楓香優(yōu)樹(shù)子代測(cè)定林生長(zhǎng)性狀遺傳分析及家系選擇

陳孝丑

(福建省林業(yè)科技試驗(yàn)中心，福建 南靖363600)

楓香(Liquidambar formosana Hance)為金縷梅科楓香屬落葉喬木，是我國(guó)重要的鄉(xiāng)土速生闊葉樹(shù)種。該樹(shù)樹(shù)干圓滿通直，枝葉繁茂，適應(yīng)性強(qiáng)，耐干旱瘠薄，生長(zhǎng)較為迅速，抗風(fēng)抵寒能力強(qiáng)，耐火燒，對(duì)SO2及氯化物有較強(qiáng)的抗性，在濕潤(rùn)肥沃的立地，生長(zhǎng)尤為茂盛，天然更新容易，有“荒山先鋒”樹(shù)種之稱，廣泛分布于南方各省區(qū)［1］。楓香材質(zhì)優(yōu)良，是建筑、家具和膠合板用材的理想樹(shù)種;秋季葉色五彩繽紛，是城市景觀綠化和森林彩葉化的優(yōu)良樹(shù)種;枯落物易腐爛分解，有利于提高地力，也是理想的生態(tài)樹(shù)種［2-3］。因此，開(kāi)展楓香優(yōu)樹(shù)子代測(cè)定、優(yōu)良家系選擇和推廣應(yīng)用，對(duì)豐富我國(guó)闊葉樹(shù)造林樹(shù)種、改善林地生境、調(diào)整林產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及提供優(yōu)質(zhì)工業(yè)用材和景觀綠化樹(shù)種等方面均具有重要作用［4-6］。楓香遺傳改良和優(yōu)樹(shù)子代測(cè)定研究國(guó)內(nèi)均已有文獻(xiàn)報(bào)道［7-12］，但對(duì)楓香優(yōu)樹(shù)子代進(jìn)行兩點(diǎn)測(cè)定及聯(lián)合分析在國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)報(bào)道。本文對(duì)南平、三明兩地的楓香優(yōu)樹(shù)子代測(cè)定林生長(zhǎng)性狀進(jìn)行調(diào)查，并研究其遺傳變異規(guī)律，以期選出適應(yīng)兩地及相似環(huán)境條件生長(zhǎng)的速生優(yōu)良家系進(jìn)行推廣應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

1997年從南京林業(yè)大學(xué)引進(jìn)安徽省黃山市選擇的53 個(gè)中國(guó)楓香優(yōu)樹(shù)自由授粉家系種子。1998年在南平洋口國(guó)有林場(chǎng)單系播種育苗，1999年春分別在南平洋口國(guó)有林場(chǎng)和三明市郊國(guó)有林場(chǎng)開(kāi)展子代測(cè)定。南平洋口國(guó)有林場(chǎng)試驗(yàn)點(diǎn)地處北緯26°50＇、東經(jīng)117°53＇，年平均氣溫18.5 ℃，最低溫度-6.8 ℃，年均降水量1880 mm，平均相對(duì)濕度82%，無(wú)霜期280 d，海拔230 -300 m，山地紅壤，土層深厚肥沃，立地等級(jí)Ⅱ級(jí)，坡向西南，坡度25° -35°;三明市郊國(guó)有林場(chǎng)試驗(yàn)點(diǎn)地處北緯26°16＇、東經(jīng)117°38＇，年平均氣溫19.4 ℃，最低溫度-5.5 ℃，年均降水量1726.3 mm，平均相對(duì)濕度79%，無(wú)霜期306 d，海拔200 -260 m，山地紅壤，土層深厚肥沃，立地等級(jí)Ⅱ級(jí)，坡向東南，坡度25° -32°。兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均屬于亞熱帶氣候，立地條件較為相似，分別位于閩北和閩中楓香適生區(qū)，經(jīng)過(guò)子代測(cè)定選出的優(yōu)良速生家系也具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

1.2 試驗(yàn)方法

采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置5 次重復(fù)，8 株單列小區(qū)。參試家系53 個(gè)，以53 個(gè)家系的混合種子為對(duì)照(CK)，共54 個(gè)處理。子代測(cè)定林株行距為2 m×2 m，采用“挖明穴、回表土”造林技術(shù)，穴規(guī)格為50 cm×40 cm×30 cm。2012年12月調(diào)查每株樹(shù)高、胸徑、地徑，計(jì)算單株材積和圓滿度，圓滿度為胸徑與地徑的比值。

楓香單株材積按照福建省闊葉樹(shù)二元立木材積公式計(jì)算。

V=0.00005276429D1.8821611H1.0093166

以單株觀測(cè)值進(jìn)行多點(diǎn)方差分析，其線性模型如下。

式中，Yijkl為第i 個(gè)地點(diǎn)第j 個(gè)區(qū)組第k 個(gè)家系的第l 個(gè)觀測(cè)值為群體平均值，Si為第i 個(gè)地點(diǎn)的固定效應(yīng)值，Bj(i)為第i 地點(diǎn)內(nèi)第j 個(gè)區(qū)組的固定效應(yīng)值，F(xiàn)k為第k 個(gè)家系的隨機(jī)效應(yīng)值，(S ×F)ik為第i 個(gè)地點(diǎn)與第k 個(gè)家系的隨機(jī)互作效應(yīng)值，(B ×F)j(i)k為第i 地點(diǎn)內(nèi)第j 區(qū)組與第k 個(gè)家系的隨機(jī)互作效應(yīng)值，Eijkl為機(jī)誤。

