四川核桃种质资源及高效培育技术研究

zpctq · 发表于 2013-7-1 21:44

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【名称】四川核桃种质资源及高效培育技术研究
【完成人】韩华柏,龙汉利,裴东,吴万波,朱益川等
【完成单位】四川省林业科学研究院
【公布年份】2010
【登记年份】20100531
【项目年度编号】1200080306
【关键词】核桃种质资源良种繁育
成果简介
该项目以种质资源开发利用和高效栽培技术体系为核心内容，通过对核桃栽培适宜区划、种质资源多样性及变异特点、优良（特异）种质资源选择利用、优良新品种选育与引进、良种繁育体系建设及高效培育技术体系等方面对四川核桃进行全面系统研究，其主要技术内容为：
一、四川省核桃栽培适生区区划研究：
通过四川核桃主要分布县（市）近10年的气象资料，采用主成分分析法，分析得出影响四川核桃自然分布与生长发育的主导气候因子主要是年均温、≥10℃的积温、极端低温、年日照时数、年降水量、一月均温和七月均温计7个因子。在此基础上，对影响核桃生长发育的气候因子、土壤适宜性因子及地理生态因子就行了系统分析，结合核桃生物学及经济学特性，提出了四川核桃适生的环境适宜性指标。以地理－气候因素、树种的生物学特性、经济学特性、栽培历史及资源状况为依据，遵循自然条件与社会经济发展相一致、兼顾地域连贯性及适地适树原则，将四川核桃区划为3个中心在栽培区（最佳栽培区）、一个一般栽培区（次适宜区）和一个生态非适宜区，明确了四川普通核桃（Juglans regia L.）和深纹核桃（Juglans sigillata Dode）重点发展区域，并提出了各区的生产发展方向，为四川核桃产业基地规划布局和核桃生产的健康发展提供了科学依据。
1、四川北缘、东北缘核桃中心栽培适生区：
本区位于四川盆地北缘和东北缘，是四川盆地向青藏高原和秦巴山地的过渡地带，是我省普通核桃（Juglans regia L.）的主要栽培和产业建设重点区。以西北－东南走向的米仓山、大巴山及东北－西南走向的龙门山的广阔低山、深丘区为主，包括广元市的青川、利州、朝天、苍溪、旺苍，绵阳的北川、江油、安县、平武，巴中的南江、通江、平昌，以及达州的万源等约18个县（区、市）。
2、川西高山峡谷核桃中心栽培适生区：
本区位于川西、川西北的高山峡谷地区，包括地处岷江上游的阿坝州中南部及甘孜州大渡河流域的共约10个县，包括阿坝州的汶川、茂县、理县、黑水、金川、小金、马尔康，甘孜州的泸定、丹巴、康定等县，该区亦是我省普通（Juglans regia L.）核桃生产发展重点适宜栽培区。
3、川西南山地深纹核桃中心栽培适生区：
本区位于四川西南缘，东抵四川盆地，西跨横断山系，北接川西高原，南临金沙江畔，与云南省接壤，包括折多山、泥巴山以南的甘洛、冕宁、雷波、美姑、木里、盐源、越西、米易、盐边、仁和、九龙、巴塘、得荣、乡城、石棉、汉源等县（市、区），是四川深纹核桃（Juglans sigillata Dode）的主要适生栽培和产业发展区域。
4、盆地中部核桃一般栽培适生区：
本区泛指四川盆地中部，以平坝、浅丘、深丘为主要地貌的南充市、遂宁市、广安市、达州市、内江市、资阳市以及眉山市、成都市、乐山市部分县（市、区）的广阔区域，四川南部紧邻云贵高原的高县、筠连、屏山、兴文、古蔺等县主要以深纹核桃分布为主，作为深纹核桃的一般栽培区并入该区。该区应充分选择适宜的立地条件，坚持适地适树、科学规划、适度发展原则，不宜进行大规模产业基地建设。
5、四川核桃栽培非适宜区：
本区包括川西高原、川西盆周山地、川南盆周山地、长江下游、金沙江河谷、以及上述中心栽培适生区内的高海拔地区等广阔区域。
二、四川核桃种质资源多样性研究：
在全省范围内随机采集商品核桃（J.regia）果样共1016份，通过观测测定坚果重量、种仁质量、出仁率、坚果长度、坚果宽度、坚果厚度、坚果平均直径，果形、果面、取仁难易、缝合线、壳厚、种仁饱满度、仁色、种仁风味等决定商品性的表型性状指标，并对供试样果的主要商品性状进行了多样性统计分析。
结果表明：
