紅豆樹人工林優(yōu)樹選擇

鄭天漢，蘭思仁

(1.福建省林業(yè)廳，福建 福州350003;2.福建農(nóng)林大學(xué)，福建 福州350002)

紅豆樹(Ormosia hosiei)系豆科蝶形花亞科紅豆樹屬，國家Ⅱ級(jí)保護(hù)珍稀瀕危植物，廣泛分布于福建、江蘇、安徽、浙江、江西、河南、湖北、湖南、貴州、四川、陜西及甘肅等省區(qū)，常見于海拔200－900 m的低山丘陵、河邊及村落附近，是同屬樹種中樹形最大、分布最北、經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高的珍貴樹種，樹高可達(dá)40 m，胸徑超過2 m，樹冠開展，枝葉茂密濃綠，是優(yōu)良的園林綠化觀賞樹種［1－2］.紅豆樹木材是工藝、雕刻、高檔裝璜裝飾、珍貴家具的上等用材，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值.目前，相關(guān)文獻(xiàn)未見紅豆樹遺傳改良等方面的研究報(bào)道，本文探討了紅豆樹人工林的優(yōu)樹選擇方法及其選擇結(jié)果.

1 材料和方法

1.1 材料

本研究的紅豆樹來源于1965－1966年福建省系統(tǒng)布設(shè)的科研試驗(yàn)林，科研試驗(yàn)林面積約40 hm2;20世紀(jì)70年代至今，相繼種植的紅豆樹林分約15 hm2.試驗(yàn)地的立地質(zhì)量等級(jí)為Ⅰ、Ⅱ類立地，Ⅲ類立地僅2塊.

1.2 研究方法

鑒于現(xiàn)有紅豆樹人工林分較少，可供開展紅豆樹優(yōu)樹選擇的群體較小，故對(duì)紅豆樹優(yōu)樹選擇采取較為細(xì)致的選擇途徑［3，4］.為防止一些優(yōu)良遺傳材料的漏選，對(duì)四旁樹等個(gè)別生長(zhǎng)特別突出的單株以特選樹方式進(jìn)行優(yōu)樹選擇，特選樹的選擇標(biāo)準(zhǔn)為:胸徑年生長(zhǎng)量＞1 cm、樹高生長(zhǎng)量＞平均值、枝下高＞6 m、樹干通直系數(shù)為“1”.

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)差選擇法 根據(jù)紅豆樹13個(gè)生長(zhǎng)性狀的研究結(jié)果，材積與胸徑的相關(guān)性達(dá)到0.9342，說明在生長(zhǎng)環(huán)境相同的林分中進(jìn)行優(yōu)樹選擇時(shí)，以胸徑為主因子能反映材積生長(zhǎng)性狀，并且具有直觀、簡(jiǎn)便、可操作性強(qiáng)、選擇結(jié)果可靠的優(yōu)點(diǎn).尤其是在紅豆樹資源有限的條件下，不存在類似杉木或馬尾松的龐大選擇群體，為了從有限的群體中充分利用和不遺漏紅豆樹優(yōu)良基因資源，可以采用標(biāo)準(zhǔn)差選擇法來適度放大優(yōu)樹選擇.

以胸徑為紅豆樹林分個(gè)體的標(biāo)志值，如果抽樣調(diào)查的樣品結(jié)構(gòu)符合正態(tài)分布規(guī)律，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理:胸徑在2倍的標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)的個(gè)體，應(yīng)該在95.45%的概率區(qū)間內(nèi)，即用2倍標(biāo)準(zhǔn)差作為基準(zhǔn)對(duì)紅豆樹優(yōu)勢(shì)木進(jìn)行選擇，其入選概率為2.28%，即入選的優(yōu)樹預(yù)選樹就是小概率事件.

1.2.2 林分徑級(jí)的正態(tài)分布檢驗(yàn) 采用χ2分布檢驗(yàn)方法，對(duì)紅豆樹林木株數(shù)按徑階分布狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)，用皮爾遜定理［5］

式中，Vi為實(shí)際頻數(shù)、nPi為理論頻數(shù).若則說明該分布為正態(tài)分布.

1.2.3 優(yōu)樹標(biāo)準(zhǔn) 參考紅椎的優(yōu)樹選擇標(biāo)準(zhǔn)［6，7］，并根據(jù)紅豆樹人工林生長(zhǎng)分化情況，紅豆樹人工林優(yōu)樹生長(zhǎng)量指標(biāo)為樹高大于優(yōu)勢(shì)木10%、胸徑大于優(yōu)勢(shì)木20%、材積大于優(yōu)勢(shì)木100%.其他形質(zhì)指標(biāo)為主干通直系數(shù)、圓滿、冠形濃密、側(cè)枝粗細(xì)、夾角，個(gè)別單株心材為黑色的特殊性狀直接入選.

