短日照和灌溉处理对华北落叶...木质量和夏季造林效果的影响_罗娜.pdf

第 59 卷 第 1 期2 0 2 3 年 1 月林业科学SCIENTIASILVAESINICAEVol.59,No.1Jan.,2 0 2 3doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20210386收稿日期:2021-05-21;修回日期:2021-09-28。基金项目:国家自然科学基金青年项目基金(3210140179)。李国雷为通讯作者。短日照和灌溉处理对华北落叶松苗木质量和夏季造林效果的影响罗娜1,2曲睿婕3李国雷1,2孟路4韩冷1,2郭桂凤5马凤原5王佳茜1,2(1.北京林业大学落叶栎研究中心北京 100083;2.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;3.北京林业大学经济管理学院北京 100083;4.河南省林业生态建设发展中心郑州 450000;5.北京市密云区园林绿化局北京 101500)摘要:【目的】探究短日照与灌溉处理对华北落叶松苗木生物量和碳分配以及夏季造林成活率的影响,为完善苗木质量调控理论和技术提供参考。【方法】采用双因素试验设计,设置自然光照(ND)和 10 h 短日照(SD)2种光照处理,在 7 月初将苗木从温室移至户外大棚下进行为期 3 周的处理,即 3 种灌溉处理(育苗基质含水量分别降至饱和含水量的 40%、60%、80%后再次灌溉至饱和),然后于 7 月 23 日进行夏季造林,调查苗木出圃时的形态与生理特征,以及造林 2 年后苗木田间成活率。【结果】自然光照下苗木的顶芽形成率为 26%,短日照处理下可达66%,短日照处理显著促进了华北落叶松苗木的顶芽形成率;短日照处理略促进根系淀粉的贮藏(P=0.068);40%灌溉处理显著促进苗木生物量向根系分配(P0.001)。自然光照下,夏季造林当年生长季末成活率达 82%,短日照处理下为 92%。这表明 10 h 短日照处理提高了苗木顶芽形成率与根系淀粉浓度,提高了其抗机械破坏能力。综合来看,短日照处理结合 40%或 60%灌溉处理在造林第 2 年底保存率最高(达 60%以上)。【结论】夏季 7月初,采用 3 周 10 h 短日照处理结合饱和含水量 40%60%,灌溉处理有助于提高华北落叶松夏季造林成活率与造林第 2 年保存率。苗木茎根和根系碳贮藏库的增加是夏季造林苗木质量得以提高的生理基础。关键词:短日照;灌溉处理;华北落叶松;夏季造林;碳分配;淀粉中图分类号:S718.43文献标识码:A文章编号:1001-7488(2023)01-0090-09Effects of Photoperiod Manipulations and Watering Regimes on Seedling Quality and Field Performance of Summer-Planted Larix principis-rupprechtiiLuo Na1,2 Qu Ruijie 3 Li Guolei1,2 Meng Lu 4 Han Leng1,2 Guo Guifeng5Ma Fengyuan5Wang Jiaxi1,2(1.Deciduous Oak Research Center,Beijing Forestry UniversityBeijing 100083;2.Key Laboratory for Silviculture and Conservation,Ministry of Education,Beijing Forestry UniversityBeijing 100083;3.School of Economics&Management,Beijing Forestry UniversityBeijing 100083;4.Henan Province Forestry Ecological Construction and Development CenterZhengzhou 450000;5.Miyun District Landscaping Bureau of Beijing MunicipalityBeijing 101500)Abstract:【Objective】The objective of this study was to assess the effect of watering regimes and photoperiod manipulations of acclimation treatments on seedling morphology and physiology attributes in the nursery and field performance of Larix principis-rupprechtii.【Method】We applied three watering regimes at 40%,60%,80%(control)of container capacity(CC)combined with two photoperiod manipulations at natural daylength(ND)and 10-hour(10 h)daylength(SD)in the nursery for three weeks during summer and then outplanted in late-July(July 23rd).We measured seedling morphological and physiological attributes in the nursery.Additionally,we measured field survival for two years.