杂种落叶松及亲本建筑材优良家系选择研究*

罗玉亮 李艳霞

（1.大兴安岭林业集团公司森林经营部技术推广站，加格达奇 165000；2.黑龙江省林业科学研究所，哈尔滨 150040）

杂种落叶松及亲本建筑材优良家系选择研究*

罗玉亮1李艳霞2**

（1.大兴安岭林业集团公司森林经营部技术推广站，加格达奇 165000；2.黑龙江省林业科学研究所，哈尔滨 150040）

对落叶松杂种及其亲本共14个家系的生长和物理力学性状进行综合指数评价，共选出4个生长和力学性状兼优的建筑材家系分别为：日5，日3，日5×长75-5和日5×长77-1。

落叶松；材质性状；建筑材；优良家系；指数选择

木材物理力学性状是木材实际应用时的最主要指标[1]。掌握木材的各项物理力学特性，对木材的加工利用，尤其是实木的利用具有重要意义。杂种落叶松及其亲本均具有生长快、分布广、适应性强、易于栽培等优点，是我国北方主要的工业用材树种之一。鉴于目前对落叶松家系生长与物理力学性状的综合选择等方面的研究较少，本文对杂种落叶松及其亲本生长与物理力学性状关系进行了研究，以期筛选出生长和物理力学性状兼优的家系。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验林设置在黑龙江省林口县青山林场，1980年按随机区组设计造林，3行小区90株，重复4次，株行距1.5 m×2.0 m。本试验共选择14个家系（杂种落叶松8个家系：日3×兴2、日3×兴9、日12×兴9、日5×长75-5、日5×兴9、兴9×日76-2、日5×长77-1、日5×长77-3，亲本6个家系：日5、日3、日12、长77-1、长77-3、长75-5）参与试验，每个家系在各重复中选择1株平均木作为样木伐倒，共伐倒56株样木。每株样木分别从胸高处向下截取5 m厚的圆盘和向上截取2 m长的原木一段做为试材，试材运回后气干备用。截取试材时，调查每木的树高、胸径，并计算材积。材性测试指标包括：基本密度、晚材率、干缩率（径向、弦向和体积）、顺纹抗劈力（弦面、径面）、抗弯弹性模量、抗弯强度、抗剪强度（径面、弦面）、抗压强度、硬度（端面、弦面、径面）、冲击韧性和抗拉强度等，按照国家标准《木材物量力学试验方法》的有关规定进行取样和测试。

1.2 统计分析方法

家系遗传力[2]公式

式中：h2为家系遗传力为家系方差为环境方差，b为重复次数。

采用SPSS18.0软件进行方差分析，用DPS林业统计分析软件进行相关分析和选择指数计算[3]。

2 结果与分析

2.1 落叶松家系间木材物理力学性状分析

对14个家系18个性状进行统计分析的结果（表1）显示，家系间抗拉强度的变异系数最大，为43.83%；家系间基本密度的变异系数最小，为14.94%。不仅家系间各性状存在着较大的变异，家系内个体间各性状也存在着丰富的变异，说明能够从中选择出生长和材质均优异的家系和个体。家系间材积、基本密度、晚材率、径向干缩率、体积干缩率、弦面抗劈力、径面顺纹抗剪强度、抗压强度、冲击韧性差异极显著，家系遗传力比较高，在0.69～0.94之间；家系间抗弯强度、抗拉强度差异显著，家系遗传力分别为0.53和0.61，说明这些性状受中等及中等以上强度的遗传控制，通过一定的强度选择可获得较高的遗传增益。家系间弦向干缩率、径面抗劈力、抗弯弹性模量、弦面顺纹抗剪强度、硬度差异不显著，遗传力在0.5以下，说明这些性状受较弱的遗传控制，受环境影响较大。

2.2 各性状相关性分析

由各性状间的相关分析（表2）可以看出，基本密度与晚材率、顺纹抗剪强度（径面、弦面）、抗劈力（径面、弦面）、抗压强度、冲击韧性、抗弯强度、抗弯弹性模量、硬度（端面、弦面、径面）均呈极显著正相关。晚材率与顺纹抗剪强度（径面、弦面）、抗劈力（径面、弦面）、抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、抗拉强度均呈极显著正相关。径向干缩率与体积干缩率呈极显著正相关，与弦向干缩率呈显著正相关。弦向干缩率与体积干缩率呈极显著正相关。径面顺纹抗剪强度与弦面顺纹抗剪强度呈极显著正相关，与径面抗劈力呈显著正相关。弦面抗劈力与径面抗劈力呈极显著正相关。抗压强度与冲击韧性、硬度（端面、弦面、径面）呈极显著正相关，与抗弯弹性模量、抗拉强度呈显著正相关。冲击韧性与弦面硬度呈极显著正相关，与抗弯强度呈显著正相关。抗弯强度与抗弯弹性模量、弦面硬度、径面硬度呈极显著正相关。抗弯弹性模量与硬度（端面、弦面、径面）呈极显著正相关。端面、弦面、径面硬度间呈极显著正相关。径面硬度与抗拉强度呈极显著正相关。

