安慶地區(qū)楊樹(shù)優(yōu)良無(wú)性系選育初報(bào)

苗婷婷，吳中能，于一蘇，劉俊龍，孫 慧，曹志華

(安徽省林業(yè)科學(xué)研究院，安徽 合肥 230031)

楊樹(shù)具有速生、適應(yīng)性強(qiáng)、分布廣、易無(wú)性繁殖等優(yōu)點(diǎn)，是安徽省主要的用材樹(shù)種之一，安徽省楊樹(shù)推廣面積在2014年達(dá)到 886 666.67 hm2，占全省林業(yè)用地面積近1/5。目前楊樹(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到了多方面的制約，主要問(wèn)題有楊樹(shù)飄絮污染生態(tài)環(huán)境、多代無(wú)性繁殖出現(xiàn)品種生理老化、性能退化等[1]。解決這些問(wèn)題最有效、最根本的辦法就是要進(jìn)行楊樹(shù)的遺傳改良和新品種選育[2～3]，選育既速生、豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)又無(wú)飛絮的雄性楊樹(shù)優(yōu)良無(wú)性系，逐步取代現(xiàn)有飛絮品種。

安徽省林科院和中國(guó)林科院合作，自2002年以來(lái)一直從事于雄性楊樹(shù)選育與應(yīng)用研究工作。江淮1號(hào)楊、 江淮2號(hào)楊是通過(guò)人工控制授粉水培雜交后經(jīng)苗期多次選擇，從20個(gè)系號(hào)中篩選出的表現(xiàn)良好的雄性楊樹(shù)無(wú)性系。江淮1號(hào)楊母本為美洲黑楊55號(hào)楊，(Populus deltoides cl.’55/65’)，該品種干挺拔圓滿(mǎn)，速生性好，較抗光肩星天牛，并且在華北地區(qū)的造林成活率較高，父本為美洲黑楊S3226(Populus deltoids ‘3226’)，生長(zhǎng)迅速，材質(zhì)優(yōu)良，抗性強(qiáng)。江淮2號(hào)楊母本為美洲黑楊55號(hào)楊，父本為美洲黑楊10/17楊，(Populus deltoides cl.‘10/17’)。2007年、2008年項(xiàng)目組分別在安徽省蚌埠市淮上區(qū)、桐城市新安鎮(zhèn)、安慶市大觀區(qū)營(yíng)造三片區(qū)試林，本文對(duì)安慶試驗(yàn)林的18個(gè)楊樹(shù)無(wú)性系進(jìn)行11年的跟蹤調(diào)查，比較了各無(wú)性系間的生長(zhǎng)能力，分析其生長(zhǎng)性狀遺傳變異性，并對(duì)它們的生長(zhǎng)適應(yīng)性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，現(xiàn)將初步研究結(jié)果總結(jié)如下。

1 試驗(yàn)地概況

安慶市大觀區(qū)地處安徽省安慶市區(qū)西部，南瀕長(zhǎng)江，東與迎江區(qū)毗鄰，E116°59′03″，N30°29′03″。屬北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年均氣溫16.6 ℃，多年平均極端最高氣溫為39 ℃，極端最低氣溫為 -7.6 ℃，年均日照時(shí)數(shù) 1 976.3 h，年均降水量 1 390 mm，年均蒸發(fā)量 1 476 mm，無(wú)霜期248 d。四季分明，氣候溫和，雨量適中，霜少雪稀。試驗(yàn)地位于大觀區(qū)?？阪?zhèn)南埂村南埂林場(chǎng)，是受長(zhǎng)江與皖河沖擊而成的灘地，土壤為沖積潮土類(lèi)，土層深厚，質(zhì)地砂壤，肥力中等。林地存在季節(jié)性上水。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

