恩施市銅盆水林場國家杉木良種基地種子園產(chǎn)量及品質(zhì)的提升措施

向梓昌 楊圣芳 肖玉軍 吳承楚 譚代桂

摘 要 種子園是獲得品質(zhì)優(yōu)良林木種子的主要場所。恩施市銅盆水林場國家杉木良種基地現(xiàn)有種子園面積59.9 hm2，屬一代無性系種子園，以“表型”選擇優(yōu)樹作為建園材料。敘述銅盆水林場自1987年?duì)I建杉木種子園以來，園地規(guī)模擴(kuò)建、杉木資源充實(shí)歷程;較為詳細(xì)地總結(jié)介紹了該林場針對基地種子生產(chǎn)中存在的“管理粗放、產(chǎn)量低、遺傳增益不高”等主要問題，為提高種子產(chǎn)量和品質(zhì)所采取的“清除雜灌草，提高土壤肥力;測土配方施肥;去劣留優(yōu)疏伐;樹體截干矮化;生長調(diào)節(jié)劑促進(jìn)開花結(jié)實(shí);人工輔助授粉;補(bǔ)植優(yōu)良無性系;營建高世代種子園”等精細(xì)化管理技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞 杉木種子園;產(chǎn)量;品質(zhì);精細(xì)化管理;技術(shù)措施

中圖分類號(hào)：S723 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.13.052

品質(zhì)優(yōu)良的林木種子，可以為林業(yè)生態(tài)建設(shè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。推進(jìn)林木良種化進(jìn)程，是提高人工林生產(chǎn)力，增加森林資源數(shù)量、質(zhì)量和木材供給，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對林業(yè)多樣化需求，實(shí)現(xiàn)林業(yè)發(fā)展目標(biāo)帶有根本性和戰(zhàn)略性的選擇[2]。林木良種基地是按照國家營建種子園、母樹林、采穗圃等有關(guān)規(guī)定的要求而建立的專門從事良種生產(chǎn)的場所[3]，在良種基地培育種子，能夠有效地實(shí)現(xiàn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化、造林良種化，從而有助于生產(chǎn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的林產(chǎn)品。種子園屬于林木良種基地的主要類型。

杉木（Cunninghamia lanceolata）是杉科杉木屬喬木，高達(dá)30 m，胸徑可達(dá)3 m;我國特有的用材樹種，栽培約有1 000多年的歷史。為長江流域、秦嶺以南地區(qū)栽培最廣，生長快、材質(zhì)好、產(chǎn)量高、用途廣的用材樹種。樹干通直圓滿，質(zhì)較輕軟細(xì)致，有香氣，紋理直，不撓不裂，耐腐力強(qiáng)，是我國最普遍而重要的商品木材[4]。

湖北省恩施州共有杉木面積26.6萬hm2，占有林地面積的19.1%，杉木活立木蓄積2 200萬m3，占林木總蓄積的21.2%。全國杉木速生豐產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化會(huì)議將恩施州劃為杉木中心產(chǎn)區(qū)。

為更好更快地發(fā)展恩施林業(yè)，選育出速生優(yōu)良的杉木品種，1986年，國家林業(yè)部和湖北省林業(yè)廳決定在恩施市銅盆水林場營建杉木種子園。至此，林場開啟了杉木種子園的建設(shè)之路。

1? 基地概況

1.1? 自然地理

恩施市銅盆水林場位于恩施市西北的屯堡鄉(xiāng)羅針田村，地理坐標(biāo)為東經(jīng)109°21′～109°23′，北緯30°19′～30°22′。距恩施城區(qū)33 km，海拔1 000～1 300 m。土壤為黃棕壤，pH值5.5～6.5，土層厚度50～80 cm，立地質(zhì)量等級2～3級，肥力中等。林場氣候溫和，陽光充足，雨量充沛，屬典型的北亞熱帶氣候;年平均氣溫12.9～14.5 ℃，月平均最高氣溫21～25 ℃、最低氣溫0.3～3.3 ℃，全年無霜期180～245 d，日照時(shí)數(shù)1 200～1 400 h，年太陽輻射86～93 kcal·cm-2，相對濕度80%～88%，年降水量1 200～2 000 mm，冬無嚴(yán)寒、夏無酷暑、雨多風(fēng)小、春遲秋早。其氣候的垂直變化十分明顯，具有區(qū)域小氣候特色[5]。

1.2? 種子園建設(shè)

