杉木优良无性系与自由授粉家系生产试验的早期生长分析

杨晓辉 王平冲 陈波涛 王安文 田小琴 付 品 李 芳

(1.台江县林业局，贵州 台江 556300；2.贵州省核桃研究所，贵州 贵阳 550005；3.贵州省林业科学研究院，贵州 贵阳 550005)

杉木(CunninghamialanceolataHook.)是我国特有的优良用材和重要商品材树种，也是贵州三大主要造林树种之一，在全省广为栽培，深受林农喜爱，贵州第四次森林资源调查显示，杉木人工林面积和单位蓄积量位居全省主要乔木林之首[1]。现有杉木人工林主要是实生家系苗营造，其中优良种源和优良家系(种子园生产自由授粉家系为主)的1年生裸根苗造林面积最大，优良无性系苗造林面积较小，而全同胞家系苗造林主要是科研应用于营建遗传测定林其面积最小。杉木优良无性系和优良家系选育是杉木科研最活跃的领域，针对速生性状的研究报道最多，材积增益多在15%以上[2-11]；扦插苗成本大大超过播种苗[12]，相同家系实生繁殖苗与扦插繁殖苗造林13年后的生长、材性表现基本一致[13]，造林6 a后单株立木材积生长量大小为第3代种子园良种>红心杉良种>“洋020”无性系[14]，造林3 a的西山良种苗树高大于福建组培苗，良种苗造林初期生长迅速[15]。杉木无性系苗木大小对造林成活率影响不显著，对幼林生长量则有显著影响[16]；杉木无性系不同苗木规格造林后随着林龄的增长其树高、胸径和材积差距逐步减小[17]。但是，杉木人工林发展是采用实生苗还是无性系苗造林，不同研究人员得出结果差异很大，杉木人工林的发展方向是走家系林业，还是无性系林业或者二者均可，也未统一意见。

贵州上世纪90年代以前的杉木营林生产及研究表明，相同改良世代的扦插无性系苗造林比实生苗早期生长快，考虑苗木和造林等生产，15年左右主伐利用的短周期速生丰产用材林宜采用无性系扦插苗，而20年以后主伐利用的用材林以优良家系实生苗为优。基于了解杉木优良无性系和种子园良种的生长表现，2017—2018年在台江县营建了审定无性系良种即福建“洋061”优良无性系和贵州黎平2代种子园良种的生产性试验，通过调查分析生产试验示范林的早期生长状况，以及未来的定期观测，为贵州杉木良种造林及国家储备林基地建设提供技术支撑，促进杉木人工林高质量发展。

1 材料和方法

1.1 试验地自然条件概况

试验地位于台江县革一镇新寨村，气候属中亚热带温和湿润气候区，雨量充沛，冬无严寒，夏无酷暑，年平均气温15.9 ℃，年平均降水量1096.7 mm，年平均相对湿度88%，无霜期320 d。造林地的地貌为低山浅切割山地，海拔700 m，成土母岩以砂页岩为主，土壤为山地黄壤，前茬为马尾松次生林采伐迹地，立地条件中等、立地指数16左右。

1.2 生产性试验的种苗来源和造林试验设计

生产性试验示范林营建的种苗为优良无性系苗和自由授粉家系苗。优良无性系为贵州台江福林森科技造林专业合作社从福建顺昌绿茂种苗有限公司购买的福建省审定的“洋061”无性系扦插寄栽苗(苗龄0.2 a，苗高≥5 cm、地径≥0.2 cm)，在革一镇稻田培育1年后的无性系裸根苗用于造林；自由授粉家系为贵州省黎平县杉木2代种子园自由授粉混系种子在台江县国有林场山地播种培育的1年生裸根苗。

试验示范林采用片状集中栽培的对比试验，未设计重复，对照为台江商品种1年生裸根苗。造林株行距2×2 m，造林后按照杉木速生丰产林技术措施开展抚育管理。

1.3 生长性状调查与统计分析

苗木停止生长后，根据圃地苗木生长表现，按照好、中、差3个等级分别典型抽测15株以上的苗高、地径，Ⅱ级规格以下苗木统计株数不测量苗高和地径。试验示范林停止生长后的休眠期，选择立地条件基本一致的地段，对地径、树高、冠幅直径、上半年新抽梢(长度)，林龄2 a分坡位调查，林龄3 a从坡上部到下部(不分坡位)随机调查，调查当年的6月底抽测上半年新梢生长情况，调查样本数30株以上。对林龄3 a的试验示范林，在坡中部同一海拔梯度分别抽测黎平自由授粉家系、“洋061”无性系、台江商品种造林的20株地径、树高、直径和上半年新抽梢。调查方法和工具采用《主要造林树种苗木质量分级》(GB 6000-1999)的规定[18]，即地径采用游标卡尺测量，读数精确到0.05 cm；苗高、树高、冠幅直径、上半年新抽梢等使用钢卷尺测量，读数精确到1 cm。

