不同種源紅豆樹(shù)遺傳變異分析及選擇

陳清根

(福建省華安金山國(guó)有林場(chǎng)，福建 華安 363803)

紅豆樹(shù)(Ormosiahosiei)屬豆科(Leguminosae)紅豆屬(Ormosia)常綠或落葉喬木，又稱(chēng)為何氏紅豆、鄂西紅豆[1]，因其種子皮色鮮紅而得名，在國(guó)內(nèi)主要分布在湖北、安徽、福建、湖南等省的低海拔丘陵區(qū)域，其樹(shù)高可達(dá)20～30 m，胸徑可達(dá)1 m以上[2-3]。由于紅豆樹(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，常被產(chǎn)地收購(gòu)部門(mén)和群眾砍伐利用，且紅豆樹(shù)自然繁殖較為困難，導(dǎo)致近年來(lái)紅豆樹(shù)天然林面積和野生種群數(shù)量不斷減少[4-5]。與此同時(shí)，紅豆樹(shù)木材的市場(chǎng)需求則呈現(xiàn)上升趨勢(shì)[6-7]，因此培育高產(chǎn)紅豆樹(shù)人工林勢(shì)在必行。國(guó)內(nèi)有關(guān)紅豆樹(shù)良種選育的研究較少，生產(chǎn)中又面臨優(yōu)良種質(zhì)資源匱乏、種質(zhì)材料質(zhì)量難以保障、培育的苗木及林分分化嚴(yán)重等問(wèn)題[8-10]，嚴(yán)重阻礙了紅豆樹(shù)這一優(yōu)良用材樹(shù)種在造林生產(chǎn)中的應(yīng)用。為此，在閩南地區(qū)開(kāi)展紅豆樹(shù)種源試驗(yàn)，對(duì)比分析不同種源的紅豆樹(shù)生長(zhǎng)量差異，篩選出適合本地區(qū)栽植的優(yōu)良種源，旨在為本地區(qū)紅豆樹(shù)遺傳改良和高產(chǎn)人工林培育提供初期基礎(chǔ)材料，推進(jìn)紅豆樹(shù)良種化進(jìn)程。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于華安縣沙建鎮(zhèn)日新村，東經(jīng)117°32′23″、北緯24°43′18″，屬南亞熱帶與中亞熱帶過(guò)渡區(qū)域，年均氣溫20.9 ℃，年均日照時(shí)數(shù)1 900 h，年無(wú)霜期約300 d，年均降雨量1 700 mm。試驗(yàn)林地海拔70～120 m，坡向西南，坡位中下，平均坡度16°，山地紅壤，立地等級(jí)Ⅱ級(jí)。林下植被主要有五節(jié)芒(Miscanthusfloridulus)、淡竹葉(Lophatherumgracile)、華南鱗蓋蕨(Microlepiahancei)、五指毛桃(Ficushirta)、馬唐(Digitariasanguinalis)等。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2010年分別從福建、湖南、湖北的紅豆樹(shù)分布區(qū)收集7個(gè)種源地的紅豆樹(shù)優(yōu)良種子(表1)。2011年分種源培育紅豆樹(shù)容器苗。2012年3月造林，造林時(shí)苗高≥30 cm。

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，以種源為小區(qū)，每個(gè)小區(qū)種植97～100株，沿坡面由上至下雙列栽植，重復(fù)3次，共形成21個(gè)種源小區(qū)。小區(qū)間用塑料管標(biāo)記。2012年春季營(yíng)造種源試驗(yàn)林。造林地前茬為果樹(shù)采伐跡地，經(jīng)煉山、清雜、整地后，按“品”字形挖明穴，穴規(guī)格60 cm×30 cm×30 cm，株行距2.0 m×2.0 m，挖穴密度約2 500穴/hm2。未施基肥，回填表土。造林后撫育技術(shù)措施均采用紅豆樹(shù)常規(guī)撫育方法[9]，不同種源撫育措施一致。

1.3 數(shù)據(jù)調(diào)查與統(tǒng)計(jì)

2019年5月調(diào)查各種源紅豆樹(shù)的保存率、樹(shù)高和胸徑，采用二元立木材積公式計(jì)算紅豆樹(shù)立木材積[11]。采用SPSS 20.0程序?qū)Ω黜?xiàng)指標(biāo)進(jìn)行方差分析、多重比較(Duncan)和聚類(lèi)分析。

V=0.000 068 563D1.933 221H0.867 885

式中：V為立木材積(m3)；D為胸徑(cm)；H為樹(shù)高(m)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種源紅豆樹(shù)生長(zhǎng)指標(biāo)方差分析及遺傳變異分析

8 a林齡時(shí)不同種源紅豆樹(shù)的胸徑、樹(shù)高和單株立木材積均差異顯著，但保存率差異不顯著(表2)。紅豆樹(shù)各種源試驗(yàn)林整體生長(zhǎng)良好，表現(xiàn)出優(yōu)良的適應(yīng)性和速生性(表3)。各項(xiàng)指標(biāo)中保存率變異系數(shù)最小，胸徑和樹(shù)高較為接近，材積變異系數(shù)最大，達(dá)到16.20%。各項(xiàng)指標(biāo)中保存率廣義遺傳力較小，而材積、胸徑和樹(shù)高的廣義遺傳力均較大，分別達(dá)到77.40%、75.23%和70.93%，說(shuō)明遺傳因素是不同種源紅豆樹(shù)材積、胸徑和樹(shù)高差異的主要因素。以立木材積、胸徑和樹(shù)高作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)紅豆樹(shù)種源進(jìn)行評(píng)價(jià)和篩選，有利于提高選擇的可靠性和獲得更高遺傳增益。

