马尾松自由授粉18年生子代生长状况比较及家系选择

2014-12-24潘琼蓉

福建农林大学学报（自然科学版） 2014年6期

潘琼蓉

(福建省仙游溪口国有林场，福建仙游351265)

马尾松(Pinus massoniana Lamb.)在我国的分布范围广，遍及南方15个省区，是我国南方主要的乡土树种和重要的用材树种[1].马尾松适应性强，造林容易，也是我国南方主要的人工造林树种，约占南方人工林面积的30%.马尾松由于长期适应一定的生态条件，加上自然地理条件的隔离，造成了不同种群间的适应性、生长率和抗性等方面的差异[2－4].根据文献[2]将马尾松分布区分为南中北3带6区，南带东、西两区是马尾松优良种源区，其中尤以南带西区的广西中东部的南岭山地南侧、云开大山西北侧的种源表现突出.福建省马尾松种源试验结果表明，南带西区的广西岑溪、恭城、忻城、宁明的种源优于南带东区的福建种源，而仙游种源在试验中表现差[5].福建仙游地处闽东南沿海丘陵台地，马尾松是最重要的森林组成树种，目前全县马尾松面积有2.13万hm2，占全县森林面积(12.58万hm2)的16.95%;其中马尾松用材林面积达1.19万hm2，占全县用材林面积(6.15万hm2)的19.40%，在地方经济建设中发挥重要作用.为了提高马尾松人工林的生产力水平，福建省仙游溪口国有林场有针对性地引进广西贵港覃塘国有林场的马尾松种子园中源自广西岑溪、恭城、忻城、宁明优树的自由授粉家系种子，开展子代测定试验，调查分析了18 a生试验林的生长性状并筛选速生优良家系，为种子园建设及经营提供依据，并丰富了马尾松高世代种子园的种质资源，进一步推进马尾松良种选育和繁育，从而提高马尾松人工林效益.

1 材料与方法

1.1 研究地概况

试验地处于福建省仙游溪口国有林场，面积4.6 hm2.地处东经118°57'E，北纬25°37'N，属亚热带季风气候.年平均气温20.0℃，年平均降水量1536 mm，年平均相对湿度76.0%，年有效积温6850.0℃，海拔200－300 m.立地类型为Ⅲ类，土壤为山地红壤，地表主要植被为芒其骨，为福建省马尾松一般产区.

1.2 研究方法

根据福建省马尾松种源试验结果，于1990年有针对性地引进广西贵港覃塘国有林场马尾松种子园中源自岑溪、恭城、忻城、宁明优树无性系的种子园自由授粉种子，计70个家系，开展子代测定试验.采用平衡不完全区组田间试验设计(BIB)方法，以仙游马尾松商品种(CK1)、仙游溪口国有林场种子园混合种(CK2)、广西贵港市覃塘国有林场种子园混合种(CK3)为对照，共设73个处理(73个区组)，9个重复，区组内9个小区，4株小区.1991年4月造林，密度为3300株·hm－2.试验林外围种植2行保护行，保护行外种植2行杉木标志行.

2008年年底调查树高、胸径，并估算单株立木材积(V)[6]:

式中，V为单株立木材积/m3;D为胸径/cm;H为树高/m.以单株值进行方差分析，线性模型为:

式中，Yijk为第i个重复第j个家系第k个观测值，x为群体平均值，Bi为第i个重复的效应值，Fj为第j个家系的效应值，(B×F)ij为第i个重复第j个家系的交互效应值，Eijk为机误.

式中，ΔG为遗传增益，S为选择差，h2为遗传力为群体平均值[7－8].

2 结果与分析

2.1 生长性状表型

通过对比表1和表2可知:18a生马尾松70个家系平均树高、胸径、单株立木材积分别为11.55 m、16.4 cm、0.13625 m3，分别比仙游商品种(CK1)提高45.83%、49.09%和 202.24%，分别比仙游溪口国有林场种子园混合种(CK2)提高 30.80%、38.98%和138.62%，分别比广西覃塘国有林场种子园混合种(CK3)提高 18.83%、13.89% 和 50.85%;广西覃塘国有林场种子园混合种(CK3)平均生长表现比仙游溪口国有林场种子园混合种(CK2)提高10.08% 、22.03% 、58.18%.结果表明，广西马尾松优良种源(岑溪、恭城、忻城、宁明)中选出的优良树种所形成的种子园自由授粉家系子代的平均生长性状明显优于广西覃塘种子园混合种和仙游种子园混合种.可见，引进广西马尾松优良种源的优良家系增产效果明显，也验证了福建省马尾松种源试验结果的可靠性[5].再者，仙游溪口国有林场种子园混合种(CK2)平均生长表现比仙游商品种(CK1)提高11.49%、7.27%和26.66%，说明仙游溪口国有林场的马尾松种子园种子在仙游等地区应用，可大幅度提高当地马尾松人工林生产力水平.另外，树高、胸径、单株立木材积表型变异系数分别为9.78%、13.18%、29.67%，家系间表型变异丰富，特别是单株立木材积，这为速生优良家系选择奠定了基础.

