種子園側(cè)柏半同胞家系生長(zhǎng)特性分析

李 杰，張鵬飛 ，張 冕，王 虎 ，宋福榮，徐自然 ，李 影，邢世巖 *

(1.山東省藥鄉(xiāng)林場(chǎng)，山東 濟(jì)南 250100；2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，山東 泰安 271018)

側(cè)柏（Platyciadus orientalis(L.)Franco）又名香柏、扁柏，是我國(guó)栽培歷史悠久的樹種之一。目前，側(cè)柏家系選擇多采用多性狀選擇，是生長(zhǎng)、形態(tài)兼優(yōu)家系評(píng)選的理想方法[1]，而選擇指數(shù)是多性狀選擇的主要方法[2]。山東側(cè)柏種質(zhì)資源評(píng)價(jià)及遺傳改良在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平[3]，孫仲序等分別于1989年和1992年對(duì)山東省內(nèi)不同種源的側(cè)柏苗期進(jìn)行了研究[4-5]；山東省林木種苗站閻大成研究并統(tǒng)計(jì)了1984-1998年間側(cè)柏種子質(zhì)量情況；李健、孫仲序等人對(duì)泰山側(cè)柏進(jìn)行了調(diào)查，根據(jù)變異類型分為扭紋柏、橫裂柏、尖塔柏、掛壁柏及古柏五大類，并篩選出泰山的優(yōu)良側(cè)柏種源林-普照寺周圍山坡上的側(cè)柏林[6]。但是我國(guó)北方春旱少雨、低溫，春季側(cè)柏育苗周期長(zhǎng)，發(fā)芽遲，出苗率低，種子及苗木質(zhì)量差，當(dāng)年不能造林，不能滿足生產(chǎn)及綠化需要[7]。從水土保持的實(shí)際需要和生物內(nèi)在的物質(zhì)看，都有必要進(jìn)行良種選育、加速側(cè)柏苗木繁殖。

鑒于其他省市利用規(guī)范的種子園進(jìn)行良種選育并有了一定的成效，為了給林業(yè)生產(chǎn)提供盡可能多的林木良種，推動(dòng)造林良種化進(jìn)程，發(fā)揮良種的增產(chǎn)效應(yīng)，提高林業(yè)生產(chǎn)力，滿足市場(chǎng)需求，我省急需建立種子園，以便建立一套科學(xué)的、規(guī)范的側(cè)柏良種選育及產(chǎn)業(yè)化推廣的措施。本研究旨以側(cè)柏初代種子園為研究對(duì)象，通過子代測(cè)定，對(duì)種子園內(nèi)各側(cè)柏家系生長(zhǎng)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，為側(cè)柏良種選育提供理論基礎(chǔ)，縮短山東省側(cè)柏良種化進(jìn)程，推動(dòng)我省生態(tài)防護(hù)樹種的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于山東省沂源縣，位于山東省中部，淄博市最南端，屬沂蒙山區(qū)。境域范圍東經(jīng)117°54'-118°31'，北緯 35°55'-36°23'。境內(nèi)地勢(shì)自西北向東南傾斜，山巒起伏、溝壑縱橫，西北部魯山主峰海撥1108.3m，東南沂河谷地海撥180m，中、低山和丘陵面積占99.3%，系純山區(qū)。沂源縣地勢(shì)高，無客水過境。沂河、彌河、汶河均發(fā)源于境內(nèi)，形成3條水系，以沂河水系最大，屬淮河流域。沂源縣屬暖溫帶季風(fēng)區(qū)域大陸性氣候，四季分明。春季回暖遲而迅速，風(fēng)大雨少。夏季濕熱多雨，間有干旱。秋季涼爽，干燥少雨。冬季寒冷，雨雪稀少。因受山區(qū)地形影響，小氣候特點(diǎn)明顯，干旱威脅較嚴(yán)重。

