龍泉杉木三代種子園子代林主要生長(zhǎng)性狀變異研究

沈斌，何貴平，肖紀(jì)軍，徐肇友，何必庭，陳杏林

（1.浙江省龍泉市林業(yè)科學(xué)研究院，浙江龍泉323700；2.中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江杭州311400）

杉木Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.為我國南方林區(qū)重要的速生用材樹種，經(jīng)過幾十年的育種研究，使杉木林生長(zhǎng)量有了較大的提高，現(xiàn)已進(jìn)入到第三代遺傳改良階段，并營建了第三代種子園，其生產(chǎn)的良種已應(yīng)用于生產(chǎn)中，營建的杉木三代種子園改良效果如何，必需對(duì)其種子園進(jìn)行子代測(cè)定才能獲知其改良的效果，同時(shí)也可為更高世代育種提供選育材料。龍泉杉木三代種子園營建于2010年，其建園材料來源于杉木二代種子園子代林中的優(yōu)良單株、杉木雜交子代林優(yōu)良雜交組合中的優(yōu)良單株，以及杉木無性系測(cè)定林中的優(yōu)良無性系單株。2012年已開始生產(chǎn)種子，采其部分家系的自由授粉種子進(jìn)行種子園子代測(cè)定，旨在獲得其種子園的改良效果，并為下一世代提供部分選育材料。我國在杉木遺傳改良中取得了較大成績(jī)，不論是在種子園營建技術(shù)、雜交育種技術(shù)、無性系選育技術(shù)、分子輔助育種技術(shù)、遺傳改良成效，還是在育種方法、育種理論等方面都有較大進(jìn)步和提高[1-9]，為我國用材樹種的遺傳改良提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于浙江省龍泉市林科院上圩良種基地內(nèi)，地理位置為28°03′N、119°06′E，海拔高250 m，年平均溫度17.6℃，極端最低溫-8.5℃，7月均溫27.8℃，極端最高溫42.4℃，年平均降雨量1 664.8 mm，無霜期263 d，屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。造林地為杉木林采伐跡地，坡向西南，坡度15°左右，立地條件中等。

1.2 材料與方法

材料來源于2010年?duì)I建在龍泉林科院良種基地的杉木三代種子園中，2012年秋采集已結(jié)實(shí)的家系自由授粉種子36個(gè)，2013年春進(jìn)行輕基質(zhì)容器育苗，苗高和基徑當(dāng)年生平均值分別在30 cm和0.35 cm左右，2014年5月進(jìn)行造林試驗(yàn)。試驗(yàn)材料為杉木三代家系36個(gè)，加一個(gè)龍泉杉木二代種子園混種作為對(duì)照，4株單行小區(qū)，重復(fù)10次。造林株行距2 m×2 m，挖大穴30 cm×30 cm×40 cm，造林前3 a每年撫育2次。2019年秋進(jìn)行了試驗(yàn)林調(diào)查，調(diào)查因子為樹高和胸徑，并計(jì)算出材積，計(jì)算公式如下：

式中V為單株材積，單位為m3；D為胸徑，單位為cm；H為樹高，單位為m。

統(tǒng)計(jì)分析以小區(qū)平均數(shù)為單位，計(jì)算采用DPS軟件進(jìn)行[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 6年生杉木三代種子園子代主要生長(zhǎng)性狀差異

杉木三代種子園家系子代造林6年生時(shí)樹高、胸徑、材積3個(gè)主要生長(zhǎng)性狀平均值及方差分析結(jié)果如表1、表2可知，3個(gè)生長(zhǎng)性狀在家系間均達(dá)到極顯著程度，表明杉木三代家系材料因其來源不同、選擇強(qiáng)度不同，家系子代間表現(xiàn)出較明顯的差異，同時(shí)也為在杉木三代家系中選擇優(yōu)良品系創(chuàng)造了條件。另外雖本試驗(yàn)地坡度不大，重復(fù)間還是表現(xiàn)出顯著差異水平，也體現(xiàn)出杉木對(duì)立地條件的反應(yīng)。從表2中還可以看出，杉木三代種子園家系樹高、胸徑和材積的平均值（5.75 m、9.60 cm和0.0244 m3）比杉木二代種子園混種（試驗(yàn)對(duì)照）分別高出4.93%、8.84%和23.86%，體現(xiàn)出杉木三代種子園較好的群體改良效果。

表1 6年生杉木三代種子園家系樹高、胸徑、材積生長(zhǎng)性狀方差分析結(jié)果Tab.1 ANOVA results of tree height,DBH and volume of three generations seed orchard families of 6-year-old C.lanceolata

表2 6年生杉木三代種子園家系樹高、胸徑、材積平均值Tab.2 The verage values of tree height,DBH and volume of three generations seed orchard families of 6-year-old C.lanceolata

