白云杉 (Piceaglouce (Moench) Voss) , 原产北美洲北部, 分布区范围北纬40°～68°、西经50°～160°, 主分布区包括东加拿大全部和内陆加拿大, 向南到美国中北部的大湖地区和小湖地区。垂直分布从海平面到海拔1500m, 包括沿海到大陆的多种气候, 是北美洲分布最广、最重要的速生用材树种之一。
白云杉常见于各种森林类型中, 从加拿大寒温带针叶林区开始, 一直分布到尼亚加拉森林、五大湖森林、莱斯提固什森林、阿卡蒂森林到美国的阿迪龙达克森林区到处可见。伴生树种极为丰富, 常见种类有白桦、山杨、黑云杉、红杉、冷杉、班克松、红松、白松、糖槭、山毛榉等, 伴生树种自南向北呈现明显的变化趋势, 体现了各种林型向北寒温带针叶林区的过渡, 在此寒温带针叶林区, 白云杉与黑云杉等树种形成了亚顶极群落。分布区内土壤种类丰富, 多为各种灰壤, 小部分灰色壤土、富石灰性土、暗棕钙土及棕钙土等。分布区内有足够的水分, 降水分布均匀, 夏季稍多。在白云杉主分布区, 年均降水1000mm以上, 其中生长季降水量占39%～45%;冬季较为寒冷, 降雪量在1400mm以上, 局部地区超过2500mm。分布区内大部地区为大陆性气候, 少数为海洋性气候, 生长期70d～130d, 一月均温-28℃～-10℃, 七月均温28℃～35℃。
为了丰富长白山林区优良林木基因资源, 选择适宜国外速生丰产树种, 我省从80年代初开展了系统的引种驯化研究工作。白云杉种源的研究始于1988年, 现将试验结果进行阶段总结如下。
1 试验地概况
白云杉种源育苗和造林试验地设在临江柳毛河林场, 是典型的长白山森林类型。育苗地位于北纬41°57′、东经127°25, 海拔830m, 壤土为壤土, pH值6.5、坡度5°, 坡向阳坡。造林地设在南柳毛作业区, 海拔1100m, 暗棕壤, 皆伐迹地, 坡向西北, 坡位中腹部, 坡度5°～10°。柳毛河林场年均温3℃, 一月均温-17.1℃, 七月均温22.2℃, ≥10℃积温2759℃, 年降水量857mm, 多集中在6、7、8月, 年积雪期4～5个月, 最大积雪厚度500mm, 相对湿度71%。天然植被是以红松为主的针阔叶混交林。
2 试验材料和方法
2.1 材料来源
试验材料由中国林科院林业研究所和林业部林木种子公司提供, 共11个产地, 见表1。
2.2 种子处理
采用混沙低温冷藏法。种子经0.5%高锰酸钾溶液消毒后, 与经过消毒的河沙以1∶3比例混合置于冷库中冷藏2～3个月。播种育苗前取出变温催芽。
2.3 试验设计与分析法
育苗和造林采用随机区组设计。苗期试验3次重复, 造林试验5次重复, 株行距1.5×1.5 m, 1 6株小区, 正方形配置, 红皮云杉做对照 (代号M) 。
分析方法:采用双因素方差分析、LSR检验和多性状综合评定等分析方法。幼树材积计算公式为V=0.000056D1.8915613H0.99532。
3 结果分析
3.1 苗期生长性状差异分析
在引种育苗地表现抗寒能力强, 无病虫害, 速生。各种源3年生苗高、地径方差分析结果列于表2。
大多数种源苗期生长量比对照红皮云杉速生, 其中最优种源高径生长量分别是对照的2.4和1.42倍、是最差种源 (阿拉斯加) 的2.9和1.6倍。二年生苗木越冬试验表明, 所有白云杉种源在引种地都未发生冻害, 表现出较强的抗寒性, 说明育苗地能满足白云杉生长所需的立地条件和气候条件。
3.2 幼树生长情况
3.2.1 树高生长差异分析
10年生白云杉种源幼树间、种源间 (F=5.35) 树高生长量存在极显著差异, 最优安大略种源树高是对照的2.5倍, 是最差种源密执安 (J) 的1.46倍。种源间当年高生长量差异也十分显著, 最优的安大略种源是对照的2.99倍, 是最差种源的1.48倍 (如表3) 。
注:F0.01 (8.16) =3.89F0.01 (7.14) =4.28
各种源基本上保持稳定上升的趋势, 但1997、1998两个生长年度树木当年生长量出现下降, 个别种源生长速度下降的幅度较大, 如达科他种源。树高LSR检验 (表4) 结果可将参试种源分成三种类型, 生长速度型:包括D、K、B三种源;缓慢型, M种源;中庸型, 其它种源。
3.2.2 胸径、材积生长差异
各种源间10年生幼树胸径、材积差异显著, 最优种源胸径、材积生长量分别是最差种源的1.63、3.42倍和全部种源均值的1.28、1.77倍。检验结果依胸径大小, 把参试种源分成二组:一组为生长较快种源, 包括D、K、B、G;另一组生长中等种源, 包括其它7个种源;依材积可划分四类:D为速生类, K、B为次速生类, G、H为中等类, I、A、J为生长较慢类。
3.3 多性状综合评定
依据白云杉各种种源在试验地的表现, 选择树高、当年高生长量、胸径、材积、冠幅和保存率, 对各种源进行综合评定, 见表5。
综合评定结果, 按种源优劣进行了排序。生产力最高、性状最优良的种源是安大略种源, 其次是明尼苏达和纽约种源, 排在前三位的优良种源能够最大程度地利用引种地的生态、土壤、气候条件, 发挥优良基因潜在的性能, 生长速度很快, 保存率高, 生物量大。
