北美鹅掌楸人工林生长规律及早期选择可行性探究

郝自远，李火根*，康 昊，温小荣，胡永清，张井义，黄敏仁，凃 峰，戴兆霞

(1.南京林业大学南方现代林业协同创新中心， 江苏 南京 210037； 2.南京林业大学下蜀实习林场, 江苏 句容 212400)

北美鹅掌楸人工林生长规律及早期选择可行性探究

郝自远1，李火根1*，康 昊1，温小荣1，胡永清2，张井义2，黄敏仁1，凃 峰2，戴兆霞2

(1.南京林业大学南方现代林业协同创新中心， 江苏 南京 210037； 2.南京林业大学下蜀实习林场, 江苏 句容 212400)

北美鹅掌楸；树干解析；生长规律；年年相关；早期选择

Abstract：[Objective]To study the growth pattern ofLiriodendrontulipifera. [Method]A 24-year-oldL.tulipiferaplantation in Jurong of Jiangsu Province was used to study its growth pattern by means of stem analysis, and the age-age correlation of growth traits such as diameter at breast height (DBH), tree height and volume were explored. [Result] The results of stem analysis showed that, for DBH and tree height growth, the rapid growth period ofL.tulipiferalasted for 12 years (the 6th to 17th year after planting), while the early growth of timber volume ofL.tulipiferawas slow in the period of the first year to the tenth year. After 12 year, the volume increased quickly, and reached the peak value at 20th year. The results of age-age correlation and early selection efficiency analysis showed that, for the DBH and tree height, the growth in the 6th year were significantly correlated with the growth in the 18th year, while for the volume, the growth in the 6th year were significantly correlated with growth in the 18th year. Setting 24th year as the age of final cutting, the optimum age for early selection inL.tulipiferawas the 16th-18th year. [Conclusion] The DBH and tree height grow rapidly at early age. The competition and differentiation among individuals increase significantly during half-mature stage. With the increment of stand age, the age of early selection should be postponed. In consequence of this result, the authors propose that early selection should be conducted at the 6th year to accelerate the process of tree breeding. While for the cultivation of large-diameter wood, thinning should be conducted after the 16th year.

Keywords:Liriodendrontulipifera; stem analysis; growth pattern; age-age correlation; early selection

林木在生长过程中，相同性状在不同年龄之间存在相关性，利用这种不同年龄之间的相关性可以开展早期选择研究[1]。迄今为止，林木早期选择研究相当广泛，其主要在集中在一些生长特性、形态特征、生理生化指标和物候等方面。王章荣[2]对福建华安马尾松天然林早晚相关分析得出10 a为马尾松最佳早期选择年龄，叶培忠等[3]对幼龄阶段杉木早期选择研究发现经过早期选择的林分具有显著的遗传增益。由于林木具有生长周期长的特点，因此，在林木中开展早期选择研究尤为必要。

1 材料与方法

1.1试验地概况

1.2标准地调查与树干解析

试验林为北美鹅掌楸人工纯林，整个林分内部环境条件相对一致，林分完全郁闭。2015年4月，在林内选取3个小班，小班面积约1亩，对选取的小班每木检尺，并分别对其所处的林地土壤状况，生境条件调查记录，然后在每小班中选取2株平均木进行树干解析。

1.3年年相关分析与早期选择效率

本研究采用SPSS19.0中Pearson成对变量相关分析对北美鹅掌楸胸径、树高、材积解析结果年年相关性分析。考虑到个体生长规律以及群体间的竞争性[11]，在6株平均木的基础上，增加了1株优势木编号7(高于标准木性状5%以上)及3株亚优势木编号8、9、10(低于标准木性状5%以上)，以提高参试对象的生长量变异度，从而提高分析结果的可靠性。

表1 解析木基本概况调查表

在林木未达到成熟年龄之前进行选择，可大幅度缩短选育周期，提高林木育种效率[1]。确定林木早期选择年龄时，不能单纯依据选择年龄或者早期性状值来确定。因此有必要对早期选择效率做出相应的比较，最终确定开展早期选择的必要性。本研究采用卢国美，等[12]的方法估算早期选择效率：E=Rpjm·Tm/Tj，式中E为早期选择效率，Rpjm为早晚期表型相关系数，Tj、Tm分别代表早、晚期相关年龄。

表2 胸径、树高、材积理论模型拟合方程

注：R2表示决定系数，Q为残差均方，F为假设显著性检测；

Note:R2represents determination,Qrepresents residual mean aquare,Frepresents signification test value.