基地杉木種子園于1987年開工建設(shè)。從湖南、福建、廣西、四川、重慶等10?。ㄊ校┎杉瘍?yōu)樹344個(gè)。1990—1994年，林場從385個(gè)無性系中，通過逐年調(diào)查和表型選擇，以及結(jié)實(shí)情況、球果類型、開裂早遲等多項(xiàng)調(diào)查分析，選擇出158個(gè)無性系建立初級種子園。種子園株行距4 m×4 m或4 m×5 m，采用隨機(jī)區(qū)組排列或順序錯(cuò)位排列。

種子園現(xiàn)有采種區(qū)59.9 hm2，分為4個(gè)大區(qū)28個(gè)小區(qū)。其中第Ⅰ大區(qū)面積29.7 hm2，第Ⅱ大區(qū)面積6.4 hm2，第Ⅲ大區(qū)面積16.5 hm2，第Ⅳ大區(qū)面積7.3 hm2。至2012年，種子園無性系平均高15.8 m，平均胸徑20.2 cm，平均冠幅5.6 m，郁閉度0.9。遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于種子園營建規(guī)程要求的郁閉度0.5～0.6范圍。園內(nèi)透光度差，結(jié)實(shí)層只占樹冠中上部的一部分，單位面積種子產(chǎn)量很低，平均667 m2產(chǎn)量僅1.6 kg。

基地現(xiàn)有子代測定林面積19.5 hm2，共使用家系252個(gè)。林場每年對子代測定林都進(jìn)行了形質(zhì)、生長量等調(diào)查觀測，獲得了一系列相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

種子園生產(chǎn)的種子，已于2011年經(jīng)湖北省林木良種審定委員會(huì)審定為良種（證書號(hào)“鄂S-CSO（1）-CL-001-2011”），適宜推廣生態(tài)區(qū)域?yàn)楹笔∩寄具m生區(qū)。

2? 基地種子生產(chǎn)中存在的主要問題

2.1? 管理粗放

2010年林木良種補(bǔ)貼實(shí)施前，由于后續(xù)資金投入缺乏，種子園經(jīng)營管理基本上處于停滯狀態(tài)。雜灌叢生，與無性系爭奪養(yǎng)分;造林密度大，林分郁閉度高，樹冠相互交叉，光照嚴(yán)重不足，自然整枝嚴(yán)重，無性系結(jié)實(shí)層高度明顯上升，部分無性系僅剩頂部結(jié)實(shí)層，極大地影響了單株產(chǎn)量[2]?？葜β淙~清理不夠，病蟲害防治不到位。

2.2? 產(chǎn)量低

導(dǎo)致低產(chǎn)的主要原因有：樹體疏于管理，樹冠發(fā)育不充分，僅梢端結(jié)實(shí);種子園內(nèi)無性系密度過大，風(fēng)速小，影響下層花粉飛散，導(dǎo)致花期種子園空間有效的花粉濃度不足而引起授粉不良;不同產(chǎn)地的無性系物候差異導(dǎo)致花期不遇，也嚴(yán)重影響產(chǎn)量。

2.3? 采種困難

為追求最大利潤，當(dāng)年種子園建設(shè)的總體思路是：既保證種子園建設(shè)的順利進(jìn)行，又保證種子園無性系作為木材能夠利用。正是這種建設(shè)思路，經(jīng)過“無約束”的生長，樹高達(dá)到20 m左右，而且杉木的結(jié)實(shí)主要分布在樹冠中上部，采種十分困難，種子結(jié)實(shí)無法全部采收。

3? 提高種子園產(chǎn)量和品質(zhì)的技術(shù)措施

3.1? 土壤養(yǎng)分管理

3.1.1? 清除雜灌草，提高土壤肥力

2010年起，種子園每年開展清除雜灌草工作。

1）將影響無性系光照的雜灌、枯枝、藤蔓等雜物使用刀鋸短截后均勻拋灑在園區(qū)內(nèi)任其腐爛和分解，增強(qiáng)土壤肥力;2）將清理的雜草集中堆漚，生產(chǎn)有機(jī)肥。