表1 家系平均生长性状Table 1 Average growth of families

表2 对照家系平均生长性状Table 2 Average growth of comparison families

2.2 生长性状遗传变异

表3列出了树高、胸径、单株立木材积在家系间的方差分析和遗传参数估算结果.18年生试验林的树高、胸径、单株立木材积在家系间差异极显著，家系间生长具有真实的遗传差异.树高、胸径、单株立木材积遗传方差相对分量分别为3.43%、4.34%、2.23%，即这3 个性状各自的总变异中，分别有3.43%、4.34%、2.23%的变异是由遗传因素引起的.由遗传因素引起的变异分别占树高、胸径、单株立木材积平均生长量的4.04%、6.32%、10.61%.可见，虽然遗传因素引起的单株立木材积变异在总变异中占较小比例(遗传方差相对分量为2.23%)，但其引起单株立木材积平均生长量的变化较大(遗传变异系数为10.61%).表明对单株立木材积进行选择可获得良好的效果，这为选择提供了依据.但由于单株立木材积受到较弱的遗传控制(家系遗传力为0.149)，因此应以较小的入选率对单株立木材积进行选择.

表3 方差分析及遗传参数估算1)Table 3 Analysis of variance and genetic parameter estimation

2.3 速生优良家系选择

家系选择中，入选率越大，选择差越小，获得的遗传增益越小，入选家系遗传多样性丰富度也越高，则选择效果差.入选率越低，选择差越大，获得的遗传增益越大，则选择效果越好，但入选家系遗传多样丰富度降低.因此，家系选择中，家系遗传力较高时采用较高的入选率，反之采用较低的入选率.胡云等[9]采用20%入选率筛选的8 a生马尾松半同胞子代的树高、胸径和单株立木材积遗传增益分别为17.45%、22.19%和51.34%.据赵杨等[10]报道，当入选率为6.25%时，家系选择能获得最高的遗传增益.本研究对试验区马尾松人工林的遗传变异进行分析，结果表明，以7%的入选率对单株立木材积进行选择，可获得相对较高的遗传增益.对比表4和表5可知，入选的5个18 a生速生优良家系的自由授粉子代的平均树高、胸径、单株立木材积分别为 13.60 m、20.8 cm、0.22897 m3，分别比群体均值提高 17.75%、26.83%、68.05%，分别比仙游商品种(CK1)提高71.72%、89.09%、407.92%，分别比仙游种子园混合种(CK2)提高54.02% 、76.27%、301.00%，分别比广西覃塘种子园混合种(CK3)提高 39.92%、44.44%、153.51%.树高、胸径、单株立木材积遗传增益均值分别为3.66%、8.91%、10.14%.可见，进一步进行速生优良家系选择，对提高马尾松生产力的效果非常明显.因此，本试验区从广西种子园引进入选家系种子育苗造林，可有效提高马尾松人工林生产力.

表4 速生优良家系和对照家系的生长性状分析Table 4 Growth analysis of superior families and comparison families

表5 速生优良家系和群体生长性状均值Table 5 Average of growth of superior families and population

3 小结与讨论

(1)本研究结果表明，18年生试验林的树高、胸径、单株立木材积在家系间具有遗传差异，遗传方差相对分量分别为 3.43%、4.34%、2.23%，遗传变异系数分别为 4.04%、6.32%、10.61%，家系遗传力分别为0.206、0.329、0.149.研究[11－13]表明，9 a 生试验林的树高、胸径、单株立木材积家系遗传力分别为 0.765、0.702和0.446，明显大于本研究的误差估值.主要是因为方差分量、遗传力估算受到林龄影响，并且本研究是以单株为单位进行方差分析，模型中考虑了重复和家系的交互作用，从而致使误差估值减小.在林木育种中，不同遗传参数的选择效果预测值不同，对于遗传力较低的性状，可通过降低入选率来保证一定的遗传增益.本研究以单株立木材积为指标，以7%入选率筛选出5个速生优良家系，其自由授粉18年生子代的平均树高、胸径、单株立木材积分别为13.60 m、20.8 cm、0.22897 m3，分别较群体均值提高 17.75%、26.83% 、68.05% ，遗传增益分别为 3.66% 、8.91% 、10.14% ，选择效果明显.

(2)研究结果再次证实了马尾松南带西区的广西马尾松优良种源群体是我国最优良的马尾松种源群体.该种源的的平均树高、胸径、单株立木材积比南带东区的18年生福建马尾松优良群体分别提高10.08%、22.03%、58.18%.因此，可根据地理气候相近似原则，在今后福建省马尾松良种化进程中，从南带西区引进生长节律相似、年抽梢2次的马尾松优良育种材料来丰富种质资源的遗传多样性，以提高改良效果.同时，对于这片试验林，还可进一步选择林分中的优良个体作为渐进式更高世代种子园的建园材料，以丰富我省马尾松育种群体.

(3)提高良种使用率是提高马尾松人工林生产力的根本途径.因此，应加大力度引进广西覃塘国有林场马尾松种子园中的优良家系种子，在仙游等地区推广应用，大幅提高当地马尾松人工林生产力水平.

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