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2年生柔枝松容器苗的年生长规律和苗木质量评价



全 文 :收稿日期:2009-11-09  修回日期:2009-12-10
基金项目:国家 “ 948”引进国际先进农业科学技术基金资助项目(2003-4-05)。
作者简介:李玲莉(1982-),女 ,河南新乡人 ,博士研究生 ,从事栽培生理生态研究。通讯作者郭素娟(1965-),女 ,内蒙古呼和浩特市人 ,教
授 ,博士生导师 ,从事森林培育研究。 E-mail:gwangzs@ 263.net。李吉跃(1959-),男 , 四川金堂人 ,教授 , 博士生导师 ,从事森林培育及栽
培生理生态。 E-mail:ljyymy@vip.sina.com。
2年生柔枝松容器苗的年生长规律和苗木质量评价
李玲莉 1 , 郭素娟 1 , 李吉跃2, 1
(1.北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室 ,北京 100083;
2.华南农业大学林学院 ,广东广州 510642)
摘要:对 3种基质 , 4个种源的 2年生柔枝松容器苗的年生长规律及其形态指标进行了分析 ,并运用主成分分析和聚类分
析 , 对 12个处理苗木进行了质量评价。结果表明 , 3-4月份 、5-8月份 , 地径处于迅速生长阶段;而苗高只在 4-5月份整
个生长季中唯一一次高生长 ,期间地径生长缓慢。 P3种源的年生长规律与其他种源有较大不同 , 即地径生长起止时间相对
较早 , 苗高生长期较长。对 17个形态指标进行主成分分析和聚类分析 , 并结合方差分析。结果表明 , M1基质容器苗的苗
木质量较差;M2、M3基质的苗木质量较好 ,其中又以 M2基质 P1种源和 M3基质 P2种源的苗木质量更佳。
关键词:柔枝松;容器苗;年生长规律;形态指标;苗木质量评价
中图分类号:S723.1+33 文献标识码:A 文章编号:1001-389X(2010)01-0067-06
Theannualgrowthdynamicsandqualityevaluationof
two-year-oldcontainerseedlingofPinusflexilis
LILing-li1 , GUOSu-juan1 , LIJi-yue2, 1
(1.TheKeyLaboratoryforSilvicultureandConservationofMinistryofEducation, BeijingForestryUniversity, Beijing100083,
China;2.ColegeofForestry, SouthChinaAgriculturalUniversity, Guangzhou, Guangdong510642, China)
Abstract:Theannualgrowthdynamicsandmorphologicalindicesoftwo-year-oldPinusflexiliscontainerseedlingsoffourprove-
nancesgrowninthreesubstrateswereanalyzed, andseedlingqualityevaluationsoftwelvetreatmentswereanalyzed, usingprinciple
componentandclusteranalysis.ItwasfoundthatdiameteratrootcolarwasrapidgrowingfromMarchtoAprilandMaytoAugust.
AndheightofseedlingsonlygrewfromApriltoMayduringthewholegrowingseasonwhilethegrowthofdiameteratrootcollarwas
poor.TheannualgrowthdynamicsofP3provenancewasdiferentfromtheothers, astherelativeearlierstartandstopgrowthtime
ofdiameteratrootcolar, andthelongergrowthperiodofheight.Accordingtotheresultsofprinciplecomponentandclusterand
ANOVAanalysisofseventeenmorphologicalindices, itwasindicatedthatthequalitiesofseedlingsgrownintheM1 substratewere
notwell, whileseedlingsofM2 andM3 substrateshadbeterqualities, especialyfortheM2P1 andM3P2.
