杉木品种‘洋020’无性系生长对比分析

杨全西

（故县国有林场，福建 邵武 354000）

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我国重要的乡土针叶用材树种，广泛分布于福建、湖南、江西以及广西等南方各省[1]。因其速生、丰产以及材性优良等优点，得到的广泛种植推广，根据我国第九次森林资源普查结果显示，杉木人工林面积达到987万hm2，蓄积量达到了7.55亿m3，位居全国前列[2]。杉木良种是木材产量、质量保障的关键，通过实生选拔良种、无性扩繁等步骤，推广种植适宜的杉木优良无性系，既能保证品种优良性状的稳定遗传，保持较高的林分齐性，又能缩短人工林的培育周期，提高林分产量、质量。早在20世纪70年代，我国就展开了杉木的组织培养技术的研究[3-4]，培育了一批优良的无性系品种，并展开了组培苗与实生苗早期性状对比研究[5]。由于种源和立地条件的不同，不同良种的生长表现存在一定的差异，但有研究表明通过因地制宜的选择和科学合理的管理，杉木优良无性系品种造林对比未经选拔的实生苗造林具备较显著的生长性状优势[6-7]。杉木优良品种‘洋020’无性系是福建省主要推广杉木品种之一，本文基于故县林场水北管护站内13年生的杉木‘洋020’无性系和杉木2代实生苗人工林调查数据，对比不同坡位条件下各生长性状及材性差异，对‘洋020’无性系的生长性状进行分析。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试材料取自福建省洋口国有林场，福建‘洋020’无性系组培苗（以下简称‘洋020’无性系）和杉木2代实生苗（以下简称2代实生）。

1.2 试验地情况

试验地位于福建省邵武故县国有林场水北管护站，115林班55大班010小班，总面积约5.9 hm2，地处武夷山北段，27°21'N，117°29'E。属中亚热带季风气候，年平均气温18℃，年平均降水量1 500～2 100 mm，无霜期达264 d。地形为当地具有代表性的山地，地貌类型为低山丘陵，坡度20°～25°之间，最高海拔250 m。土壤主要为红壤土，土层较厚，立地等级为较肥沃级。

1.3 试验方法

造林前对小班进行规划整地，划分出6个立地条件较为一致且面积相近的区块，‘洋020’无性系及2代实生苗各种植3块。小班于2008年1月造林，造林模式为块状纯林，无性系组培苗出圃高度1 m左右，地径0.7 cm，2年生裸根苗；2代实生苗出圃高度是35 cm以上，地径0.45 cm，1年生裸根。栽植密度3 300株·hm-2，株穴间距1.7 m×1.8 m，穴规格为60 cm×40 cm×40 cm，造林第一年扩穴并施复合肥50 g·株-1。在6个试验区块中各设立样地，样地规格为10 m×10 m。于2021年对6个样地内的杉木展开调查，进行树高胸径测量，同时在各样地内随机取10株，钻取木心供材质分析使用，同时对木芯和红心材的半径、直径（去除树皮）进行测量。

1.4 数据计算及统计分析

单株立木材积估算使用福建省杉木二元立木材积公式[8]进行计算。

（1）式中：V指单株立木材积（m3），D指胸径（cm），H指树高（m）。

木材基本密度测定采用饱和含水率法，即将木心浸入水中数周至饱和状态，用电子天平称重，然后放入恒温箱中干燥，温度在80℃时加热2 h，再升至105℃保持8 h。待自然冷却后称重。计算公式[9]：

（2）式中，ρi为木材基本密度，Gw为饱和含水时样品质量，Gd为干燥完全时样品的质量。

木材的红心比率和偏心率先进行反正弦（arcsin）转换后进行统计分析。

以上各项数据采用SPSS 19.0软件进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 各生长性状分析

造林13年后，2代实生苗及‘洋020’无性系杉木良种各生长性状数据见表1。由表1可知，在树高性状上，2代实生苗及‘洋020’无性系在不同坡位的平均树高表现为：中坡位＞下坡位＞上坡位，两者在中坡位的平均树高分别为17.1 m和18.4 m，在上坡位分别为15.5 m和16.5 m，其中，‘洋020’无性系平均树高在中坡位显著优于上坡位，下坡位则与上坡位及中坡位的差异不大；2代实生苗平均树高在各坡位虽然存在一定的差异，但并不显著。‘洋020’无性系在各坡位上均高于2代实生苗，从上坡位至下坡位，分别高出1.0 m、1.3 m及1.0 m，总体上两者存在差异，但在各坡位差异并不显著。

胸径性状上，2代实生苗在不同坡位的平均胸径表现同样为：中坡位＞下坡位＞上坡位，‘洋020’无性系则表现为：中坡位≈下坡位＞上坡位，在中坡位上，2代实生苗和‘洋020’无性系为16.5 cm和15.1 cm，在上坡位则同为15.1 cm。2代实生苗的总体平均胸径显著高于‘洋020’无性系，其中，在上坡位两者差异显著，但在中坡位及下坡位两者之间差异不显著，2代实生苗平均胸径在上坡位及中坡位分别比‘洋020’无性系高1.5 cm和1.4 cm。

表1 2代实生苗与‘洋020’无性系良种各生长性状均值比较Tab.1 Analysis of average growth trait between 2rd generation cultivars and‘Yang 020’clone

进一步统计两个品种间各坡位单株立木材积情况，通过统计分析可得，无论是2代实生苗还是‘洋020’无性系，在各坡位的单株立木材积，均表现为：中坡位＞下坡位＞上坡位，在中坡位上，2代实生苗及‘洋020’无性系的单株立木材积分别为0.2157 m3和0.2158 m3，其中，‘洋020’无性系在中坡位与下坡无明显差异，但均显著优于上坡位，而2代实生苗则无显著差异。计算各品种的单株立木材积，发现‘洋020’无性系与2代实生苗在各坡位结果十分接近，均无明显的差异。