2008年4月在安徽省安慶市大觀區(qū)海口鎮(zhèn)南埂村南埂林場(chǎng)采取植苗造林方式營(yíng)造區(qū)域化試驗(yàn)林，主要有15-129( 江淮1號(hào)楊)、17-57( 江淮2號(hào)楊)、17-58(黃淮3號(hào)楊)、4-20、17-169等18個(gè)無(wú)性系，以I-69楊、皖林1號(hào)(Z3)作為對(duì)照，皖林1號(hào)是安徽省林業(yè)科學(xué)研究院于2000年左右選育出的速生、高效的雌性楊樹(shù)品種。采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，5～10株一小區(qū)，3次重復(fù)。造林密度4 m×8 m，長(zhǎng)方形配置，行向順?biāo)鞣较颉Ｔ炝之?dāng)年潰瘍病嚴(yán)重，成活率不高，第2年春季進(jìn)行了補(bǔ)植。每年年末對(duì)試驗(yàn)林進(jìn)行年終調(diào)查，包括胸徑、樹(shù)高及病蟲(chóng)害發(fā)生情況等。試驗(yàn)林采取常規(guī)管理，前3年實(shí)行林糧間作，以耕代撫，主要農(nóng)作物為小麥、油菜。

2.2 數(shù)據(jù)處理

用DPS軟件進(jìn)行單因素Duncan新復(fù)極差法方差分析和主成分分析，并利用隸屬函數(shù)法[4-5]對(duì)各無(wú)性系生長(zhǎng)適應(yīng)性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，遺傳性狀分析參照沈熙環(huán)編著的林木育種學(xué)[6]。主要計(jì)算公式如下[7]：

(1)材積計(jì)算公式

V=0.19328321D2H+0. 007734354DH +0. 82141915D2

(1)

(2)

(3)

(4)

(Xj為第j個(gè)因子的得分值；Xmax和Xmin分別為第j個(gè)因子得分的最大值和最小值)

(5)

(Wj表示第j個(gè)公因子在所有公因子中的重要程度，Pj為各無(wú)性系第j個(gè)公因子的貢獻(xiàn)率)

(6)

(D為用綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)所獲得的各無(wú)性系生長(zhǎng)適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)值)

3 結(jié)果與分析

3.1 各無(wú)性系保存率和生長(zhǎng)進(jìn)程

各無(wú)性系的保存率及生長(zhǎng)進(jìn)程詳見(jiàn)表1，由表1可知，18個(gè)無(wú)性系的平均保存率為55.74%，其中江淮1號(hào)楊(15-129)的保存率最高，為95%，17-169的保存率最低，為11.5%。試驗(yàn)林平均保存率較低的主要原因是潰瘍病發(fā)生和每年6—8月份林地季節(jié)性上水，造成部分無(wú)性系因抗病性、耐澇性差保存率較低。而江淮1號(hào)楊保存率最高說(shuō)明其對(duì)潰瘍病有較強(qiáng)抗性和耐澇性。各無(wú)性系胸徑、樹(shù)高生長(zhǎng)量最大值多出現(xiàn)在造林后第2～5年，連年生長(zhǎng)量分別達(dá)到3.8 cm～5.7 cm、3.3 m～4.5 m。其中，江淮1號(hào)楊、江淮2號(hào)楊胸徑、樹(shù)高的連年生長(zhǎng)量均較高，最大連年生長(zhǎng)量分別是 5.1 cm、3.7 m和5.3 cm、3.5 m，分別比I-69楊高出10.9%、12.1%和15.2%、6.1%。后期連年生長(zhǎng)量雖有所減小，但一直在穩(wěn)定增長(zhǎng)。江淮1號(hào)楊和江淮2號(hào)楊胸徑、樹(shù)高得多年平均生長(zhǎng)量為2.91 cm·a-1、2.14 m·a-1和2.59 cm·a-1、2 m·a-1，比I-69楊分別高出15.0%、14.4%和2.4%、7.0%，說(shuō)明江淮1號(hào)楊、江淮2號(hào)楊有較大生長(zhǎng)潛力。

