新疆灰杨优良林分和优良单株种质资源调查及现状分析

员纪勇，韩晓丽，李志军，韩占江，焦培培 ，梁继业

(1.新疆维吾尔自治区林业规划设计院，新疆 乌鲁木齐 830001；2.塔里木大学生命科学学院/新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室/胡杨研究中心，新疆 阿拉尔 843300；3.塔里木大学植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300)

林木种质资源是林木品种选育的重要物质基础[1]，是维持国家生态安全的重要保证，也是科技创新增强国力的必需。截至目前，全世界至少有600多万份植物种质资源被收集和保存[2]。林木在长期生长过程中，由于受复杂的自然环境影响和多种人为的干预，个体的遗传性状不断发生变化，致使同一树种的不同个体在生长速度、木材产量与质量及对病虫害的抗性上均有差异,其中有些单株表现出优良特性[3]。优良林分和优良单株就是具有优良特性的林木种质资源。选择优树就是选择表现十分突出的单株，但需要在选择优良类型的基础上从中选择优良单株，这是利用物种的自然变异，实现良种化的重要途径之一。目前，相关研究主要集中在优良林分及优良林木种质资源调查[4-9]、优良单株选择和等级划分[10-11]、优树选择技术研究[12]等方面。

灰杨(Populuspruinosa)与胡杨(Populuseuphratica)同属于杨柳科(Salicaceae)杨属(PopulusL.)胡杨组(PopulusScet.Turanga)，在中国仅分布在新疆，集中分布在新疆塔里木盆地和田河、叶尔羌河及塔里木上游沿岸，常常与胡杨一起形成大面积的混交林[13]，不仅是天然的抗逆林木资源基因库，而且在维持新疆极端干旱区生态系统稳定方面发挥着极其重要的作用。在选择灰杨优良类型的基础上，根据灰杨个体的生长速率、抗逆性强弱及特性选择优良单株，是建立良种基地实现灰杨良种化的起点。国内外有关胡杨组植物选优方面的工作主要集中在胡杨优树选育方面[14-18]，灰杨种质资源调查、收集和评价等基础性工作少有报道。开展灰杨种质资源调查，有助于查清新疆灰杨种质资源的分布、数量和保护利用状况，有助于完善新疆林木种质资源信息库数据，为实现新疆林木种质资源保护利用、生态环境建设提供基础数据。本研究基于新疆维吾尔自治区林业和草原局组织的2012—2018年全疆胡杨(含灰杨)专项种质资源调查(试点)工作，系统开展了灰杨优良林分和优良单株种质资源调查，旨在掌握其在新疆的分布特点及生存现状，为灰杨优良种质资源保存和规划利用提供第一手资料，并为进一步挖掘灰杨优异种质资源奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 调查时间

胡杨专项种质资源调查(试点)工作于2012—2018年在阿克苏地区、巴音郭楞蒙古自治州开展，2014—2015年开展全疆其他有胡杨(含灰杨)分布地州(县市)的种质资源调查工作，2017—2018年在全疆又进行了一次胡杨(含灰杨)种质资源补充调查工作。

1.2 调查方法

依据《林木种质资源调查技术规程》、《新疆维吾尔自治区林木种质资源调查手册》相关要求，胡杨、灰杨种质资源调查均采用资料查询、知情人访谈、踏查、样地调查、单株调查等方法。

1)踏查：根据现有资料和了解的情况，确定当地需要调查的树种，利用森林资源分布图和行政区划图，按一定的线路，了解资源分布区胡杨林分的起源、组成、林龄、生长情况、地形地势、立地条件等。

2)样地调查：在踏查的基础上，对集中分布的优良林分或单株进行样地调查，样地面积为400 m2，长方形或正方形。在各样地调查胡杨优良林分资源数量、单株胸径和树高等形态特征及其生长状况等。

