烏桕抗逆性與風(fēng)口造林試驗(yàn)研究

朱煒，李秀明

(1．福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建 福州 350012；2．福建省惠安赤湖國有防護(hù)林場，福建 泉州 362131)

烏桕抗逆性與風(fēng)口造林試驗(yàn)研究

朱煒1，李秀明2

(1．福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建 福州 350012；2．福建省惠安赤湖國有防護(hù)林場，福建 泉州 362131)

通過實(shí)施鹽分和干旱雙重脅迫試驗(yàn)，對烏桕的抗逆性進(jìn)行研究，并實(shí)施風(fēng)口造林。結(jié)果表明：鹽脅迫為主要因子，干旱脅迫為次要因子。在試驗(yàn)條件下，烏桕最高耐鹽濃度為1.49%，最高耐旱天數(shù)為30 d。沙荒風(fēng)口地段烏桕新造林分風(fēng)障防護(hù)措施極為必要；如無防護(hù)措施，應(yīng)選擇在木麻黃基干林帶后緣造林。秋季造林施放1袋保水劑即可保持90%以上的成活率，春季造林無須施放。

烏桕；抗逆性；保水劑；風(fēng)口造林

福建省雖然春夏季雨量較多，但位于沙質(zhì)海岸風(fēng)口地帶，植物的抗逆性受干旱、土壤中鹽分和大風(fēng)等氣象條件影響，導(dǎo)致植物體內(nèi)水分失衡，易引發(fā)脅迫現(xiàn)象，因此，濱海地區(qū)造林樹種的選擇需具有一定的抗逆性。烏桕(Sapiumsebiferum)是大戟科烏桕屬落葉喬木，作為福建省鄉(xiāng)土樹種在沿?？h市多有分布，廣泛應(yīng)用于園林綠化中，集觀形、觀色葉、觀果于一體，具有極高的觀賞價值，種子出油率可達(dá)41%以上，是值得大力發(fā)展的能源樹種[1]。近年來，針對烏桕的研究集中在抗旱性[2,3]或耐鹽性[4,5]兩個方面，主要是對抗旱或者耐鹽的某項(xiàng)單一脅迫下的抗性研究，而對于鹽分和干旱復(fù)合脅迫下的研究較少。因此，本研究利用烏桕苗木實(shí)施鹽分和干旱雙重脅迫試驗(yàn)，探討其在極端條件下的閾值，并在風(fēng)口地段造林觀察其在惡劣條件下，特別是對災(zāi)害性臺風(fēng)天氣的適應(yīng)能力，為今后濱海地區(qū)木麻黃更新改造樹種的選擇提供參考。

1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在惠安赤湖國有防護(hù)林場，位于惠安縣崇武半島，地理位置118°55′ E，24°35′ N。屬于南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年平均氣溫19.8 ℃，年平均日照時數(shù)為2 206.6 h，降雨量年際變化較大，年蒸發(fā)量2 056.7 mm，干濕季明顯，干旱頻度大，夏季多臺風(fēng)，年平均5.1次，秋東盛行東北風(fēng)，年平均風(fēng)速6.9 m·s-1，年8級以上大風(fēng)100 d。脅迫試驗(yàn)位于林場場部苗圃邊，風(fēng)口造林試驗(yàn)地位于場部工區(qū)木麻黃基干林帶前沿，沙壤土，植被有黃花月見草、厚藤及單葉蔓荊等。

2 材料和方法

2.1 材料的選擇和處理

脅迫試驗(yàn)中將裝滿干沙的水桶稱重，控制每桶沙的重量相同，桶底部預(yù)先打數(shù)個小孔，便于水滲出。2013年3月挑選生長良好，苗高相對一致的一年生苗木連營養(yǎng)袋一起移入后馬上澆水，并隔天噴水保持桶內(nèi)濕潤，2個月后待生長狀況穩(wěn)定后搬入溫室大棚實(shí)施試驗(yàn)。風(fēng)口造林試驗(yàn)中固體保水劑使用福建省林業(yè)科學(xué)研究院林化所研發(fā)的保水劑，保水量大于800 g，保濕時間40 d左右。造林選擇在場部苗圃培育的一年生烏桕苗。簡易風(fēng)障用木麻黃的枝條編制預(yù)先搭建，并與風(fēng)向垂直。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計方法

2.2.1 鹽分和干旱脅迫試驗(yàn) 試驗(yàn)采用二次回歸通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，參試因子為鹽分濃度(X1)和干旱天數(shù)(X2)，各因子水平編碼及實(shí)施水平見表1。

表1 脅迫試驗(yàn)因子水平編碼

試驗(yàn)設(shè)計總計13個試驗(yàn)號。每個試驗(yàn)號20株，共260株。每個試驗(yàn)號根據(jù)設(shè)計調(diào)好鹽分濃度澆入，直至桶底有水滲出后便不再補(bǔ)充水分。

2.2.2 固體保水劑施放試驗(yàn) 2012年10月造林，挖穴規(guī)格40 cm×40 cm×30 cm，株行距1 m×1 m。固體保水劑設(shè)置放3袋和1袋兩種處理，不放作為對照，完全隨機(jī)排列，4次重復(fù)，每重復(fù)50株。

