杉木品種‘洋020’無性系生長對比分析

楊全西

（故縣國有林場，福建 邵武 354000）

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國重要的鄉(xiāng)土針葉用材樹種，廣泛分布于福建、湖南、江西以及廣西等南方各省[1]。因其速生、豐產(chǎn)以及材性優(yōu)良等優(yōu)點，得到的廣泛種植推廣，根據(jù)我國第九次森林資源普查結(jié)果顯示，杉木人工林面積達到987萬hm2，蓄積量達到了7.55億m3，位居全國前列[2]。杉木良種是木材產(chǎn)量、質(zhì)量保障的關(guān)鍵，通過實生選拔良種、無性擴繁等步驟，推廣種植適宜的杉木優(yōu)良無性系，既能保證品種優(yōu)良性狀的穩(wěn)定遺傳，保持較高的林分齊性，又能縮短人工林的培育周期，提高林分產(chǎn)量、質(zhì)量。早在20世紀70年代，我國就展開了杉木的組織培養(yǎng)技術(shù)的研究[3-4]，培育了一批優(yōu)良的無性系品種，并展開了組培苗與實生苗早期性狀對比研究[5]。由于種源和立地條件的不同，不同良種的生長表現(xiàn)存在一定的差異，但有研究表明通過因地制宜的選擇和科學(xué)合理的管理，杉木優(yōu)良無性系品種造林對比未經(jīng)選拔的實生苗造林具備較顯著的生長性狀優(yōu)勢[6-7]。杉木優(yōu)良品種‘洋020’無性系是福建省主要推廣杉木品種之一，本文基于故縣林場水北管護站內(nèi)13年生的杉木‘洋020’無性系和杉木2代實生苗人工林調(diào)查數(shù)據(jù)，對比不同坡位條件下各生長性狀及材性差異，對‘洋020’無性系的生長性狀進行分析。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試材料取自福建省洋口國有林場，福建‘洋020’無性系組培苗（以下簡稱‘洋020’無性系）和杉木2代實生苗（以下簡稱2代實生）。

1.2 試驗地情況

試驗地位于福建省邵武故縣國有林場水北管護站，115林班55大班010小班，總面積約5.9 hm2，地處武夷山北段，27°21'N，117°29'E。屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫18℃，年平均降水量1 500～2 100 mm，無霜期達264 d。地形為當(dāng)?shù)鼐哂写硇缘纳降?，地貌類型為低山丘陵，坡?0°～25°之間，最高海拔250 m。土壤主要為紅壤土，土層較厚，立地等級為較肥沃級。

1.3 試驗方法

造林前對小班進行規(guī)劃整地，劃分出6個立地條件較為一致且面積相近的區(qū)塊，‘洋020’無性系及2代實生苗各種植3塊。小班于2008年1月造林，造林模式為塊狀純林，無性系組培苗出圃高度1 m左右，地徑0.7 cm，2年生裸根苗；2代實生苗出圃高度是35 cm以上，地徑0.45 cm，1年生裸根。栽植密度3 300株·hm-2，株穴間距1.7 m×1.8 m，穴規(guī)格為60 cm×40 cm×40 cm，造林第一年擴穴并施復(fù)合肥50 g·株-1。在6個試驗區(qū)塊中各設(shè)立樣地，樣地規(guī)格為10 m×10 m。于2021年對6個樣地內(nèi)的杉木展開調(diào)查，進行樹高胸徑測量，同時在各樣地內(nèi)隨機取10株，鉆取木心供材質(zhì)分析使用，同時對木芯和紅心材的半徑、直徑（去除樹皮）進行測量。

1.4 數(shù)據(jù)計算及統(tǒng)計分析

單株立木材積估算使用福建省杉木二元立木材積公式[8]進行計算。

（1）式中：V指單株立木材積（m3），D指胸徑（cm），H指樹高（m）。

木材基本密度測定采用飽和含水率法，即將木心浸入水中數(shù)周至飽和狀態(tài)，用電子天平稱重，然后放入恒溫箱中干燥，溫度在80℃時加熱2 h，再升至105℃保持8 h。待自然冷卻后稱重。計算公式[9]：

（2）式中，ρi為木材基本密度，Gw為飽和含水時樣品質(zhì)量，Gd為干燥完全時樣品的質(zhì)量。

木材的紅心比率和偏心率先進行反正弦（arcsin）轉(zhuǎn)換后進行統(tǒng)計分析。

以上各項數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件進行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各生長性狀分析