3.2 6年生杉木三代種子園子代主要生長(zhǎng)性狀遺傳參數(shù)值

林木性狀的遺傳參數(shù)值能反映出這些性狀的遺傳穩(wěn)定性和變異程度，為制定其遺傳改良策略提供科學(xué)依據(jù)。6年生杉木三代種子園家系樹高、胸徑和材積的遺傳參數(shù)值如表3可知，3性狀有相對(duì)較高的廣義遺傳力（62.0%以上），其遺傳變異系數(shù)樹高和胸徑相對(duì)低些（492%~6.44%），而材積則相對(duì)較高（16.97%），表明杉木三代種子園家系子代樹高、胸徑和材積3生長(zhǎng)性狀有較高的遺傳穩(wěn)定性，材積較高的遺傳變異也為選擇較優(yōu)良家系提供條件，而樹高和胸徑的遺傳變異相對(duì)較低，這可能與經(jīng)過多代選擇后其品種間差異變小有關(guān)。另外，本試驗(yàn)6年生的樹高平均值只有5.74 m，這可能與本試驗(yàn)當(dāng)初造林時(shí)間較晚（5月才造林），以及本試驗(yàn)材料是杉木三代種子園剛結(jié)實(shí)的部分家系種子，可能存在授粉不充分，有部分自交的可能，同時(shí)也可能與采用輕基質(zhì)無紡布容器苗的容器袋質(zhì)量有關(guān)（這批容器袋苗造林前2年生長(zhǎng)較慢，后發(fā)現(xiàn)容器袋不易腐爛分解，造成部分樹干基部有萌芽條生成，需要除萌）。所以，林分的生長(zhǎng)除同其造林苗木的遺傳品質(zhì)有關(guān)外，也同造林地立地條件、造林苗木質(zhì)量等因素有關(guān)。

表3 6年生杉木三代種子園家系樹高、胸徑、材積遺傳參數(shù)值Tab.3 Values of genetic parameters of of tree height,DBH and volume of three generations seed orchard families of 6-year-old C.lanceolata

3.3 速生型杉木優(yōu)良家系早期選擇

根據(jù)已有的研究表明，杉木的生長(zhǎng)性狀早晚相關(guān)性較高[7,11]，進(jìn)行早期選擇是可行的。造林6年生時(shí)杉木三代種子園速生型優(yōu)良家系早期選擇以材積為選擇性狀，采用對(duì)比法選擇出9個(gè)早期速生型優(yōu)良家系（表4），其群體平均樹高為6.03 m，平均胸徑為10.23 cm，平均材積為0.0287 m3，分別比試驗(yàn)對(duì)照（龍泉杉木二代種子園混種）提高了10.04 %、15.99 %和45.69 %，表現(xiàn)出較高的現(xiàn)實(shí)增益。

4 結(jié)論

1）6年生杉木三代種子園子代測(cè)定林的樹高、胸徑和材積3個(gè)生長(zhǎng)性狀在家系間表現(xiàn)出顯著的差異，同時(shí)杉木三代種子園子代的樹高、胸徑和材積比杉木二代種子園混種分別高出4.93%、8.84%和23.86%，其材積的遺傳增益達(dá)14.89%，體現(xiàn)出較好的群體改良效果。值得注意的是本試驗(yàn)的杉木三代種子園材積遺傳增益與以前杉木一代種子園和杉木二代種子園的改良效果有所不同，杉木一代種子園子代的材積遺傳增益在20%左右（與未改良群體比較），杉木二代種子園子代的材積遺傳增益在10%左右（與杉木一代種子園群體比較）[8]，而本試驗(yàn)（杉木三代種子園）的材積增益達(dá)15%左右（與杉木二代種子園群體比較），與一代種子園群體增益低了約5個(gè)百分點(diǎn)，但比二代種子園群體增益高了約5個(gè)百分點(diǎn)，這可能與不同世代種子園在建園材料的選擇強(qiáng)度、子代林年齡、造林地立地條件等有較大的關(guān)系，但總的來說隨著世代的推進(jìn)，杉木種子園在生長(zhǎng)性狀上的改良還是有效果。只是隨著杉木造林地目前多為連栽（多茬）等情況的出現(xiàn)（土壤肥力下降明顯[12-13]，從而使生長(zhǎng)量有明顯下降[14-15]），其生長(zhǎng)量實(shí)際增益反而不會(huì)那樣高（與造林地為天然闊葉次生林或針闊葉混交次生林采伐跡地相比），接下來的杉木遺傳改良除注重生長(zhǎng)和材質(zhì)性狀外，更要注重在現(xiàn)有立地條件下抗性的改良，特別是選擇出能適應(yīng)連栽（多茬）立地條件的高抗品系。

表4 9個(gè)速生型杉木優(yōu)良家系群體改良效果（6年生時(shí)）Tab.4 Improvement effect of 9 fast-growing fine families of C.lanceolata(6-year-old)

2）樹高、胸徑和材積3個(gè)生長(zhǎng)性狀的廣義遺傳力分別為70.06%、67.32%和62.41%，材積的遺傳變異系數(shù)為16.97%，表現(xiàn)出相對(duì)較高的遺傳力和中等以上的遺傳變異，為下一代育種材料的選擇提供了保障和條件。

3）采用對(duì)比法選擇出9個(gè)早期速生型優(yōu)良家系，其樹高、胸徑和材積的平均值比試驗(yàn)對(duì)照分別高出10.04%，15.99%和45.69 %，其遺傳增益則分別為7.03%，10.76 %和28.52%，表現(xiàn)出較好的早期速生性，可在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。