杉木良种早期生长性状对比分析

刘传辉

（福建省泰宁国有林场，福建 泰宁354400）

杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国南方地区重要的针叶用材树种，具备生长速度快、材质轻韧、抗压防蛀耐腐蚀等优点，广泛用于构建房屋、制作家具器具等生产生活领域。我国杉木培育历史悠久，在生产实践中累积了丰富的栽植经验，据相关史实资料记载，其栽培利用历史可追溯至秦汉时期[1-4]。从20世纪60年代开始，我国已经开始运用现代科学技术和知识对杉木进行遗传改良，随着杉木育种列入国家科技攻关项目后，杉木遗传改良研究得到飞速的发展[5]。福建省对杉木良种选育研究已有近60年的历史，在国内率先开展杉木第3代育种研究并建立杉木第3代良种基地，取得一系列显著的研究成果[6-10]，累积了丰富的杉木种质资源和选育培育经验，使得我国在杉木选育、繁育及应用技术等方面在国际上处于较高水平[11]。利用杉木良种造林，对林业生态环境及经济效益产生积极影响，例如福建省光泽华侨国有林场以杉木第3代种子园良种播种育苗，9月苗龄的杉木第3代良种苗木出圃前，其平均苗高、Ⅰ级侧根数量、单株总生物量及Ⅰ级苗率较同立地条件下的第2代良种苗木分别多28.39%、20.02%、21.40%及4.29%，并且具有更高的一致性；福建省三明市尤溪国有林场在当地Ⅱ类立地使用不同代数良种造林5 a后，杉木第3代种子树高较第2代、第1代和初级分别高0.21 m、0.43 m和0.91 m，平均胸径较第2代、第1代和初级分别高0.22 cm、0.59 cm和1.50 cm[12]；沙县官庄国有林场杉木第3代种子园良种在当地Ⅱ类立地造林7 a后平均树高和胸径分别达到8.31 m和10.7 cm，年均生长量分别为1.19 m和1.53 cm；用福建洋口国有林场杉木第3代种子园种子与柳州西山林场杉木第2代种子园种子在广西同乐林场的育苗试验表明，第3代良种苗木在苗高、Ⅰ级侧根数量及总生物量上都明显优于第2代良种[13]。已有研究资料表明杉木第3代良种在幼林期生长性状有明显优势，但增益水平因所处环境有所差异，因而探究良种生长规律，根据所处立地条件因地制宜地调整培育手段尤为重要[14]。为深入了解杉木第3代良种在泰宁县Ⅱ级立地条件下的生长特性及规律，结合前期试验数据，对8年生杉木第3代良种生长表现作进一步分析，为杉木人工林的营造等生产实践提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试材料取自光泽华侨国有林场杉木第3代种子园良种（良种审定编号：闽S-CSO（3）-CL-013-2013,以下简称第3代良种），沙县官庄国有林场杉木第2.5代种子园良种（良种审定编号：闽S-CSO（2.5）-CL-022-2013，以下简称第2.5代良种），以及泰宁国有林场梅桥工区主伐杉木人工林（林龄30 a）混合种子（以下简称人工林混合种或CK）。

1.2 试验地概况

试验地设在泰宁国有林场梅桥工区，26°54′36″N，117°11′29″E。属亚热带季风性湿润气候，年平均降水量1 775 mm，相对湿度84%，极端高温40℃，极端低温-7℃，年平均气温17℃，无霜期较长为300 d，年平均日照时间为1 738.7 h，四季较为分明，夏季高温多雨，冬季温暖湿润，适宜开展杉木人工林的培育试验。试验地为马尾松人工纯林采伐迹地，坡向东南，坡度10°~20°，海拔300~350 m，立地等级为II级。

1.3 试验方法

选择立地条件较为一致的山地作为造林试验地，并划分为3个同等大小的区块（区块面积在0.5~1.0 hm2），一个区块内种植一个品种，造林方式为片林，规划总面积约为2.67 hm2。2012年10月对马尾松采伐迹地进行炼山整地，按株行距2.0 m×2.0 m挖明穴，穴规格为50 cm×40 cm×30 cm，每穴施0.5 kg过磷酸钙回表土拌匀后回心土。于2013年1月用1年生实生苗造林，出圃时平均苗高0.42 m左右，初植密度2 500株·hm-2，并在外围栽植两行木荷为隔离带，在区块中间设置1个20 m×20 m固定样地，造林3 a后对每木树高进行连年调查勘测6 a，造林4 a后对每木胸径进行连年调查勘测5 a。单株立木材积估算使用福建省杉木二元立木材积公式（DB35T 1823-2019）[15]进行计算：

