全 文 ：林业科学研究 2007, 20( 5): 630~ 637
Forest R esearch
文章编号: 10011498( 2007) 05063008
节水高产优质杨树纸浆材品种综合选育研究*
苏晓华1, 李义良1, 黄秦军 1, 张冰玉 1, 张香华 1, 何庆庚 2, 刘志新2
( 1.中国林业科学研究院林业研究所,国家林业局林木培育重点实验室,北京 100091; 2.河北省秦皇岛市林业局,河北 秦皇岛 066000)
摘要: 以 10个黑杨杂种候选新品系为试验材料, 以当前优良品系 108杨和中林 46杨等为对照, 通过室内和大田水
分胁迫试验, 同时结合在不同生态区内区域化试验及测定无性系的遗传特性 (生长、材性和纸浆性能等 ) ,以水分利
用效率、产量、材质等指标对候选品系进行综合比较分析,获得了木材纤维长、纤维含量高、木素和 1% NaOH 抽提物
含量低的节水资源高效利用型杨树优良纸浆材新品种 J2和 J6, 为华北、西北地区选育了抗旱、耐盐碱的优良杨树
品种。
关键词: 杨树;节水; 高产;优质; 纸浆材;品种综合选育
中图分类号: S792. 11 文献标识码: A
收稿日期: 20060809
基金项目: 国家 十一五 科技支撑计划课题 ( 2006BAD01A15 )
作者简介: 苏晓华 ( 1961! ) ,女,黑龙江省克山人,博士生导师,研究员,首席专家.研究方向:林木遗传育种. T e:l 01062889627; Em ai:l
suxh@ ca.f ac. cn
* 该论文曾得到马常耕研究员指导与帮助,特此感谢。感谢各协作单位专家李爱萍、樊军锋、赵自成等在区域试验研究中给予的大力支
持;感谢北京林业大学沈应柏教授和赵凤君博士在室内水分胁迫试验方面给于的帮助; 感谢内蒙古自治区林业科学研究院余伟莅博士在大
田水分胁迫试验的协助.
Integrative Selecting and Breeding of Pop lar Pulpwood Varieties w ith
W atersaving, H ighyielding and Superior Quality
SU X iaohua1, LI Yiliang 1, HUNG Q injun1, ZHANG B ingyu1, ZHANG X ianghua1, HE Q ing geng 2, LIU Zhix in2
( 1. Research Ins titu te of Forestry, CAF; Key Laboratory ofT ree B reed ing and Cu ltivation, S tate Fores try Adm in istrat ion
Beijing 100091; 2. Q inhuangdao Fores try Bu reau, H ebeiProvince, Q inhuangdao 066000, H ebe,i Ch ina)
Abstract: In th is study, 10 hybrid clones of Section A irge irosw ere used as plantmater ia l and current excellent varie
t iesP. ∀ euramericana Guarien to# andP. ∀ euram ricana ( Dode) Gu ineir cv. ∃ zhong lin46# as controls, two new ex
ce llentPopulus pu lpw ood varieties J2 and J6 w ere se lected through indoo r and outdoor w ater stress trials, genetic
characters( grow th, w ood properties and pu lp y ield etc. ) of reg ional tria ls in d ifferen t eco log ical areas, and in tegrat
ed ana lysis ofWUE, y ie ld and wood qualit ies. J2 and J6 had the characterist ics o f longfiber, higher ho locellulose,
low er lign in con tent and 1% NaOH ex tract ives, w hich filled in the b lank o f drought and saltresistant pop lar breed
ing in north and northw est China.
Key words:Populus; w atersaving; h ighyie ld ing; superior quality; pulpwood; integrative varieties se lect ing
杨树是我国可快速提供严重短缺纸浆原料的最
佳树种之一, 但其适生区大部分是干旱半干旱地区,
自然降水的缺乏直接影响其产量。选育高产节水的
高效型品种, 是提高这些地区杨树生产水平,实现林
业可持续发展和生态建设的重要措施,也是解决我国
人多地少和缺乏水资源矛盾的有效途径。大量的研
究表明,不同物种、同种不同品种的水分利用效率有
很大差异。 Bassman[ 1]研究表明,杨树杂种无性系之
第 5期 苏晓华等:节水高产优质杨树纸浆材品种综合选育研究
间,在生长到 85 d的时候, 其水分利用甚至存在有 2
倍的差异。因此, 选育水分利用效率高、投入产出比
高的杨树新品种的可能性是存在的,但是我国在这一
领域的研究太少。虽然也选育出几个较抗旱的品种,
如 20世纪 60年代内蒙古昭盟从小叶杨 (Populus si
monii Carr. )与钻天杨 (P. pyram idalis Salisb. )天然杂
种中选育出赤峰杨 (P. simonii ∀P. pyram idalis cv.