1、四川省核桃种质资源在坚果重量、种仁重量、种仁比率、壳厚、坚果平均直径和种仁饱满度等方面均存在丰富的多样性。本研究测定结果为，坚果重量平均值5.3～21.3g，种仁重量平均值2.0～10.7g，种仁比率平均值0.2～0.8，壳厚平均值0.3mm～3.2mm，坚果直径平均值25.3mm～58.6mm。综合比较表明，四川省核桃种质资源的形态特性的变异丰富，群内的遗传差异大。
2、四川省核桃资源中近圆形和圆球形较多。果面不光滑较多。缝合线以低平宽为主，种仁颜色以较深为主，风味以香甜为主，取仁情况以易为主。
3、居群间和居群内差异均达极显著（P＜0.01），说明其居群间和居群内存在广泛的变异，核桃居群间和居群内受到较大的生态环境压影响。这种差异一方面来自遗传，另一方面也可能来自生态环境，这种多层次的变异一方面成为优异种质选择的基础，同时给多样性保护提供了物质基础和科学依据，也表明了核桃种质资源多样性保护任务的艰巨性。
4、居群内的方差分量接近60％，是核桃表型变异的主要部分，但核桃居群间的表型分化也十分明显。这表明在天然核桃居群中，群体内的表型多样性变异程度大于群体间的。但居群间存在显著或极显著差异。高山峡谷区核桃的遗传多样性比盆周山区低，这可能是由于高山的阻隔，不利于核桃花粉的广泛传播，导致各居群核桃花粉相互交流的机率小。
三、四川深纹核桃表型多样性研究：
经过对四川天然深纹核桃4个居群的生物学特性进行了观察，和对其重要表型性状的系统研究，
结果表明：
1、对深纹核桃的天然分布的居群调查的基础上，了解了深纹核桃天然分布的生境和资源现状。对深纹核桃4个居群的坚果比较研究，结果表明4个居群的坚果的质量差异比较明显。特别是川豪CH居群的坚果全部出碎仁，表明天然分布的深纹核桃不适于取仁食用。在深纹核桃与核桃表型性状变异方面，项目采用变异系数和分化系数两个指标来表达，表型性状变异方面：单果重＞叶片形状指数＞坚果横径＞坚果侧径＞坚果纵径＞坚果横纵比＞坚果纵侧比＞坚果横侧比，其结果表明营养器官的变异受环境影响大于生殖器官。12个表型性状的平均分化系数为28.85％，约占3/10，也即居群内的平均表型变异约占7/10，说明居群内变异是深纹核桃的主要变异来源。这反映了居群基因与环境互作的复杂性，也反映了基因控制的多样性要大于环境对核桃多样性的影响。
2、通过一些较稳定的性状比较，整体上深纹核桃居群的变异大于核桃居群的变异，天然居群CH的性状变异最大，并且其坚果性状差异最大，表明深纹核桃野生资源保留更多的基因类型，丰富度更高，是我省极为宝贵的核桃野生种质资源。
四、四川核桃遗传多样性研究：
通过SSR分子标记方法对四川核桃遗传多样性研究表明：在CH居群中，有效等位基因数平均值为2.4276，居群内期望观察杂合度平均为0.4232。8个位点的期望杂合度变化为0.5482，标准差为0.1641。在ZM居群中，有效等位基因数的平均值为1.7494，居群内期望观察杂合度平均为0.2814。8个位点的期望杂合度变化为0.3888，标准差为0.1983。通过对比两个居群的有效等位基因数和期望杂合度可以说明CH深纹核桃居群的遗传多样性指数大于ZM核桃居群，进一步印证了CH深纹核桃居群的表型多样性高于ZM核桃居群。CH深纹核桃的居群的遗传丰富度要大于ZM核桃居群的遗传丰富度，蕴含着更多的基因型。
五、四川核桃良种选育及引种研究：
1、特异种质资源选择：
根据四川商品核桃的变异特点，结合商品性状多样性研究，制定出四川特异种质资源选择标准：
单果重：按照大果型的选育目标，单果重大于平均值加二倍标准差的为大果型（单果重）的优良类型，即大于16.43g；
坚果大小：优良类型判别为≥平均值加二倍标准差，即大于4.10mm；
壳厚度：优良类型判别标准为≤平均值减一倍标准差，即小于0.77mm；
仁重：≥平均值加三倍标准差，即大于9.13g；
出仁率：≥平均值加两倍标准差，即大于77.3％；
高油型：含油率高于平均水平二倍标准差，即≥72.12g/100g；
高蛋白型：蛋白质含量高于样品平均水平三倍标准差，即≥22.26g/100g；