式中：V指单株立木材积（m3），D指胸径（cm），H指树高（m）。采用IBM SPSS Statistics 19.0软件进行单因素方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 良种间各林龄期树高分析

由表1的方差分析结果可知，良种间的平均树高显著性值在各个林龄期内（3~8 a）均小于0.01，达到了极显著差异。说明在该立地条件下，不同良种间树高差异显著，且这种差异存在着时间跨度上的连续性，较为稳定。

表1 良种间各林龄平均树高方差分析Tab.1 Variance analysis of average tree height of different improved varieties at different ages

不同杉木良种调查期内平均树高数据见表2，结果表明，杉木第3代良种平均树高均大于杉木第2.5代良种和杉木人工林混合种（CK），在3~8 a林龄期内，杉木第3代良种树高均值比人工混合种高1.31 m、1.90 m、1.88 m、1.96 m、2.08 m及1.5 m，同期高出79.9%、73.6%、52.8%、43.0%、39.7%及22.2%；杉木第3代良种树高均值比第2.5代良种高0.62 m、0.79 m、0.39 m、0.52 m、0.48 m及0.29 m，同期高出26.6%、21.4%、7.7%、8.7%、7.0%及3.6%。LSD多重比较分析表明，调查期内，杉木第3代良种平均树高显著优于CK，并且在3~7 a期显著优于2.5代良种，而在8 a时，与第2.5代良种差异不显著。可见随着林龄期的增加，杉木第3代良种与第2.5代平均树高差异水平明显缩小，平均树高差异幅度降至3.6%。与CK相比，第3代良种的树高增益明显，至8 a林龄期，平均树高仍比CK高20%以上。

表2 良种间各林龄平均树高比较/mTab.2 Comparison of average tree height of different improved varieties at different ages/m

由图1可见，3~8 a期内，良种间在平均树高以及年均生长量上均存在明显的差距，且第3代良种在两方面表现均为最优，在造林第8 a，第3代良种平均树高达到8.25 m；其次为第2.5代，平均树高达到7.95 m；CK长势最差，平均树高仅为6.75 m。对各调查期内年均树高增长量进行分析，第3代良种年均生长量在0.98~1.12 m左右，第2.5代良种在0.59~0.93 m之间，混合种（CK）为0.55~0.84 m，总年均生长量在0.77~0.90 m之间，计算可得，8 a时第3代良种和第2.5代良种年均生长量分别比人工混合种高出22.6%和19.0%。总体而言，第3代良种始终保持着较高的生长速率，其年均生长量年均生长量略优于第2.5代良种，在8 a时，两者十分接近且都显著优于人工林混合种。

图1 良种间各林龄平均树高及年均生长量Fig.1 Mean and annual average rate of growth of tree height of different improved varieties at different ages

2.2 良种间各林龄期胸径分析

平均胸径方差分析可知（表3），在连续的几个林龄期内，不同杉木良种平均胸径存在显著差异，这与平均树高方差分析结果相一致，说明该立地条件下，良种间在树高、胸径均具备选择优良品种的条件。

表3 不同杉木良种不同林龄平均胸径方差分析Tab.3 Variance analysis of average tree height of different improved varieties at different ages

表4 为不同杉木良种在各林龄期内平均胸径测量结果，分析可得，在整个调查林龄期内，杉木第3代及第2.5代良种平均胸径显著优于人工林混合种（CK），并且在4~7 a林龄期内，第3代良种平均胸径显著大于第2.5代。比较胸径均值可得，在4~8 a林龄期，第3代良种的胸径均值比CK分别大3.18 cm、4.21 cm、4.48 cm、4.19 cm和3.72 cm，相 比 增 大94.4%、91.7%、76.3%、59.2%及44.8%；比第2.5代分别大1.87 cm、2.20 cm、2.16 cm、1.67 cm和1.00 cm，同期高出幅度分别为40.0%、33.3%、26.4%、17.4%和9.1%。

表4 不同杉木良种不同林龄平均胸径比较/cmTab.4 Comparison of average DBH of different improved varieties at different ages/cm

由图2可知，在平均胸径及胸径年均生长量上，各调查期内第3代良种表现均为最优。在造林8 a后，第3代良种胸径达到了12.02 cm，年均生长量为1.50 cm；第2.5代良种胸径达到了11.02 cm，年均生长量为1.38 cm；CK胸径最低，为8.30 cm，年均生长量为1.04 cm；整体而言，试验林区总平均胸径达到了10.59 cm，年均增长量为1.32 cm。从数据上看，第3代和第2.5代良种在胸径年均生长量上始终保持着较高增速，平均胸径显著大于CK。