∃Chifengensis# ), 70年代甘肃张掖地区选出的小叶杨
与箭杆杨 (P. nigra L. var. neapolitana Tenore. )天然杂
种 麻皮二白杨 (P. gansuensis cv. ∃1MP# ),但它们
并不属于节水高产型品种 [ 2]。节水与高产是不同性
状的表现,由不同的基因控制,长期的作物节水高产
育种实践已证明,节水和高产是可统一于一体的 [ 3]。
通过综合运用常规育种和转基因育种及其它先进的
育种方法, 将能培育出节水高产优质杨树纸浆材品
种。国内外对杨树品种的水分生理等做过不少研
究 [ 4~ 7] , 但如何具体筛选高产节水基因型杨树,还缺
乏详实的系统方法。本研究以水分利用效率、产量、
材质等指标对候选品系进行比较分析, 以求从中选育
出适合于我国西北等干旱和半干旱地区高水分利用
效率、高经济效益的优良杨树纸浆材新品种,同时为
建立节水、高产、高效杨树纸浆材品种选育新技术体
系和综合指标评价体系提供依据。
1 材料和方法
1. 1 试验材料
试验材料为 10个黑杨候选新品系,编号为 J1~
J10。以当前优良品系 108杨 ( P. ∀ euramericana
∃Guariento# )、中林 46杨 (P. ∀ euram ericana ∃Zhong
lin46# )、新疆杨 (P. alba L. var. pyram idalis Bge. )、
中黑防 1号 ( P. delto ides Bartr. ∀P. cathayana. Re
hd. c.l ∃ Zhonghe ifang1 # )、碧 云 ( P. zhong lin
m eihe. )、陕林 3号 ( P. delto ides Bartr. c.l ∃Shanlin
3# )为对照, 即 CK1、CK2、CK3、CK4、CK5、CK6。
10个黑杨候选新品系是 1980年用山海关杨优
良雌株与 I63杨 ( P. deltoides Bartr. cv. ∃ I63 /51 )
杂交后代中选出的雌株, 再在 1987年用 I72杨 ( P.
deltoid es Bartr. cv. ∃ I72 /58# )与山海关杨杂交后选
出的优良雄株进行聚合杂交育成。 1988年于秦皇
岛市开始从近 1 000株杂种苗中按生长和抗寒进行
初步选择,形成无性系后, 再在贫瘠、有轻度盐碱的
圃地仅靠自然降雨生长了 6 a( 1989! 1995年 )。在
这期间还结合叶部被食叶害虫及褐斑病危害情况和
干部受天牛 (Anop lophora glabripennis M. )危害情况
进行了多级淘汰选择。 1996年在河北省秦皇岛地
区选出这 10个候选新品系。
1. 2 室内水分胁迫测定
试验在中国林业科学研究院温室进行。温室顶
部有天窗,可以随时关闭,保证空气畅通; 温室由玻
璃制成,透光良好;内无特殊的控温、控湿措施, 6! 9
月份 8: 00平均温度为 26 % ,平均相对湿度为 75% ;
13: 00平均温度为 33 % ,平均相对湿度为 55%。
2003年 4月在温室内,将 10个候选新品系和对
照 ( 108杨、中林 46杨 )插穗于塑料盆中, 盆高 30
cm, 内径 25 cm。培养土为苗圃熟土 ( 10份 )、细沙
( 2份 )、草炭土 ( 1份 )混合而成。控水试验采用随
机完全区组设计, 共有 4个水分处理: 充分供水、轻
度胁迫、中度胁迫、严重胁迫, 即土壤含水量分别控
制在田间持水量的 70% ~ 90%、60% ~ 80%、50% ~
70%、40% ~ 60%。每处理每品系有 9株 (盆 )苗。
采用烘干法测定土壤含水量,每半个月施 1次肥, 充
分保证养分的供应。每隔 2周换 1次盆位, 防止小
环境对试验苗的影响。
生物量测定: 生物量共测定 2次,分别在控水试
验开始前 ( 2003年 6月 10日 )和结束后 ( 2003年月
8月 20日 )。各品系选生长中等的 4株苗, 用电子
天平称干物质量, 取均值,用减质量法测得控水期间
生物量的累计值。
长期水分利用效率 (WUE ) :控水期间生物量与
累计浇水量之比, 单位为 mg& mL- 1。
1. 3 大田水分胁迫测定
2003年在内蒙古自治区阿拉善盟开展大田试验。
采用 5种灌水处理,即每隔 10、20、30、40 d和 50%叶
片出现萎蔫时灌 1次水。4月底扦插供试杨树候选新
品系和 CK3,苗高达到 20 cm后 ( 6月 30日 )开始不同
处理灌水量试验, 9月 28日结束。在试验期间间隔
10 d灌 1次水的共计 8次 (合计灌水量 0. 672 m3 &
m
- 2
), 20 d灌水 1次的 4次 ( 0. 336 m3 & m - 2 ), 30 d
灌水 1次的 3次 ( 0. 252m3& m - 2 ) , 40 d灌水 1次的 2
次 ( 0. 168 m3 & m- 2 ), 50% 叶片萎蔫灌水 1次
( 0. 084m
3& m - 2 ) ,每次灌水量 0. 084 m3 & m- 2。10
月 13日 ! 14日测定苗木的地径、苗高。
1. 4 材性测定
木材物理性状: 测定木材的基本密度、纤维长、
纤维宽、微纤丝角。试样为 2根 1干 ( 2年生根 1年
生干 )和 2根 2干 ( 2年生根 2年生干 )条材。每无
631
林 业 科 学 研 究 第 20卷
性系各 3株,取胸径 1. 3 m处进行测定。采用排水
法测定基本密度;采用常规离析测纤维长度、宽度和
