雜種落葉松及親本建筑材優(yōu)良家系選擇研究*

羅玉亮 李艷霞

（1.大興安嶺林業(yè)集團公司森林經(jīng)營部技術推廣站，加格達奇 165000；2.黑龍江省林業(yè)科學研究所，哈爾濱 150040）

雜種落葉松及親本建筑材優(yōu)良家系選擇研究*

羅玉亮1李艷霞2**

（1.大興安嶺林業(yè)集團公司森林經(jīng)營部技術推廣站，加格達奇 165000；2.黑龍江省林業(yè)科學研究所，哈爾濱 150040）

對落葉松雜種及其親本共14個家系的生長和物理力學性狀進行綜合指數(shù)評價，共選出4個生長和力學性狀兼優(yōu)的建筑材家系分別為：日5，日3，日5×長75-5和日5×長77-1。

落葉松；材質性狀；建筑材；優(yōu)良家系；指數(shù)選擇

木材物理力學性狀是木材實際應用時的最主要指標[1]。掌握木材的各項物理力學特性，對木材的加工利用，尤其是實木的利用具有重要意義。雜種落葉松及其親本均具有生長快、分布廣、適應性強、易于栽培等優(yōu)點，是我國北方主要的工業(yè)用材樹種之一。鑒于目前對落葉松家系生長與物理力學性狀的綜合選擇等方面的研究較少，本文對雜種落葉松及其親本生長與物理力學性狀關系進行了研究，以期篩選出生長和物理力學性狀兼優(yōu)的家系。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗林設置在黑龍江省林口縣青山林場，1980年按隨機區(qū)組設計造林，3行小區(qū)90株，重復4次，株行距1.5 m×2.0 m。本試驗共選擇14個家系（雜種落葉松8個家系：日3×興2、日3×興9、日12×興9、日5×長75-5、日5×興9、興9×日76-2、日5×長77-1、日5×長77-3，親本6個家系：日5、日3、日12、長77-1、長77-3、長75-5）參與試驗，每個家系在各重復中選擇1株平均木作為樣木伐倒，共伐倒56株樣木。每株樣木分別從胸高處向下截取5 m厚的圓盤和向上截取2 m長的原木一段做為試材，試材運回后氣干備用。截取試材時，調查每木的樹高、胸徑，并計算材積。材性測試指標包括：基本密度、晚材率、干縮率（徑向、弦向和體積）、順紋抗劈力（弦面、徑面）、抗彎彈性模量、抗彎強度、抗剪強度（徑面、弦面）、抗壓強度、硬度（端面、弦面、徑面）、沖擊韌性和抗拉強度等，按照國家標準《木材物量力學試驗方法》的有關規(guī)定進行取樣和測試。

1.2 統(tǒng)計分析方法

家系遺傳力[2]公式

式中：h2為家系遺傳力為家系方差為環(huán)境方差，b為重復次數(shù)。

采用SPSS18.0軟件進行方差分析，用DPS林業(yè)統(tǒng)計分析軟件進行相關分析和選擇指數(shù)計算[3]。

2 結果與分析

2.1 落葉松家系間木材物理力學性狀分析

對14個家系18個性狀進行統(tǒng)計分析的結果（表1）顯示，家系間抗拉強度的變異系數(shù)最大，為43.83%；家系間基本密度的變異系數(shù)最小，為14.94%。不僅家系間各性狀存在著較大的變異，家系內個體間各性狀也存在著豐富的變異，說明能夠從中選擇出生長和材質均優(yōu)異的家系和個體。家系間材積、基本密度、晚材率、徑向干縮率、體積干縮率、弦面抗劈力、徑面順紋抗剪強度、抗壓強度、沖擊韌性差異極顯著，家系遺傳力比較高，在0.69～0.94之間；家系間抗彎強度、抗拉強度差異顯著，家系遺傳力分別為0.53和0.61，說明這些性狀受中等及中等以上強度的遺傳控制，通過一定的強度選擇可獲得較高的遺傳增益。家系間弦向干縮率、徑面抗劈力、抗彎彈性模量、弦面順紋抗剪強度、硬度差異不顯著，遺傳力在0.5以下，說明這些性狀受較弱的遺傳控制，受環(huán)境影響較大。

