全 文 ：第 28 卷　第 1期
2006 年 1 月
北　京　林　业　大　学　学　报
JOURNAL OF BEIJING FORESTRY UNIVERSITY
Vol.28 , No.1
Jan., 2006
收稿日期:2004--12--06
http: journal.bjfu.edu.cn
基金项目:“ 948”国家林业局引进项目(2000--4--27).
第一作者:张金凤 ,副教授.主要研究方向:林木遗传育种.电话:010-62338415　Email:zjf@bjfu.edu.cn　地址:100083北京林业大学 118信箱.
延长光周期对科罗拉多冷杉容器苗生长的效应
张金凤1　张华丽1　王军辉2　陈永国3　胡文忠3
(1北京林业大学林木花卉遗传育种教育部重点实验室　2中国林业科学研究院林业研究所　3青海省大通县东峡林场)
摘要:该文研究了 4 种光周期(自然日长 、16、19 、22 h)对科罗拉多冷杉容器苗生长的影响.结果表明:延长光周期处
理可以促进封顶后的科罗拉多冷杉苗顶芽绽开 , 所需平均天数为 28、26 、22 d;延长光周期能显著促进科罗拉多冷杉
苗的生长和生物量的增加 ,以 22 h(夜间补光10 h)效果最好 ,平均苗高可达 10.86 cm ,平均地径达 0.32 cm , 侧芽数 、
侧枝数平均为 8个和 7 个 ,全株 、地上 、地下干重 、须根长明显高于对照.两个种源对光周期反应有所差异 , 总的来
说 8号种源略好于 10 号种源.
关键词:科罗拉多冷杉 , 光周期 , 补光
中图分类号:S791.14　　文献标识码:A　　文章编号:1000--1522(2006)01--0107--04
ZHANG Jin-feng1;ZHANG Hua-li1;WANG Jun-hui2;CHEN Yong-guo3;HU Wen-zhong3.Effects of
extended photoperiod on the growth of Abies concolor seedlings.Journal of Beijing Forestry University
(2006)28(1)107-110[Ch , 12 ref.]
1 Key Laboratory for Genetics and Breeding in Forest Trees and Ornamental Plants of Ministry of Education ,
Beijing Forestry University , 100083 , P.R.China;
2 Research Institute of Forestry , Chinese Academy of Forestry , Beijing , 100091 , P.R.China;
3 Forestry Center of Dongxia , Datong County , Qinghai Province , 810104 , P.R.China.
The effects of four kinds of photoperiods on the growth of Abies concolor seedlings were studied.The
results showed that terminal buds flushed under the extended photoperiod , the average days of bud bursting
were 28 , 26 and 22 days;extended photoperiod could promote the growth and biomass allocation of the Abies
concolor seedlings , especially a treatment for 22 hrs got the best results:average height 10.86 cm , average
root collar diameter 0.32 cm , average number of lateral buds and lateral shoots 8 and 7 respectively , total dry
weight, shoot and root dry weight and hair roots were all greater than that of CK seedlings.The two
provenances used in this study responded differently to the extended photoperiods and in general , provenance
No.8 was a little better than No.10.
Key words　 Abies concolor , photoperiod , supplemental lighting
　　科罗拉多冷杉(Abies concolor)为松科冷杉属树
种 ,原产于美国落基山脉.该树种分布广 ,耐污染 ,在
贫瘠 、干旱 、土层较薄的地区均能生长 ,是冷杉属中
最耐干 、热的树种 ,是主要的用材 、水土保持 、庭院观
赏和绿化树种.通过引进科罗拉多冷杉优良种源 ,不
仅可以筛选出适合我国西部生态条件的优良种源 ,
而且丰富了造林地区遗传资源的多样性 ,为西部大
开发增加资源储备.但科罗拉多冷杉苗期生长缓慢 ,
1年生苗高平均仅 4 cm左右 ,这使育苗周期大为延
长.利用延长光周期育苗的方法 ,在夜间补光栽培 ,
可以增加幼苗的生长量 ,从而缩短育苗周期 ,这在许
多针叶树种中都有成功的报道[ 1-8] .本研究采用国外
常用的补光方法进行了科罗拉多冷杉苗的培育 ,取
得了显著的效果.