1.2.4 優(yōu)樹精選 應(yīng)用多目標(biāo)決策和集對(duì)分析原理［8］，計(jì)算各因子的相對(duì)權(quán)重系數(shù)和綜合指數(shù).

式中:各因子權(quán)重系數(shù)λj、i為目標(biāo)、j為選擇因子、R為紅豆樹性狀間的相關(guān)系數(shù)，∑Rij為相關(guān)系值之和，Uj為性狀因子.

2 結(jié)果與分析

2.1 紅豆樹胸徑生長(zhǎng)的正態(tài)分布檢驗(yàn)

沒有外力干預(yù)的林分中，林木按照一定的規(guī)律生長(zhǎng)發(fā)育，在森林胸徑徑級(jí)結(jié)構(gòu)上，一般表現(xiàn)較穩(wěn)定的正態(tài)分布.紅豆樹人工林株數(shù)按徑階分布規(guī)律遵從正態(tài)分布，可利用標(biāo)準(zhǔn)差選擇法選擇優(yōu)勢(shì)木(表1).

表1 紅豆樹人工林胸徑分化規(guī)律的χ2檢驗(yàn)及其特征值Table 1 The χ2test and its characteristic value of DBH differentiation law for plantation forest of Ormosia hosiei

2.2 紅豆樹優(yōu)樹選擇指標(biāo)

優(yōu)樹選擇是一種去劣留優(yōu)的選擇，是對(duì)表現(xiàn)型分布的正方向極端個(gè)體進(jìn)行選擇，其目標(biāo)是增大群體子代的平均值.根據(jù)正態(tài)分布曲線的數(shù)學(xué)性質(zhì)，將平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差作為紅豆樹優(yōu)良單株的選擇標(biāo)準(zhǔn).選擇差=入選優(yōu)勢(shì)木平均值－群體平均值，因此，林分平均值+選擇差(2S)=優(yōu)良單株的選擇值.共選擇67株優(yōu)良紅豆樹，胸徑平均增長(zhǎng)率71.8%，樹高平均增長(zhǎng)率17.3%(表2).

2.3 紅豆樹人工林優(yōu)樹選擇結(jié)果

應(yīng)用五株優(yōu)勢(shì)木對(duì)比樹法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差選擇法所篩選的優(yōu)良單株逐株進(jìn)行比較和選擇，選擇出紅豆樹人工林優(yōu)樹22株(表3).

表2 紅豆樹人工林優(yōu)良單株選擇結(jié)果Table 2 Selection of the dominant trees of plantation forest of Ormosia hosiei

表3 入選的紅豆樹人工林優(yōu)樹及其性狀因子Table 3 The selected elite trees of plantation forest of Ormosia hosiei and their characters

續(xù)表3

2.4 紅豆樹人工林優(yōu)樹精選

2.4.1 優(yōu)樹選擇的權(quán)重系數(shù) 以表型選擇的22株優(yōu)樹為對(duì)象，應(yīng)用綜合指數(shù)法進(jìn)行紅豆樹優(yōu)樹精選.根據(jù)紅豆樹的材用性改良目標(biāo)，及上述紅豆樹主要經(jīng)濟(jì)性狀的分析結(jié)果，確定以速生豐產(chǎn)和干材形質(zhì)為基礎(chǔ)的5個(gè)主要性狀因子為評(píng)價(jià)指標(biāo)，用相對(duì)比較法確定權(quán)重系數(shù)λ.紅豆樹優(yōu)樹選擇的5個(gè)性狀因子分別為材積、胸徑、樹高、枝下高、通直系數(shù)，各因子的權(quán)重系數(shù)以紅豆樹材積性狀與其它各個(gè)性狀的相關(guān)系數(shù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用多目標(biāo)決策和集對(duì)分析原理，獲得各自的相對(duì)權(quán)重系數(shù)(表4).

表4 紅豆樹優(yōu)樹選擇的權(quán)重系數(shù)1)Table 4 Weight coefficients of elite tree selection for Ormosia hosiei

2.4.2 紅豆樹優(yōu)樹分級(jí) 按4級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)劃分:綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的平均值W為0.936，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差為0.116，其 1/2 標(biāo)準(zhǔn)差為 0.058.Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為 Wj－W ＞S，Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為 Wj－W ＞0.5S，Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為 Wj－W＞0，Ⅳ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為Wj－W＜0.紅豆樹優(yōu)樹精選以各優(yōu)樹的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值分級(jí)確定(表5).