微纤丝角,每试样分别测纤维长度、纤维宽度、微纤
丝角各 50根,取其平均值。
木材化学成分: 测定木材的灰份、1% N aOH 抽
出物、苯醇抽出物、木素、综纤维素、戊聚糖。测定方
法分别按 GB2677. 1- 81、GB2677. 3- 81、GB2677. 5
- 81、GB2677. 7 - 81、GB2677. 8 - 81、GB2677. 9-
81、GB2677. 10- 81进行。每无性系各 3株,分基部
( 2. 5 cm )、胸径 1. 3 m处 ( 5 cm )和距顶梢 40 cm处
( 2. 5 cm )采样,进行混合制样。
1. 5 制浆与纸浆性能测定
从同一圃地对参试品系 2根 1干和 2根 2干条
材分别随机选取 10株, 然后再分别切片混合制样。
采用生物制浆法制浆, 由北京亮宇科技开发服务中
心完成。纸浆物理性能测定由天津科技大学制浆造
纸实验室完成。
1. 6 无性系对比试验
于 2002年对 10个候选新品系在内蒙、河南、河
北和陕西营建对比试验林, 造林设计 4~ 9株小区, 3
~ 4次重复,随机完全区组,株行距为 3~ 4 m ∀ 3~ 5
m。观测内容:年生长量、物候期、病虫害、造林成活
率和无性系形态特征等。无性系对比试验林林龄为
4 a。各试验点自然概况见表 1。
表 1 无性系对比试验点的自然概况
试验
地点
纬度 ( N) /
( ∋()
经度 ( E ) /
( ∋() 地形
海拔 /
m
土壤
质地
地下
水位 /m pH 值
平均气
温 /%
年降水
量 /mm
相对湿
度 /%
无霜
期 /d
年总
日照 /h
内蒙呼市 40 41 111 09 平原 1 023 沙壤 2. 5 8. 0~ 9. 0 6. 8 423. 0 60 130 2 873. 0
陕西渭河 34 00 108 00 河滩 400 沙壤 2. 5~ 3. 0 7. 8~ 8. 2 13. 2 660. 0 65 225 2 000. 0
河北昌黎 39 36 118 51 丘陵 150 滨海盐土 3. 0~ 6. 0 7. 5 11. 0 646. 2 60 186 2 809. 3
河南武陟 35 14 113 16 平原 108 沙壤 2. 5 7. 4 14. 4 597. 0 65 227 2 539. 0
1. 7 综合选择纸浆材品种
为了对各候选新品系综合性状进行评价, 将每
个系号各指标测定值进行定量转换, 用各指标 (中度
胁迫下生物量、水分利用效率;河北昌黎田间试验林
的树高及胸径; 2根 1干和 2根 2干苗平均值木材密
度、纤维长和综纤维素; 出浆率、撕裂指数、断裂长 )
隶属度平均值作为综合性状评定标准进行比较。
采用模糊数学中隶属函数的方法 [ 8] , 对各无性
系指标的隶属值进行累加, 求取平均数,并进行无性
系间的比较,进行评定计算方法如下:
X ( u ) = (X– Xm in ) / (Xm ax - X m in ) ,式中: X 为
各无性系的某一指标测定值, X max为所有无性系某
一指标测定值内的最大值, Xm in为该指标中最小值。
把每一无性系各指标的隶属值进行累加, 并求
其平均数。
2 结果与分析
2. 1 节水高产型无性系的筛选
2. 1. 1 无性系间水分利用效率 (WUE )变异 在温
室中严格控水,进行不同水分处理 (正常供水、轻度
胁迫、中度胁迫、重度胁迫 ), 从 12个黑杨候选新品
系长期水分利用效率 (WUE )的 F值 ( 12. 85、94. 50、
40. 44、11. 03)来看, 在各个处理条件下无性系间
WUE差异均达到极显著水平。多重比较结果 (表
2)表明, J2、J6、J9的 WUE显著高于 CK1、CK2及其
它无性系,且它们之间差异不显著,这说明 J2、J6、J9
是严重水分胁迫下高 WUE的优良无性系。其它水
分处理条件下也有相同的结果, 即 J2、J6、J7、J8、J9
是同等水分处理条件下高 WUE的优良无性系 [ 9]。
表 2 严重水分胁迫下无性系间水分利用效率 (WUE )多重比较
无性系 J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8 J9 J10 CK1 CK2
WUE均值 / ( g& kg- 1 ) 1. 70 2. 58 1. 78 1. 82 1. 50 2. 34 2. 07 2. 14 2. 25 1. 77 1. 65 1. 67
显著性 def a cdef cdef f ab bcd e ab cd abc cdef ef d ef
CDE A BCDE BCDE E AB ABCD ABCD ABC BCDE DE DE
注:多重比较采用 q检验。相同字母表示差异不显著,不同小写字母表示差异显著,不同大写字母表示差异极显著。
2. 1. 2 无性系室内控水期间增长的生物量变异
由表 3可看出,随干旱胁迫的加剧, 各候选新品系生
物量都呈现明显下降趋势。在 4个水分处理中, 候
选新品系间生物量的变异系数存在较大差异, 变幅
在 31. 72% ~ 45. 26% ,最小的是 J2, 最大的是 CK2。
变异系数小说明品系的稳定性好,由此可得出:从 4
632
第 5期 苏晓华等:节水高产优质杨树纸浆材品种综合选育研究
个水分处理综合来看, J2和 J9属高产稳定型, 即广
适型。 J5属低产敏感型, J10属低产稳定型, J6和 J8
属中产稳定型, J7、J3和 J4均属中产敏感型。 CK1
和 CK2也均属中产敏感型。