图2 良种间各林龄平均胸径及年均生长量Fig.2 Mean DBH and its annual average rate growth of different improved varieties at different ages

2.3 良种间各林龄单株立木材积分析

表5 为各个林龄内不同杉木良种的平均单株立木材积数据，可以看出，杉木第3代良种的平均单株立木材积优势较为明显，在各个林龄期内，其平均单株立木材积均值分别比CK多0.0082 m3、0.0171 m3、0.0260 m3、0.0328 m3和0.0360 m3，同期高出幅度为410.0%、371.7%、292.1%、232.6%及148.1%；比第2.5代分别大0.0054 m3、0.0097 m3、0.0136 m3、0.0143 m3和0.0116 m3，同期高出幅度分别为112.5%、80.8%、63.8%、43.9%和23.8%。整体而言，杉木第3代良种与其他良种的最大差异幅度发生在造林4 a时，而与CK及2.5代良种的最大差异值分别发生在8 a和7 a时；在造林8 a后，杉木3代良种的单株立木材积相比于人工林混合种提升了1.5倍，相比于第2.5代良种提升近25%，显著优于CK，可见第3代种子园良种较第2.5代种子园良种和人工林混合种具有更强的速生性。

表5 不同杉木良种各林龄平均单株立木材积比较/m3Tab.5 Comparison of individual standing timber volume of different improved varieties at different ages/m3

2.4 多年度生长性状变异系数分析

进一步对不同良种多年度各生长性状变异系数进行方差（表6）和变异系数均值（表7）的综合分析，从方差分析数据可知，不同良种在多年度的树高、胸径和单株立木材积的变异系数上存在极显著的差异。表6数据显示，第3代、第2.5代及CK的多年度树高变异系数均值分别为18.74%、19.55%及25.39%，多年度胸径变异系数均值分别为25.58%、28.43%及29.32%，多年度单株立木材积变异系数均值分别为57.05%、67.89%及70.01%。在多年度胸径及单株立木材积的变异系数上，第3代良种显著小于CK与第2.5代，而CK与第2.5代则无显著差异。

表6 各生长性状多年度变异系数方差分析Tab.6 Variance analysis of the variable coefficient of each growth trait in multi-year

表7 各生长性状多年度变异系数均值/%Tab.7 Variation coefficient analysis of each growth trait in multi-year/%

3 结论与讨论

通过多年度的调查测定分析，结果表明，在调查期内（3~8 a林龄），第3代良种与第2.5代在平均树高、胸径及单株立木材积上都显著优于人工林混合种。造林8 a后，第3代良种平均树高、胸径及单株立木材积上为8.25 m、12.02 cm及0.0603 m3，比第2.5代分别增幅3.6%、9.1%及23.8%；比CK分别增幅22.2%、44.8%及148.1%。进一步的分析表明，树高年均增长速度最大的是杉木第3代良种，年均生长量为0.98~1.12 m，其次为杉木第2.5代良种，年均生长量为0.78~1.01 m，最后为人工林混合种（CK），年均生长量仅为0.55~0.84 m。胸径生长分析表明，杉木第3代良种与第2.5代年均生长量也显著优于人工林混合种（CK）。多年度生长性状变异系数分析表明，杉木第3代良种树高、胸径及单株立木材积的变异系数分别为18.74%、25.58%及57.05%，各性状变异系数均显著低于人工林混合种（CK），而第2.5代除树高变异系数显著低于人工林混合种（CK），其余性状变异系数与CK无显著差异。

综合各数据结果表明，在泰宁Ⅱ类立地条件下，杉木第3代良种相较于第2.5代和人工林混合种能保持较大的生长优势和林分整齐性，黄昌春[16]对杉木第3代种子园优良家系纯林早期生长表现的研究及詹新标[17]对杉木第3代种子自由授粉子代苗期的测定结果表明第3代良种在第1年生长优势主要体现在苗高、地径生长量以及个体间生长量的稳定性。在尤溪开展不同代数杉木种子园良种早期生长研究中发现[12]，造林5 a后，第3代杉木良种树高胸径均与第2代和第1代杉木良种并无显著差异，但三者都显著优于初级种子园良种。本项目研究中，随着造林时间的增加，第3代良种总体林分齐性，特别在胸径及单株立木材积上，第3代良种具有较明显的优势。已有试验表明，立地条件对杉木第3代良种生长影响较大[18]，应进一步分析其立地情况，寻找影响生长的关键因子，以求获得最大生产效益。同时，继续追踪试验林总体生长情况，分析不同代数杉木良种多年度生长差异，为泰宁地区造林营林提供参考。