杉木良種早期生長性狀對比分析

劉傳輝

（福建省泰寧國有林場，福建 泰寧354400）

杉木(Cunninghamia lanceolata)是我國南方地區(qū)重要的針葉用材樹種，具備生長速度快、材質(zhì)輕韌、抗壓防蛀耐腐蝕等優(yōu)點，廣泛用于構(gòu)建房屋、制作家具器具等生產(chǎn)生活領(lǐng)域。我國杉木培育歷史悠久，在生產(chǎn)實踐中累積了豐富的栽植經(jīng)驗，據(jù)相關(guān)史實資料記載，其栽培利用歷史可追溯至秦漢時期[1-4]。從20世紀60年代開始，我國已經(jīng)開始運用現(xiàn)代科學技術(shù)和知識對杉木進行遺傳改良，隨著杉木育種列入國家科技攻關(guān)項目后，杉木遺傳改良研究得到飛速的發(fā)展[5]。福建省對杉木良種選育研究已有近60年的歷史，在國內(nèi)率先開展杉木第3代育種研究并建立杉木第3代良種基地，取得一系列顯著的研究成果[6-10]，累積了豐富的杉木種質(zhì)資源和選育培育經(jīng)驗，使得我國在杉木選育、繁育及應用技術(shù)等方面在國際上處于較高水平[11]。利用杉木良種造林，對林業(yè)生態(tài)環(huán)境及經(jīng)濟效益產(chǎn)生積極影響，例如福建省光澤華僑國有林場以杉木第3代種子園良種播種育苗，9月苗齡的杉木第3代良種苗木出圃前，其平均苗高、Ⅰ級側(cè)根數(shù)量、單株總生物量及Ⅰ級苗率較同立地條件下的第2代良種苗木分別多28.39%、20.02%、21.40%及4.29%，并且具有更高的一致性；福建省三明市尤溪國有林場在當?shù)丌蝾惲⒌厥褂貌煌鷶?shù)良種造林5 a后，杉木第3代種子樹高較第2代、第1代和初級分別高0.21 m、0.43 m和0.91 m，平均胸徑較第2代、第1代和初級分別高0.22 cm、0.59 cm和1.50 cm[12]；沙縣官莊國有林場杉木第3代種子園良種在當?shù)丌蝾惲⒌卦炝? a后平均樹高和胸徑分別達到8.31 m和10.7 cm，年均生長量分別為1.19 m和1.53 cm；用福建洋口國有林場杉木第3代種子園種子與柳州西山林場杉木第2代種子園種子在廣西同樂林場的育苗試驗表明，第3代良種苗木在苗高、Ⅰ級側(cè)根數(shù)量及總生物量上都明顯優(yōu)于第2代良種[13]。已有研究資料表明杉木第3代良種在幼林期生長性狀有明顯優(yōu)勢，但增益水平因所處環(huán)境有所差異，因而探究良種生長規(guī)律，根據(jù)所處立地條件因地制宜地調(diào)整培育手段尤為重要[14]。為深入了解杉木第3代良種在泰寧縣Ⅱ級立地條件下的生長特性及規(guī)律，結(jié)合前期試驗數(shù)據(jù)，對8年生杉木第3代良種生長表現(xiàn)作進一步分析，為杉木人工林的營造等生產(chǎn)實踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試材料取自光澤華僑國有林場杉木第3代種子園良種（良種審定編號：閩S-CSO（3）-CL-013-2013,以下簡稱第3代良種），沙縣官莊國有林場杉木第2.5代種子園良種（良種審定編號：閩S-CSO（2.5）-CL-022-2013，以下簡稱第2.5代良種），以及泰寧國有林場梅橋工區(qū)主伐杉木人工林（林齡30 a）混合種子（以下簡稱人工林混合種或CK）。