1.2 試驗(yàn)材料

本研究以側(cè)柏家系種子園內(nèi)側(cè)柏苗為研究對(duì)象，2009年育苗，2010年定植，苗齡10年生，保存地點(diǎn)位于山東省沂源縣陡起峪村，家系來源如表1所示。

表1 側(cè)柏家系母樹資源信息Table1 Maternal Tree Resources Information of Platycladus orientalis Families

1.3 研究方法

1.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定

于2018年7月份測(cè)定種子園內(nèi)各家系側(cè)柏生長(zhǎng)狀況，每個(gè)家系隨機(jī)選取10株測(cè)定，測(cè)定指標(biāo)包括：苗高（m）、地徑（cm）、冠幅（m）。

1.3.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用SAS 9.2軟件對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、聚類分析；

并對(duì)各測(cè)定指標(biāo)進(jìn)行遺傳參數(shù)估計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 沂源側(cè)柏家系生長(zhǎng)狀況分析

2.1.1 沂源側(cè)柏家系地徑調(diào)查及分析

種子園內(nèi)各側(cè)柏家系地徑分布在2.16～5.21cm范圍內(nèi)，其中在2.00～2.69cm區(qū)間內(nèi)的家系有3個(gè)，平均地徑2.39cm，標(biāo)準(zhǔn)差為0.20，變異系數(shù)為0.08%，占家系總數(shù)的6.25%；在2.70～3.39cm區(qū)間內(nèi)的家系有19個(gè)，平均地徑3.11cm，標(biāo)準(zhǔn)差為0.17，變異系數(shù)為0.06%，占家系總數(shù)的39.58%；在3.40～4.09cm區(qū)間內(nèi)的家系有19個(gè)，平均地徑3.57cm，標(biāo)準(zhǔn)差為0.13，變異系數(shù)為0.04%，占家系總數(shù)的39.58%；在4.10～4.79cm區(qū)間內(nèi)的家系有4個(gè)，平均地徑4.53cm，標(biāo)準(zhǔn)差為0.18，變異系數(shù)為0.04%，占家系總數(shù)的8.33%；在4.80～5.50cm區(qū)間內(nèi)的家系有3個(gè)，平均地徑4.97cm，標(biāo)準(zhǔn)差為0.21，變異系數(shù)為0.04%，占家系總數(shù)的6.25%（表2、圖1）。

表2 種子園內(nèi)側(cè)柏家系地徑分布分析表Table2 Ground Diameter Distribution Analysis Tab.of Platycladus orientalis Families in seed orchard

圖1 側(cè)柏家系地徑比例分布圖Figure1 Ground Diameter Proportional Distribution of P.orientalis Families

2.1.2 沂源側(cè)柏家系樹高調(diào)查及分析

種子園內(nèi)側(cè)柏家系樹高分布在1.80～3.23m范圍內(nèi)，其中在1.50～1.99m區(qū)間內(nèi)的家系有3個(gè)，平均樹高1.89m，標(biāo)準(zhǔn)差為0.09，變異系數(shù)為0.05%，占側(cè)柏家系總數(shù)的6.25%；在2.00～2.49m區(qū)間內(nèi)的家系有19個(gè)，平均樹高2.23m，標(biāo)準(zhǔn)差為0.15，變異系數(shù)為0.07%，占側(cè)柏家系總數(shù)的39.58%；在2.50～2.99m區(qū)間內(nèi)的家系有22個(gè)，平均樹高2.71m，標(biāo)準(zhǔn)差為0.15，變異系數(shù)為0.05%，占側(cè)柏家系總數(shù)的45.83%；在3.00～3.50m區(qū)間內(nèi)的家系有4個(gè)，平均樹高3.11m，標(biāo)準(zhǔn)差為 0.10，變異系數(shù)為 0.03%，占側(cè)柏家系總數(shù)的8.33%（表3、圖2）。

表3 種子園內(nèi)側(cè)柏家系樹高分布分析表Table3 Tree height Distribution Analysis Tab.of P.orientalis Families in seed orchard