3.2 各無(wú)性系生長(zhǎng)量比較

林木胸徑、樹(shù)高和材積生長(zhǎng)量是反映林木生長(zhǎng)特性的重要指標(biāo)，能夠反映無(wú)性系在試驗(yàn)地區(qū)的生長(zhǎng)特性表現(xiàn)情況[8～9]。由表2可知，11年生的各楊樹(shù)無(wú)性系中，江淮1號(hào)楊表現(xiàn)最好，胸徑和樹(shù)高為32.95 cm和25.6 m，比I-69楊分別高出16.64%和15.32%。18個(gè)楊樹(shù)無(wú)性系的平均材積為0.5188 m3，超過(guò)平均值的無(wú)性系有10個(gè)，江淮1號(hào)楊的單株材積為0.6916 m3，高出平均值33.31%，高出皖林1號(hào)20.04%和I-69楊51.51%。江淮1號(hào)楊的理論蓄積量為217.8645 m3·hm-2、實(shí)際蓄積量為206.9715 m3·hm-2，均居首位，分別高出平均值33.31%和124.36 %。

表2 11年生各無(wú)性系生長(zhǎng)量

Tab.2 Growth of each clone in 11 years

3.3 性別鑒定及耐水濕性觀察

試驗(yàn)林2012年春始花。自2012年起，對(duì)該片試驗(yàn)林各無(wú)性系開(kāi)花特性進(jìn)行了不間斷的調(diào)查，同時(shí)結(jié)合桐城市、蚌埠市兩片試驗(yàn)林開(kāi)花特性，確定每個(gè)無(wú)性系的性別，本試驗(yàn)林中除江淮1號(hào)楊、江淮2號(hào)楊和17-169外，均為雌性。此外，因試驗(yàn)林地處長(zhǎng)江流域外灘，每年6—8月會(huì)季節(jié)性上水，所以每年調(diào)查時(shí)都對(duì)試驗(yàn)林木的耐水濕性進(jìn)行了記錄，發(fā)現(xiàn)有的樹(shù)皮出現(xiàn)了浸水開(kāi)裂的現(xiàn)象。詳見(jiàn)表3。

表4各無(wú)性系性別及樹(shù)皮開(kāi)裂情況統(tǒng)計(jì)表

Tab.4 Statistics on the sex and bark cracking of each clone

3.4 生長(zhǎng)性狀遺傳變異分析

對(duì)試驗(yàn)林中11年生16個(gè)楊樹(shù)無(wú)性系(對(duì)照除外)各生長(zhǎng)性狀遺傳變異進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表4和表5。方差分析結(jié)果(見(jiàn)表4)顯示，這16個(gè)楊樹(shù)無(wú)性系胸徑、樹(shù)高和單株材積在無(wú)性系間都為極顯著差異(p<0.0001)。各無(wú)性系生長(zhǎng)性狀存在不同程度的遺傳變異，其中單株材積的變異系數(shù)遠(yuǎn)大于胸徑和樹(shù)高，胸徑變異程度略高于樹(shù)高，樹(shù)高的變異系數(shù)較小，為6.37%。各生長(zhǎng)性狀重復(fù)力為59.3%～66.36%，均超過(guò)50%，說(shuō)明各無(wú)性系的生長(zhǎng)性狀受到中等以上水平的遺傳控制，具有較高的遺傳穩(wěn)定性。江淮1號(hào)楊單株材積相對(duì)于16個(gè)無(wú)性系平均值的遺傳增益為13.81%，位列第一。

表4 16個(gè)楊樹(shù)無(wú)性系11年生各生長(zhǎng)性狀方差分析

Tab.4 Variance analysis of growth traits in 11-year-old poplar clones

表5 16個(gè)楊樹(shù)無(wú)性系11年生各生長(zhǎng)性狀遺傳變異情況

Tab.5 Genetic variation of various growth traits in 11-year-old poplar clones

性狀均值最小值最大值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)/%重復(fù)力/%胸 徑/cm29.1822.4532.953.1810.9059.3樹(shù) 高/m23.420.125.61.496.3766.19單株材積/m30.51910.69160.27210.124523.9866.36