3.1.2? 測土配方施肥

2013年，在恩施市農(nóng)業(yè)局的支持下，對1代種子園4個(gè)大區(qū)59.9 hm2于采種后采集土樣4個(gè)，即每個(gè)大區(qū)采集1個(gè)土樣，對氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)、鋅、硼等土壤養(yǎng)分進(jìn)行化驗(yàn)。根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果和各大區(qū)地力情況，回歸分析杉木結(jié)實(shí)需肥量，制定了種子園無性系施肥配方。Ⅰ大區(qū)配方肥氮、磷、鉀重量比為16∶9∶9，Ⅱ大區(qū)配方肥氮、磷、鉀重量比為8∶5∶4，Ⅲ大區(qū)配方肥氮、磷、鉀重量比為5∶4∶3，Ⅳ大區(qū)配方氮、磷、鉀重量比為6∶3∶2。

從2014年起，種子園在測土的基礎(chǔ)上，每年在6月（花芽分化前）進(jìn)行配方施肥。施肥方法為環(huán)狀溝施，即沿樹冠投影邊緣處挖寬、深皆為20 cm的環(huán)狀溝，將肥料均勻撒在溝中然后覆土。

經(jīng)測產(chǎn)驗(yàn)收，平均667 m2產(chǎn)量2.03 kg，比常規(guī)施肥產(chǎn)量1.60 kg提高27%，取得較好經(jīng)濟(jì)效益。

3.2? 去劣留優(yōu)疏伐

2002年，對種子園I大區(qū)1、5小區(qū)3.2 hm2實(shí)施疏伐;2012年，對種子園I大區(qū)2、3、4、6、7、8小區(qū)26.5 hm2，Ⅲ大區(qū)16.5 hm2實(shí)施去劣留優(yōu)疏伐。

3.2.1? 疏伐標(biāo)準(zhǔn)

疏伐強(qiáng)度控制在15%～25%，疏伐后郁閉度0.5～0.6。植株分布基本均勻、適中，相鄰無性系冠枝不疊蓋，建立以優(yōu)良無性系為主、球果產(chǎn)量較高、出籽率較高、無性系花期基本同步的種子生產(chǎn)群體[6]。

3.2.2? 遵循原則

去劣、疏中、留優(yōu)，即：保留Ⅰ類無性系，淘汰Ⅳ類無性系，結(jié)合密度調(diào)整Ⅱ、Ⅲ類無性系[6]。

3.2.3? 疏伐方法

1）確定無性系類別。①無性系類別確定方法：恩施市銅盆水林場杉木一代種子園共采用無性系158個(gè)，分別于1991年、1997年?duì)I建了包含158個(gè)全部家系的子代測定林。依據(jù)2011年子代測定結(jié)果和2011年調(diào)查觀測的種子園無性系的材積、球果產(chǎn)量、出籽率、花期同步性等4項(xiàng)指標(biāo)，采用坐標(biāo)綜合評定方法[7]，權(quán)衡其重要性，分別規(guī)定評分，累計(jì)各項(xiàng)指標(biāo)的評分，對無性系優(yōu)劣程度作出全面衡量，按得分90分以上、80～89分、70～79分、69分以下分成I、II、Ⅲ、Ⅳ類無性系。②評分標(biāo)準(zhǔn)：評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。③無性系類別確定。經(jīng)綜合評分，確定一代種子園I類無性系為湖南D691、福建N071、貴州H290、廣西N125、四川鄰水22、江西D353等30個(gè);Ⅱ類無性系為湖南F619、福建N019、四川鄰水17、貴州N412、廣西N109等15個(gè);Ⅲ類無性系為湖南Y914、云南N139、江西N065、貴州Y953、四川鄰水23、咸寧74-32、黃岡3等73個(gè);Ⅳ類無性系為湖南H962、江西N115、福建F683、貴州Y754、廣西那坡326等40個(gè)。

2）標(biāo)記伐除對象。比照小區(qū)無性系排列圖，標(biāo)記伐除對象。然后，按照標(biāo)記了伐除對象的小區(qū)無性系排列圖，在種子園小區(qū)中，按實(shí)際情況調(diào)整決定去留的無性系，調(diào)整時(shí)，盡量保留I、Ⅱ類無性系，調(diào)整Ⅲ類無性系[7]。

種子園通過去劣留優(yōu)疏伐，無性系優(yōu)良植株比率由原來的52%提高到79%;無性系平均單株球果量、出籽率、發(fā)芽率分別提高30.6%、8.12%、4.65%;遺傳增益由20%提高到23%;每667 m2產(chǎn)量由疏伐前的3.0 kg提高到3.5 kg;平均出籽率由5.6%提高到6.0%;平均千粒重由16.8 g提高到17.5 g。