表1 各性状方差分析及遗传参数估算

表2 各性状相关分析

2.3 生长与物理力学性状的联合选择

目前，利用选择指数法进行生长和材质联合选择已经在用材树种上得到广泛应用[4-5]。由于建筑材的定向选育涉及多个性状，为了增加选择的准确性，应根据方差分析结果，选择差异显著且与生长和材性密切相关的、具有代表性的性状进行联合选择。本研究利用选出的材积x1、基本密度x2、晚材率x3、体积干缩率x4、弦面抗劈力x5、抗弯强度x6、径面顺纹抗剪强度x7、抗压强度x8、冲击韧性x9和抗拉强度x10等主要性状指标构建选择指数方程，并按等权法确定其经济相对权重向量(W)[6-8]分别为：8.27、14.71、0.289、-25、0.3236、0.2532、0.0715、0.0361、0.0009、0.0287。选择指数是以所考虑性状的综合育种值选择进展最大为目地，其各个性状的进展不受人为控制。但实际上，人们需要对不同性状作适当的控制，从而使一些性状得到改进，而另一些性状不变。因此，为了消减指数方程中性状的负向影响，采用kempthorne约束指数法，将体积干缩率的遗传进展约束为零，以使其它性状获得最大增益[8]。

约束和无约束选择指数方程及综合育种值选择进展（表3）显示，方程I2、I6、I8综合育种值选择进展较低，不被入选；方程I1、I3、I5和I7综合育种值选择进展虽然较高，但它们当中有的是材积，有的是物理力学性状的遗传进展为负向，表明根据该方程进行优良家系的选择是不合理的。由材积、基本密度、体积干缩率、弦面抗劈力、抗弯强度、径面顺纹抗剪强度、抗压强度等7个性状构建的选择指数方程I4，其综合育种值选择进展为3.14，材积、基本密度、力学强度等性状的遗传进展均为正向，体积干缩率的遗传进展为负向，表明该方程最理想，进行建筑材优良家系选择的效果最佳。

表3 性状配合的约束和无约束选择指数方程及综合育种值选择进展

根据指数方程I4计算各家系指数值，并进行排序的结果（表4）表明，指数值排名前4位是日5、日3、日5×长75-5和日5×长77-1家系，其材积（0.27 m3）分别比群体平均值（0.26 m3）高2.62%，基本密度（0.46 g/cm3）比群体平均值（0.45 g/cm3）高2.58%，体积干缩率（9.74%）比群体平均值（11.26%）小13.52%，弦面抗劈力（12.72 N/mm）比群体平均值（11.71 N/mm）高8.68%，抗弯强度（74.44 MPa）比群体平均值（72.91 MPa）高2.10%、径面顺纹抗剪强度（17.33MPa）比群体平均值（17.16MPa）高0.98%、抗压强度（53.74 MPa）比群体平均值（52.44 MPa）高2.48%。说明这4个家系属于生长和物理力学性状兼优的建筑材优良家系。

表4 家系性状均值和选择指数值

3 结论与讨论

3.1 基本密度、晚材率、体积干缩率、抗劈力、抗弯强度、顺纹抗剪强度和抗压强度、冲击韧性和抗拉强度等物理力学指标在优良建筑材选择与评价中是比较重要的材性指标，这与很多学者的观点一致[8-13]。在以往的研究中，杂种落叶松的速生性显著好于亲本，但在杂种落叶松及其亲本的材性测定中，杂种的物理力学性状优势表现不明显，有的性状好于亲本，有的性状不如亲本，这可能与杂种落叶松生长快有一定关系，具体原因还有待于进一步深入研究。

3.2 以建筑材为选育目标，对生长和材性进行综合评价，选出生长和物理力学性状兼优的建筑材家系为日5、日3、日5×长75-5和日5×长77-1，其材积（0.27m3）分别比群体平均值（0.26 m3）高2.62%，基本密度（0.46 g/cm3）比群体平均值（0.45 g/cm3）高2.58%，体积干缩率（9.74%）比群体平均值（11.26%）小13.52%，弦面抗劈力（12.72 N/mm）比群体平均值（11.71N/mm）高8.68%，抗弯强度（74.44MPa）比群体平均值（72.91 MPa）高2.10%、径面顺纹抗剪强度（17.33 MPa）比群体平均值（17.16 MPa）高0.98%、抗压强度（53.74 MPa）比群体平均值（52.44 MPa）高2.48%。

［1］童再康，俞友明，郑勇平.黑杨派新无性系木材物理力学性质研究［J］.林业科学研究，2002，15(4):450-456.

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第1作者简介：罗玉亮（1973-），男，营林工程师，研究方向：种子园营建、森林公园建设、种苗、森林培育等。

Study on Selection of Hybrid Larch and Parents for Construction Timber Use

LUOYuliang
（Technology Extension Station,Daxinganling Forestry Group,HeilongjiangJiagedaqi165000）

Analysis of genetic abnormality of growth features and mechanics characteristics of 14 families of hybrid larch and parents were conducted as well as variance analysis and comprehensive index evaluation and selection of these features.Four families best suiting for construction timber use were selected,which were R5,R3,Ri5*75-5 and Ri5*77-1.

Larix gmelini;Growth-wood property;Construction timber;Index selection

S791.22;S722.5

A

1001-9499（2017）02-0014-04

李艳霞（1980-），女，博士，副研究员，研究方向：林木遗传育种及改良。

2017-01-16

（责任编辑：王岳）

*黑龙江省属科研院所基本科研业务费专项“长白落叶松纸浆材材质材性分析及评价”资助