0 引言
木兰科(Magnoliaceae)是被子植物中最为原始的科属之一,是研究被子植物系统发育及起源的宝贵材料,它集芳香、药用、木材等多种经济效益于一体,具有极高的科研价值,是华东地区最重要的园林绿化植物之一
[1,2,3]。其树形健壮饱满,花色丰富,观赏价值极高,与其他树种合理配植,可营造丰富多样的景观效果
[4]。除此以外,木兰科植物也陆续被开发作材用、药用、工业用、香料用途等,具有广泛的发展前景
[5,6]。国内现有木兰科植物11属100余种,木兰科植物具有种群上的原始性、生存上的濒危性、数量上的稀有性,长期以来一直是引种驯化的首选树种和热门种类
[7,8]。
目前,国内对于木兰科的研究主要为区系研究、景观应用、物候期观测、抗寒性、苗期引种研究等
[9,10,11,12,13,14,15,16]。安徽省木兰科植物引种始于1983年,30多年来取得很大进展,诸多品种已开花结实,但当时多为幼苗引种,没有进行大规模播种育苗试验,笔者在项目组原有研究的基础上,增加了引种、比较的树种,在合肥地区进行了木兰科植物的抗性评价试验,对供试木兰科各品种的1~4年生幼苗生长、抗寒抗旱、病虫害、开花结实等情况作长期跟踪观测与比较,旨在为木兰科植物播种苗在皖的总体表现提供基础数据,为后期安徽地区木兰科植物的开发应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
参加播种试验的木兰科植物品种计6属10种,分别为木莲属的红花木莲(Manglietia insignis)、乳源木莲(Manglietia yuyuanensis)、桂南木莲(Manglietia chingii),鹅掌楸属的中国鹅掌楸(Liriodendron chinense),木兰属的黄山木兰(Magnolia cylindrica),含笑属的金叶含笑(Michelia foveolata)、阔瓣含笑(Michelia platypetala)、深山含笑(Michelia maudiae),拟单性木兰属的乐东拟单性木兰(Parakmeria lotungensis),玉兰属的广玉兰(Magnolia Grandiflora),种源地为湖南省。供试材料中除中国鹅掌楸、黄山木兰为落叶树种外,红花木莲、乳源木莲、桂南木莲、金叶含笑、阔瓣含笑、深山含笑、乐东拟单性木兰、广玉兰均为常绿树种。
1.2 试验时间、地点
研究田间试验于2009—2012年在合肥市大蜀山北麓花卉繁育中心苗圃进行,该地区位于东经117°03′44′′、北纬31°41′54′′。气候温和,雨量适中,季风明显,四季分明,梅雨显著,夏雨丰沛,年均温度为16℃,极端最高气温达42.0℃,极端最低气温达-20.6℃。1月平均气温为2.1℃,7月平均气温为28.3℃,平均初霜日在11月7日,无霜期约有227天,年平均降雨量为988.4 mm。本试验观测期内的气候条件为当地正常条件,该区土质类型为粘盘黄棕壤,成土母质为下蜀系黄土,土层深厚,质地粘重,呈酸性反应。表层土较浅,棕黄色,小块状结构,掺杂有砂质风化物,中部有紧实的粘盘层。
1.3 苗期管理
供试木兰科种子处理与贮藏参考欧斌
[17]、陈洁等
[18]的方法,播种苗床冬季深耕冻垡,播种床宽 1.2 m。春季4月上旬播种,播种方式采用条播,沟宽 5 cm,行距25 cm,沟深1.5~2.0 cm,种子覆土厚度为1~2 cm,并用带喷头的水管浇透水,加盖稻草保温保湿。播种后20~30天,开始陆续出苗,约20天后幼苗出齐。此时揭去稻草,进行正常水肥管理
[19]。次年4月进行幼苗间苗、移植补植等工作,移植时剪除根上部 2/3叶片,根部剪去过长主根和须根,约剪去根长的 1/3,春、秋季各施复合肥1次,移栽苗勤浇水,以保证移栽成活率。