1.2 試驗地概況

試驗地設在泰寧國有林場梅橋工區(qū)，26°54′36″N，117°11′29″E。屬亞熱帶季風性濕潤氣候，年平均降水量1 775 mm，相對濕度84%，極端高溫40℃，極端低溫-7℃，年平均氣溫17℃，無霜期較長為300 d，年平均日照時間為1 738.7 h，四季較為分明，夏季高溫多雨，冬季溫暖濕潤，適宜開展杉木人工林的培育試驗。試驗地為馬尾松人工純林采伐跡地，坡向東南，坡度10°~20°，海拔300~350 m，立地等級為II級。

1.3 試驗方法

選擇立地條件較為一致的山地作為造林試驗地，并劃分為3個同等大小的區(qū)塊（區(qū)塊面積在0.5~1.0 hm2），一個區(qū)塊內(nèi)種植一個品種，造林方式為片林，規(guī)劃總面積約為2.67 hm2。2012年10月對馬尾松采伐跡地進行煉山整地，按株行距2.0 m×2.0 m挖明穴，穴規(guī)格為50 cm×40 cm×30 cm，每穴施0.5 kg過磷酸鈣回表土拌勻后回心土。于2013年1月用1年生實生苗造林，出圃時平均苗高0.42 m左右，初植密度2 500株·hm-2，并在外圍栽植兩行木荷為隔離帶，在區(qū)塊中間設置1個20 m×20 m固定樣地，造林3 a后對每木樹高進行連年調(diào)查勘測6 a，造林4 a后對每木胸徑進行連年調(diào)查勘測5 a。單株立木材積估算使用福建省杉木二元立木材積公式（DB35T 1823-2019）[15]進行計算：

式中：V指單株立木材積（m3），D指胸徑（cm），H指樹高（m）。采用IBM SPSS Statistics 19.0軟件進行單因素方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 良種間各林齡期樹高分析

由表1的方差分析結(jié)果可知，良種間的平均樹高顯著性值在各個林齡期內(nèi)（3~8 a）均小于0.01，達到了極顯著差異。說明在該立地條件下，不同良種間樹高差異顯著，且這種差異存在著時間跨度上的連續(xù)性，較為穩(wěn)定。

表1 良種間各林齡平均樹高方差分析Tab.1 Variance analysis of average tree height of different improved varieties at different ages

不同杉木良種調(diào)查期內(nèi)平均樹高數(shù)據(jù)見表2，結(jié)果表明，杉木第3代良種平均樹高均大于杉木第2.5代良種和杉木人工林混合種（CK），在3~8 a林齡期內(nèi)，杉木第3代良種樹高均值比人工混合種高1.31 m、1.90 m、1.88 m、1.96 m、2.08 m及1.5 m，同期高出79.9%、73.6%、52.8%、43.0%、39.7%及22.2%；杉木第3代良種樹高均值比第2.5代良種高0.62 m、0.79 m、0.39 m、0.52 m、0.48 m及0.29 m，同期高出26.6%、21.4%、7.7%、8.7%、7.0%及3.6%。LSD多重比較分析表明，調(diào)查期內(nèi)，杉木第3代良種平均樹高顯著優(yōu)于CK，并且在3~7 a期顯著優(yōu)于2.5代良種，而在8 a時，與第2.5代良種差異不顯著?？梢婋S著林齡期的增加，杉木第3代良種與第2.5代平均樹高差異水平明顯縮小，平均樹高差異幅度降至3.6%。與CK相比，第3代良種的樹高增益明顯，至8 a林齡期，平均樹高仍比CK高20%以上。

表2 良種間各林齡平均樹高比較/mTab.2 Comparison of average tree height of different improved varieties at different ages/m

由圖1可見，3~8 a期內(nèi)，良種間在平均樹高以及年均生長量上均存在明顯的差距，且第3代良種在兩方面表現(xiàn)均為最優(yōu)，在造林第8 a，第3代良種平均樹高達到8.25 m；其次為第2.5代，平均樹高達到7.95 m；CK長勢最差，平均樹高僅為6.75 m。對各調(diào)查期內(nèi)年均樹高增長量進行分析，第3代良種年均生長量在0.98~1.12 m左右，第2.5代良種在0.59~0.93 m之間，混合種（CK）為0.55~0.84 m，總年均生長量在0.77~0.90 m之間，計算可得，8 a時第3代良種和第2.5代良種年均生長量分別比人工混合種高出22.6%和19.0%。總體而言，第3代良種始終保持著較高的生長速率，其年均生長量年均生長量略優(yōu)于第2.5代良種，在8 a時，兩者十分接近且都顯著優(yōu)于人工林混合種。