2 结果与分析

2.1北美鹅掌楸生长过程分析

注：图1a为胸径生长过程曲线，图1b为胸径连年生长量变化曲线Note: Fig.1a Vegetation process of DBH, Fig.1b Annual increment of DBH图1 胸径生长过程Fig.1 Growth curve of DBH

注：图2a为树高生长过程曲线，图2b为树高年生长量变化曲线Note: Fig.2a Vegetation process of tree hight, Fig.2b Annual increment of tree hight图2 树高生长过程Fig.2 Growth curve of tree hight

注：图3a为材积生长过程曲线，图3b为材积年生长量变化曲线Note: Fig.3a Vegetation process of volume, Fig.3b Annual increment of volume图3 材积生长过程Fig.3 Growth curve of Volume

2.2北美鹅掌楸生长性状年年相关

表3 胸径年年相关

注: ① “ * ” 在 0.05 水平(双侧)上显著相关；“ ** ”在 0.01 水平(双侧)上显著相关

②由于2a，4a部分个体尚未达到1.3米，用地径代替胸径分析

Note: ① “ * ” signification correlation at 0.05 level; “ ** ” signification correlation at 0.05 level.

表4 各龄级树高相关性

注：“*”表示显著性相关(5%水平)，“**”表示极显著性相关(1%水平)

Note: “ * ” signification correlation at 0.05 level; “ ** ” signification correlation at 0.05 level.

2.3早期选择效率分析

表5 各龄级材积相关性

注：“*”表示显著性相关(5%水平)，“**”表示极显著性相关(1%水平)

Note: “ * ” signification correlation at 0.05 level; “ ** ” signification correlation at 0.05 level.

2.3.2 林木育种早期选择效率 对于培育优良用材林、风景林以及生态公益林等来讲，通过尽快选择获取干形较好，生物量高的品种非常重要。早期选择有利于缩短育种周期，加速林木育种进程，尽快的进行早期选择可显著提高林木育种效率。根据胸径、树高、材积相关数据，若以18 a为伐期年龄进行早期选择效率分析，结果如表6所示，胸径、树高、材积选择效率分别在6 a、6 a、4 a最大，选择效率分别为1.947、1.935、2.156。考虑到林木生长规律及育种成效，因此，在6 a进行早期选择为宜。

3 讨论

本文以24 a北美鹅掌楸人工林为研究对象，通过树干解析的方法研究其生长规律。树干解析结果显示北美鹅掌楸胸径、树高连年生长量曲线峰值出现要明显早于材积生长曲线，推测其原因在于幼龄期北美鹅掌楸尖削度变化较大，这种现象在其他树种中同样存在，赵西平在对幼龄雪松胸高形数以及希费尔形率变异性分析中明确表示其不同年龄干形变化较大[13]，导致这种不稳定变化很有可能是由于树冠圆满度的影响。而干形作为衡量单株立木材积以及林分蓄积量的重要指标，其变化将直接影响到林木材积增长量变化[14]，因此，加强幼龄期抚育管理将有利于改善北美鹅掌楸干形，提高单位面积林分蓄积量。

表6 大径材早期选择效率评价

注：“*”表示显著性相关(5%水平)，“**”表示极显著性相关(1%水平)

Note: “ * ” signification correlation at 0.05 level; “ ** ” signification correlation at 0.05 level.

表7 育种早期选择效率评价

注：“*”表示显著性相关(5%水平)，“**”表示极显著性相关(1%水平)

Note: “ * ” signification correlation at 0.05 level; “ ** ” signification correlation at 0.05 level.

1976年，Wright[15]在其专著中明确提出早期选择的方法在林木育种研究中的必要性。此后，国内外进行了大量的早期选择研究，分别在胸径、树高、材积[16-17]，木材材性、密度、颜色[18-20]以及管胞长度[21]等方面，取得了良好的效果。然而，早期选择年龄在不同树种，及相同树种不同立地条件、生境以及抚育措施都会有一定差异，过早选择则普遍存在错选、漏选情况[22]。迄今为止，有关鹅掌楸属树种生长性状早晚相关的报道极少，关于鹅掌楸属生长性状早期选择研究更是寥寥无几。李斌[18]通过对17 a鹅掌楸人工林材性研究结果表明材性性状的早期选择不应早于7 a。Ryu，等[23]对不同立地条件下38 a北美鹅掌楸成熟林分的生长性状综合分析评价，最终确定20 a为北美鹅掌楸早期选择的最适年龄。

在不同栽培条件、林分密度，伐期年龄等因素影响下，得到的结论也不尽相同，国内外对于北美鹅掌楸的早期选择年龄尚未有统一的定论。总之，随着北美鹅掌楸林分年龄的增大，研究获得的早期选择年龄也相应地延迟。考虑苗期生长相对较慢，随着年龄增长，个体间竞争加剧可能出现的分化现象，在确定早期选择年龄中，应当慎重考虑，结合不同的育种目标，从培育不同林中角度作出适当的选择，更有利于集约、高效、科学的利用林木资源。本文研究结论对于开展北美鹅掌楸早期选择有较高的参考价值。当然，鉴于本试验林分尚未完全达成熟龄，因而本研究结果有待于今后进一步的验证。

4 结论

[1] 王明庥. 林木遗传育种学[M]. 北京：中国林业出版社，2001:165-166.

