鐵心杉家系種實質(zhì)量評價

黃瑞春， 朱寧華， 楊 捷， 楊曉偉

(1.湘西土家族苗族自治州林業(yè)科學(xué)研究所， 湖南 吉首 416000； 2.中南林業(yè)科技大學(xué)林學(xué)院， 湖南 長沙 410004)

杉木(Cunninghamialanceolate)是我國南方栽培最廣、生長較快、經(jīng)濟價值較高的用材林樹種之一。鐵心杉是杉木的變種，原產(chǎn)于湖南省永順縣小溪國家自然保護區(qū)，命名于明朝以前，其心材呈油亮的黑褐色，比重大，且因其木材具有耐腐蝕性，清代前被作為造船的優(yōu)質(zhì)材料。根據(jù)最新研究，明朝鄭和下西洋寶船的主要材料是鐵心杉。清朝閉關(guān)鎖國后，由于沿海造船用材需求消失，鐵心杉也逐漸被人們遺忘。近年來鐵心杉再次受到重視，湖南省陸續(xù)開展了鐵心杉木材性狀分析等方面的研究[1-2]，但長期以來，鐵心杉未得到合理的開發(fā)、保護及利用。種實性狀的表型差異是其適應(yīng)環(huán)境的綜合體現(xiàn)。地理環(huán)境、人為干擾及生境片段化在一定程度上阻礙了鐵心杉基因的交流，使其個體間產(chǎn)生了差異。對鐵心杉球果及種子形態(tài)特征進行研究，有助于掌握其表型多樣性和種群保護策略的制定[3]。選擇最優(yōu)家系進行采種育苗對于提高鐵心杉苗木質(zhì)量具有關(guān)鍵性的影響[4-5]。野生植物是培育優(yōu)良品種的重要基因資源，開展野生種群的遺傳多樣性和變異的研究十分重要[6]。程家友等[7]對野生長白松種群進行觀測與分析，得出野生長白松不同植株的種實性狀差異明顯；白天道等[5]以8個天然細葉云南松種群為研究材料，得出細葉云南松種實性狀指標(biāo)值具有自西向東遞增的趨勢，且參試種群有明顯的空間結(jié)構(gòu)。PCA(Principal Component Analysis)降維是將高維空間上的多個特征組合成少數(shù)幾個不相關(guān)的主成分，同時包含原有信息的大部分變異信息。國內(nèi)外研究人員利用此方法進行了大量綜合評價方面的研究[8]，劉濟銘等[9]綜合考慮油用、皂用無患子產(chǎn)業(yè)，利用主成分分析篩選出了無患子優(yōu)良種質(zhì)30份。本研究比較了不同鐵心杉家系球果和種子質(zhì)量的差異，可為鐵心杉球果與種子質(zhì)量評價及初級種子園營建提供技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況

試驗地位于湖南省永順縣小溪國家自然保護區(qū)，其地理坐標(biāo)為110°06′50″—110°21′35″E，28°42′15″—28°53′55″N。該區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，其年平均氣溫11～12 ℃，年降水量1300～1400mm；土壤垂直帶譜分布明顯，海拔400m以下為紅壤，海拔400～500m為黃紅壤，海拔500～800m為山地黃壤，海拔800m以上為山地黃棕壤；土壤深厚肥沃，呈酸性，pH值多在5.0～6.0之間。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

2019年10月中下旬至10月底，共選擇33個鐵心杉家系(52年生)的球果，帶回中南林業(yè)科技大學(xué)森林培育實驗室自然晾干后待用。

2.2 研究方法

2.2.1 球果與種子質(zhì)量檢測

(1)每個家系取鮮質(zhì)量為10 kg的球果晾干，對球果和種子進行質(zhì)量檢測，重復(fù)3次。球果長、球果寬、種子長、種子寬均用游標(biāo)卡尺測量；球果總質(zhì)量和種子質(zhì)量均用電子天平稱量(精確至0.01 g)，稱量后計算球果出籽率。球果出籽率=種子質(zhì)量÷球果總質(zhì)量×100%。