圖2 側(cè)柏家系樹高比例分布圖Figure2 Proportional Distribution of Tree Height of P.orientalis Families

2.1.3 沂源側(cè)柏家系冠幅調(diào)查及分析

種子園內(nèi)側(cè)柏家系冠幅分布在0.29～0.56m范圍內(nèi)，其中在0.25～0.33m區(qū)間內(nèi)的家系有11個(gè)，平均冠幅0.32m，標(biāo)準(zhǔn)差為0.01，變異系數(shù)為0.05%，占側(cè)柏家系總數(shù)的23.92%；在0.34～0.42m區(qū)間內(nèi)的家系有18個(gè)，平均冠幅0.38m，標(biāo)準(zhǔn)差為0.02，變異系數(shù)為0.06%，占側(cè)柏家系總數(shù)的37.50%；在0.43～0.51m區(qū)間內(nèi)的家系有12個(gè)，平均冠幅0.46m，標(biāo)準(zhǔn)差為0.02，變異系數(shù)為0.05%，占側(cè)柏家系總數(shù)的25.00%；在0.52～0.60m區(qū)間內(nèi)的家系有47個(gè)，平均冠幅0.54m，標(biāo)準(zhǔn)差為0.02，變異系數(shù)為0.03%，占側(cè)柏家系總數(shù)的14.58%（表4、圖3）。

表4 種子園內(nèi)側(cè)柏家系冠幅分布分析表Table4 Crown width Distribution Analysis Tab.of P.orientalis Families in seed orchard

2.2 沂源側(cè)柏家系生長(zhǎng)F檢驗(yàn)結(jié)果與分析

種子園內(nèi)側(cè)柏家系各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)F檢驗(yàn)結(jié)果表明，地徑、樹高，冠幅的F值分別是2.20、3.54、1.91，其對(duì)應(yīng)的P值均小于0.01，表明側(cè)柏家系上述指標(biāo)之間差異極顯著。上述分析結(jié)果表明，側(cè)柏家系苗木的地徑、樹高、冠幅存在較大差異，故可以通過上述結(jié)果選擇出生長(zhǎng)性狀較為優(yōu)良的家系，加以推廣種植，并對(duì)生長(zhǎng)較差的家系加以重點(diǎn)保護(hù)（表5）。

圖3 側(cè)柏家系苗木冠幅分布比例圖Figure3 Proportional distribution of crown width of P.orientalis Families

表5 種子園內(nèi)側(cè)柏家系生長(zhǎng)F檢驗(yàn)結(jié)果分析表Table5 Analysis of F-test results of P.orientalis family growth in seed orchard

2.3 沂源側(cè)柏家系生長(zhǎng)指標(biāo)Duncan檢驗(yàn)

側(cè)柏家系生長(zhǎng)指標(biāo)Duncan檢驗(yàn)結(jié)果表明 （表6）：（1）地徑高于平均數(shù)的家系有 17個(gè)，最大值出現(xiàn)在62#（陜西淳化）家系，平均地徑為5.21cm，最小的家系是41#（山東蒙陰）平均地徑為2.47cm；（2）樹高高于平均數(shù)的家系有24個(gè)，最大值出現(xiàn)在18#（湖北荊門），平均樹高為3.23m，最小的家系是41#（山東蒙陰），平均樹高為1.94m。（3）冠幅高于平均數(shù)的家系有20個(gè)，最大值出現(xiàn)在14#（河南淅川）家系，平均冠幅為0.63m，最小的家系是2#（北京密云），平均冠幅為0.28m。

2.4 沂源側(cè)柏家系生長(zhǎng)F檢驗(yàn)結(jié)果與分析

種子園內(nèi)側(cè)柏家系各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)F檢驗(yàn)結(jié)果表明，地徑、樹高，冠幅的F值分別是2.20、3.54、1.91，其對(duì)應(yīng)的P值均小于0.01，表明側(cè)柏家系苗木上述指標(biāo)之間差異極顯著。上述分析結(jié)果表明，側(cè)柏家系苗木的地徑、樹高、冠幅存在較大差異，故可以通過上述結(jié)果選擇出生長(zhǎng)性狀較為優(yōu)良的家系，加以推廣種植，并對(duì)生長(zhǎng)較差的家系加以重點(diǎn)保護(hù)（表7）。