1.3 优良林分确定及调查

1)优良林分确定原则：目的树种集中分布、处于中龄和近熟阶段的林分。宜选同龄林或相差2个龄级以内的异龄林，密度适宜，郁闭度不低于0.6，面积宜在0.3 hm2以上。选择林木生长整齐、生长量及其他经济性状优良，没有人为破坏或未进行上层疏伐的林分。

2)标准地设置：在确定的优良林分内，选择代表性地段设置标准地。标准地形状为正方形或长方形，调查面积应占候选林分总面积的2%，其面积不小于400 m2。

3)每木调查：在标准地内实测每木胸径，调查标准地对角线上的林木树高、冠幅，目测树干通直度、结实情况。同时调查林分面积、地形、树种起源、林龄及郁闭度等。

1.4 优良单株确定及调查

1)林内选优：在确定的优良林分中选择或者在种源清楚且表现优良的林分中选择。

2)散生木选优：散生木因找不到对比树，选择时多以形质指标为主，同时考虑并比较其年生长量，确定是否入选。散生木候选优树应该是实生起源的成年植株，还应注意其周围的立地条件和栽培措施，其土壤条件应具有一定的代表性。

3)本次调查采用优势木对比法、优良性状入选法等选择优良单株。调查优良单株的树高、胸径、冠幅、重要经济性状、特异性状等。

1.5 树龄调查

采用生长锥取样芯实测和树木年平均生长量推算的方法确定单株树龄。

1.6 生境调查

实地调查记录采样点经纬度、海拔、生境类型及相关信息，并结合遥感影像分析。胡杨(含灰杨)种质资源生境分析采用2017、2018年卫星遥感影像资料，分辨率为5M、15M。

2 结果分析

2.1 优良林分和优良单株种质资源行政区域分布特点

2.1.1优良林分种质资源行政区域分布特点

本次调查共收集到新疆灰杨优良林分种质资源14份，分布在新疆2个地区的8个县，其行政单元数占新疆县(市、区)行政单元总数(95)的8.42%，反映了灰杨优良林分种质资源在新疆行政分布范围较窄，只在阿克苏地区的4个县及和田地区的4个县有分布。阿克苏地区及和田地区优良林分分布县(市、区)行政单元数占优良林分分布县(市、区)行政单元总数的比例均为50%，但阿克苏地区种质资源份数占比为71.42%，说明阿克苏地区种质资源数量较丰富(表1)。

表1 灰杨优良林分种质资源行政区域分布

2.1.2优良单株种质资源行政区域分布特点

15份灰杨优良单株种质资源分布在新疆3个地(州、市)的9个县(市、区)，灰杨优良单株种质资源分布县(市、区)行政单元数占新疆县(市、区)行政单元总数的9.48%。3个地(州、市)中，喀什地区灰杨优良单株种质资源分布县(市、区)行政单元数占新疆灰杨优良单株分布行政单元总数的66.67%，种质资源数量占比为66.67%，表明喀什地区灰杨优良林分种质资源分布及数量均最丰富(表2)。

表2 灰杨优良单株种质资源行政区域分布

2.2 优良林分和优良单株种质资源地理分布特点

灰杨优良林分、优良单株种质资源仅分布在新疆南部。其中，优良林分分布在79° 56′ ～83° 51′E、36°49′～41° 9′N,海拔936～1 455 m的范围，具体分布在塔里木河(阿克苏地区)、和田河(喀拉喀什河)、台兰河(温宿县)、玉龙喀什河(喀什地区)、喀希河(于田县)沿岸；优良单株分布在75° 20′～ 80° 59′E、38° 01′～40° 27′N,海拔999～1 416 m的范围，具体分布于叶尔羌河(喀什地区)、乌鲁克吾斯塘河(叶城县)、买尔干苏、库山河(疏勒县)、依格孜牙河(阿克陶县)、塔里木河上游(阿克苏地区)沿岸，其中买尔干苏、库山河、依格孜牙河沿岸分布较多。