采用Excel2020统计分析调查原始数据，开展成对双样本均值t检验。变异系数(CV/%)=标准差/平均值×100。

2 结果与分析

2.1 两种苗木的质量等级分析

优良无性系和自由授粉家系苗木调查统计结果(表1)，表明优良无性系苗的苗高、地径、高径比值均大于自由授粉家系苗，变异系数则以自由授粉家系苗木较大。苗高和地径的成对双样本均值t检验结果，均显示“洋061”扦插寄栽苗培育1 a的苗木规格大于黎平2代混系种子1 a播种苗(P<0.01)。苗木质量等级的高低除了与繁殖材料遗传特性有关外，繁殖采用种质的播种品质、圃地的立地和育苗技术水平及管理程度高低等是重要因素，杉木育苗生产中后者的表现尤为突出。“洋061”无性系扦插寄栽苗培育1a比自由授粉家系种子播种苗从生长周期上来说多了0.2 a，年龄效应上超过1年，培育苗木使用的圃地肥力也是无性系苗高(稻田大于山地)，不宜以苗高、地径的大小来比较苗木质量的高低。应考虑高径比值，通常高径比值越小其苗木质量更优，造林成活率及生长表现并非规格越大越好。

表1 两种苗木不同种类苗木调查统计结果

2.2 试验示范林总体生长表现

杉木良种2 a试验示范林总体生长表现较好(表1)，林分平均树高为2.10 m、地径4.00 cm、冠幅直径1.19 m，当年上半年新抽梢35.56 cm。林龄3 a的黎平2代杉木种子园自由授粉家系和“洋061”无性系的树高、地径、冠幅直径表现均优于当地商品种(表2)，“洋061”无性系表现优于黎平家系苗，“洋061”无性系树高比商品种生长快49.1%，黎平自由家系的树高比当地商品种生长快32.5%。

不同性状的异系数可直接进行对比和了解其变异丰富程度，试验示范林2～3 a的地径比树高变异更丰富(表2-3)。2 a试验示范林的地径变异系数最大，冠幅直径最小。3 a试验示范林不同种类苗木的变异系数变化不一致，黎平自由授粉家系苗和“洋061”无性系苗变异系数仍然是地径的最大，而树高最小；本地商品种苗的变异系数以上半年新抽梢长度最大，其次是地径较大，树高的变异系数仍然最小。

表2 杉木良种2a试验示范林的不同坡位调查统计结果

表3 杉木良种3a试验示范林的不同种类苗木调查统计结果

杉木良种2 a试验示范林的树高超过省标[19]，16立地指数确定上限64 cm约228.9%，行标[20]未确定。3 a黎平杉木二代种子园自由授粉家系的树高2.24 m超过行标1.3 m约72.3%，超过省标1.24 m约80.6%；3 a“洋061”无性系的树高2.52 m超过行标1.3 m约93.8%，超过省标1.24 m约103.2%。

2.3 杉木良种造林的幼林早期生长差异分析

3 a调查数据成对双样本均值t检验结果(表4-7)，表明审定杉木良种黎平2代种子园自由授粉家系、“洋061”无性系和对照(台江商品种)间的树高、地径达到显著(P<0.05)或极显著水平(P<0.01)；自由授粉家系与“洋061”无性系间的冠幅直径不显著，自由授粉家系、“洋061”无性系与商品种的均值差异均达极显著水平；三者间当年上半年新抽梢差异不显著，且上半年新抽梢小于50 cm，试验点杉木下半年高生长量大于上半年。

表4 杉木良种试验示范林3 a树高的成对双样本均值t-检验结果

表5 杉木良种试验示范林3 a上半年新抽梢的成对双样本均值t-检验结果

表6 杉木良种试验示范林3 a地径的成对双样本均值t-检验结果

表7 杉木良种试验示范林3a冠幅直径的成对双样本均值t-检验结果

3 结论与讨论

在杉木早期生长中，优良无性系的树高、地径早期生长表现优于相同改良世代种子园自由授粉家系，优良无性系和种子园自由授粉家系的树高、地径、冠幅均优于商品种。扦插繁殖培育无性系评选的优良无性系，单株材积比相同世代其他实生苗造林的单株材积提高60%以上,现实增益是林木改良获得增益的直接证据且可靠结果需要时间和成本[21]，试验地点、参试材料、对照、选择年龄和入选率的差异，导致估算性状指标的现实增益变化很大，使用模型等估测的有关增益数值与实际调查结果出入很大。3 a“洋061”无性系的树高比商品种提高49.1%，黎平自由家系的树高比当地商品种提高32.5%，由于试验地点的立地条件为中等，参试材料的生长潜力未充分表达，测量胸径计算单株材积的可靠性差且指导造林生产的作用很小，生产性试验可靠结果有待后续调查分析，结合间伐抚育及主伐开展得到结果最理想。

同一区域尺度内杉木人工林单位木材蓄积量等生长指标表现为下坡位>中坡位>上坡位[22-23]；扦插苗造林，在半阳坡和坡下更有利于杉木的早期生长[24]，微小地形对杉木生长影响大。本次2～3 a杉木生产试验对树高和地径生长调查结果进一步证实上述结果，特别是微小地形局部地段林地肥力的差异影响大。

杉木优良无性系和优良家系的生产造林效果及经济性状评价，应考虑培育目标和经济社会发展的变化及需求。针对贵州多为山地造林且立地复杂，目前杉木中小径级材价格相对大径级材低很多，而生态保护对划归公益林的人工林采伐限制多且主伐年龄延迟1个龄级以上，未来的杉木人工林建议采用家系苗造林即发展家系林业，采用3～5个优良单家系苗营造商品林，采用2代以上自由授粉家系混系苗公益林，以便增加公益林的遗传多样性，增强杉木人工林的生态系统稳定性。