1年生木兰科各品种幼苗除正常的水肥管理外,夏季6—9月,由于阳光较强,对幼苗加盖双层遮阳网,遮光度50%。苗床浇水遵循“不干不浇,浇则浇透”的原则,使幼苗能正常越夏。9月天气转凉,光照渐弱,揭去遮阳网,进行全日照管理,雨前施氮肥1次,促进幼苗生长。11月中旬苗木生长停滞,12月中旬天气渐冷,为预防寒害,苗床间加搭拱棚塑料薄膜保温,雪天为防雪压及时消除棚上积雪。2~4年生苗露天过冬越夏,无任何防护措施。
1.4 抗性观测方法
每年12月,随机选择各品种50株测量苗高、地径,应用Excel 2013进行数据处理,绘出幼苗苗高、地径生长图表,计算标准差,分析各品种生长情况,比较幼苗之间的生长差异。持续观测各品种首花时间、病虫害、抗寒抗旱等情况,并做好记录。
2 结果与分析
2.1 幼苗生长情况
2.1.1 幼苗地径、苗高 幼苗地径和苗高是反映植株生长情况的2个重要参数。表1~2显示,落叶树黄山木兰、鹅掌楸苗高和地径生长均较好,1年生幼苗地径达2.0、2.37 cm,苗高为107、142 cm;2年生幼苗地径达2.80、3.55 cm,苗高为215、275 cm;3年生幼苗地径达3.32、4.84 cm,苗高为280、463 cm;4年生幼苗地径为3.6、5.2 cm,苗高为318、488 cm。余下8种常绿树,1年生幼苗地径生长介于1.18~1.6 cm之间,最高为阔瓣含笑,地径达1.6 cm,最低乐东拟单性木兰为1.18 cm;苗高生长介于53.4~92.4 cm之间,最高为阔瓣含笑,苗高为92.4 cm,最低为广玉兰,为53.4 cm;2年生幼苗地径介于1.77~2.3 cm之间,最高为乳源木莲,地径达2.3 cm,最低桂南木莲为1.77 cm;苗高生长介于85~185 cm之间,最高广玉兰为185 cm,最低红花木莲为85 cm;3年生幼苗地径介于2.08~3.08 cm之间,最高为广玉兰,地径为3.08 cm,最低乐东拟单性木兰为 2.08 cm;苗高生长介于105~241 cm之间,最高广玉兰为241 cm,最低红花木莲为105 cm;4年生幼苗地径介于2.55~3.9 cm之间,最高为广玉兰,地径为3.9 cm,最低乐东拟单性木兰为2.55 cm;苗高生长介于119~ 248 cm之间,最高广玉兰为248 cm,最低红花木莲为119 cm。
种名 | 1年生 | 2年生 | 3年生 | 4年生 |
阔瓣含笑 | 1.60±0.10a | 2.20±0.15b | 2.77±0.19b | 3.44±0.28b |
乐东拟单性木兰 | 1.18±0.02a | 1.78±0.06a | 2.08±0.37a | 2.55±0.31a |
黄山木兰 | 2.00±0.05c | 2.8±0.19c | 3.32±0.21c | 3.60±0.10b |
红花木莲 | 1.33±0.16a | 2.12±0.23b | 2.42±0.34a | 2.66±0.24a |
广玉兰 | 1.38±0.03ab | 1.86±0.04a | 3.08±0.29bc | 3.90±0.18b |
深山含笑 | 1.45±0.07b | 2.12±0.12b | 2.70±0.18b | 3.11±0.23b |
金叶含笑 | 1.38±0.08b | 2.13±0.14b | 2.72±0.19b | 3.00±0.25ab |
桂南木莲 | 1.35±0.17a | 1.77±0.24a | 3.00±0.26b | 3.23±0.31b |
鹅掌楸 | 2.37±0.05c | 3.55±0.09d | 4.84±0.35c | 5.20±0.49c |
