厚荚相思无性系的多性状综合评价与选择

陈国彪

(福建省龙海九龙岭国有林场，福建 漳州 363112)

厚荚相思(Acaciacrassicarpa)原产于澳洲、巴布亚新几内亚和印度尼西亚等地，具有生长快、耐干燥贫瘠、干形通直、土壤改良效果好等优点[1-3]。20世纪80年代起我国广东、广西、福建等省区开展了厚荚相思的引种试验和良种选育研究[4-5]，选育出一大批优良家系并应用于生产。近年来，厚荚相思造林以早期选育的优良家系为主，但由于实生繁殖种质材料变异大且亲本的优良性状难以保持，加之种子产量、质量不稳定[6]，因此，有必要对厚荚相思无性系进行研究。目前，国内厚荚相思良种选育工作多集中在优良家系的选择[7-10]，而有关优良无性系的选择尚未见报道。本研究利用在福建省龙海九龙岭国有林场测定的无性系调查资料，对参试的30个厚荚相思无性系进行综合评价与选择，旨在于筛选性状优良的无性系，为良种繁育和推广应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在福建省龙海九龙岭国有林场九龙岭工区18-1小班(经度117°38′57″～117°39′02″，纬度24°22′18″～24°22′26″)。该地为南亚热带气候区，年均温21 ℃，年极端最高温达41.5 ℃，年极端最低温可至0 ℃，年平均降水量1 500 mm左右。试验林地前茬为马尾松采伐迹地，海拔125 m，坡度20°～25°，坡向东南。林地土壤为花岗岩发育的山地红壤，土层厚度约1 m，立地质量为Ⅲ类地。

1.2 试验材料

30个参试厚荚相思无性系来源于福建省漳浦中西国有林场火烧埔工区的厚荚相思人工林中初选的优树。通过扦插繁育，造林时1年生容器苗苗高30 cm以上、地径0.3 cm以上。

1.3 试验设计

无性系测定试验采用随机区组设计，每个无性系试验小区28～34株，30个无性系3次重复，共90个试验小区。2011年4月营造试验林，穴规格为:60 cm×30 cm×30 cm，株行距为:2.5 m×2.5 m。营林措施如下：采伐迹地劈杂、清杂，挖穴回填表土，分别于造林当年6月和9月抚育锄草结合施肥1次，6月每株施尿素100 g，9月每株施质量分数为45%的氮磷钾复合肥150 g；2015年6月抚育锄草结合施肥1次，每株施用氮磷钾复合肥100 g，当年9月及2016年6月和9月分别全面锄草1次。

1.4 调查测定

造林后每年抽查树高、保存率、风害、寒害等情况，2017年7月对6年生的无性系试验林每木调查树高、胸径、枝下高、冠幅和干形。树高采用测高仪测量树体顶端到地面垂直高度。胸径采用围径尺测量1.3 m树高处树干直径。枝下高采用测高仪测量最下层分枝处到地面垂直高度。冠幅采用卷尺测量树冠南北向及东西向最大长度并计算平均值。干形采用 5分制，由专人目测打分，分级和评分值按国家林木干形评价标准[11]：Ⅰ级主干通直圆满没有弯曲；Ⅱ级主干基本通直圆满，有1个小弯；Ⅲ级主干一般通直圆满，有2～3个小弯；Ⅳ级主干弯曲；Ⅴ级严重弯曲。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分值分别为5、4、3、2、1。

1.5 数据处理

采用SPSS 20.0进行数据整理、方差分析、多重比较分析(Duncan′)和主成分分析。

1.5.1 单株立木材积 按照澳洲国际农业研究中心(ACIAR)相思类树种采用的材积公式[7][公式(1)]进行计算。

V=0.000 052 76D1.882 161H1.009 317

(1)

式中，V为材积/m3，D为胸径/cm，H为树高/m。

1.5.2 权重综合评分 对各无性系不同生长性状通过公式(2)进行标准化转换，然后采用公式(3)计算各无性系的综合评分[12]。

(2)

(3)

1.5.3 遗传增益估算 根据公式(4)计算指标无性系重复力，然后通过公式(5)计算入选无性系遗传增益。

(4)

(5)