表 3 不同水分处理条件下各无性系单株的生物量
品系
总生物量
充分供水
g 排序
轻度胁迫
g 排序
中度胁迫
g 排序
重度胁迫
g 排序 平均值 / g
变异
系数 /%
CK1 35. 17 ) 1. 74 9 24. 63 ) 4. 23 4 14. 32 ) 2. 77 10 11. 08 ) 2. 16 11 21. 30 44. 33
CK2 37. 12 ) 1. 29 4 21. 96 ) 5. 41 7 16. 00 ) 4. 82 7 11. 17 ) 2. 77 10 21. 56 45. 26
J1 31. 84 ) 4. 76 11 21. 97 ) 1. 90 6 14. 92 ) 2. 80 8 11. 38 ) 4. 82 9 19. 62 36. 73
J2 41. 54 ) 1. 30 1 30. 26 ) 4. 08 1 20. 79 ) 1. 90 1 17. 27 ) 2. 80 1 27. 98 31. 72
J3 36. 06 ) 1. 76 6 26. 39 ) 5. 83 2 14. 44 ) 3. 47 9 11. 95 ) 1. 90 7 22. 21 43. 60
J4 37. 08 ) 1. 58 5 21. 53 ) 1. 76 8 16. 38 ) 3. 67 6 12. 20 ) 3. 47 6 21. 80 43. 22
J5 31. 24 ) 1. 12 10 18. 34 ) 5. 16 11 13. 37 ) 2. 95 11 10. 03 ) 1. 96 12 18. 31 44. 62
J6 35. 76 ) 2. 83 7 20. 42 ) 1. 77 10 19. 54 ) 4. 25 2 15. 70 ) 0. 87 3 22. 64 34. 98
J7 40. 60 ) 1. 39 2 25. 35 ) 4. 63 5 18. 40 ) 3. 73 4 13. 88 ) 1. 07 5 24. 31 41. 60
J8 35. 32 ) 1. 22 8 21. 54 ) 3. 07 9 17. 89 ) 3. 94 5 14. 36 ) 2. 94 4 22. 26 35. 71
J9 38. 37 ) 1. 13 3 25. 19 ) 2. 75 3 19. 05 ) 2. 75 3 15. 08 ) 2. 60 2 24. 42 36. 13
J10 26. 93 ) 0. 90 12 15. 18 ) 1. 60 12 11. 82 ) 3. 71 12 11. 84 ) 1. 91 8 16. 44 37. 73
平均值 35. 48 22. 64 16. 41 13. 09
变异系数 /% 11. 33 16. 54 16. 04 18. 68
各水分处理的候选新品系经济生物量均存在较
大差异,平均变异范围在 0. 956~ 0. 500 g& kg- 1 (表
4)。干物质产量最大的是 J2, 中度胁迫下每耗 1 kg
水茎生物量达 0. 957 g, 比 CK1高出24. 77% ,比 CK2
高出 40. 53%; 其次为 J7、J9、J6和 J8, J10最低,每
耗 1 kg水只生产 0. 490 g干物质。 J2、J6、J7、J8和
J9是高水分利用效率高生产力品系。
表 4 不同水分处理下无性系间经济生物量 (茎质量 )水分投入产出比较
品系 充分供水 / ( g& kg- 1 ) 轻度胁迫 / ( g& kg- 1 ) 中度胁迫 / ( g& kg- 1 ) 重度胁迫 / ( g& kg- 1 ) 平均值 / ( g& kg- 1 ) 变异系数
CK1 0. 871 0. 921 0. 767 0. 736 0. 824 10. 530
CK2 0. 870 0. 764 0. 681 0. 671 0. 746 12. 390
J1 0. 827 0. 652 0. 576 0. 508 0. 641 21. 420
J2 0. 938 1. 015 0. 957 0. 915 0. 956 4. 490
J3 0. 746 0. 880 0. 672 0. 580 0. 720 17. 620
J4 0. 890 0. 654 0. 746 0. 696 0. 747 13. 800
J5 0. 831 0. 611 0. 589 0. 496 0. 632 22. 490
J6 0. 856 0. 579 0. 918 0. 749 0. 776 19. 140
J7 1. 132 0. 839 0. 951 0. 829 0. 938 15. 000
J8 0. 861 0. 699 0. 887 0. 772 0. 805 10. 660
J9 0. 858 0. 842 0. 927 0. 840 0. 867 4. 730
J10 0. 569 0. 481 0. 490 0. 458 0. 500 9. 630
平均值 0. 854 0. 745 0. 763 0. 688
变异系数 /% 14. 990 21. 240 24. 410 21. 570
2. 1. 3 无性系大田控水期间生长量的变异 从图 1、2
可以看出,在各水分处理条件下,株高和地径均比 CK3
高的候选新品系有 J1、J2、J4、J6、J7和 J8。其中, J2和 J6
综合表现最好,在 10 d灌水 8次、20 d灌水 4次、30 d
灌水 3次、40 d灌水 2次、50%叶片出现时灌水 1次的
条件下, J2株高分别比 CK3高 23. 84%、21. 04%、