3.5 生長(zhǎng)適應(yīng)性分析

為了進(jìn)一步研究楊樹(shù)試驗(yàn)林中各無(wú)性系生長(zhǎng)情況，本文采用DPS軟件對(duì)18個(gè)無(wú)性系的6個(gè)指標(biāo)(保存率、胸徑、樹(shù)高、材積、性別及耐水濕性)進(jìn)行主成分分析，得到4個(gè)綜合指標(biāo)，其貢獻(xiàn)率分別為47.89%、18.27%、16.02%和14.19%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為96.37%，其余可忽略不計(jì)。詳見(jiàn)表6。根據(jù)貢獻(xiàn)率大小可知各綜合指標(biāo)的相對(duì)重要性，再根據(jù)各綜合指標(biāo)的指標(biāo)值，用隸屬函數(shù)值和權(quán)重計(jì)算出各無(wú)性系生長(zhǎng)適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)值(見(jiàn)表7)。

由表7可知，江淮1號(hào)楊的綜合評(píng)價(jià)值D為0.8895，排名第1，表明其生長(zhǎng)適應(yīng)性是最強(qiáng)的，依次分別是17-58(黃淮3號(hào))、H-17和江淮2號(hào)楊，綜合評(píng)價(jià)值分別為0.7482、0.6561和0.6438，綜合表現(xiàn)中上等，均超過(guò)皖林1號(hào)和I-69兩個(gè)對(duì)照。

表6各綜合指標(biāo)系數(shù)及貢獻(xiàn)率

Tab.6 Comprehensive index coefficient and contribution rate

表7各無(wú)性系生長(zhǎng)適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)值

Tab.7 Comprehensive evaluation value of growth adaptability of each clone

4 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)安慶試驗(yàn)林的18個(gè)楊樹(shù)無(wú)性系11年的連續(xù)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，不同無(wú)性系間胸徑、樹(shù)高、單株材積等生長(zhǎng)指標(biāo)都存在極顯著差異，其中江淮1號(hào)楊各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)都表現(xiàn)較好，生長(zhǎng)潛力大。11年生江淮1號(hào)楊的單株材積為0.6916 m3，高出試驗(yàn)林平均值33.31%，高出皖林1號(hào)20.04%，I-69楊51.51%。

林木優(yōu)良無(wú)性系(品種)的選育需要考慮多種因素對(duì)生長(zhǎng)、形態(tài)、品質(zhì)、抗性等多方面指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)[10]。本研究在生長(zhǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)中綜合考慮了生長(zhǎng)指標(biāo)、形態(tài)指標(biāo)及抗性指標(biāo)，運(yùn)用主成分分析法對(duì)試驗(yàn)林中的18個(gè)無(wú)性系進(jìn)行排序，其中江淮1號(hào)楊排名第一，江淮2號(hào)楊排名第四，均高于皖林1號(hào)和I-69兩個(gè)對(duì)照。

試驗(yàn)林中江淮1號(hào)楊、江淮2號(hào)楊均未發(fā)現(xiàn)樹(shù)皮開(kāi)裂現(xiàn)象，表現(xiàn)出較強(qiáng)耐水濕性，這也印證了劉俊龍等[10]研究結(jié)論，且干形挺拔，抗性強(qiáng)，不僅繼承了親本的優(yōu)良特性，而且具有較高的遺傳增益，是優(yōu)良的雄性楊樹(shù)品種，不飛絮，無(wú)環(huán)境污染，適合在安慶地區(qū)推廣栽植，也可輻射推廣到周邊氣候土壤條件相似的沿江地區(qū)。