性及木材品质等多指标综合评价,才能最终筛选出各区域适生的雄性杨树品种(系),为生产实践提供理论依据。
(2)沿江地区造林条件差,存在季节性上水现象,造林成活率和保存率不高,试验林很难保存,风险较大。近年来气候变化较大,如2020 年季节性上水时间超长、2021 年极端暴风雨天气影响等,对试验林生长都造成一定影响。因此,在沿江地区选择抗性强的杨树优良品种(系)尤为重要。
(3)因各地气候、土壤、地势等基础条件各不相同,今后一方面要开展立地因子对不同品种(系)生长、材性的影响研究;另一方面要根据现有品种(系)增加样地,尽量保证各试验林品种(系)统一,以便将来得出更准确的结论。