3.3? 樹體截干矮化

3.3.1? 無性系矮化

2012年，對種子園II大區(qū)6.4 hm2、IV大區(qū)7.3 hm2，2013年，對種子園I大區(qū)5小區(qū)2.29 hm2、8小區(qū)1.57 hm2，Ⅲ大區(qū)16小區(qū)1.99 hm2、17小區(qū)1.26 hm2、19小區(qū)1.36 hm2兩次共22.2 hm2實(shí)施了無性系截干矮化果園式管理。截干矮化方法：在種子園無性系嫁接口以上部位截干，保留主干高度2.1～2.5 m，保留1～2輪粗壯輪盤枝，截口離盤枝10～15 cm，切口整齊，無撕裂。截干后的無性系采用保護(hù)膜涂抹鋸口面，以防止病菌和害蟲由傷口侵入。

3.3.2? 整形修剪

在以后每年的6、7、8月共3次適時(shí)修剪。1）對截干無性系鋸口面萌發(fā)的直立萌條進(jìn)行修剪，一般保留1條生長旺盛的萌條，最多保留2條，其余的剪除。當(dāng)保留的萌條每生長至1 m高時(shí)，再次截頂，以抑制高生長，促進(jìn)側(cè)枝發(fā)達(dá)和冠幅增大。樹高總體控制在6 m左右。2）對保留下來的輪盤枝，清除重疊輪盤枝，使保留的粗壯側(cè)枝上下無重疊、無擠生現(xiàn)象，且水平分布均勻;清除輪盤枝間的弱枝、病枝和枯枝。3）對輪盤枝上生長的萌條，枝與枝之間間距小于60 cm的剪除。枝條叢生的，保留生長旺盛的萌條，其余的剪除。4）對截干無性系鋸口以下萌生的萌芽條，枝與枝之間間距小于30 cm的剪除，同時(shí)考慮保留的側(cè)生萌芽條在樹干投影周圍均勻分布。通過整形修剪，使無性系植株具有寬冠幅、分枝長、分枝角大、樹冠寬卵圓形或圓球形形態(tài)特征。

種子園通過截干矮化和整形修剪，雖對大部分無性系球果產(chǎn)量指標(biāo)影響不顯著，但對種子品質(zhì)及種子發(fā)芽能力均具有明顯的促進(jìn)作用;單株種子重、出籽率、種子千粒重和優(yōu)良度的綜合增益值分別為52%、21%、15%和66%;種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的綜合增益值分別為49%、72%和48%，表明截干處理雖然不提高無性系種子產(chǎn)量，但是可提高種子品質(zhì)，從而明顯提升種子的發(fā)芽能力[7]。

3.4? 生長調(diào)節(jié)劑促進(jìn)開花結(jié)實(shí)

2013年，對種子園Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、IV大區(qū)已截干小區(qū)22.2 hm2進(jìn)行赤霉素葉面噴灑試驗(yàn)。具體操作是，在種子園I大區(qū)不結(jié)實(shí)無性系使用50 mg·kg-1赤霉素噴灑，在種子園II大區(qū)不結(jié)實(shí)無性系使用100 mg·kg-1赤霉素噴灑，在種子園Ⅲ大區(qū)不結(jié)實(shí)無性系使用150 mg·kg-1赤霉素噴灑，在種子園IV大區(qū)不結(jié)實(shí)無性系使用300 mg·kg-1赤霉素噴灑。并隨時(shí)觀察無性系花芽分化情況。結(jié)果表明，最適宜的赤霉素濃度為150 mg·kg-1，平均單株的球果數(shù)量比對照提高了1.85倍，噴灑時(shí)間以7月上旬最佳。

3.5? 人工輔助授粉

3.5.1? 優(yōu)良無性系確定

依據(jù)子代測定林測定數(shù)據(jù)，將樹高和胸徑同時(shí)大于對照15%的無性系確定為采集花粉的無性系，它們是：湖南D691、福建N071、貴州H290、廣西N125、四川鄰水22、江西D353等30個(gè)無性系。