Keywords:Pinusflexilis;containerseedling;theannualgrowthdynamics;morphologicalindices;seedlingqualityevaluation
我国的容器苗生产始于 20世纪 60年代 ,直至 90年代 ,容器育苗体系和机械化程度才有了长足的发
展 [ 1] 。然而 ,随着生产的发展 ,人们发现形态指标较好的容器苗不仅能提高造林成活率 ,还能提高苗木造
林后的表现 [ 2-4] 。因此 ,有必要对容器苗进行形态指标的质量评价。
苗木质量评价中 ,选用的形态指标数量众多 ,如苗高 、地径 、高径比 、茎根比 、冠幅 、苗木重量 、主根长 、
侧根数 、单株鲜重 、地上鲜重 、地下鲜重质量指数及芽的生长状况等 ,且不同试验采用的形态指标也有较大
不同[ 5-9] 。传统分析方法只能对苗木生长的单个指标进行比较 ,无法对苗木质量进行综合客观的评价 。
而主成分分析能从选用的大量观测指标中 ,筛选出影响苗木质量的主要因素 ,大大提高了苗木质量评价的
综合性与可靠性 [ 10-13] 。
柔枝松(Pinusflexilis)为引种于美国的抗逆性树种 ,在内蒙古和北京地区有少量种植 。目前 ,国内对
柔枝松种子和幼苗的抗性及种子活力进行了研究[ 14-19] ,国外的研究也集中于成熟树的形态变化和叶片结
构等方面[ 20-21] ,尚未见到关于柔枝松容器苗的报道 。因此 ,文中对 3种基质 、4个种源的 2年生柔枝松容
福建林学院学报 2010, 30(1):67-72 第 30卷 第 1期
JournalofFujianColegeofForestry 2010年 1月
DOI :10.13324/j.cnki.j fcf.2010.01.017
器苗的年生长规律和 17个形态指标进行了研究 ,并基于 17个形态指标的主成分分析结果 ,对 12个处理
的苗木进行质量评价 ,旨在为柔枝松的成功引种和苗木培育提供理论基础。
1 试验地点与试验方法
1.1 试验设计
试验地位于北京林业大学苗圃的温室内 ,全年日照时数 2 000-2 800 h,平均气温 25-34 ℃,相对湿
度 25%-58%。采用完全随机区组试验设计 ,以生长较一致的 1年生容器苗为对象 ,研究了 3种基质(M1
的河沙 、泥炭和蛭石的比例为 3∶5∶2, M2为 2∶6∶2, M3为 1∶7∶2), 4个种源(P1为 Stockton.California, P2
为 Galup.NewMexico, P3为 SanDiego.California, P4为 Lincoln.NewMexico)对柔枝松容器苗生长的影
响 。每处理共 50株苗 ,重复 5次 。试验为盆栽试验 ,每周浇水 2次 。
1.2 数据采集
年生长规律的研究从 3月份下旬开始 ,对 2年生柔枝松容器苗进行地径和苗高观测 ,每月 1次 ,直至
10月份生长结束为止。
苗木生长停止后 ,测量苗木的休眠顶芽数 、芽长 、芽粗及平均针叶长 、侧芽数 、侧枝数和平均冠幅 。并
破坏性取样 ,对处理的每株苗木进行干生物量 、茎根比 、高径比 、质量指数和含水量的测定。同时 ,在
WinRHIZOPro根系扫描仪上 ,测量 >5cm的Ⅰ级侧根数 、根长和根表面积。
2 结果与分析
2.1 柔枝松容器苗年生长规律的研究
2.1.1 不同基质上柔枝松容器苗的年生长规律 对生长于 M1、M2和 M3基质中的 4个种源的柔枝松容
器苗进行方差分析和多重比较发现 ,基质对容器苗的地径生长影响较大 ,对苗高生长影响较小(图 1、图
2)。不同基质中的容器苗 , 3-4月份地径增长量为 0.22-0.29mm,达极显著水平;4-5月份的增长量仅
为 0.02-0.05 mm,无显著差异;5-8月份为迅速生长期 ,平均增长量为 0.11-0.17 mm。 8-10月份 , M1
基质中的地径生长缓慢 ,增长量为 0.06 mm;M2基质中的地径生长逐渐减慢 ,平均增长量为 0.07 mm;M3
基质中的地径生长从 9月份才开始减慢 , 8-9月份的增长量为 0.13 mm, 9-10月份的增长量为 0.08 mm。
不同基质中地径生长减慢的时间不同 ,可能与基质中泥炭的含量相关。泥炭是基质的主要养分来源 ,分别
占 M1、M2和 M3基质体积的 50 %, 60%和 70 %,而充足的养分供给易延迟植物生长的停止[ 5] 。
苗高的年生长规律受基质影响较小。在 M1、M2和 M3基质中的容器苗均在 4-5月份抽梢 ,苗高生
长量为 0.81-1.08 cm,均达到极显著水平 ,同时也是全年中唯一一次高生长;而 5-10月份 ,增加量为 0.
