川滇無患子不同家系間苗木生長差異性對比

孫風(fēng)霞 劉顯婭 王賀方 康立南 葉凡 金艷彬 王連春

(西南林業(yè)大學(xué)/西南林業(yè)大學(xué)西南地區(qū)生物多樣性保育國家林業(yè)和草原局重點實驗室，云南 昆明 650224)

川滇無患子(Sapindus delavayi)，為無患子科無患子屬的一種落葉喬木，干通直，生長迅速，可作庭蔭樹栽植，含油量高，可制肥皂及潤滑油[1]；同時無患子樹形優(yōu)美，抗病蟲害，根系發(fā)達(dá)，抗逆性強(qiáng)，水土保持能力也很強(qiáng)；無論是作為園林樹種或經(jīng)濟(jì)林樹種，其裁植前景十分廣闊[2-4]。當(dāng)前對無患子的探究很大部分集中在種植繁育等方面[5]，王海燕等通過在生產(chǎn)實踐中詳細(xì)總結(jié)無患子種植栽培各項技術(shù)[12]。岳華峰[6]對無患子果實經(jīng)濟(jì)性狀在不同種源間的變異情況進(jìn)行了研究，其研究結(jié)果表明，9個產(chǎn)地間的無患子果實各個性狀在9個種源均呈現(xiàn)極顯著的差異。辜夕容[8]對云南和四川5個地方的無患子種子品質(zhì)差異等進(jìn)行了系統(tǒng)地研究，得出四川會理種源質(zhì)量均極顯著地高于其他種源。在種源研究方面，研究表明無患子不同種源間的樹高、年生長量等受種源地的緯度影響[7]。但這些研究主要是通過無患子種子品質(zhì)選出優(yōu)質(zhì)種源，對川滇無患子家系間生長差異的研究卻很少見。導(dǎo)致無患子在栽培和產(chǎn)量提高方面存在較大盲目性。因此，本研究通過收集25份川滇無患子，分析并比較不同家系間的差異性，為川滇無患子選育優(yōu)良家系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地及材料概括

試驗地位于昆明市盤龍區(qū)西南林業(yè)大學(xué)東三環(huán)的溫室大棚(E102°45′，N25°03′),年日照時長為2327.5h，屬北緯低緯度亞熱帶-高原山地季風(fēng)氣候，總體地勢北部高，南部低，由北向南呈階梯狀逐漸降低。中部隆起，東西兩側(cè)較低，大部分地區(qū)海拔在1500～2800m，年平均氣溫15°C，年降水量1450mm，具有典型的溫帶氣候特點。

以25份川滇無患子不同家系果實作為家系間差異對比的材料，播種前先配制育苗基質(zhì)，紅壤∶腐殖土=3∶1混勻后分別裝入營養(yǎng)袋中，使用營養(yǎng)袋播種，播種后撒入一層木屑再配制1∶500的多菌靈進(jìn)行殺菌，在育苗100d、110d、120d、130d時再使用直尺、卷尺、游標(biāo)卡尺等測量其地徑、苗高，以及掛上標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。

1.2 樣品采集

2019—2020年，分別到云南省各地尋找研究材料，采集地最終選擇在云南省川滇無患子主要的分布區(qū)域中的10個縣(區(qū))，分別來自宜良2份、石林2份、彌勒1份、保山3份、嵩明5份、安寧2份、祿豐4份、施甸2份、孟定1份、林科院3份，共25份家系。采集時選擇胸徑20cm以上川滇無患子大樹陽面中上部種子，采種母樹間距在50m以上，以保證取樣的均勻性，最大限度降低母樹間的親緣關(guān)系。采種母樹要求生長正常，無嚴(yán)重缺陷,無明顯病蟲害，單株采種，果實不少于2kg。

1.3 試驗方法及測定

試驗于2021年4月14日將采集到的25份川滇無患子家系進(jìn)行播種育苗試驗，共計播種800粒種子，種子于4月底開始發(fā)芽，7月初基本出齊，待川滇無患子出苗整齊后，分別在每個家系中選擇長勢相對一致，地徑、苗高相似的20株苗木，共計500株，并定期對地徑、苗高進(jìn)行測量記錄，對苗高和地徑進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。篩選出25份川滇無患子中較優(yōu)良的家系。