(2)每個家系隨機選取1 000粒種子，在氣干狀態(tài)下測定種子千粒質(zhì)量(g)，重復(fù)3次。

(3)種子優(yōu)良度檢測。采用解剖法檢測種子的優(yōu)良度。每個家系選取100粒種子，重復(fù)4次；室溫下浸種3 d，每天換水1次，從水中取出種子后，放在墊有濾紙的培養(yǎng)皿中，用解剖刀在種子的中間縱向劃1刀，挑出胚，仔細觀察胚和胚乳。種粒飽滿，胚乳暗白色有油光或胚根稍帶粉紅色的是優(yōu)良種子。胚和胚乳干縮無油光，胚長度小于胚腔的一半；或者子葉發(fā)育正常，但胚軸和胚根非常纖弱；或者胚、胚乳軟化變黃色，硬化變褐色；或者是空粒、澀粒和腐爛粒，均為低劣種子。種子優(yōu)良度=優(yōu)良種子數(shù)÷參試種子數(shù)×100%。

(4)種子發(fā)芽率用標(biāo)準發(fā)芽法測定。每個家系各取150粒種子，用體積分數(shù)為10%的安替福明滅菌15 min，無菌水清洗3次，再于25 ℃無菌水中浸泡24 h。取無菌培養(yǎng)皿，鋪上無菌濾紙，并用無菌水濕潤；將浸泡后的種子鋪于濾紙上，置于25 ℃光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。各重復(fù)3次，每5 d觀察統(tǒng)計1次發(fā)芽情況，15 d后統(tǒng)計萌發(fā)種子數(shù)，計算發(fā)芽率(%)。發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)÷初始種子數(shù)×100%。

2.2.2 種實質(zhì)量評價 采用主成分降維法對鐵心杉球果與種子質(zhì)量進行綜合評價。

2.2.3 數(shù)據(jù)處理 分別采用Excel 2019和R4.0.3、Rstudio進行匯總處理和巢式方差分析、Pearson相關(guān)分析及主成分分析。其中R4.0.3計算種實性狀指標(biāo)的均值、標(biāo)準差和變異系數(shù)等；基于巢氏線性模型進行方差分析，并進行Tukey HSD檢驗；利用R package Hmisc 4.4.2[10]計算Pearson相關(guān)系數(shù)及P值；用Corrplot 0.84繪制相關(guān)性圖[5，11]。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同鐵心杉家系種實質(zhì)量差異

表1結(jié)果顯示：鐵心杉球果長變異范圍為3.15～6.13 cm，變異系數(shù)為18.97%，平均值為4.66 cm；球果寬變異范圍為3.56～2.15 cm，變異系數(shù)為12.18%，平均值為2.95 cm；球果長寬比為1.58；球果總質(zhì)量變異范圍為1.15～2.40 kg，變異系數(shù)為21.62%，平均值為1.66 kg。種子質(zhì)量變異范圍較大，在0.09～0.33 kg之間，變異系數(shù)為36.50%，平均值為0.20 kg；球果出籽率變異范圍為5.59%～19.02%，變異系數(shù)為24.42%，平均值為11.91%，其整體水平較低。