2769%、15. 14%、13. 32%, 地径比 CK3高 34. 90%、
1629%、22. 51%、21. 55%、7. 85%; J6株高分别比 CK3
高 2384%、21. 04%、27. 69%、15. 14%、13. 32%,地径比
CK3高 34. 9%、16. 29%、22. 51%、21. 55%、7. 85%。 J1
表现也很好,但是不太稳定,在 20 d灌水 4次、30 d灌
水 3次 2个处理时地径受到一定影响,高生长快,地径
生长较慢。 J4在 40 d灌水 2次时和 50%叶片萎蔫时灌
水 1次的条件下株高、地径均比 J2高,是值得关注的无
性系。 J8在试验中的表现稳定性中等,有待于进一步
试验来确认。
从大田与室内水分胁迫试验综合分析来看, J2
和 J6是较稳定的节水高产品系。
633
林 业 科 学 研 究 第 20卷
图 1 不同水分处理下各无性系的苗高
图 2 不同水分处理下各无性系的地径
2. 2 优良纸浆材无性系的筛选
2. 2. 1 纸浆材相关重要物理性状和化学成分的变
异 对各候选新品系物理性状 (基本密度、纤维长、
微纤丝角等 )和化学成分 (综纤维素、木素、1%
N aOH抽提物、灰分等 )分析表明, 品系间不同苗龄
的物理性状和化学成分均存在差异 (表 5)。候选新
表 5 各品系物理性状
品系 微纤丝角 /∋ 基本密度 / ( g& cm- 3 ) 纤维长 /m 纤维宽 /m 导管长度 /m
J1 9. 60 /11. 29 0. 330 3 /0. 357 0 727. 5 /772. 3 18. 05 /17. 40 407. 7 /403. 4
J2 9. 35 /9. 61 0. 329 0 /0. 331 0 738. 7 /746. 1 20. 12 /19. 04 411. 7 /397. 6
J3 8. 93 /9. 43 0. 312 7 /0. 352 0 689. 7 /758. 9 18. 67 /18. 42 423. 8 /403. 1
J4 8. 84 /10. 21 0. 335 3 /0. 328 0 727. 8 /712. 1 19. 19 /18. 01 423. 3 /374. 9
J5 9. 21 /10. 81 0. 357 0 /0. 362 3 734. 1 /750. 5 18. 63 /17. 20 442. 1 /358. 9
J6 9. 49 /10. 92 0. 306 7 /0. 336 7 710. 9 /745. 3 18. 41 /17. 38 424. 9 /396. 3
J7 9. 51 /13. 36 0. 294 7 /0. 323 7 756. 3 /771. 7 20. 34 /17. 93 454. 6 /400. 6
J8 10. 53 /11. 24 0. 302 7 /0. 330 0 732. 2 /739. 3 18. 90 /18. 29 432. 9 /380. 9
J9 9. 03 /11. 69 0. 333 0 /0. 344 0 738. 0 /768. 6 19. 69 /18. 00 448. 2 /361. 8
J10 10. 28 /12. 41 0. 326 7 /0. 352 3 721. 8 /740. 5 19. 02 /18. 23 430. 4 /387. 5
CK1 10. 83 /11. 00 0. 342 1 /0. 355 4 660. 9 /681. 2 17. 66 /17. 11 368. 3 /356. 4
CK2 11. 44 /11. 34 0. 301 1 /0. 330 3 773. 3 /794. 6 19. 66 /20. 29 491. 1 /463. 3
CK5 11. 44 /11. 46 0. 324 7 /0. 368 8 764. 8 /760. 7 18. 12 /16. 41 417. 9 /400. 3
平均值 9. 88 /11. 14 0. 322 8 /0. 344 0 728. 9 /749. 4 18. 98 /17. 98 429. 0 /391. 2
变异系数 /% 9. 32 /9. 46 5. 61 /4. 32 4. 11 /3. 83 4. 43 /5. 41 6. 63 /7. 09
注: a/b, a: 2根 1干苗的数据, b: 2根 2干苗的数据。
634
第 5期 苏晓华等:节水高产优质杨树纸浆材品种综合选育研究
品系物理性状的方差分析结果 (表 6)表明, 2根 1干
苗各物理性状均存在显著差异, 而 2根 2干苗除基
本密度外,其它物理性状也存在显著差异。候选新
品系 (不同苗龄 )间变异系数大小依次为微纤丝角
>导管长度 >基本密度 >纤维宽 >纤维长, 依次为
9. 39%、6. 86%、5. 88%、4. 92%、3. 97% ( 2种苗龄
的平均值 ) (表 5)。化学成分变异系数大小依次为
苯醇抽出物 > 灰份 > 戊聚糖 > 1% N aOH抽提物 >
木素 >综纤维素,依次为 16. 18%、14. 47%、409%、
4. 02%、3. 01%、0. 82% ( 2种苗龄平均 ) (表 7)。
表 6 各品系 2根 1干和 2根 2干苗物理性状的方差分析
差异源 基本密度 纤维丝角 纤维宽 导管长度 纤维长
2根 1干 2. 51* 6. 72* * 2. 31* 10. 57* * 3. 82* *
2根 2干 1. 04 2. 83* 8. 23* * 37. 64* * 4. 33* *