2.2.3 密度造林試驗(yàn) 2013年3月春季營造密度林，設(shè)置株行距1 m×1 m、1 m×1.5 m、0.5 m×1 m、0.5 m×1.5 m計4種密度，挖穴規(guī)格30 cm×30 cm×30 cm，完全隨機(jī)排列，3次重復(fù)，每重復(fù)50株。

2.3 調(diào)查計算方法

脅迫試驗(yàn)根據(jù)設(shè)計的不同干旱天數(shù)調(diào)查成活率和觀察植株在脅迫狀態(tài)下形態(tài)變化。2013年8月和2015年8月對試驗(yàn)林進(jìn)行造林成活率全面調(diào)查。數(shù)據(jù)輸入和處理在Excel內(nèi)進(jìn)行，回歸分析采用DPS統(tǒng)計分析軟件建立數(shù)學(xué)模型。

3 結(jié)果與分析

3.1 脅迫試驗(yàn)效應(yīng)模型的建立

按照二次回歸通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，以生長量為因變量，建立與鹽分濃度(X1)和干旱天數(shù)(X2)為自變量的處理效應(yīng)模型，并進(jìn)行效應(yīng)模型和回歸系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)，實(shí)施方案和方差分析見表2和表3。

表2 烏桕脅迫試驗(yàn)實(shí)施方案及成活率調(diào)查結(jié)果

表3 試驗(yàn)結(jié)果方差分析結(jié)果

根據(jù)表2的試驗(yàn)結(jié)果，通過回歸分析，建立以成活率為目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型為：

Y=82.000-22.740X1-9.937X2-8.500X12-1.000X22+0.000X1X2

回歸方程及偏相關(guān)系數(shù)方差分析結(jié)果表明，二次回歸模型的回歸項(xiàng)F2檢驗(yàn)極顯著，顯著性大于0.01，而失擬項(xiàng)F1的P值約為0.05，表明回歸方程與實(shí)際值擬合度較高，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與所采用的二次數(shù)學(xué)模型基本上是符合的。經(jīng)剔除不顯著項(xiàng)后，簡化的回歸方程為：

Y= 82.000-22.740X1-9.937X2-8.500X12

由于模型中的各因子均經(jīng)過了無量綱線形變換，偏回歸系數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此，可以從其絕對值大小直接判斷各脅迫因子對生長量作用的大小程度。依據(jù)簡化的回歸方程可以看出鹽分濃度(X1)對成活率的影響大于干旱天數(shù)(X2)，說明鹽脅迫起主要作用，干旱脅迫為次要作用。

3.2 抗逆極值尋優(yōu)方案

利用建立的回歸方程進(jìn)行模擬尋優(yōu)處理。在本試驗(yàn)中按照成活率大于85%的條件最佳配比方案共有10個，配比方案中各個因子頻率見表4。

表4 配比方案各因子頻率表

從表4可以看出X1的編碼值分布在-1.414～0之間，頻率為100%，表明烏桕耐鹽最優(yōu)值在此區(qū)間；X2的編碼值在-1.414～1之間，說明烏桕耐旱最優(yōu)值分布在此，具有一定的耐旱性。通過計算鹽分濃度在95%的分布區(qū)間編碼值為0.039～1.087，實(shí)際實(shí)施水平范圍為0.79%～1.49%，干旱天數(shù)在95%的分布區(qū)間編碼值為1.087～0.039，實(shí)際實(shí)施水平范圍為19～30 d，因此，在成活率大于85%的條件下，選取分布區(qū)間的最高值，即為烏桕在本試驗(yàn)條件下抗逆極值，最高耐鹽濃度為1.49%，最高耐旱天數(shù)為30 d。

3.3 固體保水劑施放造林試驗(yàn)

固體保水劑是由強(qiáng)吸水性樹脂制造而成的一種具有極高的吸水保水能力的高分子聚合物，它能快速吸收和保持高于自身重量百倍甚至千倍的水分，并且可以多次重復(fù)利用[6]。本試驗(yàn)選擇秋季雨水較少易出現(xiàn)干旱天氣時，在造林的同時施放保水劑，考察其對苗木成活率的作用。苗木成活率和方差分析結(jié)果見表5和表6。

表5 固體保水劑不同施放措施苗木成活率 %

表6 固體保水劑不同施放措施方差分析表

通過方差分析結(jié)果表明，施放不同袋數(shù)的保水劑成活率差異達(dá)到顯著水平，也即對它們的成活率有一定的影響。施放3袋的成活率比對照提高了7.0%，沒有施放保水劑的對照組成活率也大于85%，多重比較表明，施放3袋與1袋之間沒有差異，并且成活率可達(dá)90%以上，從經(jīng)濟(jì)成本角度看，本試驗(yàn)造林放1袋保水劑可維持較好的成活率。