2 结果与分析

2.1 厚荚相思无性系生长和干形性状的分析

参试无性系造林成活率均在90%以上，6年生保存率均在85%左右，且试验期间未出现风害、寒害症状，表现出较强的环境适应性，但从生长量和干形性状看，不同无性系差别较大(表1)。由表1可见，不同无性系胸径、树高、材积、枝下高、干形和冠幅分别在13.11～20.69 cm、10.17～20.10 m、0.086 5～0.188 0 m3、3.53～8.81 m、2.11～4.51和3.10～5.18 m之间。对参试无性系的各指标进行方差分析，胸径、树高、材积、枝下高、干形和冠幅均存在显著或极显著差异[F胸径(29,60)=6.027，F树高(29,60)=12.708，F材积(29,60)=3.079，F枝下高(29,60)=4.261，F干形(29,60)=5.310，F冠幅(29,60)=2.567，F0.01(29,60)=2.041]，表明不同无性系间的性状差异较大，从中选择优良无性系有意义。

表1 参试6年生厚荚相思无性系生长情况1)

进一步对不同无性系各项性状指标进行多重比较表明，胸径以36号和44号无性系最大，显著大于除19、4、14号以外的其他无性系；树高以30号无性系最大，显著大于除43、41号外的其他无性系；材积以43号无性系最大，显著大于40、30、44号等19个无性系；枝下高最高的无性系为30号和10号，显著大于除41号外的其他无性系；干形分值最高的无性系为30号，显著大于除43号和9号外的其他无性系；冠幅最大的无性系为1号，显著大于27、42、24号等16个无性系。根据多重比较结果，各项指标表现较好的无性系均不统一，从中多性状选择优良无性系难度较大，需要使用综合评分法进一步评价和选择。

2.2 多性状综合评价与优良无性系的选择

由于性状较多且之间存在相互关联，将会影响综合评价的精度，因此，先通过主成分分析计算各个评价性状的权重，再进行综合评价和选择。采用SPSS 20.0中的主成分分析法对30个厚荚相思无性系进行主成分分析(表2)，提取的前两个主成分累计贡献率为82.161%，所包含信息量满足要求。由主成分中各指标特征向量可知，主成分1主要包含树高、枝下高和干形3项指标的信息；而主成分2主要包含材积、冠幅和胸径的信息。以不同无性系各项指标特征根及特征向量[13],求出各性状对综合指标的贡献率以及经归一化处理后的权重系数(Kj)。胸径、树高、材积、枝下高、干形和冠幅在评价体系中的权重分别为：2.97%、23.04%、24.28%、20.06%、11.71%和17.94%。

表2 各评价指标的特征根及特征向量

根据综合评分标准化公式对各指标进行标准化，并计算各无性系的综合评分(表3)。

表3 参试厚荚相思无性系综合得分

考虑到初次选择且林龄未到主伐年龄，较为合适的入选率为20%～50%[14-15]。不同入选率的入选无性系及各项指标均值见表4。从表4看出，若入选率控制在20%～30%，入选无性系生长性状的遗传增益较高，材积遗传增益达10%以上，但是入选的无性系只有6～9个，遗传资源较少而不利于繁殖应用和遗传改良；若入选率控制在40%～50%，入选无性系个数增加到12～15个，生长性状的遗传增益也随之下降，但材积遗传增益仍维持在10%左右。因此，从遗传选育和繁育应用的种质资源角度考虑，确定以50%入选率初步筛选出以下优良无性系：43、30、41、15、10、14、38、42、23、40、31、4、39、19、27号。

表4 入选厚荚相思无性系生长量

3 小结

本研究表明，30个参试厚荚相思无性系的6个性状差异均达显著或极显著水平，从中选择优良无性系有意义。经主成分分析，胸径、树高、材积、枝下高、干形和冠幅在评价体系中的权重分别为：2.97%、23.04%、24.28%、20.06%、11.71%和17.94%。经综合评分法计算各无性系综合评分，按照50%入选率选出43、30、41、15、10、14、38、42、23、40、31、4、39、19、27号,共15个较为优良的无性系，其胸径、树高、材积、枝下高、干形、冠幅均值分别为16.06 cm、15.16 m、0.150 8 m3、6.30 m、3.30、4.22 m。某一无性系的表现型是由其所处的环境和自身的基因所决定，在相同的立地环境下，无性系的性状差异取决于亲本基因，但环境效应对无性系的影响较大。本试验结果只是一个试验点一次测试的结果，因此初步选择的优良无性系的稳定性、适应性还有待多点多年测试检验。