杉木二代种子园种实产量与质量分析

程 琳，陈晓明，谭文婧，蓝 肖，陈 琴，陈代喜，戴 俊，黄开勇，梁 机，贾盛强，莫绍锋，黄咏昕

（1.广西壮族自治区林业科学研究院/国家林业局中南速生材繁育实验室/广西优良用材林资源培育重点实验室/广西杉木良种培育中心，南宁 530002；2.融水苗族自治县国营贝江河林场，广西 融水 545300；3.广西大学林学院，南宁 530005）

杉木（Cunninghamia lanceolata）作为中国南方重要的用材林树种之一，具有生长迅速、材质优良的特性，具有重要的经济价值和生态效应［1-4］。广西是中国杉木的主产区之一，近5年内年均杉木造林面积逾5万hm2，年需良种苗木超1.4亿株［5］。市场对良种的需求逐年增加，种子园每年生产出品质优良的种子，可解决林场和社会良种不足的问题［6］。种实质量和产量代表着树种的品质和经济价值，是培育良种壮苗的前提和基础，对推进良种化进程具有重要意义。

截至目前，学术界对杉木种子园管理［7，8］和经营［9，10］开展了大量研究，但是对二代杉木种子园球果和种子产量和质量的报道不多。因此，本研究以二代杉木种子园的22个无性系为研究对象，分别对不同无性系杉木球果以及种子的产量和质量进行分析、比较；在此基础上，对种实产量和质量的9个主要指标进行了变异分析、相关性分析和聚类分析，以期了解杉木球果、种子产量和质量的变异规律，为解决广西杉木人工造林良种壮苗供应不足的瓶颈问题，也为加速广西杉木良种化进程和提升国家木材战略储备基地建设效果提供科学理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验点位于广西融水县贝江河林场（109°16′E，25°05′N），土壤以红壤为主，pH为5.0～6.0。地属温润亚热带季风气候，年平均气温18.8℃，年均日照1 379.7 h，年均降雨量1 824.8 mm，雨量充沛，气温适宜，适合杉木生长。

1.2 试验方法

试验材料来自贝江河林场国家级杉木良种基地二代杉木种子园。2019年12月对22个杉木无性系进行球果采摘，每个无性系选取10 kg球果进行晾晒，并对晒干后的球果质量进行测定。试验分别对球果产量（球果重）、球果质量（球果长、球果宽、果形指数）、种子产量（种子重）和种子质量（优良度、发芽率、千粒重、涩粒率）9个指标进行测定。

1.3 试验指标测定

种实产量指标测定：试验材料设22个无性系号，用电子天平分别对种子重（种子产量）、球果重（球果产量）进行分类测定。

球果质量指标测定：试验材料设22个无性系号，每个号取40个球果，用游标卡尺测量球果长和宽，果形指数=球果长/球果宽。

种子质量指标测定：每个试验号随机选300粒种子，每100粒为1个重复，共设3个重复。将种子均匀铺设在培养皿中，放入恒温培养箱中培养，期间保持26℃，加入去离子水保证培养皿湿润。连续5 d均无种子发芽时结束试验［11］。每日统计发芽情况，计算发芽率、发芽势和发芽指数。千粒重：指在气干状态下的1 000粒纯净种子的重量；种子优良度=（优良粒/测定种子粒数）×100%；发芽率=（发芽种子数/试验种子数）×100%；涩粒率=（涩粒数/测定种子粒数）×100%。

1.4 统计与分析

采用Excel 2007和SPSS 19.0软件分别进行数据汇总处理和制图、方差分析和聚类分析，相关分析采用Pearson相关系数法。

2 结果与分析

2.1 杉木种子园种实质量差异性分析

22个杉木无性系中，球果长、球果宽、果形指数均值分别为27.27 mm、24.40 mm、1.12；标准差依次为2.35 mm、2.14 mm、0.04；变异幅度依次为23.60～33.47 mm、21.02～29.42 mm、1.03～1.21（表1）。球果长、球果宽和果形指数大于均值的个数分别为12、9、10个，占参试无性系的比重依次为54.55%、40.91%、45.45%；大于均值1个标准差的无性系个数分别是3、4、5个，占比依次为13.64%、18.18%和22.73%（表2）。

22个杉木无性系中，种子优良度、发芽率和涩粒率均值依次为73.88%、35.21%和19.45%；标准差分别为9.62%、17.19%和9.11%；变异幅度为41.33%～89.33%、5.67%～73.67%和7.33%～53.33%；极差分别为48.00%、68.00%和46.00%（表1）。种子涩粒率、优良度、发芽率大于均值的无性系数量占参试无性系的比重分别是36.36%、54.55%、59.09%，大于均值1个标准差的无性系占比依次为9.09%、18.18%、13.64%（表2）。

表1 杉木种子园种实质量、产量及千粒重

球果长、球果宽、果形指数、涩粒率、优良度和发芽率在不同无性系间均存在极显著差异（表2）。种实质量变异程度依次为发芽率＞涩粒率＞优良度＞球果宽＞球果长＞果形指数。其中，发芽率变异系数最大，为48.82%，果形指数变异系数最小，为3.63%，整体来看，种子质量性状变异性均高于球果。

2.2 杉木种子园种实产量与千粒重差异性分析

由表1可看出，22个杉木无性系中，球果产量、种子产量和千粒重均值分别为1.71 kg、0.16 kg、7.01 g；标准差依次为0.30 kg、0.04 kg、1.49 g。种子产量极差为0.15 kg，变幅为0.08～0.23 kg；千粒重极差是4.96 g，变幅为4.00～8.97 g；球果产量极差为1.15 kg，变幅是0.95～2.10 kg。从变异结果来看，种子产量变异系数最高（27.92%），其次是千粒重（21.19%）和球果产量（17.34%）。因此，种子产量变异程度高于球果产量和千粒重。