沙質(zhì)土壤易流失肥力，而保水劑對沙土保肥性的影響程度大于壤土和黏土，在一定程度上減少了可溶性養(yǎng)分的淋溶損失，使沙土的持肥能力有較明顯的增加[7]。由于沿海沙地鈣鎂離子含量高，固體保水劑具有良好的抗離子能力，在有外來雨水補(bǔ)充的情況下，可以重新吸水、保持水分，提高苗木成活率[8]。

3.4 不同密度造林試驗(yàn)研究

烏桕?duì)I造的密度林成活率調(diào)查和方差分析結(jié)果見表7。

表7 不同造林密度烏桕成活率情況 %

根據(jù)表4結(jié)果可以看出在風(fēng)障的防護(hù)下烏桕造林成活率均達(dá)90.0%以上。方差分析結(jié)果表明，烏桕各密度的成活率差異顯著，雖然理論上是由于密度不同引起，但許多苗木處于風(fēng)障邊緣或后緣受強(qiáng)風(fēng)影響導(dǎo)致死亡，因此，對于初造林分，烏桕抗風(fēng)能力不強(qiáng)，風(fēng)障應(yīng)設(shè)置堆沙障和防風(fēng)障，并以方格的方式搭建保護(hù)苗木[9]。

3.5 強(qiáng)臺風(fēng)對造林試驗(yàn)的影響

2013年9月21日受“天兔”外圍云系影響，造林試驗(yàn)地出現(xiàn)8～11級，陣風(fēng)12～13級的強(qiáng)臺風(fēng)。受此臺風(fēng)影響，簡易風(fēng)障出現(xiàn)破損失去防護(hù)功能，在暴風(fēng)和飛沙雙重危害下，烏桕試驗(yàn)林葉片干枯呈黑褐色，樹干迎風(fēng)面受沙粒撞擊樹皮受損，但沒有風(fēng)折現(xiàn)象，隨后陸續(xù)枯死，2015年8月再次調(diào)查僅存留幾株，造林試驗(yàn)失敗。

4 結(jié)語

鹽分和水分是影響植物生長發(fā)育的重要環(huán)境因子，通過回歸分析建立的數(shù)學(xué)模型回歸檢驗(yàn)處于顯著和極顯著水平，說明回歸方程與實(shí)際情況擬合得較好。依據(jù)回歸方程判斷鹽脅迫為主要因子，干旱脅迫為次要因子。在本試驗(yàn)條件下烏桕最高耐鹽濃度為1.49%，最高耐旱天數(shù)為30 d。秋季造林施放1袋保水劑即可保持90%以上的成活率，春季造林無須施放。

臺風(fēng)是沿海主要自然災(zāi)害，每年登陸福建省的臺風(fēng)平均1～2個，最多的年份可達(dá)5～6個，登陸時福建沿海地區(qū)常出現(xiàn)12級以上強(qiáng)臺風(fēng)。本試驗(yàn)選擇在風(fēng)口前沿地段，強(qiáng)臺風(fēng)的正面襲擊造成風(fēng)障損毀，林分直接暴露在暴風(fēng)和飛沙的攻擊下受害嚴(yán)重?zé)o法恢復(fù)，因此對于沙荒風(fēng)口地段烏桕新造林分風(fēng)障防護(hù)措施極為必要，而且風(fēng)障材料的選擇、抗風(fēng)能力和使用年限有一定的要求。如無防護(hù)措施，烏桕造林應(yīng)選擇在木麻黃基干林帶后緣。

本研究主要是探討在雙重脅迫作用下植物適生性的問題，而海岸風(fēng)口地段由于自然環(huán)境條件惡劣，影響植物生長和生理變化的因素有植物自身的遺傳特性和外界環(huán)境因子共同作用，而有關(guān)抗逆性的一些生理指標(biāo)由于試驗(yàn)條件所限沒有實(shí)施，這也是今后工作的重點(diǎn)。

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StressResistanceofSapiumsebiferumanditsForestationatWindGap

Zhu Wei1，Li Xiuming2

(1. Fujian Academy of Forestry，F(xiàn)uzhou 350012, China; 2. Chihu State-owned Protection Forest Farm, Huian County, Fujian Province，Quanzhou 362131, China)

Through double stress (salt and drought ) experiment, the stress resistance ofSapiumsebiferumwere studied.Result shows that salt stress is the main factor, drought stress is the secondary factor. Under the experimental conditions, the maximum salt tolerance ofSapiumsebiferumis 1.49% and the maximum drought tolerance is 30 days. The wind fence protection measures of the youngSapiumsebiferumin wind gap are very necessary, the selection of windbreaks materials, wind resistance and the service life have certain requirements, such as no protection measures, forestation should be selected behind coastal protection forest. One bag of super absorbent polymer could maintain more than 90% survival rate in autumn afforestation, there is no need to cast in spring afforestation.

Sapiumsebiferum; stress resistance; super absorbent polymer; forestation at wind gap

1005-5215(2017)10-0001-03

2017-08-22

福建省科技廳項(xiàng)目(2011R1013-7)

朱煒(1971-)，男，安徽休寧人，大學(xué)，高級工程師，主要從事營林技術(shù)研究,Email：forestry@163.com

S728.2

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.10.001