2.2 各性狀相關性分析

由各性狀間的相關分析（表2）可以看出，基本密度與晚材率、順紋抗剪強度（徑面、弦面）、抗劈力（徑面、弦面）、抗壓強度、沖擊韌性、抗彎強度、抗彎彈性模量、硬度（端面、弦面、徑面）均呈極顯著正相關。晚材率與順紋抗剪強度（徑面、弦面）、抗劈力（徑面、弦面）、抗壓強度、抗彎強度、抗彎彈性模量、抗拉強度均呈極顯著正相關。徑向干縮率與體積干縮率呈極顯著正相關，與弦向干縮率呈顯著正相關。弦向干縮率與體積干縮率呈極顯著正相關。徑面順紋抗剪強度與弦面順紋抗剪強度呈極顯著正相關，與徑面抗劈力呈顯著正相關。弦面抗劈力與徑面抗劈力呈極顯著正相關?？箟簭姸扰c沖擊韌性、硬度（端面、弦面、徑面）呈極顯著正相關，與抗彎彈性模量、抗拉強度呈顯著正相關。沖擊韌性與弦面硬度呈極顯著正相關，與抗彎強度呈顯著正相關。抗彎強度與抗彎彈性模量、弦面硬度、徑面硬度呈極顯著正相關。抗彎彈性模量與硬度（端面、弦面、徑面）呈極顯著正相關。端面、弦面、徑面硬度間呈極顯著正相關。徑面硬度與抗拉強度呈極顯著正相關。

表1 各性狀方差分析及遺傳參數(shù)估算

表2 各性狀相關分析

2.3 生長與物理力學性狀的聯(lián)合選擇

目前，利用選擇指數(shù)法進行生長和材質聯(lián)合選擇已經(jīng)在用材樹種上得到廣泛應用[4-5]。由于建筑材的定向選育涉及多個性狀，為了增加選擇的準確性，應根據(jù)方差分析結果，選擇差異顯著且與生長和材性密切相關的、具有代表性的性狀進行聯(lián)合選擇。本研究利用選出的材積x1、基本密度x2、晚材率x3、體積干縮率x4、弦面抗劈力x5、抗彎強度x6、徑面順紋抗剪強度x7、抗壓強度x8、沖擊韌性x9和抗拉強度x10等主要性狀指標構建選擇指數(shù)方程，并按等權法確定其經(jīng)濟相對權重向量(W)[6-8]分別為：8.27、14.71、0.289、-25、0.3236、0.2532、0.0715、0.0361、0.0009、0.0287。選擇指數(shù)是以所考慮性狀的綜合育種值選擇進展最大為目地，其各個性狀的進展不受人為控制。但實際上，人們需要對不同性狀作適當?shù)目刂?，從而使一些性狀得到改進，而另一些性狀不變。因此，為了消減指數(shù)方程中性狀的負向影響，采用kempthorne約束指數(shù)法，將體積干縮率的遺傳進展約束為零，以使其它性狀獲得最大增益[8]。

約束和無約束選擇指數(shù)方程及綜合育種值選擇進展（表3）顯示，方程I2、I6、I8綜合育種值選擇進展較低，不被入選；方程I1、I3、I5和I7綜合育種值選擇進展雖然較高，但它們當中有的是材積，有的是物理力學性狀的遺傳進展為負向，表明根據(jù)該方程進行優(yōu)良家系的選擇是不合理的。由材積、基本密度、體積干縮率、弦面抗劈力、抗彎強度、徑面順紋抗剪強度、抗壓強度等7個性狀構建的選擇指數(shù)方程I4，其綜合育種值選擇進展為3.14，材積、基本密度、力學強度等性狀的遺傳進展均為正向，體積干縮率的遺傳進展為負向，表明該方程最理想，進行建筑材優(yōu)良家系選擇的效果最佳。

表3 性狀配合的約束和無約束選擇指數(shù)方程及綜合育種值選擇進展

根據(jù)指數(shù)方程I4計算各家系指數(shù)值，并進行排序的結果（表4）表明，指數(shù)值排名前4位是日5、日3、日5×長75-5和日5×長77-1家系，其材積（0.27 m3）分別比群體平均值（0.26 m3）高2.62%，基本密度（0.46 g/cm3）比群體平均值（0.45 g/cm3）高2.58%，體積干縮率（9.74%）比群體平均值（11.26%）小13.52%，弦面抗劈力（12.72 N/mm）比群體平均值（11.71 N/mm）高8.68%，抗彎強度（74.44 MPa）比群體平均值（72.91 MPa）高2.10%、徑面順紋抗剪強度（17.33MPa）比群體平均值（17.16MPa）高0.98%、抗壓強度（53.74 MPa）比群體平均值（52.44 MPa）高2.48%。說明這4個家系屬于生長和物理力學性狀兼優(yōu)的建筑材優(yōu)良家系。

