杉木優(yōu)良無性系與自由授粉家系生產(chǎn)試驗的早期生長分析

楊曉輝 王平?jīng)_ 陳波濤 王安文 田小琴 付 品 李 芳

(1.臺江縣林業(yè)局，貴州 臺江 556300；2.貴州省核桃研究所，貴州 貴陽 550005；3.貴州省林業(yè)科學研究院，貴州 貴陽 550005)

杉木(CunninghamialanceolataHook.)是我國特有的優(yōu)良用材和重要商品材樹種，也是貴州三大主要造林樹種之一，在全省廣為栽培，深受林農(nóng)喜愛，貴州第四次森林資源調(diào)查顯示，杉木人工林面積和單位蓄積量位居全省主要喬木林之首[1]。現(xiàn)有杉木人工林主要是實生家系苗營造，其中優(yōu)良種源和優(yōu)良家系(種子園生產(chǎn)自由授粉家系為主)的1年生裸根苗造林面積最大，優(yōu)良無性系苗造林面積較小，而全同胞家系苗造林主要是科研應用于營建遺傳測定林其面積最小。杉木優(yōu)良無性系和優(yōu)良家系選育是杉木科研最活躍的領(lǐng)域，針對速生性狀的研究報道最多，材積增益多在15%以上[2-11]；扦插苗成本大大超過播種苗[12]，相同家系實生繁殖苗與扦插繁殖苗造林13年后的生長、材性表現(xiàn)基本一致[13]，造林6 a后單株立木材積生長量大小為第3代種子園良種>紅心杉良種>“洋020”無性系[14]，造林3 a的西山良種苗樹高大于福建組培苗，良種苗造林初期生長迅速[15]。杉木無性系苗木大小對造林成活率影響不顯著，對幼林生長量則有顯著影響[16]；杉木無性系不同苗木規(guī)格造林后隨著林齡的增長其樹高、胸徑和材積差距逐步減小[17]。但是，杉木人工林發(fā)展是采用實生苗還是無性系苗造林，不同研究人員得出結(jié)果差異很大，杉木人工林的發(fā)展方向是走家系林業(yè)，還是無性系林業(yè)或者二者均可，也未統(tǒng)一意見。

貴州上世紀90年代以前的杉木營林生產(chǎn)及研究表明，相同改良世代的扦插無性系苗造林比實生苗早期生長快，考慮苗木和造林等生產(chǎn)，15年左右主伐利用的短周期速生豐產(chǎn)用材林宜采用無性系扦插苗，而20年以后主伐利用的用材林以優(yōu)良家系實生苗為優(yōu)。基于了解杉木優(yōu)良無性系和種子園良種的生長表現(xiàn)，2017—2018年在臺江縣營建了審定無性系良種即福建“洋061”優(yōu)良無性系和貴州黎平2代種子園良種的生產(chǎn)性試驗，通過調(diào)查分析生產(chǎn)試驗示范林的早期生長狀況，以及未來的定期觀測，為貴州杉木良種造林及國家儲備林基地建設(shè)提供技術(shù)支撐，促進杉木人工林高質(zhì)量發(fā)展。

1 材料和方法

1.1 試驗地自然條件概況

試驗地位于臺江縣革一鎮(zhèn)新寨村，氣候?qū)僦衼啛釒睾蜐駶櫄夂騾^(qū)，雨量充沛，冬無嚴寒，夏無酷暑，年平均氣溫15.9 ℃，年平均降水量1096.7 mm，年平均相對濕度88%，無霜期320 d。造林地的地貌為低山淺切割山地，海拔700 m，成土母巖以砂頁巖為主，土壤為山地黃壤，前茬為馬尾松次生林采伐跡地，立地條件中等、立地指數(shù)16左右。

1.2 生產(chǎn)性試驗的種苗來源和造林試驗設(shè)計

生產(chǎn)性試驗示范林營建的種苗為優(yōu)良無性系苗和自由授粉家系苗。優(yōu)良無性系為貴州臺江福林森科技造林專業(yè)合作社從福建順昌綠茂種苗有限公司購買的福建省審定的“洋061”無性系扦插寄栽苗(苗齡0.2 a，苗高≥5 cm、地徑≥0.2 cm)，在革一鎮(zhèn)稻田培育1年后的無性系裸根苗用于造林；自由授粉家系為貴州省黎平縣杉木2代種子園自由授粉混系種子在臺江縣國有林場山地播種培育的1年生裸根苗。