乳源木莲 | 1.26±0.12a | 2.30±0.32bc | 2.83±0.24b | 2.97±0.35ab |
种名 | 1年生 | 2年生 | 3年生 | 4年生 |
阔瓣含笑 | 92.4±5.54b | 151±10.27b | 183.5±15.41ab | 194±14.55b |
乐东拟单性木兰 | 89.3±5.03b | 145±9.07b | 170±3.91a | 179±15.01ab |
黄山木兰 | 107±12.68c | 215±24.73c | 280±21.48c | 318±31.77c |
红花木莲 | 59.34±6.53a | 85±12.75a | 105±9.45a | 119±14.28a |
广玉兰 | 53.4±3.23a | 185±18.99bc | 241±7.47c | 248±16.20b |
深山含笑 | 88.7±5.68b | 170±9.35b | 210±13.02bc | 230±17.48b |
金叶含笑 | 74.3±5.35ab | 155±11.01b | 194±12.80bc | 204±11.83b |
桂南木莲 | 64.8±5.57a | 136±12.92b | 193±18.91bc | 226±21.02b |
鹅掌楸 | 142.0±4.54c | 275±12.38c | 463±52.79c | 488±13.66c |
乳源木莲 | 56.9±4.84a | 127±11.94b | 165±15.84ab | 171±20.52ab |
由表1~2可看出,黄山木兰、鹅掌楸、乐东拟单性木兰、广玉兰地径和苗高标准偏差较小,均小于5%,表明各品种幼苗苗高、地径值波动小,数值稳定,幼苗长势整齐,整体生长健壮;阔瓣含笑、深山含笑、金叶含笑地径、苗高标准偏差介于5%~10%之间,苗高、地径值波动较小,生长较稳定;红花木莲、桂南木莲、乳源木莲标准偏差大于10%,数值波动较大,幼苗长势极不整齐,种间差异较大。
由图1~2可看出,1~3年生木兰科幼苗各品种每年地径、苗高增长量较大,第4年增长量普遍偏小。落叶树种中,4年生鹅掌楸生长优于黄山木兰,平均苗高达4.88 m,地径为5.2 cm;常绿树种中,红花木莲长势最差,4年生平均苗高仅为1.19 m,地径为2.66 cm。2年生广玉兰幼苗健壮,但苗高在各品种中最矮,仅有53.4 cm,后3年长势迅速,在常绿树种中生长最好。4年生平均苗高达2.48 m,地径3.9 cm。阔瓣含笑、乐东拟单性木兰、深山含笑、金叶含笑、桂南木莲各品种苗高和地径相差不大,种间差异较小。落叶树种各品种幼苗苗高和地径生长均好于常绿树种,且落叶树种长势整齐。
2.1.2 幼苗高径比 高径比是反映苗木高度和粗度相关关系的一个统计指标
[20],苗高和地径2个指标有机结合起来,是反映苗木抗性及造林成活率的重要指标。一般高径比越大,说明苗木越细越高,抗性弱;相反,高径比越小,苗木则越矮粗,抗性强。
表3表明,除常绿树种广玉兰外,落叶树种黄山木兰、鹅掌楸的高径比略高于其他常绿树种,分别为75.7、81.8,观测期内年高径比差值也较大,分别为34.8、35.7,表明落叶树种在幼苗期高生长优于地径生长;常绿树种中,高径比最低为红花木莲(40.2),其次为广玉兰(52.3),最高为乐东拟单性木兰(77.3),高径比从低到高分别为红花木莲<广玉兰<乳源木莲<阔瓣含笑<桂南木莲<金叶含笑<深山含笑<乐东拟单性木兰。常绿树种中,除广玉兰外,幼苗年高径比差值均较小,比值较稳定,最低为乐东拟单性木兰(11.5),其次为阔瓣含笑(12.2),最高为广玉兰(49.6),生长波动较大,可能与其受生长空间限制导致其高生长偏大有关。