表1 鐵心杉家系種實性狀質(zhì)量指標(biāo)計算結(jié)果Tab.1 Cone characteristics of different families of black-heart wood Chinese fir家系編號球果長/cm球果寬/cm球果長寬比球果總質(zhì)量/kg種子質(zhì)量/kg球果出籽率/%TXS-16 3.29±0.032.66±0.021.24±0.011.34±0.010.12±0.029.22±1.34TXS-17 4.08±0.052.54±0.021.60±0.031.93±0.070.22±0.0211.25±1.43TXS-18 3.77±0.023.07±0.031.23±0.031.32±0.080.14±0.0110.63±0.62TXS-19 5.49±0.023.09±0.011.77±0.031.86±0.030.21±0.0111.12±0.52TXS-29 5.76±0.033.17±0.021.82±0.022.21±0.020.32±0.0514.33±0.13TXS-30 5.76±0.033.17±0.021.82±0.022.21±0.020.32±0.0814.33±0.13TXS-2024.12±0.022.36±0.011.74±0.011.56±0.010.17±0.0110.89±0.55TXS-2053.15±0.002.15±0.031.46±0.021.55±0.010.09±0.08 5.59±0.31TXS-2175.24±0.012.98±0.051.76±0.011.61±0.010.21±0.0713.04±0.07TXS-2195.95±0.043.25±0.011.83±0.021.75±0.040.33±0.0119.02±0.74TXS-2244.57±0.053.46±0.011.32±0.041.22±0.060.19±0.0815.34±0.42TXS-2285.85±0.042.97±0.011.97±0.011.93±0.050.25±0.0313.08±1.19TXS-2345.84±0.033.09±0.061.89±0.052.16±0.040.33±0.0115.42±0.84TXS-2365.02±0.023.56±0.021.41±0.011.81±0.020.22±0.0411.95±0.31TXS-2373.66±0.012.88±0.011.27±0.011.45±0.010.15±0.0110.12±0.37TXS-2384.61±0.013.18±0.011.45±0.021.77±0.010.19±0.0110.71±0.39TXS-2394.35±0.032.47±0.011.76±0.011.15±0.010.15±0.0912.76±0.34TXS-2565.89±0.013.56±0.001.66±0.012.40±0.010.31±0.0213.00±0.76TXS-2595.64±0.023.24±0.041.74±0.011.56±0.010.28±0.0117.74±0.38TXS-2643.27±0.012.35±0.011.39±0.061.18±0.010.09±0.07 7.34±0.36TXS-2653.45±0.032.79±0.031.24±0.021.16±0.010.12±0.0710.06±0.35TXS-2673.89±0.022.89±0.051.35±0.041.34±0.010.16±0.0611.94±0.07TXS-2685.10±0.023.16±0.011.62±0.012.14±0.010.25±0.0411.53±1.74TXS-2704.03±0.022.91±0.021.39±0.011.39±0.040.13±0.09 9.38±0.03TXS-2763.91±0.012.69±0.021.45±0.011.57±0.050.13±0.02 8.05±0.29TXS-3494.99±0.002.98±0.011.67±0.001.84±0.030.23±0.0212.32±1.29TXS-3633.88±0.002.34±0.021.66±0.021.62±0.010.17±0.0110.29±0.25

續(xù)表1 鐵心杉家系種實性狀質(zhì)量指標(biāo)計算結(jié)果Continued Tab.1 Cone characteristics of different families of black-heart wood Chinese fir家系編號球果長/cm球果寬/cm球果長寬比球果總質(zhì)量/kg種子質(zhì)量/kg球果出籽率/%TXS-3655.03±0.012.92±0.451.77±0.031.18±0.010.18±0.0515.54±0.5 TXS-3663.94±0.062.68±0.011.47±0.031.24±0.040.13±0.0210.17±1.58TXS-3704.87± 0.023.12± 0.011.56±0.011.64±0.030.18±0.0111.22±1.00TXS-4006.03±0.113.23±0.011.87±0.032.40±0.160.27±0.0211.40±0.37TXS-5784.64±0.023.06±0.021.52±0.011.67±0.040.19±0.0111.58±0.75TXS-6664.75±0.033.06±0.011.55±0.011.94±0.020.21±0.0110.80±0.36變異系數(shù)CV/%18.9712.1813.5921.6236.5024.42標(biāo)準差SD0.880.360.210.360.070.03極差Range31.480.981.420.30.14均值Mean4.662.951.581.660.211.91