表4 家系性狀均值和選擇指數(shù)值

3 結論與討論

3.1 基本密度、晚材率、體積干縮率、抗劈力、抗彎強度、順紋抗剪強度和抗壓強度、沖擊韌性和抗拉強度等物理力學指標在優(yōu)良建筑材選擇與評價中是比較重要的材性指標，這與很多學者的觀點一致[8-13]。在以往的研究中，雜種落葉松的速生性顯著好于親本，但在雜種落葉松及其親本的材性測定中，雜種的物理力學性狀優(yōu)勢表現(xiàn)不明顯，有的性狀好于親本，有的性狀不如親本，這可能與雜種落葉松生長快有一定關系，具體原因還有待于進一步深入研究。

3.2 以建筑材為選育目標，對生長和材性進行綜合評價，選出生長和物理力學性狀兼優(yōu)的建筑材家系為日5、日3、日5×長75-5和日5×長77-1，其材積（0.27m3）分別比群體平均值（0.26 m3）高2.62%，基本密度（0.46 g/cm3）比群體平均值（0.45 g/cm3）高2.58%，體積干縮率（9.74%）比群體平均值（11.26%）小13.52%，弦面抗劈力（12.72 N/mm）比群體平均值（11.71N/mm）高8.68%，抗彎強度（74.44MPa）比群體平均值（72.91 MPa）高2.10%、徑面順紋抗剪強度（17.33 MPa）比群體平均值（17.16 MPa）高0.98%、抗壓強度（53.74 MPa）比群體平均值（52.44 MPa）高2.48%。

［1］童再康，俞友明，鄭勇平.黑楊派新無性系木材物理力學性質研究［J］.林業(yè)科學研究，2002，15(4):450-456.

［2］沈熙環(huán).林木育種學［M］.北京：中國林業(yè)出版社，1988.

［3］唐啟義，馮明光.DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)［M］.北京:科學出版社，2007.

［4］孫曉梅，張守攻，李時元，等.日本落葉松紙漿材優(yōu)良家系多性狀聯(lián)合選擇［J］.林業(yè)科學，2005，41(4):48-54.

［5］李艷霞，張含國，張磊，等.長白落葉松紙漿材優(yōu)良家系多性狀聯(lián)合選擇研究［J］.林業(yè)科學研究，2012(25)6:712-718.

［6］張含國，周顯昌，田松巖，等.長白落葉松生長和材質性狀地理變異的研究［J］.林業(yè)科技，1996，21(5)：5-8.

［7］鄧繼峰，張含國，張磊，等.雜種落葉松F2代自由授粉家系紙漿材遺傳變異及多性狀聯(lián)合選擇［J］.林業(yè)科學，2011，47(5)：31-39.

［8］趙榮軍，楊培華，謝斌，等.油松半同胞子代及親本木材構造與物理力學性質的研究［J］.西北林學院學報，2000，15 (2)：24-28.

［9］李艷霞，張含國，鄧繼峰，等.長白落葉松木芯基本密度與材性指標相關及建筑材優(yōu)良家系選擇研究［J］.北京林業(yè)大學學報，2012(34)5：6-14.

［10］孫曉梅，楚秀麗，張守攻，等.落葉松種間及其雜種木材物理力學性質評價［J］.林業(yè)科學，2012，48(12):153－159.

［11］華杰瓊，羅清三，許民.熱處理對落葉松板材耐文性及力學性能的影響［J］.森林工程,2015,31(1):46-48.

第1作者簡介：羅玉亮（1973-），男，營林工程師，研究方向：種子園營建、森林公園建設、種苗、森林培育等。

Study on Selection of Hybrid Larch and Parents for Construction Timber Use

LUOYuliang
（Technology Extension Station,Daxinganling Forestry Group,HeilongjiangJiagedaqi165000）

Analysis of genetic abnormality of growth features and mechanics characteristics of 14 families of hybrid larch and parents were conducted as well as variance analysis and comprehensive index evaluation and selection of these features.Four families best suiting for construction timber use were selected,which were R5,R3,Ri5*75-5 and Ri5*77-1.

Larix gmelini;Growth-wood property;Construction timber;Index selection

S791.22;S722.5

A

1001-9499（2017）02-0014-04

李艷霞（1980-），女，博士，副研究員，研究方向：林木遺傳育種及改良。

2017-01-16

（責任編輯：王岳）

*黑龍江省屬科研院所基本科研業(yè)務費專項“長白落葉松紙漿材材質材性分析及評價”資助