日本落叶松半同胞家系生长变异研究

2022-07-14葛清锋曾美侯义梅

湖北林业科技 2022年3期

葛清锋　曾美　侯义梅

摘要：以建始县长岭岗林场17 a生日本落叶松种子园半同胞家系试验林为研究对象，研究不同家系间生长性状的遗传变异和相关性，选择出优良家系并对早期选择的结果进行验证，为日本落叶松遗传改良提供材料。结果表明：各家系之间胸径、树高和材积的生长差异均达到极显著水平;6 a生与17 a生胸径、树高、材积之间的相关系数在0.541～0.947之间，呈极显著正相关;日本落叶松家系6 a生早期选择结果与17 a生选择结果基本一致;以17 a生材积为选择指标，选出排名前10位的优良家系，胸径、树高和材积的遗传增益分别达到3.03%、1.77%和7.11%。

关键词：日本落叶松;种子园;半同胞家系;子代选择

中图分类号：S794 文献标识码：A 文章编号：1004-3020（2022）03-0006-05

Study on Growth Variation of Larix kaempferi Half-Sib Families

Ge Qingfeng Zeng Mei Hou Yimei

（1. Jianshi County Wildlife Protection and Nature Reserve Management StationEnshi445300;

2.Jianshi County Forestry Investigation Planning and Design TeamEnshi445300;

3.Jianshi County Forestry Research InstituteEnshi445300）

Abstract：17-year-old half-sib families of Larix kaempferi seed orchard were researched in Changlinggang Forest Farm of Jianshi County. To study the genetic variation and correlation of growth traits among different families， select excellent families and verify the results of early selection， so as to provide materials for genetic improvement of L. kaempferi. The results showed that there were significant differences in DBH， height and volume among families. Correlation analysis results indicated that there were significant positive correlation amang growth traits between 6-year-old and 17-year-old and correlation coefficients ranged from 0.541 to 0.947. The early selection results of 6-year-old families were basically consistent with those of 17-year-old families; Taking volume as the selection index， the genetic gains of DBH， height and volume of the top 10 families of 17-year-old students reached 3.03%， 1.77% and 7.11% respectively.

Key words：Larix kaempferi;seed orchard; half-sib family; offspring selection

日本落葉松Larix kaempferi是中北亚热带亚高山区造林的主要树种之一。为深入研究该区域日本落叶松遗传变异规律，加快日本落叶松遗传改良的步伐，加速选育进程、缩短选育周期，提高良种使用率，1988年经原国家林业部批准，在湖北省恩施州建始县长岭岗营建了当时中国南方唯一一处日本落叶松种子园[1]。2004年对种子园中结实的39个无性系进行单采单育，建立测定林并对其生长情况进行观测。本研究在对6 a生与17 a生试验林的生长数据进行分析比较的基础上，开展优良家系选择，为日本落叶松良种生产利用和种子园疏伐改造提供依据，助力本区域日本落叶松产业升级和育种世代升级。

1试验地概况

建始县国有长岭岗林场，地处东经110°3′，北纬30°48′，海拔1 650 m，坡度5°，坡位中部，坡向东南，土壤为山地黄棕壤，年均温为9 ℃，极端最低温-10 ℃，极端最高温29 ℃，7月平均气温22.2 ℃，年大于10 ℃积温为2 200～2 300 ℃，年降雨量1 500～1 800 mm，全年无霜期203 d，日照时数1 532.9 h [2]。

2材料与方法

2.1材料

试验中的39个半同胞家系种子来源于1988～1997年在建始县长岭岗建立的日本落叶松无性系种子园，母树林混合种子来源于1978～1979年建始县长岭岗从1960年造林的日本落叶松林分中选出的20株优树通过嫁接建立的日本落叶松母树林，速生丰产林混合种子来源于1985～1986年营造的日本落叶松速生丰产用材林。2004年分别采种，2007年3月利用2 a生苗木造林，面积共2 km。

2.2试验设计

采用随机区组设计，4次重复，16株小区（8株2行），株行距为2 m×2 m[3]。

2.3生长调查

试验林建成后不定期地开展了定株调查，测定胸径和树高指标，并采用宜昌地区日本落叶松二元材积式计算单木材积[4]：

2.4统计分析方法

采用混合线性模型进行方差分析，由于每个家系在不同的区组内保留株数不同，因此选择SAS GLM过程进行计算，方差分量采用PROC VARCOMP计算。采用Pearson相关分析检验6 a生与17 a生林分生长量指标的相关性。利用单株生长数据开展统计分析[5]。

3结果分析

3.1表型变异分析

家系试验林17 a生平均胸径为15.06 cm，平均树高为12.98 m，平均材积为0.116 4 m，变异系数在18.10%～50.60%，材积的变异最大（表1）。

3.2方差分析及遗传参数估算

方差分析结果表明（表2），3个生长指标在家系间均存在极显著差异。区组间胸径存在极显著差异，树高和材积无差异。区组×家系的互作效应对胸径和树高这两个指标具有显著的影响。

