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腾冲红花油茶花期物候对座果率和产量的影响*

2020-03-05曹永庆余祖华尹必期徐志映寸明辉任华东杨忠品

林业与环境科学 2020年6期
关键词:果率腾冲物候

谢 胤 曹永庆 余祖华 尹必期 徐志映 寸明辉 任华东 杨忠品

(1.国家油茶科学中心腾冲红花油茶实验站,云南 腾冲 679100;2.中国林业科学研究院 亚热带林业研究所, 浙江 杭州 311400)

腾冲红花油茶,又名滇山茶Camellia reticulata,为常绿阔叶、小到中型乔木树种[1-2],其花色艳丽,种子含油率高,是世界著名的观赏树种和木本油料树种[3-5]。腾冲红花油茶为局限性生态幅物种[6],主要分布在滇中及其以西、腾冲及其以东、海拔1 600~2 600 m 的温凉湿润地区,尤以腾冲县最为集中[7]。腾冲红花油茶油的脂肪酸组成成分与橄榄油相似,富含茶多酚、山茶苷、山茶皂苷、甾醇、维生素E、角鲨烯等有益物质和钾、钙、锌等营养元素,具有降血脂、降低胆固醇、软化血管等作用,是一种优质食用油[8-15]。因其品质独特,受到地方政府及学术界的高度重视。云南省将腾冲红花油茶列为重点发展的木本油料植物之一[16],截止2019 年,种植规模达到4.7 万km2;有学者对其展开了研究,研究内容主要集中在资源分布、经济性状、油品特性等方面[17-22],初步开展了一些优株选择和良种认定工作[23-24],但在花期物候观测及花期物候对产量的影响方面未见报道。油茶不同单株开花习性存在着复杂的变异,而花期与产量有关,同一林分中花期不一致影响授粉而导致结实率低[25-26];开花物候涉及始花期、开花高峰期和开花持续时间等,不同的开花物候特征对植物的生殖成功有重要影响[27-30]。本研究的目的是观测腾冲红花油茶优良单株开花物候特征、座果率和产量,分析花期物候、座果率和产量之间的相关性,为腾冲红花油茶良种培育和高效栽培提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 观测种群概况

优株种群位于腾冲市腾越镇核桃园社区宝峰山,地 处 东 经98°28′50″,北 纬25°03′28″。坡 向东,坡位中下,坡度15~25°。人工开挖台地,土壤为酸性黄壤,pH6.0,土壤保水、保肥能力中等。海拔1 680~1 750 m。年平均气温14.6 ℃,≥10 ℃年积温4640 ℃, 最热月8 月平均气温19.5℃,最冷月1 月平均气温7.5℃,极端高温30.2℃,极端低温-4.3℃。年均降水量1 500 mm,干湿季分明,雨热同季,6—9 月为雨季。年日照时数2 167 h,无霜期220~255 d。观测优株所处的腾冲红花油茶种群,总面积为28 hm2,纯林,密度900 株/hm2,种群起源为人工实生林。选优标准和方法参照GB/T14071-93[31]和LY/T1730-2008[32]执行,具体为:种群面积≥2 hm2,树龄15 a 以上的腾冲红花油茶纯林;优株树形完整,树冠开张,生长良好,没有或极少有病虫害( 果实炭疽病率3%以下);树冠体积鲜果产量连续3 a ≥1.5 kg/m3。优株信息见表1。

1.2 研究方法

1.2.1 观测方法及花期划分 在1~17 号优株东、南、西、北4 个方向分别标记1 个样枝,每株4枝。每年12 月1 日开始,清点记录样枝上的花芽总数,然后每天观察一次,记录第一朵花开放时间、开花数及凋谢数。在每个样株上标记8 个健康花蕾,每个样枝标记2 朵,共标记160 朵,每天观测记录单朵花开放到花朵凋谢的进程。花瓣展开、见到花蕊视为开花,花瓣凋萎则视为凋谢。单株花期划分标准为:单株样枝上5%~25%的花苞开放为初花期,25%~75%花苞开放为盛花期,超过75%花苞开放为末花期。末花期后15 d 调查座果数。2018 年至2019 年连续观测2 a。由于腾冲红花油茶跨年开花,本文将春季有腾冲红花油茶开放的年度作为开花年,如腾冲红花油茶2017年冬至2018 年春的开花视为2018 年的花期,以此类推。花期时间记录按“月-日”方式书写,如12 月20 日记做“12-20”。