3.4 种源选择
根据种源试验结果和各地引种结果, 结合我省各地具体生态条件, 确定安大略种源为我省中东部林区的适宜种源。降水较多的白山地区和通化地区可以选择安大略、纽约和明尼苏达种源;降水相对少的吉林地区和延边地区应选择安大略、明尼苏达和达科他西部种源。
4 种源的性状变异
4.1 生长性状
从育苗到造林, 种源间在生长性状上存在明显的差异。优良种源原产地分布在五大湖区周围, 安大略种源在寒温带针叶林区内或稍偏南部, 纽约种源来自于阿巴拉契亚山脉北端的阿迪龙达森林区, 明尼苏达种源置于苏必利尔高地西端佛米利恩山脉的云杉—冷杉森林中, 这些森林类型或是寒温带针叶林, 或是向寒温带针叶林的过渡带, 这种林型再向南就进入东北松林和东北硬木林。这一区域降水比较丰富, 从明尼苏达的700mm左右到纽约州的1000mm以上, 在生长季雨量分配比较适宜。明尼苏达1月均温-22℃, 7月38℃, 年最低温度-35℃, 最高可达68℃, 生长期100天, 冬季冻土层1～4英寸, 此类大陆性气候会形成特定的森林类型。与引种地相比, 虽然温差没有这样大, 降雪也没有那么多, 但其它条件极为相似, 非常适宜白云杉的生长。密执安种源, 密西根种源位于湖区内, 北有苏必利尔高地, 西有默诺默尼山脉, 东有阿巴拉契亚山脉阻挡, 无霜期相对延长40天左右, 降水超过1000mm以上, 各项气温均值超过其它产地, 海拔较低, 水热条件远远优于其它种源而形成了特定的类型。在引种地, 树木却表现生长缓慢。在育苗期, 这类种源生长十分迅速 (密执安种源) , 一年生苗高、地径为22cm、0.37cm, 高生长已达到当地红皮云杉出圃标准, 说明低海拔、浇足水和较高的温度有利于生长。而上山造林后, 由于各方面条件都不能得到完全的满足而出现了生长下降, 这种现象在我省的集安引种试验中也得到了证实。因此白云杉最适的生态环境应是湿润、凉爽的气候条件, 这个结论对种源选择十分有益。
4.2 抗性性状
10年引种试验结果表明, 白云杉是一个抗性极强的树种。从育苗到造林未发生冻害, 也未发现有任何病虫害, 生长状况良好。它对温度的适应幅度较大, 从年均温6.5℃ (集安) 到2℃都能生长, 但对水分和土壤的要求较为严格。要求年降水在500mm以上, 生长季降水300mm以上才能正常生长;年降水量800mm以上、生长季降水量400mm以上才表现优良。土壤肥沃、通透性好、土层深厚的森林土上生长良好。在引种地集安, 虽然水热条件好, 但土壤质地差, 肥力较低, 10年生树木平均高不足2m。在我省西部抚余, 虽然育苗获得成功, 但造林却不能成活, 表现出较弱的抗旱性。种源试验结果表明, 不同种源表现出对水热和土壤条件的不同需求, 在临江产生了差异显著的生长类型, 说明原产地降水量大的种源, 树木生长量不如降水量相对较少的种源, 年积温较高种源的不如较低的种源。
5 结论与讨论
(1) 种源试验结果证明, 白云杉是一个生长迅速的优良树种。与乡土树种红皮云杉相比, 各种源平均树高是对照的2.22倍。采用最佳种源造林, 十年生高、径、材积分别是红皮云杉的2.4、2.56、5.86倍, 增产效果十分明显。
(2) 白云杉种源间生长性状差异极显著, 保存率、抗性差异不显著。综合评定, 选出安大略种源、明尼苏达种源和纽约种源为吉林省的优良种源, 其中安大略种源为最佳种源, 可以在我省中东部地区推广使用。
(3) 白云杉种源存在一定的地理变异, 种源生长量与原产地的生态条件关系极为密切, 特别是降水和温度因子。各地在引种白云杉时, 一定要考虑当地的条件, 切勿盲目引种。
摘要：白云杉是北美的速生树种, 在吉林省引种10a生时, 优良种源树高、胸径、材积分别是对照红皮云杉的2.4、2.6、5.86倍及参试种源平均值的1.18、1.28、1.77倍, 引种效果十分明显。种源多性状综合评定结果, 安大略、纽约、明尼苏达三个种源为优良种源。优良种源主要分布在北美五大湖周围, 该区域是白云杉的中心分布区, 也是优良种源基因富集区。白云杉种源生长性状存在一定的地理变异, 生长量随原产地降水量的减少而增大, 随积温的增加而降低。
关键词：白云杉,引种,种源选择,地理变异
参考文献
[1] 王明庥.林木遗传育种学[M].北京:中国林业出版社, 2001.
[2] 南京林产工业学院.林木遗传育种学[M].北京:科学出版社, 1980.
[3] 《林木育种学》编写组.林木遗传育种学[M].北京:中国林业出版社, 1993.
[4] 南京林学院树木育种研究室.林木良种选育方法[M].北京:中国林业出版社, 1984.
[5] 王明庥.林木育种学概论[M].北京:中国林业出版社, 1989:92～143.
[6] E.K.Morgeristen.优树选择:评论与展望[M].1974.
[7] 陈岳武.林木选择育种的理论和方法.1982.
[8] J.P.Miksche[编].张培果, 等[译].森林遗传学实验新技术[M].中国林业出版社, 1981.
[9] 南京林产工业学院, 树木遗传育种学[M].北京:科技出版社, 1982.