試驗示范林采用片狀集中栽培的對比試驗，未設(shè)計重復，對照為臺江商品種1年生裸根苗。造林株行距2×2 m，造林后按照杉木速生豐產(chǎn)林技術(shù)措施開展撫育管理。

1.3 生長性狀調(diào)查與統(tǒng)計分析

苗木停止生長后，根據(jù)圃地苗木生長表現(xiàn)，按照好、中、差3個等級分別典型抽測15株以上的苗高、地徑，Ⅱ級規(guī)格以下苗木統(tǒng)計株數(shù)不測量苗高和地徑。試驗示范林停止生長后的休眠期，選擇立地條件基本一致的地段，對地徑、樹高、冠幅直徑、上半年新抽梢(長度)，林齡2 a分坡位調(diào)查，林齡3 a從坡上部到下部(不分坡位)隨機調(diào)查，調(diào)查當年的6月底抽測上半年新梢生長情況，調(diào)查樣本數(shù)30株以上。對林齡3 a的試驗示范林，在坡中部同一海拔梯度分別抽測黎平自由授粉家系、“洋061”無性系、臺江商品種造林的20株地徑、樹高、直徑和上半年新抽梢。調(diào)查方法和工具采用《主要造林樹種苗木質(zhì)量分級》(GB 6000-1999)的規(guī)定[18]，即地徑采用游標卡尺測量，讀數(shù)精確到0.05 cm；苗高、樹高、冠幅直徑、上半年新抽梢等使用鋼卷尺測量，讀數(shù)精確到1 cm。

采用Excel2020統(tǒng)計分析調(diào)查原始數(shù)據(jù)，開展成對雙樣本均值t檢驗。變異系數(shù)(CV/%)=標準差/平均值×100。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩種苗木的質(zhì)量等級分析

優(yōu)良無性系和自由授粉家系苗木調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果(表1)，表明優(yōu)良無性系苗的苗高、地徑、高徑比值均大于自由授粉家系苗，變異系數(shù)則以自由授粉家系苗木較大。苗高和地徑的成對雙樣本均值t檢驗結(jié)果，均顯示“洋061”扦插寄栽苗培育1 a的苗木規(guī)格大于黎平2代混系種子1 a播種苗(P<0.01)。苗木質(zhì)量等級的高低除了與繁殖材料遺傳特性有關(guān)外，繁殖采用種質(zhì)的播種品質(zhì)、圃地的立地和育苗技術(shù)水平及管理程度高低等是重要因素，杉木育苗生產(chǎn)中后者的表現(xiàn)尤為突出?！把?61”無性系扦插寄栽苗培育1a比自由授粉家系種子播種苗從生長周期上來說多了0.2 a，年齡效應上超過1年，培育苗木使用的圃地肥力也是無性系苗高(稻田大于山地)，不宜以苗高、地徑的大小來比較苗木質(zhì)量的高低。應考慮高徑比值，通常高徑比值越小其苗木質(zhì)量更優(yōu)，造林成活率及生長表現(xiàn)并非規(guī)格越大越好。

表1 兩種苗木不同種類苗木調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果

2.2 試驗示范林總體生長表現(xiàn)

杉木良種2 a試驗示范林總體生長表現(xiàn)較好(表1)，林分平均樹高為2.10 m、地徑4.00 cm、冠幅直徑1.19 m，當年上半年新抽梢35.56 cm。林齡3 a的黎平2代杉木種子園自由授粉家系和“洋061”無性系的樹高、地徑、冠幅直徑表現(xiàn)均優(yōu)于當?shù)厣唐贩N(表2)，“洋061”無性系表現(xiàn)優(yōu)于黎平家系苗，“洋061”無性系樹高比商品種生長快49.1%，黎平自由家系的樹高比當?shù)厣唐贩N生長快32.5%。

不同性狀的異系數(shù)可直接進行對比和了解其變異豐富程度，試驗示范林2～3 a的地徑比樹高變異更豐富(表2-3)。2 a試驗示范林的地徑變異系數(shù)最大，冠幅直徑最小。3 a試驗示范林不同種類苗木的變異系數(shù)變化不一致，黎平自由授粉家系苗和“洋061”無性系苗變異系數(shù)仍然是地徑的最大，而樹高最小；本地商品種苗的變異系數(shù)以上半年新抽梢長度最大，其次是地徑較大，樹高的變異系數(shù)仍然最小。