待出苗整齊后開始測量苗高、地徑等數(shù)據(jù)，測量時在25個家系中每個家系抽取20株苗木作為固定樣株，共計500株幼苗掛上標(biāo)簽，每隔10d對掛牌的植株測定一次苗高和地徑生長量。

家系間的變異系數(shù)按以下公式計算：

CV(%)=100×S/X

式中，CV為變異系數(shù)；S為各家系標(biāo)準(zhǔn)差；X為各家系平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

原始數(shù)據(jù)的合成、統(tǒng)計計算以及表格制作使用Excel、Word 2003軟件處理，采用SPSS軟件進(jìn)行多重比較，方差分析及聚類分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 家系間生長差異

根據(jù)地徑、苗高可以衡量苗木生長的情況，為了解25個不同家系間的川滇無患子隨時間變化時地徑、苗高所呈現(xiàn)出來的差異性，每隔10d記錄1次數(shù)據(jù)并進(jìn)行方差分析。本實驗嚴(yán)格參照胡鵬飛等的方法[9]，采集數(shù)據(jù)后進(jìn)行單因素方差分析了解苗木間的差異狀況，見表1，可得知不同家系、不同生長階段苗高和地徑生長性狀差異較大，呈極顯著水平(P100d、P110d、P120d和P130d≈0.000<0.01)。

表1 各家系間地徑、苗高的方差分析

研究表明，川滇無患子在同一立地類型水平上，各苗齡階段的地徑生長差異極顯著，說明了無患子苗木生長的分化對生長環(huán)境具有較高的敏感性，且川滇無患子家系間根據(jù)苗高性狀的表現(xiàn)有進(jìn)一步選擇的必要性。因此，對其進(jìn)行多重比較，見表2。

2.2 家系間地徑、苗高生長差異

對家系間4個不同苗齡階段進(jìn)行分析，根據(jù)不同平均地徑、苗高，變異系數(shù)變幅等多重的比較結(jié)果可知，見表2，4個不同苗齡階段的平均地徑依次增加，但平均地徑在隨時間變化過程中地徑最大的一直是“保山2號”，在100d、110d、120d、130d時的“保山2號”平均地徑分別為5.90mm、6.78mm、7.25mm、8.18mm。其中，4個階段的變異系數(shù)的變幅大。當(dāng)苗齡為110d時，變異系數(shù)的變幅最大，為14.2%～50.9%，其中，“世博園1號”變異系數(shù)的變幅最大，變幅最小的是“安寧1號”，說明各家系間的苗木生長的分化逐漸增大。

苗齡為100d時，各家系的平均苗高為14.2～50.1cm，其中“宜良1號”最高為50.1cm，“世博園1號”苗高最小為14.2cm。變異系數(shù)的變幅為8.4%～58.7%，說明各家系間的苗木生長的分化逐漸增大；苗齡為110d時，各家系的平均苗高為19.0～52.3cm，其中，“祿豐2號”和“安寧2號”平均高一致為52.3cm，“世博園1號”苗高最小為19.0cm。變異系數(shù)的變幅為21.3%～54.2%，說明各家系間的苗木生長較上一次的整齊；苗齡為120d時，各家系的平均苗高為22.4～61.2cm，最大的是“保山2號”61.2cm，最小的是“世博園1號”22.4cm。變異系數(shù)的變幅為21.4%～71.9%，苗高較上一次明顯增加；苗齡為130d時，各家系的平均苗高為27.2～65.4cm，最大的為“保山2號”65.4cm，最小的是“世博園1號”27.2cm。變異系數(shù)的變幅為23.5%～77.8%，苗高，變異系數(shù)幅度繼續(xù)增加。綜上所述，根據(jù)家系間苗高數(shù)值統(tǒng)計進(jìn)行分析得出，在110d、120d時平均苗高最大的家系有所不同，分別為“宜良1號”“祿豐2號”和“安寧2號”，而120d、130d時家系間平均苗高趨于穩(wěn)定均為“保山2號”苗高最優(yōu)。但平均苗高最差的在4個苗齡階段是一致的均為“世博園1號”。其中，家系間不同苗齡階段的變異系數(shù)的變幅大。

