1.5代杉木種子園不同無性系結(jié)實(shí)及種子差異

陳仕昌，李魁鵬，黃開勇，戴 俊，董利軍，譚文婧，梁 機(jī)

（（1.廣西大學(xué)林學(xué)院，南寧 530004；2.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，南寧 530002；3.廣西融水縣貝江河林場，融水 545300）

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國南方重要的速生用材樹種之一，具速生、材性優(yōu)良、分布廣等特點(diǎn)，廣泛用于建筑、家具、器具、造船等方面。杉木種子園是杉木良種生產(chǎn)基地，是實(shí)現(xiàn)杉木速生豐產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的主要途徑。廣西是我國杉木主產(chǎn)區(qū)之一，全區(qū)已建成多個杉木種子園[1]。前期杉木種子園在建設(shè)過程中對建園材料的選擇往往側(cè)重于杉木的速生性、材性，較少考慮結(jié)實(shí)特點(diǎn)[2-3]。為了解杉木無性系的種實(shí)特性，本研究以廣西融水貝江河林場1.5代種子園無性系為研究對象，比較不同無性系間球果產(chǎn)量、球果形態(tài)特征以及種子性狀的差異及相關(guān)性，利用主成分分析法進(jìn)行評價，初步篩選球果產(chǎn)量和種實(shí)性狀兼優(yōu)的無性系，可作為高世代種子園的備選材料。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)材料來自廣西融水貝江河林場1.5代杉木種子園（109°11′E，24°57′N），屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候，極端最高氣溫38.6℃，極端最低氣溫-3℃，年均氣溫18.4℃，年均降水量1 824.8 mm，無霜期320 d以上，年日照時數(shù)達(dá)1 699 h以上。種子園海拔300～800 m，土壤以紅壤為主，土層深厚疏松，pH值4.0～5.0。

該種子園始建于2008年，2010年開始嫁接，2013年種子園開始結(jié)果。穗條主要由融安西山林場和全州咸水林場提供，共收集全區(qū)杉木優(yōu)良無性系110個。按照坡位、坡向、坡度進(jìn)行小區(qū)劃分，共劃分為8大區(qū)30小區(qū)，每個小區(qū)隨機(jī)配置30個以上無性系，按株行距4 m×4 m種植。

1.2 研究方法

1.2.1 無性系球果產(chǎn)量及種實(shí)性狀測定

隨機(jī)選取27個無性系進(jìn)行測定，每個無性系選取4株生長情況基本一致的母樹，調(diào)查球果性狀。2017年10月進(jìn)行單株采果，按無性系號分別采摘后進(jìn)行稱重，計算不同無性系球果產(chǎn)量。隨機(jī)選取種鱗未脫落的40個球果進(jìn)行球果特征指標(biāo)測定。分別用電子天平和游標(biāo)卡尺測定球果鮮重，球果縱徑（最長處）、球果橫徑（最寬處），計算果體積[8]，果體積 =1/3π（果徑/2）2×果長。將球果按照無性系號分別放回袋中，統(tǒng)一進(jìn)行球果烘干處理，待球果完全干裂后，取出種子，將4株母樹種子充分混合后進(jìn)行種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)及優(yōu)良度測定[4]。

1.2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

用Excel 2016和SPSS 21.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、方差齊性檢驗(yàn)，用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行單因素方差分析，采用Pearson相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，變異系數(shù)（式中：σi為標(biāo)準(zhǔn)差，為平均值）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同無性系球果形態(tài)差異

根據(jù)杉木球果形態(tài)特征的不同，通?？煞譃榫o包型、松張型、反翹型3種[5]，調(diào)查結(jié)果表明，融水縣貝江河林場1.5代杉木種子園以松張型比例最大，占調(diào)查總數(shù)的51.91%，緊包型次之，反翹型最小。同一無性系的球果類型基本一致，但少數(shù)無性系的球果類型有2種或以上，如11號和16號以松張型為主，也有少量的反翹型球果。

2.2 球果產(chǎn)量及形態(tài)特征

對1.5代杉木種子園27個無性系球果產(chǎn)量進(jìn)行方差分析（表1），球果產(chǎn)量達(dá)到顯著水平（P＜0.05），球果縱徑、球果橫徑、球果單重、果形指數(shù)、果體積達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）。參試無性系的單株球果產(chǎn)量介于0.78～7.18 kg（表2），其中10號無性系單株球果產(chǎn)量最大（7.18 kg），其次是12號、20號、4號、3號，而17號無性系單株結(jié)果量最?。?.78 kg），其中有10個無性系球果產(chǎn)量高于平均值，占參試無性系的37%，表明不同無性系之間球果產(chǎn)量差異較大。球果縱徑在23.71～32.22 mm，球果橫徑21.01～30.07 mm，單果重6.45～15.20 g， 果 形 指 數(shù) 1.02～1.21， 果 體 積2.54～8.14 cm3，表明不同杉木無性系的球果形態(tài)特征差異較大。變異系數(shù)（表2）大小順序?yàn)榍蚬a(chǎn)量＞果體積＞單果重＞球果橫徑＞球果縱徑＞果形指數(shù)，表明杉木無性系的球果產(chǎn)量和球果形態(tài)特征存在不穩(wěn)定性，變異范圍廣，遺傳變異豐富，在營建高世代種子園或重建過程中對不同無性系進(jìn)行篩選是必要的。

表1 不同杉木無性系間球果性狀的方差分析Tab.1 Variance analysis of cone traits of different Cunninghamia lanceolata clones

表2 不同杉木無性系間球果性狀的比較Tab.2 Comparison of cone traits among different Cunninghamia lanceolata clones