种名 | 高径比 | 观测期内年高径比差值 |
1年生 | 2年生 | 3年生 | 4年生 | 平均 |
阔瓣含笑 | 57.8 | 68.6 | 66.3 | 56.4 | 62.3 | 12.2 |
乐东拟单性木兰 | 75.7 | 81.5 | 81.7 | 70.2 | 77.3 | 11.5 |
黄山木兰 | 53.5 | 76.8 | 84.3 | 88.3 | 75.7 | 34.8 |
红花木莲 | 44.6 | 28.0 | 43.4 | 44.7 | 40.2 | 16.7 |
广玉兰 | 38.7 | 28.7 | 78.3 | 63.6 | 52.3 | 49.6 |
深山含笑 | 61.2 | 80.2 | 77.8 | 74.0 | 73.3 | 19 |
金叶含笑 | 53.8 | 72.8 | 71.3 | 68.0 | 66.5 | 19 |
桂南木莲 | 48.0 | 76.8 | 64.3 | 70.0 | 64.8 | 28.8 |
鹅掌楸 | 60.0 | 77.5 | 95.7 | 93.9 | 81.8 | 35.7 |
乳源木莲 | 45.2 | 55.2 | 58.3 | 57.6 | 54.1 | 13.1 |
2.2 幼苗抗性
2.2.1 幼苗开花结实情况 聂东伶
[21]、旷柏根
[22]等对于木兰科植物开花结实情况等物候期的观测均为木兰科大苗,对于幼苗的首花特性少有系统报道。
表4表明,3年生深山含笑、金叶含笑可开花,首花为乳白色、淡黄绿色,且比正常花瓣偏小,均有少数结果,但种子质量欠佳,有待后续观测研究。3.5年生红花木莲现首花,且为秋季开花,首花红中带白,比正常花瓣偏小,可能与当时秋季温度较高有关,观测期内未有结实现象。4年生黄山木兰、乳源木莲出现首花,黄山木兰花洁白,基部绛紫色,乳源木莲首花乳白色,比正常偏小,观测期内未有结实现象。阔瓣含笑、乐东拟单性木兰、广玉兰、桂南木莲、鹅掌楸在4年观测期内未有开花现象。
种名 | 始花苗龄/年 | 结果情况 | 首花性状 |
阔瓣含笑 | — | | |
乐东拟单性木兰 | — | | |
黄山木兰 | 4 | — | 首花洁白色,基部绛紫色,比正常偏小 |
红花木莲 | 3.5 | — | 秋季首花红中带白,比正常偏小 |
广玉兰 | — | | |
深山含笑 | 3 | 少数结果空瘪 | 首花乳白色,比正常偏小 |
金叶含笑 | 3 | 少数结果空瘪 | 首花淡黄绿色,比正常偏小 |
桂南木莲 | — | | |
鹅掌楸 | — | | |
乳源木莲 | 4 | — | 首花乳白色,比正常偏小 |
2.2.2 幼苗抗寒性 持续对4年生木兰科各品种幼苗抗逆性进行观测,结果见
表5。1年生木兰科幼苗由于夏季有遮阴措施、冬季有薄膜保温,基本没有日灼、寒害现象发生;苗龄2年以上的木兰科幼苗未见明显日灼。从寒害角度看,实生广玉兰、乐东拟单性木兰、鹅掌楸、黄山木兰抗寒性最强,冬季一直未见有幼叶或芽尖冻伤。阔瓣含笑、金叶含笑、乳源木莲、红花木莲次之,幼苗均有不同程度的冻害,除桂南木莲有不同程度的寒害、芽尖冻伤、影响来年生长以外,其他品种的寒害对来年的生长影响不大;深山含笑抗寒性最差,每年均有大量冻害叶,春季需剪除枯死叶1次。本研究报道的部分木兰科树种,在李晓储等
[23]、李瑞雪
[24]、丁增成
[25]等基于不同的试验点有部分报道。持续4年的观测表明,木兰科幼苗随着苗龄的增加,抗寒性明显增强,寒害减少。
种名 | ≥2年生苗日灼情况 | ≥2年生苗抗寒情况 |
阔瓣含笑 | 无 | 有少量冻害叶 |
乐东拟单性木兰 | 无 | 无 |
黄山木兰 | 无 | 无 |
红花木莲 | 无 | 有少量冻害叶 |
