人工促进降香黄檀心材形成及相关信号物质研究

发布时间：2020-06-23 02:59

【摘要】：降香黄檀因其名贵的心材而闻名于世,然而其心材自然生长得非常缓慢,市场上已经达到“以斤论价”、“一木难求”的紧俏地步。如何加快降香黄檀人工林生长,促进和诱导降香黄檀心材形成,提高心材的产量和质量,尽可能地缩短轮伐期已成为降香黄檀人工林高效培育中的关键技术。因此,本研究开展林地水分控制、树干注射植物生长调节剂、注射化学试剂和盆栽苗木截干4个试验,系统地研究各试验不同处理促进降香黄檀心材形成的效果以及相应生理参数的动态变化过程,以期为人工促进和快速诱导降香黄檀心材形成的研究提供基础数据,为降香黄檀人工林高效培育提供理论参考。主要研究结果如下:(1)相比于CK,旱季灌溉(DI)处理增加,重度干旱(HD)减少,轻度干旱(LD)不影响生长。HD和LD的心材形成率分别高达73.28%和61.69%,而DI和CK分别只有45.68%和43.85%。HD和LD心材平均长度达到1.4 cm,而DI和CK只有0.3~0.8 cm左右。各处理心材密度表现为HD=LDDI=CK。HD心材出油率普遍在1%以上,其他处理都在1%以下。总之,重度和轻度干旱均可促进降香黄檀加速形成高质量的心材,且对心材精油成分以及各成分比例均无显著影响。干旱处理增加了旱季树木边材淀粉向可溶性糖的转化,增加了合成心材物质的底物原料,这可能为干旱促进降香黄檀心材形成提供一定的理论依据。本研究建议在降香黄檀人工林栽培实践中,幼林期应长期实施旱季灌溉措施。重度干旱措施适合用于促进胸径较大但心材比例较小的降香黄檀中龄林或成熟林心材形成,而轻度干旱措施适合用于促进生长较快的中幼年林心材形成。就不同立地条件而言,在降雨量丰富且分布较均匀、土层深厚的立地条件下,在收获前几年应隔水增加降香黄檀心材比例和心材质量;在降雨量较少且土层较薄的立地条件下,应在中幼林以前旱季适当灌水促进早期生长,达到合理目标胸径。(2)水杨酸(SA)与脱落酸(ABA)处理明显抑制树体生长,而乙烯利(ETH)和茉莉酸甲酯(Me JA)处理不影响。处理1个月时,SA处理的纵向变色范围最大,其次为Me JA与ABA,ETH处理较小,长度和面积分别仅约为SA处理的20%和15%。然而,处理3个月后ETH处理显著高于其他处理,且6个月后差异进一步加大,ETH处理3个月和6个月后的变色范围分别是1个月时的60倍和100倍。处理1个月后,各处理变色边材的相对含水率均在42%左右,显著高于自然心材(NH)(36.78%),6个月后均接近NH。处理1个月后,各处理变色边材的密度均接近NH,6个月后ETH处理变色边材的密度显著大于NH,约为NH的1.28倍。处理1个月时,各处理变色边材的出油率显著低于NH,6个月后,ETH处理的出油率高达1.42%,显著高于NH。ETH处理能诱导降香黄檀树体几乎通体变色,虽然处理开始效果出现的较慢,但最终诱导合成的心材物质种类最全、含量最高以及最接近自然心材。因此,ETH促进降香黄檀心材形成是可行的,而Me JA、SA和ABA效果一般。(3)乙酸溶液(H~+)处理显著抑制树体生长,其他处理均无显著差异。乙酸处理诱导的边材变色范围最大,但作用时间相对较短。过氧化氢(H_2O_2)次之,且作用时间长。处理1个月后,各处理变色边材的密度均低于自然心材(NH),6个月后H_2O_2处理变色边材的密度显著大于NH。处理1个月,各处理变色边材的出油率显著低于NH,6个月后,H_2O_2处理变色边材的出油率为0.98%,显著大于NH 0.82%。H~+处理虽然诱导的变色范围最大,但严重抑制树体生长。乙酸和氯化钠(Na Cl)处理变色边材的出油率和心材物质成分均未达到自然心材水平。H_2O_2处理诱导边材变色范围较大,作用时间长,诱导合成心材物质最多,基本材性也达到自然心材水平。可见,H_2O_2处理有可能促进降香黄檀形成较高质量的心材,而乙酸和Na Cl处理诱导效果一般。(4)组织化学观测表明,植物生长调节剂和化学试剂诱导边材变色的过程中,轴向薄壁细胞与射线薄壁细胞消耗淀粉等糖分原料,大量合成脂类与酚醛类心材物质,这些心材物质通过薄壁细胞与导管或木纤维之间的纹孔,不断转运到导管和木纤维管胞中,导管与木纤维两两之间通过纹孔进一步扩散,心材物质合成与转运的过程不断循环,心材物质均匀分布于木材组织中,最终形成心材。(5)机械损伤能诱导乙烯与过氧化氢(H_2O_2)的双峰爆发式合成,且两者的合成均受到各自特异抑制剂的显著抑制。AVG与As A处理显著抑制导管闭合比例(PVO)、出油率和心材物质含量。处理6周时空气、水、AVG和As A处理的PVO依次为80.24、76.92、19.6和27.46%,出油率分别为0.45、0.47、0.13和0.18%。空气和水处理均含有9种心材物质成分,而AVG和As A处理分别只含有2种和4种成分。可见,在介导机械损伤诱导降香黄檀心材形成的信号传递链中,乙烯与H_2O_2均发挥着重要作用。大体上,H_2O_2处于信号转导的上游,负责接收与传递外界伤害刺激,激发下游乙烯等的合成,以调节关键酶的表达,最终诱导心材物质的合成。同时也为ETH与H_2O_2能促进大树心材形成的良好效果提供了一定的科学解释。(6)树干注射植物生长调节剂、化学试剂和盆栽苗木截干试验的结果共同表明,ETH与H_2O_2在参与外界刺激促进降香黄檀形成心材的过程中发挥着重要作用,是进一步研究人工快速促进降香黄檀心材形成的有效方法和途径,也为探索降香黄檀心材形成的机理提供了一定参考。
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S792.28
【图文】：

土壤体,含水量,降雨量,气温

28图 2-1 试验区域气温和降雨量以及林地水分控制下土壤体积含水量和温度的变化Fig.2-1 Air temperature and rainfall in the study area and changes in soil volumetric moisture andtemperature under different water treatments in the forestland注：图 A 为气温与降雨量，图 B 为土壤体积含水量，图 C 为土壤温度。Note: Fig A indicates the air temperature and rainfall in the study area, Fig B indicates the soil volumetricmoisture, Fig C indicates the soil temperature.

降香黄檀,树体生长,增量,同字

图 2-2 不同水分处理对降香黄檀树体生长的影响Fig.2-2 Effects of different water treatments on the growth of Dalbergia odorifera胸径增量、图 B 为树高增量、图 C 为冠幅增量。图中相同字母表示在 0.05 水5, Duncan’s），误差线为标准差。A indicates DBH increment, Fig B indicates tree height increment, Fig C inThe same letters indicate that the difference is not significant at the 0.05 levrror bar is standard deviation.

【相似文献】