3.5.2? 輔助授粉方法

2015年4月下旬至5月上旬在種子園雌雄花盛花期，從確定的30個(gè)優(yōu)良無性系植株上人工采集雄花序的花粉，經(jīng)過處理、風(fēng)干、篩選與滑石粉按1∶4的比例均勻混合，用紗布裝好。在截干種子園開花結(jié)實(shí)初期，或開花撒粉期遇陰雨天氣時(shí)，在上午9點(diǎn)至下午4點(diǎn)綁于竹竿頂部，在種子園無性系樹頂上進(jìn)行人工抖動(dòng)噴灑，促進(jìn)授粉。結(jié)果表明，通過輔助授粉，單株平均雄球花數(shù)、平均雌球花數(shù)、平均結(jié)果數(shù)分別比對照的無性系增加2.86倍、1.94倍和1.38倍。說明輔助授粉可以增加樹冠周圍花粉濃度，提高受孕率，降低劣質(zhì)基因侵入的頻率，改變杉木種子因自交和花粉不足產(chǎn)生的澀粒和空?，F(xiàn)象，提高種子產(chǎn)量和種子千粒重、發(fā)芽率等播種品質(zhì)。

3.6? 補(bǔ)植優(yōu)良無性系

一代種子園由于無性系未經(jīng)測定，原定植時(shí)為隨機(jī)排列或錯(cuò)位排列，往往優(yōu)、劣無性系分布不均。根據(jù)子代測定結(jié)果進(jìn)行的疏伐，可能造成相鄰多個(gè)無性系被疏伐，從而形成“天窗”。為加強(qiáng)種子園密度管理，保證種子園無性系分布基本均勻，補(bǔ)植優(yōu)良無性系是提高種子園產(chǎn)量和品質(zhì)的路徑之一。

3.6.1? 優(yōu)良無性系確定

在子代測定林調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過對調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，選擇一般配合力強(qiáng)、遺傳品質(zhì)好[8]、遺傳增益高的貴州錦屏47、廣西柳地223、湖南靖縣45-5、湖南靖縣18-1等11個(gè)無性系[9]。

3.6.2? 補(bǔ)植方法

采用明穴整地，規(guī)格100 cm×100 cm×80 cm，株行距與原設(shè)計(jì)一致，使用超級苗嫁接、圃地培育2年的無性系。定植時(shí)，采用隨機(jī)排列配置方式。

2015年，在種子園I大區(qū)和Ⅲ大區(qū)部分小區(qū)13.7 hm2共補(bǔ)植優(yōu)良無性系1 228株。通過優(yōu)良無性系補(bǔ)植，種子園無性系優(yōu)良植株比率由79%提高到91%，提高了種子園優(yōu)良基因型頻率，改良了種子園遺傳品質(zhì)。

3.7? 營建高世代種子園

3.7.1? 園址選擇

園址選擇在地形開闊，四面光照充足，通風(fēng)和排水條件好，土層較深厚，肥力中等，立地質(zhì)量等級Ⅱ～Ⅲ級，且交通便利的銅盆水林場泡桐坪分場黃林坡。土壤為頁巖發(fā)育而成的沙壤土。平均海拔1 000 m。

3.7.2? 建園材料選擇

1）優(yōu)良家系選擇。2016年，在子代測定林調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，按照《主要針葉造林樹種優(yōu)樹子代遺傳測定技術(shù)（LY/T1340-1999）》，采用LSR法、坐標(biāo)綜合評定數(shù)學(xué)模型和育種值評定法等3種方法，對建園以來的子代樹高、胸徑、冠幅等指標(biāo)測定數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在子代測定林252個(gè)參試家系中，評選出31個(gè)優(yōu)良家系[2]。

2）優(yōu)良單株選擇。2017年開始選優(yōu)工作，歷時(shí)兩年共選出優(yōu)良單株322株。通過對優(yōu)良單株的家系號(hào)與評選出的優(yōu)良家系進(jìn)行比對，并考慮結(jié)實(shí)能力（球果量>15 kg·株-1、出籽率>6.5%、千粒重>19 g），決選出優(yōu)良單株51株。

2019年，林場建立高世代種子園6.7 hm2，預(yù)計(jì)種子盛產(chǎn)期可年產(chǎn)杉木優(yōu)良種子500 kg。

4? 結(jié)語

綜上所述，對杉木種子園實(shí)施測土配方施肥等土壤管理，去劣、疏中、留優(yōu)的疏伐，噴灑赤霉素促進(jìn)開花結(jié)實(shí)，補(bǔ)植優(yōu)良無性系，截干矮化果園式樹體管理，營建高世代種子園，明顯提高了種子園產(chǎn)量和品質(zhì)，對良種基地可持續(xù)健康發(fā)展和滿足市場良種需求，實(shí)現(xiàn)杉木造林良種化具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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收稿日期：2022-04-10

作者簡介：向梓昌（1965—），男，湖北恩施人，本科，林業(yè)工程師，主要從事森林資源培育、林木遺傳育種。E-mail：709069170@qq.com。