2.3 优良林分和优良单株生长阶段

2.3.1优良林分生长阶段

灰杨生长发育规律与胡杨相似，从种子发芽到 3～4 a的幼株为幼年阶段，4～14 a生为干材阶段，15～35 a生为中年阶段，35～60 a生为成熟阶段，60～80 a生为老熟阶段，80 a生以上为衰老(或死亡)阶段[18]。

调查表明，14份灰杨优良林分种质资源树龄为10～108 a，平均树龄51 a；树高为2.9～14.7 m，平均树高10 m；胸径为10.6～60 cm，平均胸径33.3 cm。优良林分整体上干性较好，长势均匀，病虫害轻或无病虫害。根据生长阶段来分析，14份灰杨优良林分种质资源中处于干材、中年、成熟、老熟及衰老阶段的比例依次为14.3%、14.3%、35.7%、28.6%、7.1%，整体上成年阶段和老熟阶段占优势(图1)。

图1 新疆灰杨优良林分生长阶段

在各地(州、市)，和田地区灰杨优良林分种质资源处于干材阶段和中年阶段的各占50%；阿克苏地区灰杨优良林分种质资源处于成熟、老熟、衰老阶段的各占50%、40%、10%，缺乏干材阶段和中年阶段的种质资源(图2)。

图2 各地(州、市)灰杨优良林分的生长阶段

2.3.2优良单株生长阶段

调查表明，15份灰杨优良单株种质资源树龄为18～142 a，平均树龄55.9 a；树高为10.5～26 m，平均树高16.8 m；胸径为24～100 cm，平均胸径42.5 cm。优良单株整体上干性较好，长势均匀，病虫害轻或无病虫害。15份灰杨优良单株种质资源中处于干材、中年、成熟、老熟及衰老阶段的比例依次为6.7%、20%、40%、20%、13.3%，整体上以成年阶段的种质资源占优势(图3)。

图3 新疆灰杨优良单株的生长阶段

各地(州、市)中，喀什地区不同生长阶段的优良单株种质资源最丰富，其中以中年阶段优良种质资源数量占绝对优势(图4)。

图4 各地(州、市)灰杨优良单株的生长阶段

2.4 优良林分和优良单株生境特点

灰杨优良林分种质资源生境类型以荒漠河岸为主，干旱荒漠、荒漠河岸、农田生境比例依次为7.1%、85.8%、7.1%(图5)。

图5 新疆胡杨优良林分生境类型

和田地区灰杨优良林分干旱荒漠、荒漠河岸、农田生境分别占25%、50%、25%，表明灰杨优良林分现有资源中有25%的生境受人为活动干扰；阿克苏地区优良林分全部为荒漠河岸生境(图6)。

图6 各地(州、市)灰杨优良林分生境类型

灰杨优良单株干旱荒漠、荒漠河岸、农田、市区生境类型比例依次为6.7%、20%、46.6%、26.7%，其中73.3%的生境受到人为干扰活动的影响，其原生境基本不存在(图7)。

图7 新疆灰杨优良单株生境类型

具体到各地(州、市)，克孜勒苏柯尔克孜自治州优良单株种质资源全部为农田生境；喀什地区优良单株种质资源荒漠河岸、农田、市区生境的占比分别为20%、40%、40%；阿克苏地区优良单株种质资源干旱荒漠、荒漠河岸、农田生境的占比分别为33.3%、33.3%、33.3%，表明克孜勒苏柯尔克孜自治州和喀什地区灰杨优良单株种质资源的生境受人为活动干扰影响严重(图8)。