02-0.28 cm,无明显生长 。
图 1 不同基质中柔枝松容器苗的地径年生长规律
Figure1 Annualgrowthdynamicsofdiameteratrootcolarof
P.flexiliscontainerseedlinggrownindiferentsubstrates
图 2 不同基质中柔枝松容器苗的苗高年生长规律
Figure2 AnnualgrowthdynamicsofheightofP.flexilis
containerseedlinggrownindifferentsubstrates
2.1.2 不同种源柔枝松容器苗的年生长规律 不同基质 ,不同种源柔枝松容器苗的地径和苗高年生长规
律也有所不同(图 3、图 4)。不同种源的容器苗 , 3-4月份地径的增长量为 0.23-0.28mm,均有极显著生
长;4-5月份 ,增长量为 0.01-0.04mm,生长缓慢;5-8月份 ,月增长量为 0.09-0.15mm,生长迅速;8-
·68· 福 建 林 学 院 学 报 第 30卷 
10月份 ,月增长量为 0.03-0.08 mm,生长进入缓慢阶段 。P3种源从 8月份开始 ,地径生长无极显著变
化 ,其他种源的地径生长逐渐减缓 , 9月份之后无极显著变化。
图 3 不同种源柔枝松容器苗的地径年生长规律
Figure3 Annualgrowthdynamicsofdiameteratrootcolar
ofP.flexiliscontainerseedlingofdiferentprovenances
图 4 不同种源柔枝松容器苗的苗高年生长规律
Figure4 AnnualgrowthdynamicsofheightofP.flexilis
containerseedlingofdiferentprovenances
  P3种源在 3-4月份苗高有 0.43 cm的生长 ,其他种源的苗高略有生长 ,但未达到极显著水平;4 -5
月份 , 4个种源的苗高均有极显著增长 ,增长量为 0.82-0.99 cm,为全年中唯一一次高生长;5-10月份 ,
P1、P2、P3和 P4种源的苗高生长缓慢 ,增长量分别为 0.08, 0.12, 0.07和 0.25 cm,均无极显著变化 。
由不同基质 、不同种源的柔枝松容器苗的年生长规律可知 , 2年生柔枝松容器苗的地径和苗高的速生
期不同:4-5月份 ,容器苗抽梢时 ,地径生长几乎停止;5-8月份 ,地径生长迅速 ,而苗高生长缓慢;8-10
月份 ,地径和苗高生长均缓慢;P3种源的生长规律与其他种源略有不同 ,表现为地径生长起止时间早 ,苗
高生长期长 。
2.2 不同基质 、不同种源对柔枝松容器苗形态指标的影响
2.2.1 不同基质对柔枝松容器苗形态指标的影响 对 M1、M2和 M3基质中生长的不同种源的容器苗进
行方差分析和多重比较发现 ,基质对容器苗的生长影响极显著(表 1)。其中 ,基质对容器苗的休眠顶芽
数 、芽粗 、平均针叶长 、冠幅 、地径 、苗高和生物量影响极显著 ,对侧芽数 、含水量和 >5 cmI级侧根数影响
显著 ,而对休眠顶芽长 、侧枝数 、茎根比 、高径比 、质量指数 、 >5cmⅠ级侧根长和根表面积影响不显著 。
表 1 不同基质对柔枝松容器苗形态指标的影响 1)
Table1 EffectofdiferentsubstratesonthemorphologicalindicesofP.flexiliscontainerseedling
基质 休眠顶芽数 /个 休眠顶芽长 /cm 休眠顶芽粗 /mm 平均针叶长 /cm 侧芽数 /个 侧枝数 /个
M1 1.57±0.077B 0.50±0.022a 1.72±0.028AB 3.19±0.111B 0.37±0.134b 0.15±0.063a