圖1 良種間各林齡平均樹高及年均生長量Fig.1 Mean and annual average rate of growth of tree height of different improved varieties at different ages

2.2 良種間各林齡期胸徑分析

平均胸徑方差分析可知（表3），在連續(xù)的幾個林齡期內(nèi)，不同杉木良種平均胸徑存在顯著差異，這與平均樹高方差分析結(jié)果相一致，說明該立地條件下，良種間在樹高、胸徑均具備選擇優(yōu)良品種的條件。

表3 不同杉木良種不同林齡平均胸徑方差分析Tab.3 Variance analysis of average tree height of different improved varieties at different ages

表4 為不同杉木良種在各林齡期內(nèi)平均胸徑測量結(jié)果，分析可得，在整個調(diào)查林齡期內(nèi)，杉木第3代及第2.5代良種平均胸徑顯著優(yōu)于人工林混合種（CK），并且在4~7 a林齡期內(nèi)，第3代良種平均胸徑顯著大于第2.5代。比較胸徑均值可得，在4~8 a林齡期，第3代良種的胸徑均值比CK分別大3.18 cm、4.21 cm、4.48 cm、4.19 cm和3.72 cm，相 比 增 大94.4%、91.7%、76.3%、59.2%及44.8%；比第2.5代分別大1.87 cm、2.20 cm、2.16 cm、1.67 cm和1.00 cm，同期高出幅度分別為40.0%、33.3%、26.4%、17.4%和9.1%。

表4 不同杉木良種不同林齡平均胸徑比較/cmTab.4 Comparison of average DBH of different improved varieties at different ages/cm

由圖2可知，在平均胸徑及胸徑年均生長量上，各調(diào)查期內(nèi)第3代良種表現(xiàn)均為最優(yōu)。在造林8 a后，第3代良種胸徑達到了12.02 cm，年均生長量為1.50 cm；第2.5代良種胸徑達到了11.02 cm，年均生長量為1.38 cm；CK胸徑最低，為8.30 cm，年均生長量為1.04 cm；整體而言，試驗林區(qū)總平均胸徑達到了10.59 cm，年均增長量為1.32 cm。從數(shù)據(jù)上看，第3代和第2.5代良種在胸徑年均生長量上始終保持著較高增速，平均胸徑顯著大于CK。

圖2 良種間各林齡平均胸徑及年均生長量Fig.2 Mean DBH and its annual average rate growth of different improved varieties at different ages

2.3 良種間各林齡單株立木材積分析

表5 為各個林齡內(nèi)不同杉木良種的平均單株立木材積數(shù)據(jù)，可以看出，杉木第3代良種的平均單株立木材積優(yōu)勢較為明顯，在各個林齡期內(nèi)，其平均單株立木材積均值分別比CK多0.0082 m3、0.0171 m3、0.0260 m3、0.0328 m3和0.0360 m3，同期高出幅度為410.0%、371.7%、292.1%、232.6%及148.1%；比第2.5代分別大0.0054 m3、0.0097 m3、0.0136 m3、0.0143 m3和0.0116 m3，同期高出幅度分別為112.5%、80.8%、63.8%、43.9%和23.8%。整體而言，杉木第3代良種與其他良種的最大差異幅度發(fā)生在造林4 a時，而與CK及2.5代良種的最大差異值分別發(fā)生在8 a和7 a時；在造林8 a后，杉木3代良種的單株立木材積相比于人工林混合種提升了1.5倍，相比于第2.5代良種提升近25%，顯著優(yōu)于CK，可見第3代種子園良種較第2.5代種子園良種和人工林混合種具有更強的速生性。