由表3中方差分量的估算结果可知，环境方差最大，远远大于家系方差和家系×区组方差，说明生长指标主要受环境的影响[5]。3个指标的家系遗传力均在0.4左右，受中度遗传控制，家系之间的选择潜力较大，其中树高的遗传力最大为0.49，材积最小为0.36。

3.3优良家系选择

家系测定林中，种子园子代与母树林混合子代的胸径、树高和材积均明显高于速丰林子代，种子园子代树高生长与母树林混合子代的表现较为接近，胸径和材积高于母树林混合子代（图1）。

在种子园子代中，胸径、树高和材积表现最好的家系均为58号，分别高出速生丰产林混合子代46.39%、40.44%和150.84%，与母树林混合子代相比提高25.18%、13.71%和67.65%。以材积为选择指标，排名前10位的家系如表4所示，胸径、树高和材积的遗传增益分别达到3.03%、1.77%和7.11%。

3.4生长性状的早晚相关分析

对6 a生与17 a生生长性状进行相关性分析（表5）。6 a生胸径、树高和材积与17 a生胸径、树高和材积的相关系数在0.541～0.947之间，均呈极显著正相关，这一结果表明6 a生的生长性状与17 a生的生长性状之间存在着十分紧密的相关性。

3.5生长性状早期选择及其验证

根据生长性状的早-晚相关分析结果，胸径性状在林龄为6 a时可进行早期选择[6]。因此，本研究对各家系林龄为6 a时的胸径以及17 a时的胸径、树高、材积进行比较，对生长性状进行早期选择的验证。

田志和等研究结果表明在中等或中等以上立地上，日本落叶松纸浆材的轮伐期为15～17 a[7]，因此将17年作为本研究中试验林的成熟龄，以17 a 生时的生长性状为目标性状，对日本落叶松胸径性状进行早期选择的验证，从表6中可以得出，6 a生选择出的10个优良家系，与17 a生时胸径性状选择出的8个优良家系完全重叠，成功率为80%;与17 a生时材积性状选择出的7个优良家系完全重叠，成功率为70%。以上结果说明，日本落叶松家系6 a生胸径性状早期选择效果的准确性很高。

4结论与讨论

（1）家系测定林中，种子园子代与母树林混合子代的胸径、树高和材积均明显高于对照，种子园子代树高生长与母树林混合子代的表现较为接近，胸径和材积高于母树林混合子代，表明通过早期选优建立的种子园遗传改良的效果是显著的。

（2）在种子园子代中，胸径、树高和材积表现最好的家系均为58号，分别高出速生丰产林混合子代46.39%、40.44%和150.84%，与母树林混合子代相比提高25.18%、13.71%和67.65%。以材积为选择指标选出排名前10位的家系，胸径、树高和材积的遗传增益分别达到3.03%、1.77%和7.11%。

（3）6 a生胸径、树高和材积与17 a生胸径、树高和材积呈极显著正相关;日本落叶松家系6 a生早期选择结果与17 a生选择结果基本一致，成功率为70%。前期对日本落叶松家系和无性系早期选择研究的结果均表明，胸径的早期选择时间在6～7 a生[6，8]，本研究结果与上述结论基本一致。

（4）选择出的优良家系可作为对已建立的日本落叶松种子园进行去劣疏伐的依据。在选择优良家系的同时，还应对家系内的个体进行选择，选择出优良单株，作为高世代种子园建园的材料，为良种的推广运用提供科学依据。

（5）应加强对试验林的保护并提高利用效率，进一步根据生产需求制定育种策略，确定育种目标，进一步开展材质、抗性等多性状综合选择，为该区域日本落叶松的遗传改良奠定基础[9]。

参考文献

[1]侯义梅，李时元，周必成，等.日本落叶松种子园营建技术的研究与应用[J].湖北林业科技，2004（4）：29-31.

[2]陳柏如，侯义梅，涂少怀.日本落叶松原生种源早期选择研究[J].湖北林业科技，2011（1）：18-20.

[3]侯义梅，林孝培，全永寿，等.日本落叶松种子园自由授粉家系子代早期选择研究[J].林业实用技术，2013（4）：3-4.

[4]杨秀艳，张守攻，孙晓梅，等.北亚热带高山区日本落叶松自由授粉家系遗传测定与二代优树选择[J].林业科学，2010（8）：45-50.

[5]杜超群，许业洲，杨代贵，等. 湿地松半同胞家系生长和产脂性状遗传变异[J].森林与环境学报，2017，37（4）：423-428.

[6]孙晓梅，张守攻，侯义梅，等.短轮伐期日本落叶松家系生长性状遗传参数的变化[J].林业科学，2004（6）：68-74.

[7]田志和，董健，王喜武，等.日本落叶松育林学[M].北京：北京农业大学出版杜，1995.

[8]赖猛.落叶松无性系遗传评价与早期选择研究[D].北京：中国林业科学研究院，2014.