表2 杉木良種2a試驗示范林的不同坡位調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果

表3 杉木良種3a試驗示范林的不同種類苗木調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果

杉木良種2 a試驗示范林的樹高超過省標[19]，16立地指數(shù)確定上限64 cm約228.9%，行標[20]未確定。3 a黎平杉木二代種子園自由授粉家系的樹高2.24 m超過行標1.3 m約72.3%，超過省標1.24 m約80.6%；3 a“洋061”無性系的樹高2.52 m超過行標1.3 m約93.8%，超過省標1.24 m約103.2%。

2.3 杉木良種造林的幼林早期生長差異分析

3 a調(diào)查數(shù)據(jù)成對雙樣本均值t檢驗結(jié)果(表4-7)，表明審定杉木良種黎平2代種子園自由授粉家系、“洋061”無性系和對照(臺江商品種)間的樹高、地徑達到顯著(P<0.05)或極顯著水平(P<0.01)；自由授粉家系與“洋061”無性系間的冠幅直徑不顯著，自由授粉家系、“洋061”無性系與商品種的均值差異均達極顯著水平；三者間當年上半年新抽梢差異不顯著，且上半年新抽梢小于50 cm，試驗點杉木下半年高生長量大于上半年。

表4 杉木良種試驗示范林3 a樹高的成對雙樣本均值t-檢驗結(jié)果

表5 杉木良種試驗示范林3 a上半年新抽梢的成對雙樣本均值t-檢驗結(jié)果

表6 杉木良種試驗示范林3 a地徑的成對雙樣本均值t-檢驗結(jié)果

表7 杉木良種試驗示范林3a冠幅直徑的成對雙樣本均值t-檢驗結(jié)果

3 結(jié)論與討論

在杉木早期生長中，優(yōu)良無性系的樹高、地徑早期生長表現(xiàn)優(yōu)于相同改良世代種子園自由授粉家系，優(yōu)良無性系和種子園自由授粉家系的樹高、地徑、冠幅均優(yōu)于商品種。扦插繁殖培育無性系評選的優(yōu)良無性系，單株材積比相同世代其他實生苗造林的單株材積提高60%以上,現(xiàn)實增益是林木改良獲得增益的直接證據(jù)且可靠結(jié)果需要時間和成本[21]，試驗地點、參試材料、對照、選擇年齡和入選率的差異，導致估算性狀指標的現(xiàn)實增益變化很大，使用模型等估測的有關(guān)增益數(shù)值與實際調(diào)查結(jié)果出入很大。3 a“洋061”無性系的樹高比商品種提高49.1%，黎平自由家系的樹高比當?shù)厣唐贩N提高32.5%，由于試驗地點的立地條件為中等，參試材料的生長潛力未充分表達，測量胸徑計算單株材積的可靠性差且指導造林生產(chǎn)的作用很小，生產(chǎn)性試驗可靠結(jié)果有待后續(xù)調(diào)查分析，結(jié)合間伐撫育及主伐開展得到結(jié)果最理想。

同一區(qū)域尺度內(nèi)杉木人工林單位木材蓄積量等生長指標表現(xiàn)為下坡位>中坡位>上坡位[22-23]；扦插苗造林，在半陽坡和坡下更有利于杉木的早期生長[24]，微小地形對杉木生長影響大。本次2～3 a杉木生產(chǎn)試驗對樹高和地徑生長調(diào)查結(jié)果進一步證實上述結(jié)果，特別是微小地形局部地段林地肥力的差異影響大。

杉木優(yōu)良無性系和優(yōu)良家系的生產(chǎn)造林效果及經(jīng)濟性狀評價，應考慮培育目標和經(jīng)濟社會發(fā)展的變化及需求。針對貴州多為山地造林且立地復雜，目前杉木中小徑級材價格相對大徑級材低很多，而生態(tài)保護對劃歸公益林的人工林采伐限制多且主伐年齡延遲1個齡級以上，未來的杉木人工林建議采用家系苗造林即發(fā)展家系林業(yè)，采用3～5個優(yōu)良單家系苗營造商品林，采用2代以上自由授粉家系混系苗公益林，以便增加公益林的遺傳多樣性，增強杉木人工林的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。