M2 1.91±0.074A 0.51±0.021a 1.66±0.027B 3.67±0.108A 0.90±0.129a 0.09±0.061a
M3 1.91±0.076A 0.54±0.021a 1.78±0.027A 3.70±0.111A 0.78±0.133ab 0.27±0.062a
F值 6.633** 1.305 4.775** 6.483** 4.304* 1.997
基质 冠幅 /cm 地径 /mm 苗高 /cm 生物量 /g 茎根比 高径比
M1 6.60±0.160B 2.25±0.036B 8.88±0.141B 11.13±0.156B 1.95±0.054a 4.02±0.072a
M2 7.49±0.155A 2.29±0.036AB 9.12±0.144B 11.41±0.159B 1.96±0.055a 4.06±0.073a
M3 7.59±0.160A 2.42±0.038A 9.90±0.150A 12.32±0.167A 1.92±0.057a 4.14±0.077a
F值 11.706** 5.360** 13.228** 14.488** 0.126 0.664
基质 质量指数 含水量 /% >5cmⅠ级侧根数 /个 >5cmⅠ级根长 /cm >5cmⅠ级根表面积 /cm2
M1 0.12±0.005a 57.03±0.420a 6.42±0.286b 108.40±6.290a 22.40±1.396a
M2 0.12±0.005a 55.59±0.427b 6.49±0.295b 101.80±6.472a 20.69±1.436a
M3 0.13±0.005a 55.58±0.446b 7.48±0.307a 120.16±6.734a 24.55±1.495a
F值 2.511 3.909* 3.865* 1.973 1.739
  1)数据后附小写字母者表示差异达 0.05显著水平;数据后附大写者表示差异达 0.01极显著水平;*为差异达 0.05显著水平;**为差异
达 0.01极显著水平。
M3基质中的容器苗在休眠顶芽数 、芽粗 、平均针叶长 、冠幅 、地径 、苗高和生物量等指标中均达到最大
值 ,分别为 1.91个 , 1.78 mm, 3.70 cm, 7.59cm, 2.42 mm, 9.90 cm和 12.32 g;M1基质中的容器苗 ,除了休
眠顶芽粗为 3种基质的中间值外 ,其他指标均为最小;M2基质中的容器苗 ,除了休眠顶芽粗为 3种基质中
·69· 第 1期 李玲莉等:2年生柔枝松容器苗的年生长规律和苗木质量评价
的最小值外 ,其他指标均为 3种基质的中间值 ,其中休眠顶芽数 、平均针叶长和冠幅与 M3基质无显著差
异 ,生物量和苗高与 M1基质无显著差异。
在侧芽数 、含水量和 >5cmⅠ级侧根数 3个指标中 ,不同基质间差异显著。 M2基质中容器苗的侧芽
数最多 , M3基质居中 , M1基质最少 ,分别为 0.90, 0.78和 0.37个;M1基质中容器苗的含水量最高
(57.03%),与其他基质差异显著;M3基质中的容器苗在所有根系指标中 ,表现最好 。其中 , >5cmⅠ级侧
根数为 7.48个 ,显著大于其他基质 ,而 M2基质又大于 M1基质。
2.2.2 不同种源对柔枝松容器苗形态指标的影响 对生长于不同基质不同种源的容器苗进行方差分析
和多重比较发现 ,不同种源在冠幅 、茎根比 、质量指数和 >5 cmⅠ级侧根长等指标中表现出差异显著(表
2)。P3种源容器苗的冠幅为 7.56 cm,显著大于 P2种源 ,并与 P1和 P4种源差异不显著;其茎根比为 2.