1　材料与方法
科罗拉多冷杉种子购自美国 ,在青海省玛珂河
工厂化育苗基地培育 ,试验地在青海省大通县东峡
林场温室.2003年 8月10日选取 2年生科罗拉多冷
杉容器苗(含 8号和 10号两个种源),此时苗木处于
DOI :10.13332/j.1000-1522.2006.01.021
休眠状态(于 5月中旬封顶).选取顶芽饱满 ,生长中
等 ,没有或很少有侧枝的苗木 ,将其移栽到 15 cm×
13 cm的塑料容器杯中 ,基质为草炭和羊粪混合物.
试验采用 4种光周期处理 , 分别为:自然日长
(对照)、处理 1(16 h)、处理 2(19 h)、处理 3(22 h)
(全夜补光).每处理每种源 16株 ,3次重复.处理时
间为 2003年 8月 10日到 2004年 3月 22日 ,光源采
用南京灯泡厂生产的 250 W日光色镝灯 ,用定时器
控制补光时间 ,床面光强设定为 50 μmol (m2·s).温
室内温度为自然温度 ,自 10月底开始供应暖气 ,试
验期间平均温度为 17.5℃, 最高为 27℃, 最低为
8℃.定期用钢卷尺和游标卡尺分别测量苗高和地
径 ,统计其生长进程;在补光处理结束后 ,调查侧芽
数 、侧枝数 、侧枝长和干重 ,并用 Excel软件对最终
生长量进行方差分析.
2　结果与分析
2.1　光周期对顶芽绽开所需天数的影响
由表 1可知 ,两个种源的苗木顶芽绽开率均在
92%以上 ,而在同一温室内没有补光的这两个种源
的对照苗木顶芽始终没有绽开 ,表明补光处理对促
进顶芽开放具有重要作用.顶芽绽开所需天数由多
到少依次为处理1>处理2>处理 3;另外 ,补光处理
后 ,8号绽开所需的平均天数比 10 号少.由表 2可
以看出 ,科罗拉多冷杉种源间对光周期反应达到显
著差异 ,不同光周期处理间达到极显著差异.这表明
补光时间越长 ,对苗木顶芽开放的诱导作用越大 ,以
22 h(夜间补光 10 h)效果最好 ,而且 8 号种源对光
周期诱导更为敏感.
表 1　科罗拉多冷杉顶芽绽开率及平均天数
TABLE 1　Terminal bud bursting rate and average days
of bud bursting of A.concolor
处理号 8号种源 10号种源绽开率 % 平均天数 d 绽开率 % 平均天数 d
处理 1 92 26.35 94 30.26
处理 2 92 24.35 94 27.11
处理 3 100 21.62 92 22.22
2.2　光周期对苗高生长的效应
由图 1可知 ,对照苗木苗高并未增加 ,而经过光
照处理的苗高持续增长 ,且速生期在处理后的 0 ～
74 d内.由表 3可知 ,处理 3效果好于其他处理 ,增
幅大小为处理 3>处理 2>处理 1>对照.8号和 10
号苗高平均10.86 cm ,最高分别达到 16.5 、16 cm ,比
对照的苗木增长约 5 cm ,表明光照处理能明显促进
苗木的高生长.
方差分析结果表明(表 2),种源和处理间均达
到极显著差异(α=0.01),处理 2 和处理 3效果较
好 ,且差异不显著 ,这表明对科罗拉多冷杉 19 h 的
光周期即可促进苗木的快速生长 ,这对于节约能源 ,
提高补光效率 ,指导生产具有重要意义.