造林13年后，2代實生苗及‘洋020’無性系杉木良種各生長性狀數(shù)據(jù)見表1。由表1可知，在樹高性狀上，2代實生苗及‘洋020’無性系在不同坡位的平均樹高表現(xiàn)為：中坡位＞下坡位＞上坡位，兩者在中坡位的平均樹高分別為17.1 m和18.4 m，在上坡位分別為15.5 m和16.5 m，其中，‘洋020’無性系平均樹高在中坡位顯著優(yōu)于上坡位，下坡位則與上坡位及中坡位的差異不大；2代實生苗平均樹高在各坡位雖然存在一定的差異，但并不顯著?！?20’無性系在各坡位上均高于2代實生苗，從上坡位至下坡位，分別高出1.0 m、1.3 m及1.0 m，總體上兩者存在差異，但在各坡位差異并不顯著。

胸徑性狀上，2代實生苗在不同坡位的平均胸徑表現(xiàn)同樣為：中坡位＞下坡位＞上坡位，‘洋020’無性系則表現(xiàn)為：中坡位≈下坡位＞上坡位，在中坡位上，2代實生苗和‘洋020’無性系為16.5 cm和15.1 cm，在上坡位則同為15.1 cm。2代實生苗的總體平均胸徑顯著高于‘洋020’無性系，其中，在上坡位兩者差異顯著，但在中坡位及下坡位兩者之間差異不顯著，2代實生苗平均胸徑在上坡位及中坡位分別比‘洋020’無性系高1.5 cm和1.4 cm。

表1 2代實生苗與‘洋020’無性系良種各生長性狀均值比較Tab.1 Analysis of average growth trait between 2rd generation cultivars and‘Yang 020’clone

進一步統(tǒng)計兩個品種間各坡位單株立木材積情況，通過統(tǒng)計分析可得，無論是2代實生苗還是‘洋020’無性系，在各坡位的單株立木材積，均表現(xiàn)為：中坡位＞下坡位＞上坡位，在中坡位上，2代實生苗及‘洋020’無性系的單株立木材積分別為0.2157 m3和0.2158 m3，其中，‘洋020’無性系在中坡位與下坡無明顯差異，但均顯著優(yōu)于上坡位，而2代實生苗則無顯著差異。計算各品種的單株立木材積，發(fā)現(xiàn)‘洋020’無性系與2代實生苗在各坡位結(jié)果十分接近，均無明顯的差異。

2.2 各生長性狀方差分析

進一步對品種間各生長性狀進行方差分析（表2），由表2可知，品種中樹高、胸徑及單株立木材積的F值分別為6.444、5.189及0.024，P值分別為0.012、0.024以及0.877。表明品種間的樹高和胸徑存在著顯著的差異，但單株材積上，兩者并沒有太大的差別；在品種×坡位的樹高、胸徑及單株材積的F值分別為2.579、1.121和2.279，P值 分 別 為0.040、0.349和0.064，表明坡位和品種間的交互作用對樹高有顯著影響，但對胸徑和材積上沒有影響。

2.3 主要材性性狀分析

對‘洋020’無性系及2代實生苗的木芯進行材性主要性狀進行測定，結(jié)果表明，2代實生苗的紅心比率均值為30.7%，顯著高于而‘洋020’無性系（26.0%）；‘洋020’無性系與2代實生苗的偏心率均值以及木材基本密度十分接近，偏心率分別為2.82%和2.72%，木材基本密度均值分別為0.3022 g·cm-3和0.3082 g·cm-3，均不存在顯著差異（表3）。

表2 品種間方差分析Tab.2 Variance analysis of traits between two cultivars

表3 各坡位主要材性性狀對比分析Tab.3 Comparative analysis of main material properties

2.4 紅心比率分布規(guī)律

進一步對品種間的紅心比率分布規(guī)律進行研究，由圖1可知，‘洋020’無性系的紅心比率分布較為集中，主要在20%～30%之間，占比達到了70%以上。2代實生苗的紅心比率分布較為分散，在15%～45%之間均有分布，除40%～45%和20%～25%分布較低外，其他占比均在20%左右。