2.3 種子性狀

對27個無性系的種子性狀進(jìn)行方差分析（表3），不同杉木無性系間發(fā)芽率、發(fā)芽勢、千粒重、優(yōu)良度、澀粒率均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）。參試的無性系發(fā)芽率（表4）13.33%～51.33%，其中22號無性系發(fā)芽率最高，其次是14、11、24、18號，13號發(fā)芽率最低（13.33%），有15個無性系發(fā)芽率高于平均值，占參試無性系的55.55%。發(fā)芽勢為10.00～39.60，千粒重為4.27～8.59 g，優(yōu)良度為21.33%～66.00%，澀粒率為25.33%～62.00%。不同杉木無性系種子性狀變異系數(shù)為17%～50%，變異系數(shù)大小順序?yàn)闈Ｂ剩景l(fā)芽勢＞發(fā)芽率＞優(yōu)良度＞千粒重，表明種子性狀變異范圍廣，遺傳變異豐富，選擇潛力大。

表3 不同杉木無性系種子性狀的方差分析Tab.3 Variance analysis of seed traits of different Cunninghamia lanceolata clones

表4 不同杉木無性系種子性狀的比較Tab.4 Comparison of seed traits among different Cunninghamia lanceolata clones

2.4 不同性狀間相關(guān)性

對不同杉木無性系球果產(chǎn)量、球果形態(tài)特征、種子性狀進(jìn)行相關(guān)性分析表明（表5），不同無性系間球果縱徑、球果橫徑、單果重、果體積、千粒重之間呈極顯著正相關(guān)性；發(fā)芽率與發(fā)芽勢、優(yōu)良度呈極顯著相關(guān)，與澀粒率顯著呈負(fù)相關(guān)性；發(fā)芽勢與優(yōu)良度呈極顯著正相關(guān)，與澀粒率呈極顯著負(fù)相關(guān)。球果產(chǎn)量對果實(shí)形態(tài)特征及種子性狀相關(guān)性不顯著，表明球果產(chǎn)量對種實(shí)性狀影響不大。

表5 不同杉木無性系性狀間相關(guān)性分析Tab.5 Correlation analysis of the different characterisics among different Cunninghamia lanceolata clones

2.5 不同杉木無性系的綜合評價

將不同無性系球果產(chǎn)量、球果縱徑、球果橫徑、單果重等11個性狀指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，能夠起到降低指標(biāo)維數(shù)、濃縮指標(biāo)信息的作用。前4個主成分因子累計貢獻(xiàn)率達(dá)到86.55%，能夠較好的表現(xiàn)不同無性系球果產(chǎn)量、球果形態(tài)特征及種子性狀的信息。

將27個無性系4個主成分因子的得分值與主成分的貢獻(xiàn)率相乘，得到每個無性系的綜合得分（表6）。21號無性系的得分最高，其次是3、1號無性系，按照30%入選率，選出綜合排名前8個無性系。

表6 不同杉木無性系綜合評價結(jié)果Tab.6 Comprehensive evaluation of different Cunninghamia lanceolata clones

3 結(jié)論與討論

本研究可知，融水縣貝江河林場1.5代杉木種子園球果類型有松張型、緊包型、反翹型三種類型，其中以松張型為主，同一無性系的球果類型基本一致，但少數(shù)的無性系球果類型有2種類型。對27個杉木無性系11個指標(biāo)的方差分析結(jié)果表明：球果縱徑、球果橫徑、單果重、果形指數(shù)、果體積、千粒重、發(fā)芽率、發(fā)芽勢、優(yōu)良度、澀粒率之間的差異達(dá)到極顯著水平，球果產(chǎn)量達(dá)到顯著水平。球果產(chǎn)量、球果形態(tài)特征、種子性狀均存在不穩(wěn)定性，出現(xiàn)了不同程度的變異，其中變異系數(shù)最大的是球果產(chǎn)量、其次是果體積、發(fā)芽勢，說明對杉木種子園建園材料的再選擇是必要的，與陳蘇英等[6]、陳遠(yuǎn)芳等[7]、鄭新華等[8]的研究結(jié)果基本一致。

對各指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析結(jié)果表明：球果產(chǎn)量與球果形態(tài)特征、種子性狀相關(guān)不顯著，球果縱徑、球果橫徑、果體積與千粒重存在極顯著相關(guān)性，千粒重與優(yōu)良度呈顯著相關(guān)性，發(fā)芽率與發(fā)芽勢極顯著相關(guān)。大量研究表明[9-13]：杉木種子園不同無性系球果產(chǎn)量與種子性狀均存在差異，且各性狀間存在相關(guān)性，各性狀受到坡位、坡度及管理因素的影響，并出現(xiàn)不同程度的變異，不同杉木無性系間球果產(chǎn)量存在較大的遺傳變異，主要由該無性系遺傳基因決定，并不受球果或種子性狀決定。

10、12、20 、4號無性系在產(chǎn)量性狀方面較為優(yōu)良，顯著高于平均值，但在種子質(zhì)量性狀方面并不優(yōu)良，即球果產(chǎn)量高的種子質(zhì)量性狀并不一定優(yōu)良。丘進(jìn)清等[14]研究認(rèn)為，杉木種子園不同無性系間球果產(chǎn)量存在差異，在結(jié)實(shí)性狀穩(wěn)定且高產(chǎn)的無性系間仍存在生長性狀一般或者不良的無性系。利用主成分分析法對27個無性系11個指標(biāo)進(jìn)行綜合評價，初步篩選出21、3、1、26、13、12、7、11號球果產(chǎn)量和種實(shí)性狀兼優(yōu)的8個無性系，可作為高產(chǎn)種子園建園備選材料。