從表2中可以看出：不同鐵心杉家系種子質(zhì)量差異較大，其中最大種子長、種子寬、種子長寬比分別為9.77 mm、5.75 mm、3.03；最小的分別為4.36 mm、2.05 mm、1.16；平均值分別為6.31 mm、2.35 mm、2.69；變異系數(shù)分別為26.02%、22.15%、26.91%。種子千粒質(zhì)量的平均值為7.06 g，最大值為10.54 g；種子優(yōu)良度的平均值為67.65%，變異系數(shù)為20.53%。種子發(fā)芽率的變異范圍為5.33%～63.00%，在種子質(zhì)量性狀中，其變異系數(shù)最大，為52.34%；TXS-256和TXS-234號家系的種子發(fā)芽率最高，TXS-29和TXS-30號的次之；TXS-205、TXS-265、TXS-16號的發(fā)芽率均低于10%。

變異系數(shù)是表型性狀離散特征的綜合表現(xiàn)。變異系數(shù)越大，性狀的離散程度越大。33個家系種實質(zhì)量性狀的變異系數(shù)在12.18%～51.34%之間，各性狀的變異系數(shù)有一定的差異，從大到小依次為種子發(fā)芽率>種子質(zhì)量>種子長寬比>種子長>球果出籽率>種子寬>球果總質(zhì)量>種子優(yōu)良度>球果長>種子千粒質(zhì)量>球果長寬比>球果寬。

表2 鐵心杉家系種子質(zhì)量性狀指標(biāo)計算結(jié)果Tab.2 Seed characteristics of different families of black-heart wood Chinese fir家系編號種子長/mm種子寬/mm種子長寬比種子千粒質(zhì)量/g種子優(yōu)良度/%種子發(fā)芽率/%TXS-16 4.36±0.043.75±0.011.16±0.017.65±0.0576.67±1.25 8.67±1.25TXS-17 6.11±0.504.90±0.091.25±0.088.57±0.0177.67±2.3624.67±2.05TXS-18 5.41±0.033.46±0.011.56±0.056.47±0.0362.67±0.4718.67±0.47TXS-19 7.86±0.083.33±0.032.36±0.036.82±0.0173.33±3.6845.67±4.11TXS-29 9.77±0.023.78±0.032.59±0.027.81±0.0275.67±3.4061.33±1.25TXS-30 9.77±0.023.78±0.032.59±0.027.81±0.0375.67±3.4061.33±1.25TXS-2024.41±0.033.56±0.011.24±0.016.12±0.0548.67±0.4714.33±0.47TXS-2054.44±0.012.53±0.031.76±0.025.67±0.0747.33±4.11 5.33±0.47TXS-2178.09±0.043.24±0.012.50±0.016.75±0.0274.33±3.0950.33±0.47TXS-2199.47±0.064.34±0.012.18±0.018.10±0.0275.67±1.2557.67±2.62TXS-2246.49±0.023.12±0.052.08±0.016.68±0.0569.33±1.2535.00±0.82TXS-2288.42±0.023.47±0.012.43±0.016.85±0.0376.67±3.6856.00±2.16TXS-2349.43±0.023.67±0.022.57±0.017.24±0.0375.00±4.9763.00±2.83TXS-2366.45±0.083.56±0.031.81±0.026.60±0.0266.33±1.8941.00±0.82TXS-2375.39±0.022.05±0.062.63±0.084.91±0.0542.67±0.4716.00±0.01TXS-2386.31±0.032.35±0.012.69±0.014.83±0.0733.67±0.9438.00±0.82TXS-2395.35±0.023.25±0.041.64±0.076.61±0.0572.00±0.8218.33±0.47TXS-2569.68±0.024.87±0.031.99±0.028.83±0.0181.00±1.4163.00±5.10TXS-2598.74±0.102.89±0.013.03±0.036.11±0.0547.33±0.4754.33±0.47