表5 不同杉木良種各林齡平均單株立木材積比較/m3Tab.5 Comparison of individual standing timber volume of different improved varieties at different ages/m3

2.4 多年度生長性狀變異系數(shù)分析

進一步對不同良種多年度各生長性狀變異系數(shù)進行方差（表6）和變異系數(shù)均值（表7）的綜合分析，從方差分析數(shù)據(jù)可知，不同良種在多年度的樹高、胸徑和單株立木材積的變異系數(shù)上存在極顯著的差異。表6數(shù)據(jù)顯示，第3代、第2.5代及CK的多年度樹高變異系數(shù)均值分別為18.74%、19.55%及25.39%，多年度胸徑變異系數(shù)均值分別為25.58%、28.43%及29.32%，多年度單株立木材積變異系數(shù)均值分別為57.05%、67.89%及70.01%。在多年度胸徑及單株立木材積的變異系數(shù)上，第3代良種顯著小于CK與第2.5代，而CK與第2.5代則無顯著差異。

表6 各生長性狀多年度變異系數(shù)方差分析Tab.6 Variance analysis of the variable coefficient of each growth trait in multi-year

表7 各生長性狀多年度變異系數(shù)均值/%Tab.7 Variation coefficient analysis of each growth trait in multi-year/%

3 結(jié)論與討論

通過多年度的調(diào)查測定分析，結(jié)果表明，在調(diào)查期內(nèi)（3~8 a林齡），第3代良種與第2.5代在平均樹高、胸徑及單株立木材積上都顯著優(yōu)于人工林混合種。造林8 a后，第3代良種平均樹高、胸徑及單株立木材積上為8.25 m、12.02 cm及0.0603 m3，比第2.5代分別增幅3.6%、9.1%及23.8%；比CK分別增幅22.2%、44.8%及148.1%。進一步的分析表明，樹高年均增長速度最大的是杉木第3代良種，年均生長量為0.98~1.12 m，其次為杉木第2.5代良種，年均生長量為0.78~1.01 m，最后為人工林混合種（CK），年均生長量僅為0.55~0.84 m。胸徑生長分析表明，杉木第3代良種與第2.5代年均生長量也顯著優(yōu)于人工林混合種（CK）。多年度生長性狀變異系數(shù)分析表明，杉木第3代良種樹高、胸徑及單株立木材積的變異系數(shù)分別為18.74%、25.58%及57.05%，各性狀變異系數(shù)均顯著低于人工林混合種（CK），而第2.5代除樹高變異系數(shù)顯著低于人工林混合種（CK），其余性狀變異系數(shù)與CK無顯著差異。

綜合各數(shù)據(jù)結(jié)果表明，在泰寧Ⅱ類立地條件下，杉木第3代良種相較于第2.5代和人工林混合種能保持較大的生長優(yōu)勢和林分整齊性，黃昌春[16]對杉木第3代種子園優(yōu)良家系純林早期生長表現(xiàn)的研究及詹新標[17]對杉木第3代種子自由授粉子代苗期的測定結(jié)果表明第3代良種在第1年生長優(yōu)勢主要體現(xiàn)在苗高、地徑生長量以及個體間生長量的穩(wěn)定性。在尤溪開展不同代數(shù)杉木種子園良種早期生長研究中發(fā)現(xiàn)[12]，造林5 a后，第3代杉木良種樹高胸徑均與第2代和第1代杉木良種并無顯著差異，但三者都顯著優(yōu)于初級種子園良種。本項目研究中，隨著造林時間的增加，第3代良種總體林分齊性，特別在胸徑及單株立木材積上，第3代良種具有較明顯的優(yōu)勢。已有試驗表明，立地條件對杉木第3代良種生長影響較大[18]，應進一步分析其立地情況，尋找影響生長的關(guān)鍵因子，以求獲得最大生產(chǎn)效益。同時，繼續(xù)追蹤試驗林總體生長情況，分析不同代數(shù)杉木良種多年度生長差異，為泰寧地區(qū)造林營林提供參考。