【Result】Compared to ND,SD significantly induced seedling bud set(66%vs.26%).Reduced photoperiod slightly increased root starch concentration(P=0.068).Watering regime to CC 40%significantly decreased shoot to root ratio(S/R)(P 0.001)and accelerated shoot starch converted into soluble sugars.Compared to ND,SD significantly 第 1 期罗娜等:短日照和灌溉处理对华北落叶松苗木质量和夏季造林效果的影响improved field survival at the end of the first growing season(92%vs.82%).This suggested that photoperiod manipulation at 10 h daylength increased root starch concentration and bud set,which strengthened seedling hardness.SD combined with CC 40%and CC 60%treatments improved field survival(above 60%)at the end of the second growing season.【Conclusion】Photoperiod manipulation at 10 h daylength combined with watering regimes at 40%-60%increased field survival of Larix principis-rupprechtii seedlings at the end of the first and second growing season.The study reveals the vital role of seedling carbon storage and S/R in seedling quality for summer-planted seedlings.Key words:photoperiod manipulations;watering regime;Larix principis-rupprechtii;summer planting;carbon partitioning;starch人工造林是植被恢复的重要方式,截至 2020年,我国人工林面积达 8 003.10 万 hm2,持续保持世界首位,成为全球森林资源增长最多的国家(国家林业和草原局,2019)。我国北方大部分地区夏季高温多雨而冬春干旱,从中国气象数据网(http:)获取我国北方地区 7 省市从 19802015 年的月平均降雨量数据表明,35 月份降雨占全年降雨量的 15%左右,78 月份降雨可达全年降雨量的 50%以上,为了应对北方干旱地区春季造林成活率较低的问题,尝试夏季造林,充分利用夏季雨水资源,以提高造林成活率。相较于传统的春季造林,用于夏季造林的苗木处于快速生长期(Landis et al.,1999),苗木根系生物量占比小,抗逆性较差(Grossnickle et al.,2003),顶梢稚嫩,抗机械破坏能力弱,极容易在起苗、运输及造林的过程中折断,从而潜在地降低造林成活率,降低苗木生长(李国雷等,2012)。因此,夏季造林苗木出圃前应用促木质化处理。养分、光照、水分及温度等作为植物生长的主要限制因子,显著影响苗木 从 快 速 生 长 期 至 休 眠 期 的 生 长 阶 段 的 转 变(Landis et al.,1999;Way et al.,2015;Singh et al.,2017)。夏季应用低温处理成本高,在停止养分供应的基础上,人们更多关注如何采用合适的光照和灌溉处理促使苗木提前形成顶芽、苗高停止生长,促进苗木生物量向根系分配。北欧及加拿大等高纬度地区由于春季土壤解冻较晚,夏季造林较为普遍,常用短日照诱导云杉属(Picea)树种(Partanen,2004;Luoranen et al.,2006;Kohmann et al.,2007)苗木提前形成顶芽,提高顶梢物理抗性(Luoranen et al.,2006)。颤 杨(Populus tremuloides)(Landhausseret al.,2012a)、花 旗 松(Pseudotsuga menziesii)(Turner et al.,2003)、阿 拉 斯 加 云 杉(Picea sitchensis)(Hawkins et al.,1996)等温带树种对短日照处理的响应比较敏感,而采用短日照处理对一些温带针叶 树种并未促 进顶芽形成(Kostopoulou et al.,2011;Luo et al.,2021),这种光周期响应的不 确 定 性 可 以 通 过 降 低 灌 溉 频 率 产 生 干 旱 驯化(Khan et al.,1996)或者在光周期处理的基础上叠 加 水 分 亏 缺 加 以 强 化(Macey et al.,1986;Krasowski et al.,1991)。因此,短日照与灌溉处理结合预期可以有效诱导苗木高生长停止,促进其生物量向根系分配(Landis et al.,1999),进而提高其造林效果(Grossnickle,2005)。以往研究主要关注短日照处理与灌溉处理对苗木形态指标的影响,鲜有从苗木碳分配的角度来阐述其提高造林效果的机制(Landhausser et al.,2012a;Luo et al.,2021)的报道。树本限制生长或存活的机制通常分为两类:碳限制和汇限制(Wiley et al.,2013)。碳供应不足而限制生长的时候发生碳限制;相反,当营养供应不足或环境对生物合成速率的直接限制(如温度)或生物本身的状态(形成顶芽)等因素影