表 2　科罗拉多冷杉顶芽绽开所需天数 、
苗高 、地径方差分析表
TABLE 2　Variance of day of bud bursting , height
and root collar diameter of A.concolor
差异
来源
顶芽绽开所需天数
df MS F
df
苗高 地径
MS F MS F
种源 1 18.61 6.24＊ 1 3.52 18.78＊＊ 0.000 15 0.53
处理 2 48.92 16.40＊＊ 3 29.03 154.93＊＊ 0.007 19 25.37＊＊
交互 2 6.72 2.25 3 0.13 0.69 0.000 05 0.18
误差 12 2.98 16 0.19 0.000 28
总计 17 23
注:F0.05(1, 12)=4.7472 , F 0.05(2 ,12)=3.885 3;F0.01(1, 12)=9.330 3,
F 0.01(2, 12)=6.926 6;F0.05(1, 16)=4.494 0 , F0.05(3, 16)=3.238 9;
F 0.01(1 ,16)=8.531 0 , F0.01(3 , 16)=5.292 2.
表 3　苗高和地径平均值 cm
TABLE 3　Average values of height and root collar diameter
平均苗高 增幅 平均地径 增幅
处理 1 8.92 2.64 0.27 0.07
处理 2 10.71 4.39 0.30 0.10
处理 3 10.86 4.67 0.32 0.13
对照 6.13 0 0.25 0.05
2.3　光周期对地径生长的效应
由图 2可知 ,各处理条件下地径生长均呈上升
趋势 ,为匀速上升.由表 3可知 ,处理 3的地径增幅
最大 ,为 0.13 cm;其次为处理 2 ,为 0.10 cm;而对照
的地径虽然也呈上升趋势 ,但增幅远小于 3个补光
处理的苗木.
方差分析结果表明(见表 2),处理间达到极显
著差异(α=0.01),以处理 3 效果最好;种源间差异
不显著 ,说明 8号和 10号地径增长差异不显著.
图 1　苗高生长曲线
FIGURE 1　Growth curve of seedling height
2.4　光周期对侧枝数和侧芽数的影响
由图 3 、4可知 ,补光处理后 ,各个处理对科罗拉
多冷杉苗的侧枝数 、侧芽数均有明显影响 ,且以处理
3最为显著.补光处理对侧枝数的影响较大 ,而处理
1对科罗拉多冷杉侧芽数的增长较小 ,处理 2 和处
108 北　京　林　业　大　学　学　报 第 28卷　
图 2　地径生长曲线
FIGURE 2　Growth curve of root collar diameter
理3对侧芽 、侧枝数的增长都具有显著的影响 ,且以
处理 3为最多.种源间侧枝数和侧芽数的差别并不
大 ,8号好于 10号.
图 3　不同处理侧枝数对比
FIGURE 3　Number of lateral branches under different treatments
2.5　光周期对全株 、地上 、地下干重的影响
由表 4可知 ,补光对科罗拉多冷杉生物量的增
加具有明显的促进作用 ,且以处理 3效果最好 ,而对
照生物量最小.由方差分析结果(表 5)表明 ,全干
　　　　
图 4　不同处理侧芽数对比
FIGURE 4　Number of lateral buds under different t reatments
重 、地上和地下干重 、地上 地下干重处理间差异均
达到极显著水平.
表 4　不同种源在不同处理条件下干重比较
TABLE 4　Dry weight comparison of different provenances under
different treatments
种源 处理 全干重 g
地上干
重 g
地下干
重 g
地上
地下
主根
长 cm
须根
长 cm
8号
10号
处理 1
处理 2
处理 3
对照
处理 1
处理 2
处理 3
对照
10.57
10.38
14.39
5.03
8.81
14.67
14.62
6.07
7.52
7.01
9.83
2.9
5.74
9.62
9.86
3.68
3.06
3.37
4.57
2.13
3.07
4.83
4.92
2.39
2.46
2.08
2.15
1.36
1.87
1.99
2.00
1.54
6.43
7.07
6.18
6.37
8.66
14.80
14.38
6.96
18.63
20.28
23.58
11.03
20.70
17.58
21.73
11.57
2.6　光周期对主根长 、须根长的影响
主根长各处理间大小顺序为:处理 2>处理 3
>处理 1>对照(表 4),种源间呈极显著差异 ,处理
间无显著差异(表 5);须根长处理间大小顺序为:处
理3>处理 1 >处理 2>对照 ,处理间呈极显著差
异 ,种源间无显著差异.