通过上述标准的比较，在全省范围内，选择出大果型、薄壳型、高出仁率型、高油型和高蛋白型等特异种质资源共27份，其中大果型3份、壳极薄型11份、大仁型5份、高出仁率型4份、高油型2份和高蛋白质型2份。
2、核桃优良品种选择研究：
结合四川商品核桃实际，制定出四川核桃坚果评分标准，以优质、丰产为基础，通过连续15年的选择，首次选育并通过四川省林木品种审定委员会认定的具有自主知识产权的核桃优良品种14个，其中早实核桃优良品种3个、晚实核桃优良品种11个。
早实品种3个：
薄壳早：该品种4月中旬开花，雄先型，单果重11.41克，壳厚度1.01厘米，内褶壁退化，横膈膜膜质，取仁容易。种仁饱满，仁色黄白至浅黄，出仁率高达62.4％。风味香甜，无涩，粗脂肪含量64.31％，粗蛋白含量18.86％，坚果品质优良。
客龙早：该品种4月上中旬开花，雄先型，坚果9月中旬成熟，丰产稳产性好。单果重9.91克，种壳极薄，仅0.81毫米，偶有轻微露仁，内褶壁退化，横膈膜膜质，取仁容易﹙可取整仁或半仁﹚，种仁极饱满，仁色浅，出仁率高达61.2％。种仁风味香甜、无涩，粗脂肪含量65.33％，粗蛋白含量17.63％，品质优良。
珍珠核桃：该品种4月中旬开花，雄先型。单果重4.51g，种壳薄，仅0.78毫米，内褶壁退化，横膈膜膜质，取仁容易。种仁饱满，仁色浅，出仁率60.3％。种仁风味香甜，无涩，口感细腻，粗脂肪含量71.04％，粗蛋白含量17.16％，品质优良。
晚实品11个，其中川核1号、川核2号的主要技术经济性状为：
川核1号：坚果三径大小3.93cm，壳厚1.2mm，单果重17.3克，仁重10.2克，出仁率59.0％，取仁容易，仁黄白色，极饱满；果大，风味好，外形美观，对立地条件及气候因子的适应性强。每平方米树冠投影面积产仁量566克，丰产性好。
川核2号：坚果三径大小3.67cm，壳厚1.2mm，单果重12.8克，仁重7.35克，出仁率57.6％，取仁极易，仁浅紫色，饱满；果较大，味香但稍涩。适应性强，较耐水湿，对病虫害有较强抗性。每平方米树冠投影面积产仁量210克，丰产性较好。
3、优良品种引进研究：
引进全国首批早实核桃优良品种12个，进行多点试验，在详细掌握各品种的生长特性、坚果品质、丰产特点和病虫害危害情况，经过连续观测，筛选出香玲、辽核1号、鲁光等三个表现稳定的新品种进行区域化试验，进行进一步引种驯化和详细研究，最终筛选出香玲和辽核1号两个优良品种，并顺利通过四川省林木品种审定委员会的认定，分别命名为川香（Chuanxiang）和川核早（Chuanhezao），此2个品种在四川核桃（J.regia L.）产区均具有较好的适应性，通常栽后2年就能试花试果，高接换头树嫁接当年就能挂果，第四年实现初步投产，比晚实核桃提早5～6年挂果，在全省核桃产区得到良好的推广利用。
六、四川核桃良种高效培育技术研究：
1、核桃良种采穗圃及良种繁育体系技术研究：
针对四川核桃生产中存在的良种材料缺乏、良种繁育技术困难、繁殖系数和嫁接成活率低等严重问题，通过修剪、摘心及采穗强度等方面研究，结合栽培技术，研究提出了从栽植到经营的核桃良种采穗圃营建、经营技术体系；通过不同嫁接方式、嫁接后不同管理模式等多因素对嫁接苗木成活率和嫁接成苗等的影响研究，提出了从砧木繁育、嫁接方法、嫁接后不同管理措施的良种苗木繁育技术体系。其主要试验研究技术要点为：
①在采穗圃经营技术中，通过试验研究，发现对母枝进行短截处理，母枝发枝量与短截强度有很高的关联度，短截强度小，发枝量多，枝条质量较差；短截强度大，发枝量相对较少，但枝条（接穗）质量好。同时，春季摘除新梢生长点，新梢长度和新梢粗度分别比对照增加86.5％和22.2％，而春季留2～3个芽短截，采穗圃有效芽数量是对照提高1.3倍。②在繁育技术的研究中，研究提出了子苗砧嫁接保湿增温的关键技术，采用地膜覆盖、拱棚覆盖和双层膜覆盖三种措施嫁接成活率分别达到66.0％、72.9％和78.5％，较对照（CK）提高39.8％、54.4％和66.3％；采用双层膜覆盖和拱棚覆盖嫁接苗的平均新梢长度分别较对照增加29.9％和33.3％，侧根数量分别增加34.6％和41％；采用地膜覆盖、拱棚覆盖、和双层膜覆盖三种措施均具有明显的增温保湿效果。③在高海拔地区，发现以砧木离皮后至萌芽前为最佳嫁接时期，嫁接成活率可达到76％，采用插皮舌接法，嫁接成活率平均达到75％以上，采用劈接法和切接法，嫁接成活率平均达到62％以上。