續(xù)表2 鐵心杉家系種子質(zhì)量性狀指標(biāo)計算結(jié)果Continued Tab.2 Seed characteristics of different families of black-heart wood Chinese fir家系編號種子長/mm種子寬/mm種子長寬比種子千粒質(zhì)量/g種子優(yōu)良度/%種子發(fā)芽率/%TXS-2644.60±0.073.67±0.061.25±0.026.40±0.0363.33±0.4710.67±5.91TXS-2654.74±0.053.08±0.011.54±0.026.15±0.0353.33±0.478.67±1.25TXS-2676.06±0.043.25±0.011.86±0.016.53±0.0564.67±0.4725.67±0.47TXS-2686.21±0.024.84±0.061.28±0.028.72±0.0183.33±3.6844.67±3.09TXS-2705.02±0.052.98±0.051.68±0.016.32±0.0558.67±0.4718.00±0.82TXS-2764.78±0.012.77±0.021.73±0.025.94±0.0451.33±0.4713.33±0.47TXS-3496.77±0.014.33±0.011.56±0.008.32±0.0181.00±2.9434.00±2.16TXS-3634.88±0.023.04±0.041.60±0.025.35±0.0550.00±0.8228.67±0.47TXS-3656.23±0.023.56±0.031.75±0.016.63±0.0566.00±0.8231.67±0.47TXS-3665.74±0.183.56±0.051.62±0.077.13±0.0574.00±3.5628.67±0.47TXS-3706.36±0.024.88±0.001.30±0.008.21±0.0081.33±3.3035.33±0.94TXS-4008.83±0.045.75±0.041.54±0.0110.54±0.0287.67±1.8959.33±1.25TXS-5786.67±0.024.68±0.021.43±0.058.31±0.0185.33±2.0538.00±2.45TXS-6665.96±0.043.80±0.021.57±0.027.76±0.0478.00±2.1635.33±0.47變異系數(shù)CV/%26.0222.1526.9117.2320.5352.34標(biāo)準差SD1.720.810.51.220.140.18極差Range5.483.781.925.740.560.63均值Mean6.623.641.877.0667.6534.80

巢式方差分析結(jié)果(表3)顯示：鐵心杉的球果總質(zhì)量、種子質(zhì)量、種子發(fā)芽率、種子優(yōu)良度、種子千粒質(zhì)量、種子寬、球果長寬比等7個性狀在家系間存在極顯著差異(P<0.001)，說明這些性狀在家系間的變異較大；球果長在家系間存在顯著差異(P<0.01)，其余4個性狀在家系間的差異不顯著。12個種實性狀F值的變動范圍為0.757～965.1，其大小順序為球果出籽率(0.757)<球果寬(1.591)<種子長寬比(1.704)<種子長(1.910)<種子發(fā)芽率(2.870)<球果長(2.885)<種子質(zhì)量(3.221)<球果長寬比(3.845)<球果總質(zhì)量(5.454)<種子寬(14.800)<種子優(yōu)良度(22.390)<種子千粒質(zhì)量(965.100)。

表3 鐵心杉家系種實質(zhì)量性狀指標(biāo)方差分析Tab.3 Variance analysis of different families of black-heart wood Chinese fir變異來源dfSSMSF球果總質(zhì)量618 078132.425.454???種子質(zhì)量264 827185.643.221???球果出籽率877 69288.410.757種子發(fā)芽率456 364141.422.870???種子優(yōu)良度398 408215.5922.390???種子千粒質(zhì)量938 97696.51965.100???種子寬728 762121.7014.800???種子長808 030100.381.910種子長寬比687 130104.851.704球果長707 883112.612.885??球果寬596 341107.471.591球果長寬比537 353138.733.845??? 注: “???”表示P<0.001;“??”表示P<0.01;“?”表示P<0.05。

3.2 鐵心杉種實性狀相關(guān)性

從圖1可以看出：鐵心杉種子發(fā)芽率與球果總質(zhì)量、種子質(zhì)量、球果出籽率相關(guān)均不顯著，與球果長、球果寬、球果長寬比和種子長均在P<0.001的水平呈極顯著正相關(guān)，與種子寬、種子長寬比、種子千粒質(zhì)量、種子優(yōu)良度均在P<0.01的水平呈顯著正相關(guān)；球果出籽率與球果總質(zhì)量呈極顯著負相關(guān)(P<0.001)，與種子質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)(P<0.001)，且這3個性狀與其他8個性狀的相關(guān)性均不顯著。