表2 各家系間地徑、苗高的統(tǒng)計分析

續(xù)表 各家系間地徑、苗高的統(tǒng)計分析

2.3 家系間地徑、苗高類別

用SPSS 27.0軟件分別對130d時25個家系間苗木的地徑、苗高進(jìn)行聚類分析，結(jié)合表1地徑、苗高單因素方差分析，了解25個家系間地徑、苗高類群的分化，結(jié)果如圖1所示。由圖1a可知，將25組家系間川滇無患子分為3類。第I類共9組，分別為“施甸2號”“祿豐6號”“嵩明2號”“施甸1號”“嵩明4號”“石林1號”“嵩明1號”“世博園1號”“世博園2號”，其地徑的范圍在3.97～5.07mm，平均4.60mm。第Ⅱ類共15組，分別為“安寧1號”“孟定2號”“嵩明6號”“彌勒1號”“林科院”“安寧2號”“宜良2號”“祿豐2號”“保山4號”“宜良1號”“祿豐4號”“嵩明5號”“保山1號”“祿豐1號”“石林3號”，其地徑范圍5.41～6.47mm，均值為5.82mm。第Ⅲ類共1組，為“保山2號”，值為8.18mm。由圖1b可知，25株單株可分為3類。I類：“保山4號”“祿豐2號”“宜良1號”“保山1號”“祿豐1號”“彌勒1號”“嵩明6號”“石林3號”“嵩明5號”，共9組，其苗高的范圍為51.5～57.3cm，均值為54.41cm。Ⅱ類：“安寧2號”“保山2號”，共2組，其苗高的范圍為64.4～65.4cm,均值為64.9cm。Ⅲ類：“安寧1號”“林科院”“宜良2號”“施甸1號”“嵩明2號”“祿豐4號”“施甸2號”“嵩明1號”“嵩明4號”“石林1號”“世博園2號”“祿豐6號”“孟定2號”“世博園1號”，共14組，其苗高的范圍為27.2～46.5cm，均值為39.13cm。

通過地徑聚類分析可把25類苗木分為3類，其中Ⅲ>Ⅱ>I,表明第Ⅲ類較其余2類優(yōu)勢，即“保山2號”最優(yōu)，且差異性顯著。通過苗高聚類分析可把25類苗木分為3類，其中Ⅱ>I>Ⅲ，表明第Ⅱ類“安寧2號”“保山2號”苗高相對于I、Ⅲ類較優(yōu)，苗高分別為64.4cm、65.4cm。綜合上述聚類分析結(jié)果可知，篩選出“保山2號”最優(yōu)地徑類群，“安寧2號”“保山2號”最優(yōu)苗高類群，綜合表1、表2，苗高、地徑差異顯著，即今后采種區(qū)域可集中于保山地區(qū)中的“保山2號”所在的部分區(qū)域。