2、核桃无公害丰产栽培技术标准的研制：针对我省核桃生产中存在的良种应用率低，生产管理极为粗放，丰产栽培技术缺乏，产区科技栽培水平低下等突出问题，按照“优质、营养、无公害”原则，应用国家及省农产品安全卫生标准及相关的肥料、农药使用准则为依据，综合本研究成果，以各试验示范点产品的实测数据，参照国际食品法典委员会（CAC）相关标准，首次研究制订了从立地条件选择、苗木质量、定植、整形修剪、土肥水管理、施肥到无公害病虫害防治及果实采收等丰产栽培技术，形成了四川省无公害核桃生产技术规程（DB51/T496-2005），并于2005年7月通过了四川省质量技术监督局的审定并正式发布，为我省核桃无公害丰产栽培提供了科学依据和技术指导。
3、核桃营养诊断与配方施肥技术研究：试验研究表明，核桃各龄期一年生长过程中，叶片的N、P、K及Fe、Zn含量呈下降趋势；核桃幼龄期、初果期植株长势的差异，主要体现为同一时间（6月）叶片及果实中N含量的差异，正常植株叶片和果实的N营养素明显高于生长势差的植株；核桃幼龄期对N营养素需求量大，增施N素肥料，树高生长量可提高51％；施用有机无机复合肥，幼树高生长可增加54％，结果量提高的2.7倍～3.5倍；喷施浓度2％的固体叶面肥，幼树高生长和粗生长可分别增加54％和26％；喷施浓度为4％液体叶面肥，幼树结果量可提高2.9倍。根据四川核桃的营养诊断与营养水平特征分析，该项目研究提出了促进早产、丰产的施肥配方和施肥方式为主的四川核桃高效栽培肥料管理技术体系，研制出了核桃专用配方肥料2个，并在生产上得到大面积推广应用。
4、核桃低质低产林改造技术研究：针对四川气候资源特点和四川核桃低效林形成主因，开展了不同嫁接时期、穗条保存方法、不同嫁接方法、不同截干高度对低效林改造成效影响试验研究，创新性的提出了春季枝接和夏季芽接相结合的多时段高接换优改造技术。试验研究表明，采用适度配方的蜂蜡与石蜡混合蜡封穗条，穗条保存30天时，其嫁接成活率可达85％以上；核桃高接换优改造对象为树体直径（米径）15cm以内时为最佳时期，树体嫁接方法以插皮接和插皮舌接最好，成活率达80％以上；针对四川气候资源特点，采用春季枝接和夏季芽接相结合的多时段高接，良种穗条的利用率可提高3～5倍，嫁接作业期由春季期间的50天延展到春季和夏季的150天左右，极显著地提高了穗条利用效率和嫁接成效。
5、四川核桃主要病虫害种类及防控技术研究：在连续10年对四川核桃主产区主要病虫害调查研究的基础上，摸清了主要病虫害的种类、发生规律及危害特点有针对性研制出各种主要危害的病虫的物理防治与化学防治相结合的综合防治技术体系。按照绿色食品（A级）农药使用标准及国家和地方农药相关安全使用准则，针对主要病虫害发生危害特点，研制出了4种无公害生物农药进行试验，结果表明27.5％核桃保果灵Ⅰ号和4.5％高效绿氢菊脂虫口死亡率均达100％，保果率分别达80.0％、75.6％，防治当年核桃产量平均增产50％以上，经济效益显著，受到我省核桃主产区农户的普遍欢迎。本成果紧密结合我省核桃生产中面临的重大和突出问题，从我省丰富的种质资源的研究、保护、发掘和利用以及科学合理的栽培适宜区划出发，选育出了我省具自主知识产权的适宜优良品种，研究提出了良种采穗圃营建技术、良种繁育技术、丰产栽培技术及低质低产林改造技术等一系列技术成果。通过对本成果采用示范基地建设、标准培训、技术推广、生物农药与生物肥料的市场开发等措施的应用，必将极大地提高全省现有核桃资源的产量和质量，推动新增资源基地的良种化、规范化、标准化建设。同时对于资源的科学开发、合理利用，促进区域农村经济的发展，改善区域的生态环境，促进退耕还林实现“退得下、稳得住、不反弹、能致富”的生态经济产业的可持续发展具有十分重要的现实意义和经济社会价值。除我省核桃栽培和发展区以外，通过本成果研究制订的优质种质资源选择指标、优树选育标准、生产技术规程（地方标准）、核桃低效林改造技术，以及生物肥料和生物农药的开发，可在我国西部相类似地区进行广泛应用，其推广应用前景十分广阔.