表1 观测样株概况Table 1 List of superior individuals for investigation

1.2.2 数据分析 将日期进行数字化转换,具体方法是从12 月20 日开始,12-20 计做“1”,12-21计做“2”,依次类推,至03-30 计做“101”。用公式(1)计算变异系数,公式(2)计算座果率,公式(3)计算单位树冠体积产量,公式(4)计算圆球型冠层体积,公式(5)计算圆锥型冠层体积。因为所观测腾冲红花油茶树体冠下滑干较高,因此冠层体积计算方法根据LY/T 2955-2018)[33]规定稍加变动计算,即计算使用的树高值等于测量的实际树高减去冠下高。用Excel 2007 和SPSS19.0 进行统计分析。多重比较采用LSD 法,聚类分析采用欧式聚类。

式中:V系表示变异系数,S 表示标准差,表示每列数字的平均值。

式中:F 代表座果率,A 代表幼果数,B 代表花朵数。

式中:m 表示单位体积产量,M 表示单株总产量,G 表示树冠体积。

式中:V体表示冠层体积,d1和d2分别表示冠幅两个方向的长度,L1表示树高,L2表示冠下高。

式中:V体表示冠层体积,d1和d2分别表示冠幅两个方向的长度,L1表示树高,L2表示冠下高。

2 结果与分析

2.1 腾冲红花油茶花期物候特征分析

由 表2 可 以 看 出:2017 年12 月23 日16 号优株率先进入花期,至2018 年3 月22 日8 号优株最后进入末花期,所有优株2017 年花期长度90 d 左右;2019 年12 月29 日,12 号优株首先再次进入花期,至3 月30 日2 号优株最后进入末花期,2019 年花期长度在100 d 左右。各优株的花期长度在23~69 d 之间不等,两年均值和变异系数相近,说明花期长度在年度间差异并不明显。初花期、盛花期和末花期在年度间和株间均有不同,初花期的极差和变异系数较大,说明各优株的初花期历时时间长且分散,盛花期和末花期变异系数较小,说明各优株的盛花期和末花期相对集中。此外,各优株进入花期的先后顺序在年度间有差异,说明腾冲红花油茶单株的花期物候不但受基因控制,还受到外界因素的影响,2018 年花期物候的变异系数大于2019 年,表明2019 年气候更有利于腾冲红花油茶开花。

从表3 可知:2019 年的花数量、座果率和单位树冠体积产量总体都大于2018 年,说明2018年是各优株的结果小年;开花数量的变异系数和极差2018 年远大于2019 年,说明腾冲红花油茶遇小年花数量不但少而且参差不齐,遇大年则较多且相对整齐。各优株单朵花花期长度在两个观测年的变异系数均较小且相近,说明单花花期长度在株间差异不大,主要受自身基因控制,受外界环境干扰较小。17 株优株中,座果率最高的优株为2 号,其次6 号和4 号;单位树冠体积产量最高的优株为7 号,其次6 号和8 号;3 号、4号、9 号、13 号和16 号低于选优标准;1 号和12号优株连续结果能力较强;优株间座果率和单位树冠体积产量的极差和变异系数均较大,说明不同优株的座果率和单位树冠体积产量差异较大。

表2 腾冲红花油茶单株花期物候Table 2 Flowering phenophase for individual tree of Camellia reticulata

相关分析结果(表4)表明:盛花期与末花期极显著正相关、与座果率显著正相关,开花数量与座果率显著正相关、与单位树冠体积产量极显著的正相关,座果率与单位树冠体积产量极显著的正相关。由此可见,开花数量和座果率是影响腾冲红花油茶产量的主要因素,盛花期通过影响座果率间接影响到产量,花期较晚及开花数量较多的优株单位树冠产量较高。

表3 腾冲红花油茶座果率和产量Table 3 Fruitset ratio and yield of Camellia reticulata

表4 腾冲红花油茶花期物候特征、座果率和产量相关分析Table 4 Correlation analysis among flowering phenophase, fruitset ratio and yield of Camellia reticulata