[2] 王章荣,陈天华,周志春,等. 福建华安马尾松生长早晚期相关及早期选择[J]. 南京林业大学学报,1987(3):41-47.

[3] 叶培忠,陈岳武,阮益初,等.杉木早期选择的研究[J]. 南京林业大学学报,1981(1):106-116.

[4] 吴淑芳,张留伟,蔡伟健,等. 杂交鹅掌楸材性、纤维特性及制浆性能研究[J]. 纤维素科学与技术,2011(4):28-33.

[5] 季孔庶,王章荣,温小荣. 杂交鹅掌楸生长表现及其木材胶合板性能[J]. 南京林业大学学报：自然科学版,2005(1):71-74.

[6] 黄仙爱. 杂交鹅掌楸木材加工利用研究[D].南京林业大学,2006.

[7] 张晓飞. 鹅掌楸不同交配组合子代幼龄期生长性状的遗传分析[D].南京林业大学,2008.

[8] 李火根,施季森. 杂交鹅掌楸良种选育与种苗繁育[J]. 林业科技开发, 2009(3):1-5.

[9] 冯源恒,李火根,杨 建,等. 两种鹅掌楸繁殖成效的比较[J]. 热带亚热带植物学报,2010,18(1):9-14.

[10] 孟宪宇. 测树学[M]. 北京：中国林业出版社, 2006.04.

[11] 陈伯望,沈熙环. 油松生长性状早期选择的研究[J]. 林业科学,1992,28(5):450-455.

[12] 卢国美,李国锋. 油松生长力早期选择的研究[J]. 河南林业科技,1994(2):12-14.

[13] 赵西平, 周 洋, 郭平平. 幼龄雪松干形的变异性[J]. 福建林业科技, 2013, 40(1):43-45.

[14] 钟德军, 李淑阁, 杨景辉,等. 落叶松树干干形的研究[J]. 河北林果研究, 2004, 19(2):126-129.

[15] Wright J W. Introduction to forest genetics.[M].Department of Forestry Michigan State University, 1976:163.

[16] Isik K, Kleinschmit J, Steiner W. Age-Age Correlations and Early Selection for Height in a Clonal Genetic Test of Norway Spruce[J]. Forest Science, 2010, 56(2): 212-221.

[17] Kumar D, Singh N B. Age-age correlation for early selection of clones of Populus in India[J]. Silvae Genetica, 2001, 50(3-4): 103-107.

[18] 李 斌，顾万春，鹅掌楸主要木材性状早期选择可行性研究[J].林业科学，2002, 38(6): 43-48.

[19] Montes C S, Hernández R E, Beaulieu J,etal. Genetic variation in wood color and its correlations with tree growth and wood density of Calycophyllum spruceanum at an early age in the Peruvian Amazon[J]. New Forests, 2008, 35(1): 57-73.

[20] Hannrup B, Ekberg I. Age-age correlations for tracheid length and wood density inPinussylvestris[J]. Canadian Journal of Forest Research, 1998, 28(9): 1373-1379.

[21] Sotelo M C, Beaulieu J, Hernandez R E. Genetic variation in wood shrinkage and its correlations with tree growth and wood density of Calycophyllum spruceanum at an early age in the Peruvian Amazon[J]. Canadian Journal of Forest Research, 2007, 37(5): 966-976.

[22] 赵承开. 杉木优良无性系早期选择年龄和增益[J]. 林业科学,2002,38(4):53-60.

[23 ] Ryu Keun-Ok，Han Mu-Seok，etal. Age-age Correlation on Volume Growth of Yellow Poplar (LiriodendrontulipiferaL.)[J]. Journal of Agriculture & Life Science. 2014,48(3):13-23.

(责任编辑：张 研)

GrowthPatternandEarlySelectionofLiriodendrontulipifera

HAOZi-yuan1,LIHuo-gen1,KANGHao1,WENXiao-rong1,HUYong-qing2,ZHANGJing-yi2,HUANGMin-ren1,TUFeng2,DAIZhao-xia2

(1.The Southern Modern Forestry Collaborative Innovation Center, Nanjing Forestry University Nanjing 210037, Jiangsu, China; 2.Xiashu Forest Farm Attached to Nanjing Forestry University, Jurong 212400, Jiangsu, China)

S792.21

A

1001-1498(2017)05-0878-08

10.13275/j.cnki.lykxyj.2017.05.023

2016-10-21

国家"十二五"科技支撑项目(2012BAD01B05)；江苏省高校优势学科。

郝自远(1992—)男，硕士研究生。研究方向：林木遗传育种。电话15077875132. E-mail：lxhzy1992@163.com.

* 通讯作者：李火根，教授，主要研究方向：林木遗传育种。E-mail：hgli@njfu.edu.cn 地址：210037 江苏省南京市龙蟠路159号南京林业大学林学院.