不同种源地杉木良种选择与评价

2018-07-27袁雅琪谭新建钟秋平袁小军郭红艳袁婷婷葛晓宁

中南林业科技大学学报 2018年9期

袁雅琪，谭新建，钟秋平，袁小军，晏巢，郭红艳，袁婷婷，罗帅，葛晓宁

（中国林科院亚热带林业实验中心，江西分宜 336600）

杉木Cunninghamia lanceolata是杉科Taxodiaceae杉木属Cunninghamia常绿乔木的一种[1]。杉木具有生长快、产量高[2]等特点，木材性能好，用途广泛，运销数量大，种植范围广[3]。它的木材是优质的纸浆用材，也是高质量的建筑、装饰材料[4]。杉木一般分布在亚热带的南方17省区，在东经101°30′[5]～121°53′[6]、北纬 19°30′～34°03′之间[7]，为中国长江流域、秦岭以南地区栽培最广、生长快、经济价值高的用材树种。栽培区北起秦岭南坡、河南桐柏山、安徽大别山、江苏句容、宜兴，南至广东信宜、广西玉林、龙津、云南广南、麻栗坡、屏边、昆明、会泽、大理，东至江苏南部、浙江、福建北部和西部山区，西至四川大渡河流域（泸定磨西以东地区）及西南部安宁河流域。垂直分布的上限常随地形和气候条件的不同而有差异。中国已成为全球第二大木材消耗国，木材消耗总量增长了173%[8]。在新中国成立以来，就开始大面积种植杉木，为经济社会发展提供了大量的木材资源[9]。目前中国的17个省（区）分布着300余个杉木树种，但品种差异性大，适应的地域性也有不同[10-11]，而我国针对林木良种生产的需求开展研究不够，没有制定适应社会发展和林业多样化需求的林木育种目标，许多社会急需发展的树种没有开展遗传改良，而且区域发展也不平衡，因此，开展杉木优良种质选择工作，将有望获得在丰产性、优质性及高适应性方面遗传增益更高的优良群体和单株，推动良种化水平和优良种苗的繁育进程。

1 试验地概况

本实验设在中国林业科学研究院亚热带林业实验中心（以下简称“亚林中心”），地处江西省分宜县境内。分宜县位于赣中偏西，袁河中游，在东经 114°29′～114°51′、北纬 27°33′～28°08′之间，属低山丘陵地貌，最高海拔大岗山主峰1 091 m。分宜属亚热带湿润性气候，雨量充沛，阳光充足，气候温和，无霜期长，土层肥厚，适宜于农作物生长。年均气温为17.2 ℃，年均降水量为1 600 mm，全年无霜期为270 d。

本选题是基于杉木用材林经济成熟期（主伐期）对亚林中心现有杉木大量优良种质的整理与评价，实现了优良种质的遗传整理和长期保存；同时本选题开展的林木优良种质筛选研究是对亚林中心自20世纪80年代以来建立的杉木种源试验林、优良无性系测定林、种质资源异地保存区、二代半种子园及栽培实验示范林进行调查测定、建立详细系统的档案材料，是在来自于杉木全分布区1.6万余份杉木种质基因库及其各种子代测定林基础上开展的，且这些种质资源林多数已进入经济成熟期，其商品性、丰产性和对本地气候适宜性方面已能充分体现。

2 材料与方法

2.1 试验材料

试验是以亚林中心自20世纪80年代建立的杉木优良无性系测定林、种质资源收集圃、子代测定林、种子园、种源实验林、栽培试验示范林的1.8万余份杉木种质基因为材料，位于亚林中心年珠林场的种源林，收集于南方十三省（区）183个产地，嫁接了1 764株。

2.2 试验方法

2.2.1 杉木种质资源生长量的观测

对30年生杉木地理种源试验林的183个种源选择3 000多株进行挂牌，对其展开每木调查和木材生长量分析，测量其树高和胸径等生长量指标，基于其生长量指标等基础数据，采用性状聚类分析法，筛选出生长比较优良的地理种源和本地种源的木蕊，并对其年轮进行分析。

2.2.2 年轮分析

测量4个生长阶段的径向生长量，计算不同生长阶段的杉木F值，分析出选择哪一个年龄段杉木速生种源效果最好。

3 结果与分析

3.1 数据调查结果

对30年生杉木地理种源试验林的183个种源选择3 000多株进行挂牌，对其展开每木调查和木材生长量分析，分别测得1984年、1989年、2012年杉木的树高、胸径的数据并进行分析。

基于其生长量指标等基础数据，采用性状聚类分析法，筛选出生长比较优良的地理种源和本地种源的木蕊，并对其年轮进行分析，旨在选出优良的地理种源。运用NTSYSpc2.1e软件计算数据且生成聚类图。其公式为：