表 5　不同指标方差分析结果
TABLE 5　Variance analysis of different parameters
变异来源 df 全干重 地上干重 地下干重 主根长 须根长
MS F MS F MS F MS F MS F
种源 1 5.39 6.12＊ 1.10 2.77 1.62 6.96＊ 131.93 14.07＊＊ 1.407 0.16
处理 3 90.53 102.78＊＊ 47.10 123.06＊＊ 7.243 31.2＊＊ 25.77 2.75 140.26 15.6＊＊
交互 3 9.52 10.81＊＊ 5.46 14.26＊＊ 0.62 2.67 22.23 2.37 7.20 0.80
误差 16 0.88 0.38 0.23 9.38 9.02
注:F0.05(1 , 16)= 4.494 0 , F 0.05(3, 16)=3.238 9;F0.01(1 , 16)=8.531 0, F 0.01(3 ,16)=5.292 2.
3　结论与讨论
1)延长光周期使已经封顶的科罗拉多冷杉幼苗
顶芽绽开 ,而且 22 h(夜间补光 10 h)效果最好 ,所需
时间最短 ,平均为 22 d左右 ,而对照苗木毫无反应.
其原因可能是 ,生长在高纬度 、高海拔地区或大陆性
气候的植物 ,对光周期很敏感[ 8-12] ,它们需要严格的
日长(或光周期长度),在短日照条件下形成顶芽 ,进
入休眠;在长日照条件下 ,能持续进行高生长.在温
室里夜晚(或暗期)人工照明补充光照 ,是让幼苗达
到理想苗高的有效措施[ 11-12] ,美国 、加拿大等国已用
此法培育针叶树苗[ 8--10] .
2)在 50 μmol (m2·s)的光强条件下 , 22 h 光周
期 ,科罗拉多冷杉苗高 、地径 、侧枝长 、侧芽数 、干重 、
须根长均为最优.
3)补光促进了幼苗的形态变化 ,表现为高生长
109第 1期 张金凤等:延长光周期对科罗拉多冷杉容器苗生长的效应
增加 ,地径增粗 ,侧芽增多 ,侧枝量大.靠近顶芽的两
个侧芽萌发后生成的侧枝最长 ,而且形成很多饱满
的侧芽 ,最多达 21个 ,根据后续观察 ,这些侧芽都能
正常萌发 ,形成侧枝.这就为科罗拉多冷杉无性繁殖
技术中穗条数量问题的解决提供了可能.冷杉属树
种扦插不易成功 ,主要原因是年龄效应和位置效应.
其他得到分枝的方法(如用细胞分裂素处理)会使苗
木发生病害(如萎黄病 、坏疽病).在本试验中 ,补光
促进了原有侧芽的萌发和新侧芽的产生 ,而且能正
常萌发 ,形成新的穗条 ,这是获得大量穗条比较安全
的方法.
本试验于秋季苗木封顶后进行 ,如果在生长季
节进行补光 ,效果会更好.此项技术适宜在生产中推
广 ,尤其是针叶树育苗 ,不仅可以缩短苗木培育年
限 ,节约人力 、物力 ,而且可以用来进行优树子代苗
的培育 ,为缩短针叶树育种周期提供了一项有力的
手段.当然 ,不同的种 、种源 、家系对补光的反应不
同 ,应在小规模试验之后再推广应用.
致谢　青海省大通县东峡林场班国香同志协助完成生长量调查工
作 ,青海省农林科学研究院林业研究所王金生研究员对本工作提出
了很好的建议 ,并且给予大力支持 ,在此表示衷心的感谢!
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(责任编辑　董晓燕)
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