圖1 地徑(a)及苗高(b)的聚類分析

3 討論

川滇無患子是我國特有樹種，分布于云南、四川、貴州和湖北西部。在云南中部和西北部及四川西南部較常見，生于海拔1200～2600m處的密林中，也是我國西南各地較常見的栽培植物，陜西和甘肅也偶有種植[1]。雖然無患子作為經(jīng)濟(jì)林的價值已經(jīng)被人們所認(rèn)識。繁殖技術(shù)以及皂苷提取方法、工藝的研究和報道有很多，但種源保存和改良工作尚處于起步階段，面臨種植面積較小，種質(zhì)資源不受重視，材料收集不足，樹種未經(jīng)系統(tǒng)選育,性狀、產(chǎn)量不穩(wěn)定等問題[13]。由于川滇無患子在云南省分布較分散，所產(chǎn)種子遠(yuǎn)不能滿足產(chǎn)業(yè)化的需要，本試驗選擇把在云南各地采集的川滇無患子聚集在一起，挑選出優(yōu)良種源。本研究發(fā)現(xiàn)，4個苗齡階段顯示的地徑生長最優(yōu)都為“保山2號”，最差卻每個階段不一致，在100d、110d、120d、130d時地徑最差的分別是“世博園1號”和“世博園2號”，“世博園2號”，“世博園2號”，“世博園1號”；苗高每個階段最優(yōu)表現(xiàn)不一致，在100d、110d、120d、130d時苗高最優(yōu)分別為“宜良1號”，“安寧2號”和“祿豐2號”，“保山2號”，“保山2號”，最差表現(xiàn)一致，均為“世博園1號”。上述結(jié)論考慮可能因為種植密度過大，營養(yǎng)競爭激烈導(dǎo)致。本試驗主要分析25個不同川滇無患子家系的生長分化情況，為篩選優(yōu)良家系提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為了進(jìn)一步研究出最優(yōu)川滇無患子家系，應(yīng)結(jié)合之前對其種子、發(fā)芽率等的分析進(jìn)行篩選。結(jié)合聚類分析，綜合結(jié)果可知，“保山2號”的苗高、地徑均占相對優(yōu)勢，后期可把采種以及觀測的地區(qū)傾向于保山。同時地域分隔對于川滇無患子的種源差異影響很大，甚至超過不同種間差異。在選擇良種時應(yīng)以優(yōu)良單株、優(yōu)勢地域作為主要篩選因子，這也是今后大規(guī)模繁育及保護(hù)管理種質(zhì)資源的重要依據(jù)[10]。其中，邵文豪等對我國無患子7個產(chǎn)地分布區(qū)的種實形態(tài)性狀進(jìn)行取樣及測定，發(fā)現(xiàn)無患子種子、果實大小有根據(jù)緯度變化而增大的趨勢，優(yōu)良單株可在高緯度地區(qū)進(jìn)行選擇[5]。本研究后期也可以結(jié)合緯度等的地域優(yōu)勢及陽坡、陰坡種植等方面來比較相應(yīng)生長的差異性，為選擇優(yōu)良種源大規(guī)模種植川滇無患子發(fā)揮其效益，提供理論依據(jù)。

4 結(jié)論

4.1 家系間的平均生長量、變異系數(shù)分析結(jié)果

從130d的測定結(jié)果來看各家系的平均地徑為3.97～8.18mm，說明不同家系的地徑差異大，呈現(xiàn)明顯的分化現(xiàn)象，但可以從中選擇出一部分地徑較大的優(yōu)良家系如“保山2號”；各家系的地徑變異系數(shù)為14.3%～49.3%，表明各家系內(nèi)苗木分化的差異程度不一；各家系的平均苗高為27.2～65.4cm，說明家系間苗高的生長差異大，通過苗高也可以選擇出部分苗高較高的家系；各家系苗高的變異系數(shù)為23.5%～77.8%，家系間苗高分化程度有較大的差異。通過聚類分析綜合結(jié)果與上述結(jié)果一致，在地徑、苗高進(jìn)行聚類分析時將其分為3類，各類群間差異顯著。這與邵文豪[11]等對不同種源、不同生長階段苗高和地徑生長性狀的研究結(jié)果一致。

4.2 家系間地徑與苗高的差異分析結(jié)果

各苗齡階段的地徑、苗高生長差異極顯著，綜合分析“保山2號”家系的平均地徑、苗高相對大于其他組別的家系，均具有相對明顯的徑生長優(yōu)勢。地徑和苗高差異分析結(jié)果均表示“保山2號”為最優(yōu)家系，“世博園1號”生長最差，反映出家系間苗木生長差異的顯著性。今后區(qū)域種植采種的研究區(qū)域可以集中于保山地區(qū)。但是，上述的研究結(jié)果是川滇無患子不同家系生長差異性初步研究的結(jié)果，進(jìn)一步的結(jié)論需在區(qū)域性種植實驗中選擇出最適家系，可為今后規(guī)模種植提供一定依據(jù)。