2.2 各生长性状方差分析

进一步对品种间各生长性状进行方差分析（表2），由表2可知，品种中树高、胸径及单株立木材积的F值分别为6.444、5.189及0.024，P值分别为0.012、0.024以及0.877。表明品种间的树高和胸径存在着显著的差异，但单株材积上，两者并没有太大的差别；在品种×坡位的树高、胸径及单株材积的F值分别为2.579、1.121和2.279，P值 分 别 为0.040、0.349和0.064，表明坡位和品种间的交互作用对树高有显著影响，但对胸径和材积上没有影响。

2.3 主要材性性状分析

对‘洋020’无性系及2代实生苗的木芯进行材性主要性状进行测定，结果表明，2代实生苗的红心比率均值为30.7%，显著高于而‘洋020’无性系（26.0%）；‘洋020’无性系与2代实生苗的偏心率均值以及木材基本密度十分接近，偏心率分别为2.82%和2.72%，木材基本密度均值分别为0.3022 g·cm-3和0.3082 g·cm-3，均不存在显著差异（表3）。

表2 品种间方差分析Tab.2 Variance analysis of traits between two cultivars

表3 各坡位主要材性性状对比分析Tab.3 Comparative analysis of main material properties

2.4 红心比率分布规律

进一步对品种间的红心比率分布规律进行研究，由图1可知，‘洋020’无性系的红心比率分布较为集中，主要在20%～30%之间，占比达到了70%以上。2代实生苗的红心比率分布较为分散，在15%～45%之间均有分布，除40%～45%和20%～25%分布较低外，其他占比均在20%左右。

图1 红心比率分布图Fig.1 Distribution graph of red heart ratio

对采样株的胸径和红心比率性状作散点图（图2）分析，可以看出，‘洋020’无性系的红心比率和胸径之间呈现一定程度的正相关，胸径达到12.5 cm时，红心比率为25.3%，在胸径达到16.9 cm时，红心比率达到最高的38.9%。而2代实生苗个体的红心比率与胸径之间的关系存在较大差异，在胸径达11.5 cm时，红心比率达到了32.4%，随着胸径的增长，最高可达43.1%，但胸径超过19.0 cm以后，红心比率并没有增大，在胸径达到25.6 cm时，红心比率则低至24.0%。

图2 胸径-红心比率散点图Fig.2 DBH-red heart ratio scatter diagram

2.5 性状变异系数分析

由表4可知，‘洋020’无性系和2代实生苗各性状变异情况有所差异，其中，单株材积的变异程度最高，2代实生苗达到了53.55%，而‘洋020’无性系仅为27.48%；‘洋020’无性系的树高、胸径及木材基本密度的变异系数都较低，依次为11.80%、10.01%和10.32%，‘洋020’无性系的其他性状的变异系数均明显低于2代实生苗，树高、胸径、单株材积及红心比率的变异系数分别比2代实生苗低7.64%、11.43%、26.07%以及7.28%。

表4 主要性状变异情况Tab.4 Variance analysis of main growth trait

3 结论

杉木‘洋020’无性系是福建省筛选的优良无性系组培苗，具有生长速度快，林分整齐的优点。在故县林场试验地的调查结果表明：2代实生苗各性状均存在较大的变异情况，说明杉木2代实生苗遗传性状不稳定，相比之下，‘洋020’无性系各性状的变异程度均较低，具备较为稳定的遗传品质，其表型为显著的树高优势，13年生时，中坡位的平均树高可达18.4 m，平均胸径达15.1 cm。从单株立木材积的计算结果看，‘洋020’无性系和2代实生苗没有明显的差距，两者总体的单株材积均值均在0.1880 m3左右。2代实生苗的红心比率程度显著高于‘洋020’，均值可达30.7%，而‘洋020’无性系为26.0%；‘洋020’无性系红心比率分布较为集中，主要在20%～30%之间，且随着胸径的增大呈现一定的增加。2代实生苗红心比率分布较为分散，在15%～45%之间均有分布，当胸径超过19 cm后，红心比率呈现一定程度的下降。两者的木材基本密度、偏心率表现基本一致，木材基本密度均值在0.3000 g·cm-3左右，偏心率在2.7%左右。

不同坡位对两者的生长存在一定的影响，李文芳[10]基于6年生的杉木第3代实生苗及‘洋020’无性系早期生长性状对比分析，得出了下坡位生长量＞中坡位生长量＞上坡位生长量的结论，以及同坡位上第3代实生苗具有较明显的胸径优势，而‘洋020’无性系具有树高较高且整齐的特征。黄丽娜[11]等对比5个杉木良种在不同坡位的表现，结果表明下坡位和中坡位都有较为明显的生长优势。本试验结果表明：除胸径外，‘洋020’无性系在各坡位的树高、单株材积具有显著差异，在中坡位及下坡位上，‘洋020’无性系的生长量均优于上坡位；2代实生苗在中坡位的总体表现较优，在上坡位具有树高较小但胸径较大的表现，坡位间各性状均值存在一定的差距，但大部分性状并无显著性，这可能与2代实生苗具有更大变异程度及广泛的适应能力有关。研究表明，立地指数对于杉木的速生丰产具有明显的作用[12-13]，坡位间养分含量差异可能是引起坡位间杉木生长性状差别的主要因素[14-16]，在本试验地中，‘洋020’和2代杉木生长量均明显超过了国家杉木速生丰产林专业标准，说明了这两个杉木良种均适应试验地的立地条件，且中坡位和下坡位的立地条件可能差异较小。