油用蓝桉优良单株早期选择研究

王晓丽， 杨 燕， 俸桂莲， 曹子林

(1.西南林业大学林学院， 云南 昆明 650224； 2. 西南林业大学生态与水土保持学院， 昆明 650224)

蓝桉(EucalyptusglobulusLabill.)是桉树中少有的油、材兼用树种，经济价值显著，蓝桉叶含挥发油，是世界桉叶油生产的主要来源植物[1]，广泛分布于温带和亚热带地区的很多国家，世界范围内的种植面积达2 000万hm2[2]，我国以云南栽培最多，生长最好，云南为全球桉叶油的最大产地，占90%的市场份额[3]。蓝桉为世界公认的无性难繁树种[4]，云南蓝桉人工林培育的材料来源主要是种子和实生苗，但良种资源少，质量良莠不齐[5]。蓝桉生产桉叶油的原料主要是嫩枝叶，专用蓝桉经济林(林木为丛生状，枝上为阔而无柄的幼态叶)每年可产嫩枝叶8～15 t·hm-2，而间伐和萌芽定株每年产嫩枝叶仅2～3 t·hm-2[6]，因此发展专用蓝桉经济林是解决桉叶油生产中原料供应问题的途径，其中高产油种质材料的苗期早期选择成为亟待解决的问题。

林木优良单株苗期早期选择(超级苗选择)是根据林木优良性状在早、晚龄间存在的正相关关系，针对其苗期的性状表现，进行优良个体选择，是早期获得优良基因型的主要途径之一，可以缩短育种周期[7]。前人在银杏(Ginkgobiloba)[8]、鹅掌楸(Liriodendronchinense)[9]、马尾松(Pinusmassoniana)[10]、臭椿(Ailanthusaltissima)[11]、木荷(Schimasuperba)[12]、云南松(Pinusyunnanensis)[13]、火炬松(Pinustaeda)[14]、毛叶山桐子(Idesiapolycarpa)[15]、杉木(Cunninghamialanceolata)[16]、湿地松(pinuselliottii)[17]、蓝桉和直干桉(Eucalyptusmaideni)[18]等树种上开展了超级苗选择方面的相关研究，但研究主要集中在超级苗和普通苗的苗期及其造林后生长形态指标对比方面，目前未见蓝桉高产油优良单株早期选择(超级苗选择)方面的研究报道。本试验以相同育苗环境下培育的480株二年生蓝桉实生苗为材料，分别于夏季(8月份)、冬季(12月份)和翌年春季(4月份)采集各样株的叶样，测定各样株的叶片数量、叶片重量和叶片含油率，探讨蓝桉高产油优良单株苗期早期选择的方法，为蓝桉高产油基因型的早期获得提供途径和基础材料。

1 材料与方法

1.1 材 料

以480株二年生蓝桉实生苗为试验材料。蓝桉苗木于2016年6月播种，种子来自于云南昆明，在西南林业大学苗圃中整地做床，采用条播育苗；待苗高5 cm左右时进行移栽，株行距为5 cm×5 cm；待苗高50 cm左右时第2次移植，株行距为30 cm×30 cm；2017年6月做平茬处理，平茬高度为15 cm，苗木促萌效果较好。

1.2 方 法

1.2.1蓝桉单株产油量相关指标测定

分别于2018年8月、12月和2019年4月蓝桉的不同生长季节，采集各样株的叶样，测定不同季节各样株的叶片数量、叶片重量和叶片含油率。各样株的叶片数量和叶片重量采用标准枝法测定[19]，每样株从其树冠中部剪取5个标准枝(枝上的叶片数量和叶片大小具有该样株枝条的普遍特性)，每个标准枝的长度为60 cm，采收全部叶片计数和称重，根据叶片数量和叶片重量以及标准枝总长度，计算每米枝条的叶片数量和叶片重量，再根据样株着生叶片枝条总长度，推算样株的叶片数量和叶片重量。每样株取新鲜叶片30 g，洗净并擦干表面水分，剪碎后放入圆底蒸馏瓶中，加入200 mL蒸馏水，采用水蒸气蒸馏法[20]蒸馏至桉叶油不再产生为止，以提取出各样株的桉叶油。将桉叶油称重后计算各样株的叶片含油率，公式如下：