从表2得出，球果产量、种子产量和千粒重在杉木无性系间均存在极显著差异。球果产量大于均值的无性系有12个，占参试无性系的54.55%；大于均值1个标准差的无性系个数有2个，占比9.09%。22个杉木参试无性系中，种子产量大于均值的占比为54.55%，大于均值1个标准差的无性系个数为5个，占比为22.73%。11个无性系千粒重大于均值，5个无性系千粒重大于均值1个标准差，分别占参试无性系的50.00%和22.73%。

表2 杉木参试无性系变异分析

2.3 杉木种实各品质性状的相关性分析

由表3可知，杉木球果产量与种子产量呈极显著正相关，相关系数为0.655；球果长与球果宽、千粒重呈极显著正相关，与发芽率呈显著正相关；球果宽与千粒重呈极显著正相关；优良度与涩粒率呈极显著负相关；发芽率与千粒重呈显著正相关；说明各指标间存在相关性，可为杉木进一步遗传改良提供理论依据。

表3 种实产量与质量主要性状间的相关分析

2.4 杉木种子园种实各性状聚类分析与评价

以平方欧式距离为遗传距离，对22个杉木无性系10个种实产量与质量性状进行聚类，结果见图1。从图1可看出，在欧式距离为13时，22个品种可分为4类。

图1 杉木无性系种实聚类分析结果

第Ⅰ类群（8个无性系）包括：ED4、ED14、ED3、ED8、ED19、ED17、ED16、ED12；属于种实质量与产量均优的类型。类群球果产量、球果长、球果宽、果形指数、种子产量、优良度、发芽率、千粒重和涩粒率均值分别为：1.86 kg、28.50 mm、25.84 mm、1.10、0.18 kg、74.67%、47.50%、8.273 g和18.42%（表4）。

表4 杉木种子园种实品质性状聚类分析结果

第Ⅱ类群（5个无性系）包括：ED7、ED9、ED11、ED18、ED 21；属于种实产量较高的类型。类群球果产量、球果长、球果宽、果形指数、种子产量、优良度、发芽率、千粒重和涩粒率均值分别为：1.90 kg、26.11 mm、22.87 mm、1.14、0.19 kg、71.73%、24.73%、5.382 g和21.20%。

第Ⅲ类群（8个无性系）包括：ED6、ED10、ED20、ED2、ED15、ED1、ED13、ED5；属于种实质量较好的类型。类群球果产量、球果长、球果宽、果形指数、种子产量、优良度、发芽率、千粒重和涩粒率均值分别为：1.40 kg、26.43 mm、23.48 mm、1.13、0.11 kg、78.50%、31.67%、6.654 g和15.17%。

第Ⅳ类群（1个无性系）包括：ED 22；属于种子涩粒率较高的类型。类群球果产量、球果长、球果宽、果形指数、种子产量、优良度、发芽率、千粒重和涩粒率均值分别为：2.00 kg、30.02 mm、27.97 mm、1.07、0.17 kg、41.33%、17.67%、7.911 g和53.33%。

3 小结与讨论

球果和种子产量作为重要的经济指标［12］，种实质量作为重要的品质指标［13］，发芽率是评定种子活力的重要指标［14］，研究种实产量和质量［15］变异规律具有重要意义。千粒重作为杉木产量的直接决定性因素之一，其大小与种子质量密切相关［16］。

杉木球果产量、种子产量均值分别为1.71、0.16 kg；杉木球果长、果形指数、球果宽、优良度、发芽率、千粒重、涩粒率均值依次为27.27 mm、1.12、24.40 mm、73.88%、35.21%、7.01 g、19.45%。杉木球果产量、球果长、果形指数、球果宽、种子产量、优良度、发芽率、千粒重、涩粒率标准差分别为0.30 kg、2.35 mm、0.04、2.14 mm、0.04 kg、9.62%、17.19%、1.49 g、9.11%；大于均值1个标准差的无性系个数占参试无性系的比重分别是9.09%、13.64%、18.18%、22.73%、22.73%、18.18%、13.64%、22.73%、9.09%。变异系数大小排序为发芽率（48.82%）＞涩粒率（46.82%）＞种子产量（27.92%）＞千粒重（21.19%）＞球果产量（17.34%）＞优良度（13.02%）＞球果宽（8.77%）＞球果长（8.62%）＞果形指数（3.63%）；发芽率变异程度高于优良度和涩粒率，与相关研究结果一致［17，18］。

杉木种实参试指标在无性系间均存在极显著差异。球果产量和种子产量呈极显著正相关，与相关研究［19］结果一致；种子优良度与涩粒率呈极显著负相关；发芽率与球果长、千粒重呈显著正相关；千粒重与球果长、球果宽呈极显著正相关。球果产量、质量与种子产量、质量间存在相关性［20］，说明筛选出种实产量和质量均佳的无性系是可以实现的。

通过对无性系9个种实产量和质量指标进行聚类分析，可将22个无性系分为4类。其中类群Ⅰ属于种实产量与质量俱佳的类型，包括8个无性系：ED4、ED14、ED3、ED8、ED19、ED17、ED16、ED12；球果产量、球果长、果形指数、球果宽、种子产量、优良度、发芽率、千粒重和涩粒率均值分别为1.86 kg、28.50 mm、1.10、25.84 mm、0.18 kg、74.67%、47.50%、8.273 g和18.42%。研究表明，无性系可作为种子园建设的重要材料来源［21］，可为种子园入园提供优良种质资源，同时为良种选育和产业化进程提供理论支撑。