表6 種子園內(nèi)側(cè)柏家系生長(zhǎng)指標(biāo)Duncan檢驗(yàn)結(jié)果分析表Table6 Analysis of Growth Indicators of P.orientalis Families in seed orchard by Duncan Test

家系編號(hào)Family Number苗木地徑/cm Ground diameter/cm苗木地徑/cm Ground diameter/cm苗木地徑/cm Ground diameter/cm X D-T家系編號(hào)Family Number X D-T家系編號(hào)Family Number X D-T 58#60#24#40#12#38-2#44#56#27-1#16#7#34#57#28#53#21#32#66#13#70#25-2#4#29#15#6#2#33#MZ#45#42#41#3.58 3.56 3.54 3.50 3.49 3.44 3.44 3.43 3.41 3.39 3.37 3.35 3.31 3.28 3.22 3.20 3.20 3.17 3.15 3.13 3.11 3.07 3.05 3.00 2.97 2.94 2.89 2.87 2.86 2.82 2.47 c～g c～g c～g c～g c～g c～g c～g c～g c～g c～g c～g c～g d～g e～g e～g e～g e～g e～g e～g fg fg fg fg fg fg g g g g g g 54#48#44#53#24#66#32#12#50#29#34#YZ#21#25-2#27-1#38-2#15#16#30#57#4#6#2#45#60#42#MZ#70#58#13#41#2.68 2.67 2.63 2.63 2.62 2.58 2.57 2.55 2.55 2.53 2.50 2.47 2.42 2.42 2.40 2.37 2.33 2.23 2.23 2.23 2.17 2.17 2.12 2.10 2.10 2.08 2.07 2.05 1.97 1.96 1.94 a～k a～k a～l a～l a～m a～m b～n b～o b～o b～o b～o c～o d～o d～o d～o e～o f～o g～o g～o g～o h～o h～o i～o i～o i～o j～o j～o k～o l～o no o 48#38-2#62#12#29#24#58#35#13#33#54#7#4#21#25-2#28#15#42#52-1#56#53#70#6#16#66#44#YZ#32#40#41#2#0.45 0.44 0.44 0.43 0.43 0.42 0.42 0.41 0.40 0.40 0.40 0.39 0.38 0.38 0.38 0.38 0.37 0.37 0.36 0.35 0.34 0.34 0.33 0.33 0.33 0.32 0.32 0.31 0.30 0.30 0.28 a～h a～h a～h a～h a～h b～h b～h b～h b～h b～h b～h b～h b～h b～h b～h b～h b～h b～h b～h b～h c～h c～h d～h d～h e～h f～h f～h f～h gh gh h

表7 種子園內(nèi)側(cè)柏家系生長(zhǎng)F檢驗(yàn)結(jié)果分析表Table7 Analysis Tab.of F-test Results of P.orientalis Families in seed orchard

2.5 沂源側(cè)柏苗木生長(zhǎng)遺傳參數(shù)分析

從遺傳力方面看，沂源側(cè)柏種子園內(nèi)家系樹高、地徑指標(biāo)的遺傳力均超過0.45，其中樹高指標(biāo)在0.70以上，表現(xiàn)出較強(qiáng)的遺傳力，說明上述指標(biāo)遺傳較為穩(wěn)定，受環(huán)境和外力的影響較?。ū?）。

表8 側(cè)柏苗木生長(zhǎng)遺傳參數(shù)分析表Table8 Analysis Tab.of Genetic Parameters for Growth of P.orientalis