表5 紅豆樹人工林優(yōu)樹綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值Table 5 The comprehensive assessment indexes of predicted elite trees for plantation forest of Ormosia hosiei

2.4.3 紅豆樹優(yōu)樹選擇效果 根據(jù)綜合指標(biāo)值精選優(yōu)樹，最終從人工林中選擇樣本號(hào)為4、6、7、8、15、20、21、22 共8 株優(yōu)樹(表6).精選的8 株優(yōu)樹平均胸徑46.3 cm、平均樹高22.1 m、通直度系數(shù)0.98、單株材積1.9094、胸徑年平均生長(zhǎng)量1.23 cm、樹高年平均生長(zhǎng)量0.6 m、單株材積年平均生長(zhǎng)量0.0497 m3.精選優(yōu)樹的胸徑、樹高、單株材積的年平均生長(zhǎng)量與全省紅豆樹林分的胸徑、樹高、單株材積的年平均生長(zhǎng)量0.5467 cm、0.44 m、0.0065 m3相比較，分別增長(zhǎng) 125%、36.4%、664.6%;與優(yōu)樹均值相比分別增長(zhǎng) 15%、5.3% 、36.5% .

表6 紅豆樹精選優(yōu)樹及其性狀特征值Table 6 Elite trees of Ormosia hosiei and their characteristic values

2.4.4 特選優(yōu)樹 為防止紅豆樹優(yōu)良遺傳材料的漏選，對(duì)四旁樹等生長(zhǎng)突出的單株以特選樹方式進(jìn)行優(yōu)樹選擇，共選擇18株特選優(yōu)樹(表7).特選優(yōu)樹平均心材率為77.5%，比全省平均心材率57.9%高19.6%;平均胸徑 77.35 cm，最大胸徑151 cm;平均樹高24.32 m，最大樹高40 m;平均枝下高8.32 m，最大枝下高15 m;平均單株材積6.05 m3，最大單株材積27.57 m3.這些優(yōu)樹多數(shù)呈孤立木或混生于其他樹種的林分中，紅豆樹“木出于林”，且形質(zhì)性狀良好.

表7 紅豆樹特選優(yōu)樹Table 7 The special elite trees of Ormosia hosiei

3 小結(jié)與討論

選擇紅豆樹優(yōu)樹22株，平均胸徑41.5 cm，平均樹高21.9 m，平均枝下高9 m，通直度指數(shù)0.89.胸徑、樹高、單株材積年平均生長(zhǎng)量分別為1.07 cm、0.57 m、0.0364 m3.與全省紅豆樹胸徑、樹高、材積年平均生長(zhǎng)量相比(0.5467 cm、0.44 m、0.0065 m3)，分別增長(zhǎng) 95.7%、29.5%、400.6%，優(yōu)樹的選擇效果極顯著.

精選的8株優(yōu)樹平均胸徑46.3 cm、平均樹高22.1 m、通直度系數(shù)0.98、單株材積1.9094.胸徑、樹高、單株材積年平均生長(zhǎng)量分別為:1.23 cm、0.6 m、0.0497 m3.精選優(yōu)樹的胸徑、樹高、單株材積的年平均生長(zhǎng)量與全省紅豆樹平均水平相比，分別增長(zhǎng)125%、36.4%、664.6%;與優(yōu)樹均值相比分別增長(zhǎng)15%、5.3%、36.5%.精選的優(yōu)樹可用于近期開展組織培育和扦插等無性繁殖利用.

在材用性優(yōu)樹改良目標(biāo)中，以材積、胸徑、樹高、枝下高、通直系數(shù)5個(gè)性狀指標(biāo)為優(yōu)樹選擇因子，以紅豆樹材積生長(zhǎng)與其它各個(gè)性狀的相關(guān)系數(shù)為權(quán)重系數(shù)，應(yīng)用多目標(biāo)決策和集對(duì)分析原理進(jìn)行優(yōu)樹選擇，選擇效果良好且生產(chǎn)實(shí)用性強(qiáng).

首次應(yīng)用多目標(biāo)決策和集對(duì)分析原理對(duì)紅豆樹人工林進(jìn)行優(yōu)樹選擇，其方法和結(jié)果有待進(jìn)一步驗(yàn)證.

本研究共篩選出18株特選優(yōu)樹，這些特選優(yōu)樹呈孤立木或混生于其他樹種的林分中，形質(zhì)性狀良好，具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值.

鑒于部份優(yōu)樹已流出福建原種植地，或被個(gè)人移植保存收集，建議加強(qiáng)對(duì)珍貴紅豆樹種質(zhì)資源的保護(hù).致謝:王章榮和吳承禎教授給予悉心指導(dǎo)，參加野外調(diào)查的還有何國生、高兆蔚等.

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