2.2 花期物候聚类分析与类群划分

以初花、盛花和末花3 个物候因子为变量对优株分年度进行聚类分析,结果如图1 所示。由图1(2018)可以看出,2018 年17 个腾冲红花油茶优株可分为三类,其中11、12 和16 号优株聚成一类,结合表2 分析得知,这3 个优株盛花期集中在1 月中旬以前,为早花类型;2、4、7、8和15 号优株聚成第二类,这5 个优株盛花期集中在2 月中旬以后,为晚花类型;其余1、3、5、6、9、10、13、14 和17 号优株聚成第三类,花期介于上两类之间,为中花期类型。由图1(2019 年)可知,2019 年17 个腾冲红花油茶优株亦可分为三类,2、4 和8 号优株聚成一类,花期集中在2 月中旬以后为晚花类型;6、11、12 和16 号聚成第二类,花期集中在1 月中旬为早花类型;其余 1、3、5、7、9、10、13、14、15 和17 号优株聚成一类,花期介于早花类和晚花类之间为中花类型。

综合两年聚类分析结果,1 号、2 号、3 号、4号、5 号、8 号、9 号、10 号、11 号、12 号、13号、14 号、16 号和17 号共14 株优株的花期早晚在年度间相对稳定,其中:11 号、12 号和16 号为早花期类型,1 号、3 号、5 号、9 号、10 号、13 号、14 号和17 号为中花类型,2 号、4 和8 号优株为晚花类型。同类花期的优株之间花期相遇时间最长,相互授粉效果较好。而6 号、7 号和15 号优株在年度间花期极不稳定,盛花期在两年间相差半月以上,花期同步性差,不利于配置授粉品种。

2.3 不同花期类型腾冲红花油茶座果率和单位树冠体积产量分析

腾冲红花油茶早、中、晚花期类型的座果率有极显著差异(P=0.004<0.01),但单位树冠体积产量差异不明显(P=0.474>0.05)。多重比较结果(表5),晚花类型的座果率与早花、中花类型比较差异极显著,中花类型和早花类型之间差异不显著,这说明花期早晚对座果率有显著影响,晚花期类型的腾冲红花油茶座果率最高,但花期早晚对单位树冠冠体积产量的影响较小,这可能是因为腾冲红花油茶单位树冠体积产量除与花期早晚有关外,还受到开花量、成果过程病虫害发生程度和生理落果多少的影响。

3 结论与讨论

17 株优株的花期长达90 多天,表明腾冲红花油茶与其他油茶类植物一样属于居群花期较长的物种,这可能是腾冲红花油茶为了适应花期寒冷气候,有助于长期吸引访花者,以利于授粉成功确保后代延续形成的特性。观察中发现,同一株树内,一般是最先开放和花朵数量稀疏的枝条上的单花开放持续时间较长,而最后开放和花朵数量密集的枝条上的单花开放持续时间较短,这可能与枝条营养因素有关。此外,晚花类座果率和单位树冠体积产量最高,与前期研究结果一致[34]。

图1 腾冲红花油茶花期聚类分析Fig.1 Cluster analysis of Camellia reticulata

表5 不同花期类型座果率多重比较Table 5 Fruitset ratio comparisons of different flowering types

花期受外界环境干扰大的单株可能大小年现象更加明显,花期持续时间太长的单株又可能会出现果实成熟期不一致的问题,因此,花期物候特征应作为腾冲红花油茶优株选择的指标之一,应选择花期受外界环境干扰较小、遗传相对稳定、花期集中的单株。同时,腾冲红花油茶早花类型果实成熟时还在雨季,存在油茶籽剥取、干燥和保存成本高、易霉变的问题,因此,选择培育腾冲红花油茶中、晚花类型品种较好。

两年观测结果显示,3 号、4 号、9 号、13 号和16 号优株单位体积产量低于选优标准1.5 kg/m3,这可能与产量大小年波动有关,根据以上观测结果,项目组将继续观测一年。

综上,17 个腾冲红花油茶优株的花期长度90~100 d,各优株间初花期比较分散,末花期相对集中;单朵花开放持续时间平均8 d,在不同单株和不同年度间差异不明显。座果率和单位体积产量在株间差异较大,变异系数达0.496 以上,同一优株座果率在年度间相对稳定而单位体积产量差异明显。座果率最高的优株为2 号,其次6 号和4 号;单位树冠体积产量最高的优株为8 号,其次10 号和6 号。所观测优株聚类为早、中、晚花三类,11 号、12 号和16 号为早花期类型,1 号、3 号、5 号、9 号、10 号、13 号、14 号和17 号为中花类型,2 号、4 和8 号优株为晚花类型。相同花期的类型可互为授粉品种,而6 号、7 号和15号优株在年度间花期极不稳定,不宜作为授粉树。晚花期类型座果率最高,中花期类型次之,早花期类型座果率最低。

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