圖1 鐵心杉種實質(zhì)量性狀相關(guān)性分析Fig.1 Correlation analysis of seed and cone characters of the black-heart wood Chinese fir注：A～L分別為：球果長、球果寬、球果長寬比、球果總質(zhì)量、種子質(zhì)量、球果出籽率、種子長、種子寬、種子長寬比、種子千粒質(zhì)量、種子優(yōu)良度、種子發(fā)芽率。

3.3 鐵心杉種實質(zhì)量綜合評價

從圖2中可以看出：主成分1、2共可以解釋65.8%的變異，其中A、B、C、G、L對主成分1的貢獻率最大，多為球果性狀；H、J、K、I對主成分2的貢獻率最大，多為種子性狀。從主成分降維法對鐵心杉種實質(zhì)量的綜合評價結(jié)果(表4)中可以看出：前3個主成分F1、F2、F3的累積方差貢獻率可達82.3%，能夠滿足對鐵心杉家系種實質(zhì)量的評定，因此，選用前3個主成分對鐵心杉種實質(zhì)量進行綜合評價。將主成分的特征值作為各個指標(biāo)的權(quán)重，與各個指標(biāo)值相乘，得到主成分綜合評價得分計算公式：

圖2 鐵心杉種實質(zhì)量主成分分析Fig.2 PCA analysis of the traits for the black-heart wood Chinese fir注：PC1表示主成分1；PC2表示主成分2。

(1)

(2)

(3)

式中X1至X12分別表示球果長、球果寬、球果長寬比、球果總質(zhì)量、種子質(zhì)量、球果出籽率、種子長、種子寬、種子長寬比、種子千粒質(zhì)量、種子優(yōu)良度、種子發(fā)芽率。

Dn=F1×45.4%+F2×20.4%+F3×16.5%。

以綜合排名為指標(biāo)，以40%為入選率，共計選出TXS-256、TXS-400、TXS-29、TXS-30、TXS-219、TXS-234、TXS-259、TXS-228、TXS-217、TXS-10、TXS-349、TXS-578、TXS-268、TXS-236共14個鐵心杉優(yōu)良家系(見表5)。

表4 鐵心杉種實質(zhì)量性狀主成分分析Tab.4 PCA analysis of the black-heart wood Chinese fir變量主成分1主成分2主成分3主成分4主成分5球果長0.4080.156球果寬0.3080.142-0.456-0.511球果長寬比0.3080.1040.4070.598球果總質(zhì)量-0.1240.441-0.6220.486種子質(zhì)量0.145-0.541-0.4590.313球果出籽率0.1060.130-0.668種子長0.3890.1910.1520.105種子寬0.286-0.453種子長寬比0.1350.5730.161種子千粒質(zhì)量0.315-0.417種子優(yōu)良度0.310-0.369-0.135種子發(fā)芽率0.4030.160特征值2.3341.5641.4080.9720.896貢獻率0.4540.2040.1650.0790.067累計貢獻率0.4540.6580.8230.9020.969

表5 鐵心杉家系種實質(zhì)量主成分綜合得分及排名Tab.5 Comprehensive score and ranking of principal components of different families of black-heart wood Chinese fir編號F1F2F3總得分排名TXS-1613.878-3.0741.5815.93428TXS-1715.059-4.1922.0676.32322TXS-1813.916-1.641.86.2823TXS-1915.962-0.6232.647.55510TXS-2917.937-0.833.0988.4853TXS-3017.846-1.2482.9768.3394TXS-20212.952-2.0231.6465.73932TXS-20512.394-0.8591.5175.70233TXS-21715.963-0.3852.5237.5859TXS-21918.056-1.5912.6788.3155TXS-22414.879-0.8511.9576.90416TXS-22816.393-0.562.7217.7778TXS-23417.425-0.593.0068.2866TXS-23615.077-1.2692.2576.95914TXS-23712.6260.832.0816.24524TXS-23813.4471.0042.3736.70119TXS-23913.838-1.6121.6856.23225TXS-25619.568-2.2553.0828.9321TXS-25915.9820.8172.6267.8567TXS-26413.25-2.1741.5795.83331TXS-26513.06-1.3881.6135.91230TXS-26714.314-1.1951.9436.57520TXS-26816.472-3.7452.2267.08213TXS-27013.361-1.3251.7886.09126TXS-27612.877-1.0631.865.93627