图8 各地(州、市)灰杨优良单株生境类型

3 讨论

3.1 优良林分和优良单株种质资源在新疆的分布特点

本次调查收集到的14份灰杨优良林分种质资源仅分布在南疆的和田地区(策勒县、和田县、洛浦县、墨玉县)和阿克苏地区(沙雅县、阿瓦提县、库车县、温宿县)的8个县，这与灰杨种质资源主要分布南疆区域直接相关。2个地区灰杨优良林分种质资源分布县(市、区)行政单元数占新疆灰杨优良林分分布行政单元总数的50%，但阿克苏地区灰杨优良林分种质资源份数是和田地区的2.5倍。15份灰杨优良单株种质资源分布在南疆喀什地区(莎车县、疏勒县、伽师县、疏附县、英吉沙县、泽普县)、阿克苏地区(阿瓦提县、阿拉尔市)及克孜勒苏柯尔克孜自治州(阿克陶县)。喀什地区灰杨优良单株县(市、区)分布行政单元数占灰杨优良单株分布行政单元总数的66.7%，种质资源份数是阿克苏地区和克孜勒苏柯尔克孜自治州份数之和的2倍。

3.2 种质资源生存现状

14份灰杨优良林分种质资源平均树龄为51 a，平均树高10 m，平均胸径33.3 cm。其处于干材、中年、成熟、老熟及衰老阶段的比例依次为14.3%、14.3%、35.7%、28.6%、7.1%，整体上成年和老熟阶段占优势。灰杨优良林分种质资源主要分布在荒漠河岸(老河道)，分布在农田附近的只占生境类型总数的14.3%，说明灰杨优良林分种质资源原生境受到农田开垦活动的影响较少。

15份灰杨优良单株种质资源平均树龄55.9 a，平均树高16.8 m，平均胸径42.5 cm。其处于中年、老熟及衰老阶段的比例依次为86.6%、6.7%、6.7%，整体上中年阶段的单株种质资源占优势。灰杨优良单株种质资源分布在干旱荒漠、荒漠河岸、农田附近、城区内，其中分布在农田附近、城区内的占生境类型总数的73.3%，说明灰杨优良单株种质资源生境受到人为活动干扰(农田开发利用、城区规划活动)的影响最大。分布在干旱荒漠(老河岸、老河道)、荒漠河岸(河道附近)的种质资源主要受生境地下水位变化的影响，而分布在农田附近的种质资源，虽然生境土壤水分等条件要好于干旱荒漠(老河岸、老河道)、荒漠河岸(河道附近)，但也会更多地受到人为活动的干扰而减少甚至消失。因此，灰杨优良林分和优良种质资源无论分布在什么样的生境条件下都应该被重点加以保存。

3.3 种质资源保护建议

1)加强保护的法律保证

建议将优良林分和优良单株种质资源的保护纳入到环境法保护的范畴之内，以期实现优异资源的可持续利用。建议各地(州、市)根据实际情况制定地方保护条例及相配套的规章制度，加大对《森林法》、《森林法实施条例》等法律法规的宣传落实力度，严禁人为破坏，同时保护或改善其生存环境，使这些优异的种质资源能够保存下去，实现胡杨种质资源的创新利用。

2)加大优良林分和优良单株资源的调查力度

从调查数据分析，新疆灰杨优良林分、优良单株资源是匮乏的，可能与基础性资源调查工作不足有关。建议继续开展更为细致的优良林分、优良单株资源调查，特别是人工林中优良单株资源的收集(人工林内可能存在更多的优异种质)，为优异资源保护利用奠定基础。

3)加强对现有资源的原地和迁地保护

建议对现有优良林分和优良单株种质资源生存现状开展进一步的评价研究(缺水危机还是人为干扰活动影响)，优先保护那些原生境受到破坏、处于衰老生长阶段的优良单株种质资源。在原地保护的基础上开展迁地保护和DNA保存，并建立相应的信息数据库。

4)加强对现有资源的保护管理

目前，由于知识、技术和资金的局限性，保护意识相对薄弱，又或者法律制度不完善，种质资源保护迫切需要一种切实可行的方式让保护工作信息化、系统化、透明化[19]。建议建立胡杨种质资源保护和监测系统，林业环保部门可通过系统及时了解种质生长状况及其生长环境，实现种质保护的动态管理，从而提高种质资源保护效率。