11,显著大于 P1和 P2种源 ,与 P4种源差异不显著;质量指数为 0.11 ,显著小于 P1和 P4种源 ,与 P2种源
差异不显著;同时其 >5cmⅠ级侧根数 、根长和根表面积分别为 6.34个 , 89.53 cm和 18.60 cm2 ,均为所有
种源中最小的 ,其中 >5cmⅠ级侧根长显著小于其他种源 。由此可见 , P3种源容器苗的地上部分略大于
其他种源 ,从而导致苗木质量较差 ,这可能与 P3种源的生态习性和种源地的环境相关。
表 2 不同种源对柔枝松容器苗形态指标的影响 1)
Table2 EfectofdiferentprovenancesonthemorphologicalindicesofP.flexiliscontainerseedling
种源 休眠芽数 /个 休眠芽长 /cm 休眠芽粗 /mm 平均针叶长 /cm 侧芽数 /个 侧枝数 /个
P1 1.69±0.088a 0.55±0.025a 1.74±0.031a 3.45±0.127a 0.53±0.153a 0.10±0.072a
P2 1.95±0.091a 0.49±0.026a 1.70±0.033a 3.32±0.132a 0.72±0.159a 0.21±0.074a
P3 1.68±0.086a 0.50±0.024a 1.68±0.031a 3.76±0.124a 0.80±0.149a 0.29±0.070a
P4 1.86±0.086a 0.51±0.024a 1.76±0.031a 3.54±0.124a 0.68±0.149a 0.08±0.070a
F值 2.328 1.133 1.240 2.042 0.545 1.928
种源 冠幅 /cm 地径 /mm 苗高 /cm 生物量 /g 茎根比 高径比
P1 7.16±0.183ab 2.34±0.042a 9.13±0.164a 11.47±0.182a 1.85±0.063b 3.96±0.084a
P2 6.78±0.190b 2.27±0.044a 9.34±0.175a 11.61±0.194a 1.86±0.067b 4.19±0.090a
P3 7.56±0.179a 2.27±0.042a 9.32±0.164a 11.59±0.182a 2.11±0.063a 4.17±0.084a
P4 7.41±0.179ab 2.40±0.042a 9.40±0.166a 11.79±0.184a 1.96±0.063ab 3.96±0.085a
F值 3.378* 2.027 0.487 0.525 3.557* 2.302
种源 质量指数 含水量 /% >5cmⅠ级侧根数 /个 >5cmⅠ级根长 /cm >5cmⅠ级根表面积 /cm2
P1 0.13±0.005a 56.03±0.487a 6.85±0.337a 116.67±7.408a 24.22±1.644a
P2 0.12±0.006ab 56.26±0.520a 6.70±0.355a 115.92±7.804a 23.58±1.732a
P3 0.11±0.005b 56.27±0.489a 6.34±0.333a 89.53±7.313b 18.60±1.623a
P4 0.14±0.005a 55.72±0.494a 7.29±0.340a 118.35±7.462a 23.80±1.656a
F值 3.659* 0.280 1.376 3.496* 2.629
  1)数据后附小写字母者表示差异达 0.05显著水平;*为差异达 0.05显著水平。
2.3 12个处理柔枝松容器苗形态指标的主成分分析
对柔枝松容器苗的 17个形态指标进行主成分分析发现 ,前 5个特征值的贡献率分别为 36.62%,
24.94%, 13.60%, 9.41%和 6.80%,累积贡献率达 91.36%,因此选取 5个主成分即可。根据 5个主成分的
特征向量可得到 5个主成分方程:
F1 =0.019x1 -0.056x2 +0.048x3 -0.087x4 +0.050x5 +0.034x6 -0.082x7 +0.031x8 +0.126x9 +
0.050x10 -0.122x11 -0.102x12 +0.132x13 -0.079x14 +0.183x15 +0.190x16 +0.180x17;
F2 =0.060x1 -0.069x2 -0.056x3 +0.213x4 +0.371x5 -0.031x6 +0.210x7 -0.063x8 +0.057x9 -
0.044x10 +0.105x11 -0.161x12 +0.007x13 -0.330x14 +0.073x15 -0.016x16 -0.052x17;
F3 =0.221x1 +0.062x2 -0.109x3 +0.044x4 -0.215x5 +0.029x6 +0.072x7 +0.289x8 -0.025x9 +
0.248x10 -0.054x11 +0.410x12 -0.001x13 +0.096x14 -0.059x15 -0.060x16 -0.025x17;