注:品系间、机误、总计的自由度分别为 12、26、38。
从表 5、7可以看出,有些品系木材基本密度大,
纤维长,纤维素含量高, 木素和 1% N aOH 抽提物含
量低,适合作为纸浆工业原料。如 J2杨 2年生条材
的纤维长比 CK1 高 953% ; 纤维宽比 CK1高
1128%; 微纤丝角为 9. 61∋, 均比 CK 1、CK2低; 1%
N aOH抽提物比 CK1低;木质素比 CK1低 10. 49% ;
综纤维素分别比 CK1、CK2高 0. 02%、0. 27%。 J1杨
和 J3杨 2年生条材纤维长分别比 CK1高 13. 37%、
11. 4%; 微纤丝角均比 CK2低; 基本密度分别比
CK 2高 8. 08%、6. 57%; 1% N aOH 抽提物分别比
CK 1低 5. 21%、1. 09%; 木质素含量分别比 CK2低
297%、474%。 J6杨 2年生纤维长比 CK1高
941%;纤维宽比 CK1高 1. 58%; 基本密度比 CK2
高 1. 94%; 木质素比 CK 1低 5. 80%。
表 7 各品系木材的化学成分
品系 灰份 /
( g& kg- 1 )
1% N aOH抽出物 /
( g& kg- 1 )
莱醇抽出物 /
( g& kg- 1 )
木素 /
( g& kg- 1 )
综纤维素含量 /
( g& kg- 1 )
戊聚糖 /
( g& kg- 1 )
J1 7. 9 /5. 5 228. 6 /216. 5 2. 14 /14. 4 201. 9 /202. 8 828. 0 /827. 2 289. 4 /276. 3
J2 6. 7 /5. 5 216. 4 /227. 5 1. 83 /19. 5 204. 2 /194. 6 834. 2 /823. 1 292. 5 /282. 0
J3 7. 9 /6. 1 234. 2 /225. 9 2. 04 /14. 0 212. 6 /199. 1 831. 3 /817. 8 277. 9 /293. 2
J4 6. 4 /5. 7 233. 2 /240. 0 16. 7 /23. 5 201. 6 /194. 0 838. 4 /825. 3 276. 8 /281. 0
J5 6. 8 /4. 9 223. 5 /222. 6 17. 4 /21. 0 212. 2 /196. 8 835. 5 /825. 9 271. 6 /270. 1
J6 8. 1 /6. 3 232. 4 /235. 5 24. 1 /19. 0 203. 4 /204. 8 825. 2 /817. 2 286. 5 /290. 9
J7 8. 7 /5. 4 226. 7 /216. 7 18. 7 /14. 7 205. 3 /202. 9 825. 6 /825. 8 285. 9 /289. 9
J8 9. 1 /5. 6 242. 9 /237. 2 21. 2 /22. 5 205. 1 /206. 6 814. 9 /822. 8 267. 1 /279. 6
J9 7. 0 /5. 4 228. 6 /227. 3 20. 9 /18. 0 200. 3 /192. 7 833. 0 /826. 2 287. 0 /293. 4
J10 9. 8 /5. 7 244. 5 /223. 5 24. 7 /19. 2 198. 6 /202. 4 810. 5 /820. 0 272. 0 /258. 5
CK1 7. 3 /5. 7 233. 8 /228. 4 18. 4 /21. 2 211. 8 /217. 4 815. 7 /822. 9 255. 7 /276. 1
CK2 8. 5 /7. 2 228. 9 /218. 6 14. 2 /17. 8 205. 9 /209. 0 810. 6 /820. 9 265. 7 /259. 3
CK5 9. 5 /8. 3 223. 9 /199. 3 17. 8 /14. 8 210. 9 /213. 3 819. 2 /830. 7 271. 1 /270. 2
平均值 8. 0 /5. 9 230. 6 /224. 5 19. 6 /18. 4 205. 7 /202. 8 824. 8 /823. 5 276. 9 /279. 3
变异系数 /% 13. 85 /15. 08 3. 31 /4. 73 15. 05 /17. 31 2. 32 /3. 70 1. 17 /0. 47 3. 95 /4. 22
注: 2根 1干苗的数据 /2根 2干苗的数据。
2. 2. 2 各无性系超短轮伐材纸浆性能的变异 采
用多菌种复合生物菌群制浆工艺对候选杨树新品系
2根 1干和 2根 2干条材进行制浆和造纸。杨树候
选新品系得浆率均高于对照品系, 其中 J3最高, J2
次之, 再次之为 J9、J8、J7等 (表 8)。
国内外学者利用化学法对杨树条材 ( 1 ~ 3年
生 )制浆性能进行了一些研究, 得浆率基本在 50%
以下 [ 10~ 12 ] ;而本研究利用生物法制浆法杨木得浆
率近为 70%, 比同化学法高约 20% [ 13]。各候选新
品系纸的抗张指数、耐破指数、撕裂指数均达到漂白
硫酸盐木浆 ( GB /T 1678 1993)和漂白亚硫酸盐木浆
( GB 13505- 92)中阔叶木浆的 BkC标准, 其中抗
张指数达到针叶木浆 BzB标准 (表 9)。
表 8 各候选杨树新品系生物制浆得浆率
项目 品系
