厚莢相思無性系的多性狀綜合評價與選擇

陳國彪

(福建省龍海九龍嶺國有林場，福建 漳州 363112)

厚莢相思(Acaciacrassicarpa)原產(chǎn)于澳洲、巴布亞新幾內(nèi)亞和印度尼西亞等地，具有生長快、耐干燥貧瘠、干形通直、土壤改良效果好等優(yōu)點[1-3]。20世紀80年代起我國廣東、廣西、福建等省區(qū)開展了厚莢相思的引種試驗和良種選育研究[4-5]，選育出一大批優(yōu)良家系并應用于生產(chǎn)。近年來，厚莢相思造林以早期選育的優(yōu)良家系為主，但由于實生繁殖種質(zhì)材料變異大且親本的優(yōu)良性狀難以保持，加之種子產(chǎn)量、質(zhì)量不穩(wěn)定[6]，因此，有必要對厚莢相思無性系進行研究。目前，國內(nèi)厚莢相思良種選育工作多集中在優(yōu)良家系的選擇[7-10]，而有關(guān)優(yōu)良無性系的選擇尚未見報道。本研究利用在福建省龍海九龍嶺國有林場測定的無性系調(diào)查資料，對參試的30個厚莢相思無性系進行綜合評價與選擇，旨在于篩選性狀優(yōu)良的無性系，為良種繁育和推廣應用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設(shè)在福建省龍海九龍嶺國有林場九龍嶺工區(qū)18-1小班(經(jīng)度117°38′57″～117°39′02″，緯度24°22′18″～24°22′26″)。該地為南亞熱帶氣候區(qū)，年均溫21 ℃，年極端最高溫達41.5 ℃，年極端最低溫可至0 ℃，年平均降水量1 500 mm左右。試驗林地前茬為馬尾松采伐跡地，海拔125 m，坡度20°～25°，坡向東南。林地土壤為花崗巖發(fā)育的山地紅壤，土層厚度約1 m，立地質(zhì)量為Ⅲ類地。

1.2 試驗材料

30個參試厚莢相思無性系來源于福建省漳浦中西國有林場火燒埔工區(qū)的厚莢相思人工林中初選的優(yōu)樹。通過扦插繁育，造林時1年生容器苗苗高30 cm以上、地徑0.3 cm以上。

1.3 試驗設(shè)計

無性系測定試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，每個無性系試驗小區(qū)28～34株，30個無性系3次重復，共90個試驗小區(qū)。2011年4月營造試驗林，穴規(guī)格為:60 cm×30 cm×30 cm，株行距為:2.5 m×2.5 m。營林措施如下：采伐跡地劈雜、清雜，挖穴回填表土，分別于造林當年6月和9月?lián)嵊z草結(jié)合施肥1次，6月每株施尿素100 g，9月每株施質(zhì)量分數(shù)為45%的氮磷鉀復合肥150 g；2015年6月?lián)嵊z草結(jié)合施肥1次，每株施用氮磷鉀復合肥100 g，當年9月及2016年6月和9月分別全面鋤草1次。

1.4 調(diào)查測定

造林后每年抽查樹高、保存率、風害、寒害等情況，2017年7月對6年生的無性系試驗林每木調(diào)查樹高、胸徑、枝下高、冠幅和干形。樹高采用測高儀測量樹體頂端到地面垂直高度。胸徑采用圍徑尺測量1.3 m樹高處樹干直徑。枝下高采用測高儀測量最下層分枝處到地面垂直高度。冠幅采用卷尺測量樹冠南北向及東西向最大長度并計算平均值。干形采用 5分制，由專人目測打分，分級和評分值按國家林木干形評價標準[11]：Ⅰ級主干通直圓滿沒有彎曲；Ⅱ級主干基本通直圓滿，有1個小彎；Ⅲ級主干一般通直圓滿，有2～3個小彎；Ⅳ級主干彎曲；Ⅴ級嚴重彎曲。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分值分別為5、4、3、2、1。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0進行數(shù)據(jù)整理、方差分析、多重比較分析(Duncan′)和主成分分析。

1.5.1 單株立木材積 按照澳洲國際農(nóng)業(yè)研究中心(ACIAR)相思類樹種采用的材積公式[7][公式(1)]進行計算。

V=0.000 052 76D1.882 161H1.009 317

(1)

式中，V為材積/m3，D為胸徑/cm，H為樹高/m。

1.5.2 權(quán)重綜合評分 對各無性系不同生長性狀通過公式(2)進行標準化轉(zhuǎn)換，然后采用公式(3)計算各無性系的綜合評分[12]。

(2)

(3)

1.5.3 遺傳增益估算 根據(jù)公式(4)計算指標無性系重復力，然后通過公式(5)計算入選無性系遺傳增益。

(4)

(5)