F4 =-0.117x1 +0.449x2 +0.328x3 +0.108x4 -0.184x5 -0.057x6 +0.126x7 +0.082x8 +0.179x9 +
0.103x10 +0.073x11 -0.119x12 +0.101x13 +0.141x14 -0.057x15 -0.060x16 -0.047x17;
F5 =-0.150x1 -0.169x2 +0.182x3 -0.072x4 +0.242x5 +0.685x6 -0.188x7 +0.057x8 -0.017x9 +
·70· 福 建 林 学 院 学 报 第 30卷 
0.047x10 +0.105x11 +0.115x12 -0.207x13 +0.074x14 +0.173x15 +0.091x16 +0.080x17;
其中 , x1 -x17分别为休眠顶芽数 、休眠顶芽长 、休眠顶芽粗 、平均针叶长 、侧芽数 、侧枝数 、冠幅 、地径 、
苗高 、生物量 、茎根比 、高径比 、质量指数 、含水量 、 >5 cmⅠ级侧根数 、根长和根表面积。第 1主成分表示
苗木地上部分和地下部分关系的综合因子;第 2主成分表示树冠的综合因子;第 3主成分表示生物量的综
合因子;第 4主成分表示顶芽的综合指标;第 5主成分表示侧枝的综合因子。
图 5 12个处理的聚类分析树状图
Figure5 Dendrogramofclusteranalysisoftwelvetreatments
  基于 5个主成分分析的因子得分结果 ,对
12个处理柔枝松容器苗进行聚类分析(图 5)。
当阈值为 2.2时 , 12个处理的容器苗可分为 4
组:第 1组为 M2基质中的 P2、P3和 P4种源及
M3基质中的 P1、P3和 P4种源;第 2组为 M1基
质中的 4个种源;第 3组为 M2基质中的 P1种
源;第 4组为 M3基质中的 P2种源。结合形态
指标的方差分析和多重比较的结果充分说明 ,
M2、M3基质中的苗木质量较好 ,其中又以 M2
基质中的 P1种源和 M3基质中的 P2种源表现
更佳。
3 结论与讨论
通过对 3种基质 、4个种源的 2年生柔枝松容器苗进行了苗高和地径的年生长规律 ,及 17个形态指
标的观测 ,通过方差分析和多重比较 ,分析了基质和种源对容器苗生长的影响。通过主成分分析和聚类分
析 ,对 12个处理的柔枝松容器苗的苗木质量进行评价。
(1)2年生柔枝松容器苗的地径和苗高的年生长规律有较大不同 。在 3-10月份的生长观测中 ,除了
2个阶段的生长缓慢外 ,地径生长一直处于迅速生长阶段。第 1个生长缓慢阶段为 4-5月份 ,此时 ,正是
容器苗的抽梢期 ,即每年 1次的高生长期 。第 2个阶段为 8月份之后 ,地径生长明显减慢。不同基质中的
容器苗进入地径生长缓慢阶段的时间不同 , M1基质中的容器苗 8月份地径生长极明显减慢 , M2基质为逐
渐减慢 ,直至 9月份明显减慢 , M3基质则是从 9月份才开始明显减慢 。
此外 ,通过对不同种源柔枝松容器苗的年生长规律分析发现 , P3种源的年生长规律不同于其他种源 ,
表现为地径生长起止时间早 ,苗高生长期长。地径生长从 3月份开始 ,并于 8月份进入第 2个缓慢生长阶
段 ,起止时间均早于其他种源。苗高生长也是从 3月份开始 ,至 5月份结束 ,苗高增长量为 1.37 cm,是 4
个种源中最大的 。
(2)生长结束后 ,对 17个形态指标的分析发现 , M3基质中的容器苗休眠顶芽数 、芽粗 、平均针叶长 、
冠幅 、地径 、苗高 、生物量和 >5 cmⅠ级侧根数等指标中 ,显著或极显著优于其他基质 。M2基质中的容器
苗表现居中 , M1基质中的容器苗表现较差。同时 ,在种源对柔枝松容器苗形态指标的分析中 ,发现 P3种
源有较大的地上部分 ,根系生长较差 ,质量指数亦为 4个种源中最小的 ,表现为苗木质量较差。
(3)主成分分析发现 , 17个形态指标可以划分为 5个主成分。基于 5个主成分方程 ,计算因子得分 ,
并进行聚类分析发现 , 12个处理在 2.2阈值处可分为 4组 。其中第 2组为 M1基质中的 4个种源 ,第 1、3
和 4组为 M2、M3基质中的 4个种源 ,结合形态指标的方差分析和多重比较的结果 ,充分说明 M2、M3基质中
苗木质量较好 ,其中又以 M2基质中的 P1种源和 M3基质中的 P2种源表现更佳。
(4)结合 1年生柔枝松容器苗的生长规律发现 ,柔枝松幼苗的生长受种子萌发时生长的影响较大 ,萌
发后的生长较缓慢。 2年生柔枝松容器苗也表现出同样的生长规律 , 12个处理中 ,地径和苗高的增长量均
较小。这与柔枝松自身的寿命长 ,生长缓慢等特性相关 [ 14 -21] 。
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(责任编辑:江 英)  
·72· 福 建 林 学 院 学 报 第 30卷