J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8 J9 J10 CK1 CK2
原材料质量 / g 1 000 1 000 1 000 1 000 1 000 1 000 1 000 1 000 1 000 1 000 1 000 1 000
干浆质量 / g 662 712 720 650 690 665 700 704 710 673 560 601
得浆率 /% 66. 2 71. 2 72. 0 65. 0 69. 0 66. 5 70. 0 70. 4 71. 0 67. 3 56. 0 60. 1
635
林 业 科 学 研 究 第 20卷
表 9 各候选杨树新品系生物浆的物理性能
项目 品系
J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8 J9 J10 CK1 国际优级 国际合格
抗张指数 / ( N& m& g- 1 ) 61. 1 52. 7 54. 9 58. 9 62. 8 62. 2 54. 1 60. 8 66. 3 58 54. 3 40. 0 25
断裂长 /km 6. 23 5. 37 5. 60 6. 01 6. 40 6. 34 5. 52 6. 20 6. 76 5. 91 5. 54 4. 5 3. 5
耐破指数 / ( kPa& m- 2 & g- 1 ) 2. 4 2. 5 3. 4 3. 0 3. 3 3. 4 2. 4 3. 6 3. 6 3. 0 2. 5 2. 0 1. 5
撕裂指数 / ( mN& m - 2& g- 1 ) 2. 92 3. 24 3. 18 3. 00 2. 75 3. 32 3. 38 3. 48 2. 68 3. 84 3. 04 3. 50 2. 50
耐折度 /次 16 24 17 42 17 11 21 31 12 12 13 16. 0 3
2. 3 候选无性系在不同气候区生长的比较
10个候选新品系在内蒙、陕西、河南和河北的
生长表现不同 (表 10) ,各地都有高生长和径生长均
超过当地对照品种的优良系号, 即 J2、J6、J1和 J3
杨,这些品系具有明显的早期速生性。陕西渭南河
滩沙地 5年生 J1的胸径高达 15. 7 cm, 单株材积比
CK1高 6%, J3与 CK1生长量相似, J2生长稍次之,
但材积也比 CK6高 20% 以上。在河北昌黎地区 4
年生 J2胸径生长量达 13. 95 cm,材积生长量比 CK2
高 36. 36%, J1杨和 J6杨胸径分别达到 13. 41、
1283 cm,材积生长量均比 CK2高 18. 18%。在内
蒙古呼和浩特土左旗 J1、J2、J6和 J7杨材积生长量
均比 CK5高。从河南、河北和内蒙 3种不同气候生
态区的试点无性系生长情况来看, J2在河南、河北、
内蒙古、陕西生长良好; J1和 J6在内蒙古、河北、河
南生长较好; J3在陕西、河北、河南表现较优; J7在
内蒙古也比对照好。
表 10 在 3种气候区候选品系对比试验林生长情况
品系
内蒙古呼市 /5 a
树高
/m
胸径
/ cm
材积
/m3
与 CK材积比 /%
CK4 CK6
河北昌黎 /4 a
树高
/m
胸径
/ cm
材积
/m3
与 CK材积比 /%
CK1 CK2 CK5
河南焦作 /3 a
树高
/m
胸径
/ cm
材积
/m3
与 CK材积比 /%
CK1
陕西渭河 /5 a
树高
/m
胸径
/ cm
材积
/m3
与 CK材积比 /%
CK1 CK6
J1 8. 77 8. 73 0. 025 220 152 9. 05 13. 41 0. 052 141 117 127 7. 84 8. 65 0. 022 9 140 11. 30 15. 70 0. 091 8 220 152
J2 9. 35 1072 0. 037 329 227 9. 12 13. 95 0. 060 163 136 147 7. 06 9. 53 0. 025 7 157 12. 20 13. 70 0. 075 2 329 227
J3 6. 59 7. 80 0. 016 145 100 8. 33 11. 93 0. 041 110 7. 07 9. 01 0. 020 8 127 11. 80 15. 40 0. 086 4 145 100
J4 6. 35 6. 20 0. 008 8. 24 11. 29 0. 034 8. 04 10. 89 0. 034 1 208
J5 5. 53 5. 48 0. 008 8. 83 10. 87 0. 037 101 7. 39 8. 43 0. 016 4
J6 7. 11 8. 61 0. 021 184 127 9. 17 12. 83 0. 052 141 117 127 6. 72 8. 63 0. 020 8 127 184 127
J7 7. 73 7. 61 0. 018 160 111 7. 71 10. 40 0. 028 6. 58 6. 81 0. 012 6 160 111
J8 7. 41 7. 91 0. 016 145 8. 68 10. 54 0. 037 101 6. 18 7. 60 0. 014 8 145
J9 7. 81 6. 99 0. 014 122 8. 56 10. 28 0. 031 6. 66 7. 56 0. 016 4 122
J10 7. 20 7. 45 0. 016 145 8. 20 10. 35 0. 028 6. 81 7. 67 0. 016 4 145