圖1 紅心比率分布圖Fig.1 Distribution graph of red heart ratio

對采樣株的胸徑和紅心比率性狀作散點圖（圖2）分析，可以看出，‘洋020’無性系的紅心比率和胸徑之間呈現(xiàn)一定程度的正相關(guān)，胸徑達到12.5 cm時，紅心比率為25.3%，在胸徑達到16.9 cm時，紅心比率達到最高的38.9%。而2代實生苗個體的紅心比率與胸徑之間的關(guān)系存在較大差異，在胸徑達11.5 cm時，紅心比率達到了32.4%，隨著胸徑的增長，最高可達43.1%，但胸徑超過19.0 cm以后，紅心比率并沒有增大，在胸徑達到25.6 cm時，紅心比率則低至24.0%。

圖2 胸徑-紅心比率散點圖Fig.2 DBH-red heart ratio scatter diagram

2.5 性狀變異系數(shù)分析

由表4可知，‘洋020’無性系和2代實生苗各性狀變異情況有所差異，其中，單株材積的變異程度最高，2代實生苗達到了53.55%，而‘洋020’無性系僅為27.48%；‘洋020’無性系的樹高、胸徑及木材基本密度的變異系數(shù)都較低，依次為11.80%、10.01%和10.32%，‘洋020’無性系的其他性狀的變異系數(shù)均明顯低于2代實生苗，樹高、胸徑、單株材積及紅心比率的變異系數(shù)分別比2代實生苗低7.64%、11.43%、26.07%以及7.28%。

表4 主要性狀變異情況Tab.4 Variance analysis of main growth trait

3 結(jié)論

杉木‘洋020’無性系是福建省篩選的優(yōu)良無性系組培苗，具有生長速度快，林分整齊的優(yōu)點。在故縣林場試驗地的調(diào)查結(jié)果表明：2代實生苗各性狀均存在較大的變異情況，說明杉木2代實生苗遺傳性狀不穩(wěn)定，相比之下，‘洋020’無性系各性狀的變異程度均較低，具備較為穩(wěn)定的遺傳品質(zhì)，其表型為顯著的樹高優(yōu)勢，13年生時，中坡位的平均樹高可達18.4 m，平均胸徑達15.1 cm。從單株立木材積的計算結(jié)果看，‘洋020’無性系和2代實生苗沒有明顯的差距，兩者總體的單株材積均值均在0.1880 m3左右。2代實生苗的紅心比率程度顯著高于‘洋020’，均值可達30.7%，而‘洋020’無性系為26.0%；‘洋020’無性系紅心比率分布較為集中，主要在20%～30%之間，且隨著胸徑的增大呈現(xiàn)一定的增加。2代實生苗紅心比率分布較為分散，在15%～45%之間均有分布，當(dāng)胸徑超過19 cm后，紅心比率呈現(xiàn)一定程度的下降。兩者的木材基本密度、偏心率表現(xiàn)基本一致，木材基本密度均值在0.3000 g·cm-3左右，偏心率在2.7%左右。

不同坡位對兩者的生長存在一定的影響，李文芳[10]基于6年生的杉木第3代實生苗及‘洋020’無性系早期生長性狀對比分析，得出了下坡位生長量＞中坡位生長量＞上坡位生長量的結(jié)論，以及同坡位上第3代實生苗具有較明顯的胸徑優(yōu)勢，而‘洋020’無性系具有樹高較高且整齊的特征。黃麗娜[11]等對比5個杉木良種在不同坡位的表現(xiàn)，結(jié)果表明下坡位和中坡位都有較為明顯的生長優(yōu)勢。本試驗結(jié)果表明：除胸徑外，‘洋020’無性系在各坡位的樹高、單株材積具有顯著差異，在中坡位及下坡位上，‘洋020’無性系的生長量均優(yōu)于上坡位；2代實生苗在中坡位的總體表現(xiàn)較優(yōu)，在上坡位具有樹高較小但胸徑較大的表現(xiàn)，坡位間各性狀均值存在一定的差距，但大部分性狀并無顯著性，這可能與2代實生苗具有更大變異程度及廣泛的適應(yīng)能力有關(guān)。研究表明，立地指數(shù)對于杉木的速生豐產(chǎn)具有明顯的作用[12-13]，坡位間養(yǎng)分含量差異可能是引起坡位間杉木生長性狀差別的主要因素[14-16]，在本試驗地中，‘洋020’和2代杉木生長量均明顯超過了國家杉木速生豐產(chǎn)林專業(yè)標準，說明了這兩個杉木良種均適應(yīng)試驗地的立地條件，且中坡位和下坡位的立地條件可能差異較小。