表2 紅豆樹(shù)生長(zhǎng)指標(biāo)方差分析

表3 紅豆樹(shù)生長(zhǎng)指標(biāo)遺傳變異分析

2.2 不同種源紅豆樹(shù)生長(zhǎng)指標(biāo)多重比較分析

不同種源紅豆樹(shù)保存率最高的是福建德化種源的91.50%，最低的是湖南張家界種源的83.69%，整體均較高，說(shuō)明各個(gè)種源紅豆樹(shù)均可以較好地適應(yīng)閩南地區(qū)的環(huán)境條件(表4)。整體上福建省內(nèi)4個(gè)種源的保存率略高于省外3個(gè)種源，但相互間差異不顯著。福建華安種源的胸徑、樹(shù)高和立木材積均最大且均顯著大于福建德化、福建泰寧、湖北恩施、湖北宜昌和湖南張家界種源，其胸徑高7.25%～15.63%，樹(shù)高多7.91%～14.18%，立木材積多22.32%～47.81%。福建浦城種源的胸徑、樹(shù)高和立木材積等3項(xiàng)指標(biāo)均排名第二，其與華安種源無(wú)顯著差異。福建浦城種源的胸徑和立木材積均顯著大于湖北宜昌和湖南張家界種源，2項(xiàng)指標(biāo)分別比上述種源高9.18%～10.16%和27.22%和28.77%；樹(shù)高顯著大于湖北宜昌種源，比之高8.74%。

表4 紅豆樹(shù)生長(zhǎng)量指標(biāo)多重比較分析結(jié)果

2.3 不同種源紅豆樹(shù)評(píng)價(jià)與選擇

對(duì)不同種源紅豆樹(shù)胸徑、樹(shù)高和立木材積進(jìn)行聚類(lèi)分析，以圖中虛線(xiàn)為劃分點(diǎn)，將7個(gè)紅豆樹(shù)種源分為“優(yōu)”、“良”、 “中”和“差”4組(表5、圖1)。分入“優(yōu)”組的是福建華安種源，其胸徑、樹(shù)高和立木材積相比群體均值分別提高8.87%、8.50%和26.01%；分入“良”組的為福建浦城種源和福建德化種源，胸徑、樹(shù)高和立木材積相比群體均值分別提高1.48%～3.69%、0.51%～3.37%和2.81%～9.58%。根據(jù)上述分析結(jié)果，初步選擇福建華安、福建浦城和福建德化種源為優(yōu)良種源，這些種源的胸徑、樹(shù)高和立木材積遺傳增益分別達(dá)到1.11%～6.67%、0.36%～6.03%和2.17%～20.13%。

表5 不同種源紅豆樹(shù)聚類(lèi)分析結(jié)果

圖1 聚類(lèi)分析

3 小結(jié)

參試的不同種源在閩南地區(qū)整體生長(zhǎng)良好，表現(xiàn)出優(yōu)良的適應(yīng)性和速生性。8 a林齡時(shí)，不同種源紅豆樹(shù)保存率均較高且種源間差異不顯著；不同種源的樹(shù)高、胸徑和單株材積均差異顯著，遺傳方差均大于環(huán)境方差，即遺傳因素是不同種源紅豆樹(shù)胸徑、樹(shù)高和材積差異的主要因素，3項(xiàng)指標(biāo)廣義遺傳力分別達(dá)到77.40%、75.23%和70.93%。不同種源中福建華安種源的胸徑、樹(shù)高和立木材積均顯著大于除福建浦城種源以外的其他種源。7個(gè)種源中，胸徑、樹(shù)高和立木材積最優(yōu)的種源為福建華安種源、福建浦城種源和福建德化種源，其胸徑、樹(shù)高和單株材積分別比群體均值高1.48%～8.87%、0.51%～8.50%和2.81%～26.01%。綜上所述，初步選擇福建華安種源、福建浦城種源和福建德化種源為優(yōu)良種源，這些種源的胸徑、樹(shù)高和立木材積遺傳增益分別達(dá)到1.11%～6.67%、0.36%～6.03%和2.17%～20.13%。

在種源試驗(yàn)林生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，省外3個(gè)種源少量植株在早期受到枯萎病及堆砂蛀蛾危害，因此造成了省外3個(gè)種源保存率略低于省內(nèi)各種源。湖南張家界種源和湖北宜昌種源的部分植株在第一年落葉后，第二年新葉萌發(fā)的時(shí)間會(huì)比福建的4個(gè)種源以及湖北恩施種源推遲20～40 d，這可能是湖南張家界種源和湖北宜昌種源紅豆樹(shù)生長(zhǎng)量比較低的重要原因。本研究重在對(duì)比分析不同種源紅豆樹(shù)在閩南地區(qū)生長(zhǎng)情況，而有關(guān)不同種源紅豆樹(shù)物候期的差異及相關(guān)內(nèi)容將作另文報(bào)道。另外，由于試驗(yàn)林林齡尚小，后期還有待于繼續(xù)對(duì)不同種源紅豆樹(shù)生長(zhǎng)情況進(jìn)行跟蹤調(diào)查，并引入材性、樹(shù)形等指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。