CK1 8. 64 11. 04 0. 037 7. 28 7. 78 0. 016 4 12. 00 15. 40 0. 086 4
CK2 8. 57 11. 51 0. 044
CK4 6. 38 6. 46 0. 011
CK5 7. 85 11. 56 0. 041
CK6 6. 68 6. 79 0. 016 11. 44 12. 70 0. 060 6
注: CK1为 108杨; CK2为中林 46杨; CK4为中黑防 1号; CK5为碧云; CK6为陕林 3号
2. 4 各选择指标的隶属度及综合评价
由表 11看出, 10个候选新品系在生产力、水分
利用效率、材质、纸浆得率、纸浆质量指标隶属值上
差异明显。从生产力 (胸径、树高 )来看, J2、J1、J3和
J6这 4个系号在各气候区自然条件下属高产型品
系,其它系号生产力低于当地对照, 而在中度干旱胁
迫下 J2和 J6属高产型品系。从水分利用效率来看
J2、J6、J7和 J9属高水分利用效率品系, 其它系号及
对照的水分利用效率低。从木材物理和化学特性来
看, J4和 J5材质优良, J2材质也较好。从纸浆得率、
纸浆质量的角度来看, J9、J8、J6较最优,其它与对照
相似。从生产力、水分利用效率、材质、纸浆得率、纸
浆质量各指标综合来看, J2的隶属度最大为 0. 725,
J6次之为 0. 633, CK 1、CK2隶属度较小。综合指标
评价候选品系优良位次为: J2 > J6 > J9 > J1 >
J5 > J8 > J4 > J3 > J7 > J10。平均数越大,综合
性状越好,因此, J2和 J6是综合性状较佳的节水高
产优良纸浆材品系。
636
第 5期 苏晓华等:节水高产优质杨树纸浆材品种综合选育研究
表 11 各无性系各选择指标隶属度及综合评价
品系 生物量 树高 胸径 水分利用效率 密度 纤维长 综纤维素 得浆率 撕裂指数 断裂长 平均 位次
J1 0. 346 0. 918 0. 853 0. 345 0. 682 0. 698 0. 741 0. 638 0. 207 0. 619 0. 605 4
J2 1. 000 0. 966 1. 000 1. 000 0. 412 0. 632 0. 804 0. 950 0. 483 0. 000 0. 725 1
J3 0. 292 0. 425 0. 450 0. 291 0. 458 0. 472 0. 557 1. 000 0. 431 0. 165 0. 454 8
J4 0. 508 0. 363 0. 275 0. 509 0. 445 0. 433 1. 000 0. 563 0. 276 0. 460 0. 483 7
J5 0. 173 0. 767 0. 161 0. 173 1. 000 0. 631 0. 928 0. 813 0. 052 0. 741 0. 544 5
J6 0. 861 1. 000 0. 695 0. 855 0. 248 0. 505 0. 355 0. 656 0. 457 0. 698 0. 633 2
J7 0. 734 0. 000 0. 033 0. 727 0. 000 0. 823 0. 627 0. 875 0. 603 0. 108 0. 453 9
J8 0. 677 0. 664 0. 071 0. 673 0. 142 0. 573 0. 214 0. 900 0. 690 0. 597 0. 520 6
J9 0. 806 0. 582 0. 000 0. 800 0. 580 0. 729 0. 861 0. 938 0. 000 1. 000 0. 630 3
J10 0. 000 0. 336 0. 019 0. 000 0. 600 0. 532 0. 000 0. 706 1. 000 0. 388 0. 358 11
CK1 0. 279 0. 589 0. 335 0. 282 0. 783 0. 000 0. 241 0. 000 0. 310 0. 122 0. 294 12
CK2 0. 466 0. 671 0. 207 0. 464 0. 129 1. 000 0. 027 0. 256 0. 250 0. 194 0. 366 10
3 结论与讨论
现国内生产中所应用的杨树品种多以速生性为
目标并在水、肥条件优越的环境中育成, 所以大面
积、多立地推广后,因不耐旱、不耐贫瘠、抗性差等不
能广泛推广。本项研究是 20世纪 80年代, 为满足
华北地区雨养型经营需求, 特别是少雨及降水年分
配严重不均的贫瘠、沙化地等特殊立地需求而精心
设计的亲本组合,以生产力 + 水分利用效率 + 材质
+纸浆得率 + 纸浆质量作为杨树纸浆材选种指标,
打破了过去单纯以生产力作为选种指标的作法, 历
经 17 a多点多层次系列综合选优获得了节水资源
高效利用型杨树优良纸浆材新品种 J2和 J6,并已获
得国家林业局林木新品种保护。
J2和 J6杨的培育成功为华北、西北地区干旱、
贫瘠、盐碱和沙化地造林提供了优良的杨树品种。
这 2个无性系的木材纤维长, 纤维含量高, 木素和
1% NaOH抽提物含量低, 适合作为纸浆工业和人造
板原料。随着造纸原料的日趋紧缺和国际纸浆价格
的不断上扬,推广应用这些新品种必将具有广阔的
实际应用前景,产生较大的社会效益和生态效益。
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