2.6 沂源側(cè)柏家系聚類分析

綜合側(cè)柏家系的調(diào)查情況，選取樹高、地徑、冠幅3個(gè)指標(biāo)，將側(cè)柏家系進(jìn)行聚類分析，在遺傳距離0.9處將各家系分為3類，第一類包括2#（北京密云）、4#（甘肅徽縣）等32個(gè)家系，平均樹高為3.21m、變異系數(shù)為14.36%，平均地徑為2.48cm、變異系數(shù)為12.91%，平均冠幅為0.37m、變異系數(shù)為13.93%；第二類包括 11#（河南民權(quán)）、17#（河南禹縣）等7個(gè)家系，平均樹高為4.85m、變異系數(shù)為5.09%，平均地徑為2.99cm、變異系數(shù)為6.19%，平均冠幅為0.51m、變異系數(shù)為17.38%；第三類包括50#（河南禹縣）、60#（山西文水）等 9個(gè)家系，平均樹高為3.35m、變異系數(shù)為9.01%，平均地徑為2.28cm、變異系數(shù)為7.86%，平均冠幅為0.50m、變異系數(shù)為6.93%。綜合聚類分析結(jié)果分析，第二類的樹高、地徑、冠幅三項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)異，生長(zhǎng)狀況最好；其次為第三類；而第一類指標(biāo)較其他組生長(zhǎng)狀況最差（表9、圖4）。

表9 側(cè)柏家系生長(zhǎng)指標(biāo)聚類分析分組情況表Table9 Grouping Tab.of Cluster Analysis on Growth Indicators of P.orientalis Families

3 結(jié)論與討論

沂源側(cè)柏家系種子園生長(zhǎng)狀況評(píng)價(jià)及速生家系初選育試驗(yàn)表明，側(cè)柏家系在樹高、地徑、冠幅性狀上存在極顯著差異，說明家系間存在較為豐富的變異，一方面說明可從參試家系中進(jìn)一步選擇得到生產(chǎn)力高的速生豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的種質(zhì)在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用，另一方面還可以利用子代測(cè)定獲得的結(jié)果指導(dǎo)現(xiàn)有種子園去劣疏伐，使初代種子園得以改良[10]。

圖4 側(cè)柏家系生長(zhǎng)狀況聚類分析圖Figure4 Cluster analysis of growth status of P.orientalis families

本研究針對(duì)48個(gè)側(cè)柏家系生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，從遺傳參數(shù)估計(jì)來看，家系遺傳力的大小關(guān)系為：樹高（0.717）＞地徑（0.544）＞冠幅（0.475），都表現(xiàn)出較強(qiáng)的遺傳力，其中，樹高參數(shù)遺傳力達(dá)到0.7以上，因此在優(yōu)良家系選擇時(shí)，可適當(dāng)注重樹高生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)者，這與季孔庶等對(duì)馬尾松無性系種子園半同胞子代變異分析和家系選擇的估算結(jié)果一致[8-9]。故生長(zhǎng)指標(biāo)作為最直觀反映家系生長(zhǎng)狀況的性狀，可以作為側(cè)柏優(yōu)良家系選擇的指標(biāo)。

綜合沂源側(cè)柏家系種子園內(nèi)苗木生長(zhǎng)狀況，選擇出側(cè)柏優(yōu)良家系4個(gè)，分別為：11#（河南民權(quán)）、17#（河南禹縣）、27-1#（寧夏銀川）、38-2#（山東聊城）。上述4個(gè)優(yōu)良家系生長(zhǎng)指標(biāo)均表現(xiàn)較好，可作為優(yōu)良家系培育。其中11#、17#、27-1#都來自華北地區(qū)，38-2#來自西北地區(qū)，這可能與家系本身的適應(yīng)性，或其母樹生長(zhǎng)地點(diǎn)與保存地氣候條件類似有關(guān)。入選的優(yōu)良家系生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)明顯，既可利用其親本材料作為進(jìn)一步開展定向育種的高世代種子園建園材料和雜交親本，也可從優(yōu)良家系中進(jìn)一步選擇優(yōu)良個(gè)體進(jìn)行無性化推廣應(yīng)用[16]。