續(xù)表5 鐵心杉家系種實質(zhì)量主成分綜合得分及排名Continued Tab.5 Comprehensive score and ranking of principal components of different families of black-heart wood Chinese fir編號F1F2F3總得分排名TXS-34916.23-2.9212.2827.14911TXS-36312.779-0.9211.8445.91829TXS-36514.714-1.3651.8446.70618TXS-36614.65-1.9331.8596.56321TXS-37016.1-3.4052.0526.95315TXS-40020.197-4.2342.8798.7812TXS-57816.309-3.1822.1417.10912TXS-66615.245-2.4752.1726.77517

4 結(jié)論與討論

種實產(chǎn)量與質(zhì)量是良種收集與保存、種子園營建的基礎(chǔ)，對后期人工林營造成效及產(chǎn)業(yè)發(fā)展有較大影響[12-13]。對鐵心杉的12個種實質(zhì)量性狀進行研究發(fā)現(xiàn)，其種實性狀的變異范圍在12.18%～51.34%之間，其中球果長、球果寬、球果長寬比、種子長、種子寬、種子長寬比的變異相對較小，說明鐵心杉的這些種實表型性狀較為穩(wěn)定[14-15]。其變異系數(shù)從大到小依次為：種子發(fā)芽率>種子質(zhì)量>種子長寬比>種子長>球果出籽率>種子寬>球果總質(zhì)量>種子優(yōu)良度>球果長>種子千粒質(zhì)量>球果長寬比>球果寬。方差分析結(jié)果顯示，在家系間，球果總質(zhì)量、種子質(zhì)量、種子發(fā)芽率、種子優(yōu)良度、種子千粒質(zhì)量、種子寬、球果長寬比的差異均達極顯著(P<0.001)，球果長的差異達顯著(P<0.01)，其余4個性狀的差異均不顯著。表明鐵心杉大部分種實表型性狀多樣性較高，存在豐富的變異。

生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜多變，為適應(yīng)環(huán)境，生物在生長過程中形成了自身策略，表現(xiàn)出差異性和可變性[16-17]。受自身遺傳與環(huán)境兩個方面的綜合影響，作為植物遺傳變異的關(guān)鍵性狀，種實性狀可以直觀簡明地反應(yīng)表型性狀的變異[8]。種子大小在一定程度上能夠影響種子的萌發(fā)能力，且最終影響整個群落的結(jié)構(gòu)[18]。有研究表明，種子發(fā)芽率與種子大小存在弱度相關(guān)或顯著相關(guān)關(guān)系[19-20]，目前無統(tǒng)一定論[21-22]。本研究的結(jié)果與陳奶蓮[23]等的研究結(jié)果相反，即家系種子萌發(fā)率與種子大小有顯著相關(guān)關(guān)系。朱江華等[24]的研究結(jié)果顯示，杉木球果的出籽率、種子優(yōu)良度和種子發(fā)芽率三者之間不存在顯著正相關(guān)關(guān)系。發(fā)芽率是反映種子活力的重要指標(biāo)，因此，要確定鐵心杉家系生產(chǎn)能力及種子質(zhì)量水平，需對多種種實性狀進行綜合評價。本研究采用主成分降維法，以前3個主成分為指標(biāo)對鐵心杉種實質(zhì)量進行綜合評價，累計貢獻率為82.3%；以40%為入選率，篩選出了TXS-256、TXS-400、TXS-29、TXS-30、TXS-219、TXS-234、TXS-259、TXS-228、TXS-217、TXS-10、TXS-349、TXS-578、TXS-268、TXS-236共14個鐵心杉優(yōu)良家系。本研究結(jié)果可為鐵心杉種質(zhì)資源收集與保存、初級種子園營建提供參考。