叶片含油率(%)=[桉叶油重量(g)/新鲜叶片重量(g)]×100%。

根据每样株的叶片重量和其叶片含油率，计算各样株的单株产油量。

1.2.2数据分析

通过Excel 2007软件进行数据整理，利用SPSS 17.0软件对3个不同生长季节各样株的叶片数量、叶片重量、叶片含油率和单株产油量进行方差分析[18]。

1.2.3蓝桉高产油优良单株苗期早期选择方法

蓝桉高产油优良单株苗期早期选择采用标准差法[18]。

1) 根据3个不同生长季节各样株叶片数量、叶片重量和叶片含油率的基础数据，分别统计3个不同生长季节各测定指标的平均值及相应的变异系数和标准差，分析3个不同生长季节各测定指标间的相关性。

2) 根据对高产油优良单株的需求和选择强度来确定适宜的标准(以叶片数量、叶片重量和叶片含油率哪个指标为主以及合适的标准差倍数)。

3) 根据确定的适宜的标准对高产油优良单株进行选择。

2 结果与分析

2.1 不同生长季节蓝桉苗木叶片数量、叶片重量、叶片含油率和单株产油量的分析

分别对蓝桉3个生长季节苗木的叶片数量、叶片重量和叶片含油率做差异分析。利用 SPSS软件进行聚类分层并合并处理(10步长分析法),蓝桉夏季的叶片数量、叶片重量和叶片含油率分别分成7组、7组和6组；蓝桉冬季和春季的叶片数量、叶片重量和叶片含油率均分别分成8组、7组和5组。根据聚类分层结果进行方差分析，结果(表1)表明，同一生长季节蓝桉的不同个体间叶片数量、叶片重量、叶片含油率均呈极显著差异。林木优良单株选择的基础是个体间特定指标具有显著差异,蓝桉3个生长季节的苗木在桉叶油生产指标方面具备了这一选择基础，即该树种3个生长季节的苗木具备了进行优良单株选择的桉叶油生产基础。

表1 同一生长季节蓝桉苗木叶片数量、叶片重量、叶片含油率的方差分析

分别对蓝桉3个生长季节苗木的叶片数量、叶片重量和叶片含油率进行变异系数分析(表2)，结果表明，同一生长季节蓝桉苗木的桉叶油生产指标的变异系数依次为：单株叶片重量>单株叶片数量>株叶片含油率，说明3个生长季节苗木的3个桉叶油生产指标均存在单株叶片重量差异最大，单株叶片含油率差异最小的情况，但3个桉叶油生产指标的变异系数(29.27%～93.68%)总体来说皆较大。对不同生长季节蓝桉苗木叶片数量、叶片重量、叶片含油率和单株产油量的方差分析(表3)表明，苗木叶片数量、叶片重量和单株产油量3个指标在不同生长季节间均无显著差异(p>0.05)；苗木叶片含油率在不同生长季节间存在极显著差异(p=0.004)，冬季叶片含油率极显著大于夏季，且春季为过渡组，说明苗木叶片数量、叶片重量和单株产油量3个指标的季节稳定性较强。对3个生长季节蓝桉苗木叶片数量、叶片重量和叶片含油率的相关性分析(表4)表明，同一生长季节蓝桉苗木的3个指标间均存在极显著正相关(p=0.000)。由于林木早期通常是选择变异较大且稳定性较好的性状指标，因此，综合变异系数分析、方差分析和相关性分析，认为蓝桉高产油优良单株苗期早期选择应以单株叶片重量为主，其他2个指标为辅。

表2 不同生长季节蓝桉苗木叶片数量、叶片重量和叶片含油率均值、极差和变异系数

表3 不同生长季节蓝桉苗木叶片数量、叶片重量、叶片含油率和单株产油量的方差分析

表4 不同生长季节蓝桉苗木叶片数量、叶片重量和叶片含油率的相关性分析

2.2 蓝桉高产油优良单株苗期早期选择标准

蓝桉优良单株苗期早期选择以高产桉叶油为目标，以提供无性繁殖的高产油优良材料，为实现蓝桉人工林的定向培育，提高专用蓝桉经济林的经济效益奠定基础。因此，为确定高产油优良单株苗期早期选择标准，以同一生长季节蓝桉苗木的单株叶片重量为主要指标，单株叶片数量和单株叶片含油率为辅助指标，以平均单株叶片重量加上1～3倍标准差开展选择分析(表5)。3个生长季节蓝桉苗木的单株叶片重量加上1倍标准差时入选株数为25～33，且入选率为5.21%～6.88%，加上2倍标准差时入选株数为15～21，且入选率为3.13%～4.38%，加上3倍标准差时入选株数为6～10，且入选率为1.25%～2.08%。说明加上1倍标准差和2倍标准差时入选株数较多，可满足多无性系混合造林的数目要求，即“在同一立地上有7～15个无性系就有了安全保障[7]”，且入选率中等，入选群体中表现突出的个体占比较高，总体质量相对较好；加上3倍标准差时入选株数较少，入选率较低，入选群体中虽皆为表现突出的个体，总体质量也高，但是无法满足实际工作中对苗木量的需求。综合考虑入选株数、入选率、实际工作中对苗木数量的需求和苗木的整体质量情况，蓝桉高产油优良单株苗期早期选择以苗木的单株叶片重量加上2倍标准差作为选择标准是合适的。