Eij=[Σk(Xki-Xkj)2]1/2。

式中：Eij为第j个样品与第i个样品的欧氏距离；Xki为第i个样品在第k个特性上的数值；Xkj为第j个样品在第k个特性上的数值。

杉木地理种源试验数据的性状聚类分析结果见图1。

从图1分析得出，当遗传距离＞3.75时，这些杉木地理种源可以聚类成2大类，一类是生长较好的，另一是生长较差的，选择37、100、34、44、39、153、120、49、118、139、32、41、47、152、42、147、24、90、87、111、148、149、43、128、30、177、82、38、95、96、150、136、84、164、67、151、140、40、48、33、35、163、92、31、36这类生长较好的种源用年轮分析法对其进行更深入的研究，筛选出更好的良种。

图1 杉木地理种源的聚类结果Fig.1 Chinese fir geographical provenance clustering results

3.2 年轮分析

3.2.1 不同年龄段年轮宽度的种源差异

不同杉木种源的4个生长发育阶段径向生长量分别为3.80～11.77 mm（成熟期）、5.55～14.98 mm（近熟期）、18.70～42.91 mm（中龄期）、59.24～82.25 mm（幼龄期），径向生长量间的极差分别达到了7.97 、9.43 、24.20 和23.02 mm。在这45个入选种源中存在生长快和生长慢的种源，说明进行杉木种源选择可以获得较好的效果。表1列出了杉木种源不同年龄年轮宽度的方差分析结果。

从表1可以看出，杉木幼龄、中龄，近熟和成熟期4个生长阶段年轮宽度都存在显著或极显著的种源差异，显著程度由小到大为中龄期、幼龄期、近熟期、成熟期。结果表明，在杉木的生长阶段中幼龄期和中龄期选择杉木速生种源可以获得最好的结果。

表1 杉木种源不同年龄段年轮宽度的方差分析†Table1 Different age groups of Chinese fir provenance annual ring width of variance analysis

3.2.2 不同年龄段年轮宽度现实增益的种源效应

比较4个年龄段年轮宽度均值，可发现杉木幼龄阶段径向生长量占整个生长发育阶段的50%左右。说明相对于幼龄阶段，后三个生长发育阶段的增产能力均出现大幅度降低。结合年轮宽度均值，比较分析了4个年龄段的现实增益，杉木幼龄阶段的增益明显小于后三个生长发育阶段的现实增益。在所列出的10个种源中，幼龄期的增益均值仅为9.64%，而中龄期、近熟期和成熟期的现实增益的均值则分别达到了65.59%、103.31%和96.30%。其原因是本地参试种源后期增产能力与幼龄期相比下降了67.07%、90.95%和92.38%，分别大于其他种源的50.26%、83.00%、86.36%。这也说明2个本地的种源属于前期速生种源。各年龄段现实增益较大的前10个产地的种源见表2。

表2 不同年龄段年轮宽度现实增益Table2 Different age paragraph tree-ring width real gain

由表2可以看出，幼龄期、中龄期和近熟期的现实增益得均值则分别达到了9.64%、65.59%和103.31%。其原因是后期当地苗木产能增幅较年轻时分别下降了67.07%，90.95%和92.38%，所以湖南会同、福建大田、福建永安、贵州榕江、广西融水四荣属于前期速生种源。杉木按生长阶段种源分类结果见图2。

图2 杉木按生长阶段种源分类Fig.2 Chinese fir provenance classi fication according to the growth stage

4 结论与讨论

4.1 讨论

杉木优良品种选育自20世纪50年代开展以来，福建林学院俞新妥教授在不同的杉木育种地区开创了杉木遗传育种领域研究的先例[12]。王明怀等[13]的研究表明，杉木种源和杉木家系的体积、高度、胸径和其他特征存在显著的遗传差异。陈益泰和张建章的研究资料[14]说明，个体林分间和林分间的变异量差异只占四分之一以上，遗传差异占四分之三以上[15]。洪菊生等对广东乐昌、广西融水、福建大田、福建建瓯、四川邻水和江西铜鼓等6个种源进行综合评定，得出福建建瓯、广东乐昌、广西融水、四川邻水、江西铜鼓和福建大田等6个种源为稳产丰产种源；产量高、材质优质的3个种源分别为福建南平、贵州锦屏和广西融水。

杉木是一种速生用材树种，具有很高的经济价值。通过本试验的实施，为进一步进行遗传改良奠定了坚实的基础。这将有助于提高这些树种培育的理论和实践水平，加快我国林业良种化进程。虽然这个试验的实施在杉木优良品种的选择评价和遗传改良方面取得了一定的结果，但仍有不足。由于时间限制，本研究仅着重研究各种杉木种源的生长指标，并未涉及各种分子生物学来源的研究。为了给选择杉木良种提供更科学的依据，下一步应对不同种源的杉木分子学领域进行深入研究。