广玉兰 | 无 | 无 |
深山含笑 | 无 | 冻害明显,芽尖受损 |
金叶含笑 | 无 | 有少量冻害叶 |
桂南木莲 | 无 | 有不同程度的冻害,芽尖受冻,影响来年顶端生长 |
鹅掌楸 | 无 | 无 |
乳源木莲 | 无 | 有少量冻害叶 |
| 注:观测期内夏季极端最高温度42℃,极端最低温度-8℃。 |
2.2.3 幼苗病虫害情况 4年持续观测表明,木兰科播种苗病害有少量发生,虫害较少。其发生的主要病虫害为根腐病、茎腐病、炭疽病、黑斑病、蛴螬等。各品种在1年生幼苗期间,由于受地下害虫蛴螬危害较多,幼苗根腐病和幼苗断根断茎现象有少量发生,后期随着苗龄增长,根茎生长较好,病害转至叶片,炭疽病和黑斑病有少量发生。初步研究表明,木兰科各品种幼苗抗病虫害能力较强。其中广玉兰幼苗抗性最强,基本未发现病虫害;其次是黄山木兰、金叶含笑、桂南木莲、鹅掌楸、乳源木莲等;幼苗抗病性相对较弱的是阔瓣含笑、乐东拟单性木兰、红花木莲、深山含笑等,详见表6。
种名 | 病虫害类别 | 发病率/% | 抗性 |
阔瓣含笑 | 根腐病、茎腐病、炭疽病、黑斑病 | 18 | 弱 |
乐东拟单性木兰 | 炭疽病、黑斑病 | 10 | 弱 |
黄山木兰 | 根腐病、茎腐病 | 2 | 强 |
红花木莲 | 根腐病、炭疽病 | 10 | 弱 |
广玉兰 | 根腐病 | 1 | 强 |
深山含笑 | 根腐病、炭疽病 | 12 | 弱 |
金叶含笑 | | 5 | 中 |
桂南木莲 | 炭疽病 | 5 | 中 |
鹅掌楸 | 根腐病、炭疽病 | 8 | 中 |
乳源木莲 | 根腐病、茎腐病 | 5 | 中 |
3 结论
引进的木兰科种子种源地与合肥地区自然条件有较大差异,幼苗生长易受影响,综合播种苗整体生长势,乐东拟单性木兰、广玉兰、黄山木兰、鹅掌楸出苗整齐,生长健壮,长势旺;阔瓣含笑、深山含笑、金叶含笑、乳源木莲生长尚可;红花木莲、桂南木莲则长势不齐,幼苗生长表现较差。
木兰科各品种始花年龄差异较大。观测期内,3年生深山含笑、金叶含笑即可开花;4年生黄山木兰、乳源木莲出现首花;而阔瓣含笑、乐东拟单性木兰、广玉兰、桂南木莲、鹅掌楸在观测期内一直未见有首花。木兰科供试落叶树种在幼苗期株高生长优于地径生长,高径比差值较大,常绿树幼苗年高径比差值较小,生长较稳定。
持续观察表明,木兰科幼苗抗病虫害能力较强。播种苗虽有部分病虫害发生,但发病率较小,未影响幼苗的正常生长。除深山含笑、桂南木莲外,其他8个品种2年生幼苗过冬越夏均不存在问题,深山含笑、桂南木莲幼苗虽有冻害,但随苗龄增长,冻害叶逐年减少,抗冻能力明显增强。
4 讨论
(1)木兰科为优良的观赏绿化树种,耐寒性、病虫害发生情况一直是其引种驯化成功的重要参考指标,笔者对10种木兰科的抗逆性观测结果与李瑞雪
[24]、丁增成
[25] 、吴跃开
[26]等前人研究结果基本一致,即深山含笑幼苗易受冻害,各品种抗病虫、抗寒能力均较强。本试验材料为木兰科种子幼苗,与大苗生长表现有一定的差异性。笔者近几年调查表明,木兰科大苗在皖生长表现基本较好,如红花木莲虽幼苗生长表现一般,但目前在皖播种的实生苗已经开花,且枝叶繁茂,长势良好。
(2)本试验观测期历时4年,1~3年生幼苗各品种每年地径、苗高增长量较大,第4年增长量普遍偏小,可能是幼苗密度较密、未及时施肥等人为管理造成的,有待于后续观察和数据的测量。另外,本研究所述幼苗苗高、地径数值仅代表在皖的生长表现情况,由于各树种的生长速度不同,文献中针对木兰科幼苗的观测数据少之又少,故本次试验缺乏同一树种幼苗生长数据的对比性,后期将持续观测,进一步完善和验证试验结果。
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