表5 蓝桉高产油优良单株苗期早期选择标准分析

2.3 蓝桉高产油优良单株苗期早期选择结果

3个生长季节的蓝桉苗木高产油优良单株早期选择均以其平均单株叶片重量加上相应的2倍标准差为依据(表6)。经过初选，3个生长季节的蓝桉苗木最终平均入选率为3.61%，入选的优良单株在单株叶片重量上具有很大的优势，3个生长季节蓝桉苗木平均单株叶片重量增加257.92%，说明蓝桉优良单株选择效果显著。蓝桉3个生长季节的优良单株选择是在相同的供试苗木(对供试所用苗木进行逐一挂牌)上进行的，蓝桉3个生长季节优良单株选择同时入选的单株数量占各生长季节入选单株数量的比例的平均值为53.04%，表明蓝桉苗木单株叶片重量指标在3个生长季节间存在较大的正相关关系，蓝桉优良单株早期选择结果具有可行性和有效性。选取的蓝桉高产油优良单株，可为其专用经济林提供优良的基因型和无性扩繁的种质材料。

表6 蓝桉高产油优良单株苗期早期选择结果及增量效果

3 结论与讨论

以往研究中，关于林木超级苗选择皆是以苗木生长量指标为标准从材用性方面来进行的，刘代亿等[21]关于一至三年生云南松苗木的超级苗选择是以苗高为主要筛选指标，以平均苗高加上2倍标准差作为选择标准；王晓丽等[18]分别以蓝桉、直干桉5月生和10月生实生苗为试验苗木，研究确定了2个树种的超级苗初选标准皆为苗木平均苗高加上2倍标准差；宋墩福等[12]对一年生木荷苗木超级苗选择是将苗高和地径2个指标放在同等重要的位置来考量，以苗高、地径同时加上1倍标准差作为选择标准；吕学辉等[13]认为，云南松优良家系超级苗选择的标准为各家系平均高生长量加上1倍标准差，可见不同树种材用性方面的超级苗筛选中所用指标或选择标准是有所差异的，形成此种差异的原因与不同树种苗期生长存在一定的特异性和差异性有关，因此对于所研究的具体树种的超级苗的选择指标和标准进行探讨是非常必要的。由于目前未见关于林木次生代谢产物生产方面的超级苗选择的研究报道，因此本研究借鉴前人关于林木生长量为主的材用性方面的超级苗选择的思路，开展了蓝桉高产油优良单株选择标准的探讨。

发展油用蓝桉经济林是解决桉叶油生产中原料供应问题的有效途径，高产油种质材料的筛选与利用是其中的关键。蓝桉单株产油量与含油率和叶量有关，含油率受林木遗传与环境的共同影响。本研究中，同一生长季节的蓝桉苗木的不同个体间单株叶片数量、叶片重量和叶片含油率均呈极显著差异，同一生长季节的蓝桉苗木的叶片重量的变异系数大于叶片数量和叶片含油率的变异系数，蓝桉苗木的叶片含油率在3个生长季节间存在极显著差异(p=0.004)，同一生长季节的蓝桉苗木的单株叶片数量、叶片重量和叶片含油率两两间均呈极显著正相关，因此蓝桉高产油优良单株的选择应以单株叶片重量为主、单株叶片数量和叶片含油率为辅；综合考虑入选株数、入选率、实际工作中对苗木数量的需求和苗木的整体质量(苗木产油量的情况)，以苗木的平均单株叶片重量加上其2倍标准差作为蓝桉高产油优良单株苗期选择标准是适宜的。今后可通过扦插或组培技术[4]将入选的蓝桉高产油优良单株无性系化，进而建立由优良无性系作为造林材料形成的油用蓝桉经济林，提高林地利用效率，更好地满足桉叶油生产中的原料供应。