2 結(jié)果與分析

2.1 厚莢相思無性系生長和干形性狀的分析

參試無性系造林成活率均在90%以上，6年生保存率均在85%左右，且試驗期間未出現(xiàn)風害、寒害癥狀，表現(xiàn)出較強的環(huán)境適應性，但從生長量和干形性狀看，不同無性系差別較大(表1)。由表1可見，不同無性系胸徑、樹高、材積、枝下高、干形和冠幅分別在13.11～20.69 cm、10.17～20.10 m、0.086 5～0.188 0 m3、3.53～8.81 m、2.11～4.51和3.10～5.18 m之間。對參試無性系的各指標進行方差分析，胸徑、樹高、材積、枝下高、干形和冠幅均存在顯著或極顯著差異[F胸徑(29,60)=6.027，F(xiàn)樹高(29,60)=12.708，F(xiàn)材積(29,60)=3.079，F(xiàn)枝下高(29,60)=4.261，F(xiàn)干形(29,60)=5.310，F(xiàn)冠幅(29,60)=2.567，F(xiàn)0.01(29,60)=2.041]，表明不同無性系間的性狀差異較大，從中選擇優(yōu)良無性系有意義。

表1 參試6年生厚莢相思無性系生長情況1)

進一步對不同無性系各項性狀指標進行多重比較表明，胸徑以36號和44號無性系最大，顯著大于除19、4、14號以外的其他無性系；樹高以30號無性系最大，顯著大于除43、41號外的其他無性系；材積以43號無性系最大，顯著大于40、30、44號等19個無性系；枝下高最高的無性系為30號和10號，顯著大于除41號外的其他無性系；干形分值最高的無性系為30號，顯著大于除43號和9號外的其他無性系；冠幅最大的無性系為1號，顯著大于27、42、24號等16個無性系。根據(jù)多重比較結(jié)果，各項指標表現(xiàn)較好的無性系均不統(tǒng)一，從中多性狀選擇優(yōu)良無性系難度較大，需要使用綜合評分法進一步評價和選擇。

2.2 多性狀綜合評價與優(yōu)良無性系的選擇

由于性狀較多且之間存在相互關(guān)聯(lián)，將會影響綜合評價的精度，因此，先通過主成分分析計算各個評價性狀的權(quán)重，再進行綜合評價和選擇。采用SPSS 20.0中的主成分分析法對30個厚莢相思無性系進行主成分分析(表2)，提取的前兩個主成分累計貢獻率為82.161%，所包含信息量滿足要求。由主成分中各指標特征向量可知，主成分1主要包含樹高、枝下高和干形3項指標的信息；而主成分2主要包含材積、冠幅和胸徑的信息。以不同無性系各項指標特征根及特征向量[13],求出各性狀對綜合指標的貢獻率以及經(jīng)歸一化處理后的權(quán)重系數(shù)(Kj)。胸徑、樹高、材積、枝下高、干形和冠幅在評價體系中的權(quán)重分別為：2.97%、23.04%、24.28%、20.06%、11.71%和17.94%。

表2 各評價指標的特征根及特征向量

根據(jù)綜合評分標準化公式對各指標進行標準化，并計算各無性系的綜合評分(表3)。

表3 參試厚莢相思無性系綜合得分

考慮到初次選擇且林齡未到主伐年齡，較為合適的入選率為20%～50%[14-15]。不同入選率的入選無性系及各項指標均值見表4。從表4看出，若入選率控制在20%～30%，入選無性系生長性狀的遺傳增益較高，材積遺傳增益達10%以上，但是入選的無性系只有6～9個，遺傳資源較少而不利于繁殖應用和遺傳改良；若入選率控制在40%～50%，入選無性系個數(shù)增加到12～15個，生長性狀的遺傳增益也隨之下降，但材積遺傳增益仍維持在10%左右。因此，從遺傳選育和繁育應用的種質(zhì)資源角度考慮，確定以50%入選率初步篩選出以下優(yōu)良無性系：43、30、41、15、10、14、38、42、23、40、31、4、39、19、27號。

表4 入選厚莢相思無性系生長量

3 小結(jié)

本研究表明，30個參試厚莢相思無性系的6個性狀差異均達顯著或極顯著水平，從中選擇優(yōu)良無性系有意義。經(jīng)主成分分析，胸徑、樹高、材積、枝下高、干形和冠幅在評價體系中的權(quán)重分別為：2.97%、23.04%、24.28%、20.06%、11.71%和17.94%。經(jīng)綜合評分法計算各無性系綜合評分，按照50%入選率選出43、30、41、15、10、14、38、42、23、40、31、4、39、19、27號,共15個較為優(yōu)良的無性系，其胸徑、樹高、材積、枝下高、干形、冠幅均值分別為16.06 cm、15.16 m、0.150 8 m3、6.30 m、3.30、4.22 m。某一無性系的表現(xiàn)型是由其所處的環(huán)境和自身的基因所決定，在相同的立地環(huán)境下，無性系的性狀差異取決于親本基因，但環(huán)境效應對無性系的影響較大。本試驗結(jié)果只是一個試驗點一次測試的結(jié)果，因此初步選擇的優(yōu)良無性系的穩(wěn)定性、適應性還有待多點多年測試檢驗。