以單株觀測(cè)值為統(tǒng)計(jì)單位估算多點(diǎn)遺傳力和遺傳增益［13-15］。(1)家系遺傳力。h2f=式中為家系遺傳力為家系間方差分量，σ2sf為家系與地點(diǎn)的交互作用方差分量為家系與區(qū)組的交互作用方差分量，σ2e為環(huán)境方差分量，n 為小區(qū)簡(jiǎn)單調(diào)和平均株數(shù)，b 為區(qū)組數(shù)，s 為試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)。(2)遺傳增益。式中，△G 為遺傳增益，s 為選擇差，為群體平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 楓香優(yōu)樹(shù)子代測(cè)定林生長(zhǎng)性狀及遺傳變異

2.1.1 生長(zhǎng)性狀 南平洋口國(guó)有林場(chǎng)和三明市郊國(guó)有林場(chǎng)兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)14年生楓香子代測(cè)定林聯(lián)合生長(zhǎng)情況見(jiàn)表1。由表1 可知，該測(cè)定林總體生長(zhǎng)表現(xiàn)較好，樹(shù)高、胸徑、地徑、單株材積和圓滿度平均值分別為8.82 m、7.07 cm、10.23 cm、0.019583 m3和0.698，平均變異系數(shù)分別為27.63%、32.08%、29.24%、83.33%和10.80%;在兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)楓香生長(zhǎng)性狀綜合表現(xiàn)為家系間差異較大，生長(zhǎng)性狀存在豐富的變異，能夠選擇出表現(xiàn)優(yōu)異的家系。

表1 14年生楓香優(yōu)樹(shù)子代測(cè)定林生長(zhǎng)性狀Table 1 Growth of the L.formosana progeny tests in 14 years old

2.1.2 遺傳變異分析及參數(shù)估算 兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)14年生測(cè)定林樹(shù)高、胸徑、地徑、單株材積和圓滿度的聯(lián)合方差分析結(jié)果見(jiàn)表2。由表2 可知，樹(shù)高、胸徑、地徑、單株材積和圓滿度在地點(diǎn)、重復(fù)、家系、地點(diǎn)×家系、重復(fù)×家系、地點(diǎn)×重復(fù)×家系等的差異均達(dá)極顯著水平。家系的生長(zhǎng)受氣候、立地、遺傳等諸多因素的影響，需要進(jìn)一步進(jìn)行方差分析，分解各個(gè)影響因素的方差分量，估算遺傳參數(shù)和分析生長(zhǎng)性狀受遺傳控制的程度。

表2 14年生楓香優(yōu)樹(shù)子代測(cè)定林生長(zhǎng)性狀方差分析1)Table 2 Variance analysis of growth traits for the L.formosana progeny tests in 14 years old

14年生楓香子代測(cè)定林生長(zhǎng)性狀遺傳參數(shù)的兩點(diǎn)聯(lián)合估值見(jiàn)表3。由表3 可知，樹(shù)高、胸徑、地徑、單株材積和圓滿度的家系遺傳力分別為0.375、0.396、0.402、0.384 和0.439，家系生長(zhǎng)受中等遺傳控制，進(jìn)行家系選擇可以取得較好的效果，也具有現(xiàn)實(shí)推廣意義，可以從子代測(cè)定林中選出一批優(yōu)良家系在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。

表3 14年生楓香優(yōu)樹(shù)子代測(cè)定林生長(zhǎng)性狀遺傳參數(shù)估算Table 3 Genetic parameter estimates for growth traits of the L.formosana progeny tests in 14 years old

2.2 楓香優(yōu)樹(shù)子代測(cè)定林速生優(yōu)良家系聯(lián)合選擇

兩點(diǎn)聯(lián)合選出的楓香優(yōu)良家系及其14年生表現(xiàn)見(jiàn)表4。由表4 可知，適宜兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)及其相似環(huán)境條件下的8 個(gè)楓香優(yōu)良家系包括58、70、110、111、114、116、124 和132 等系號(hào)。樹(shù)高、胸徑、地徑和單株材積的平均值分別為9.61 m、7.92 cm、11.22 cm 和0.029969 m3，平均遺傳增益分別為1.25%、1.88%、1.57%和7.82%，遺傳增益的變化范圍分別為0.68% -1.73%、1.23% -3.23%、0.73% -2.86%和5.92% -10.30%。

表4 14年生楓香優(yōu)樹(shù)子代測(cè)定林速生優(yōu)良家系生長(zhǎng)表現(xiàn)Table 4 Growth traits of fast-growing L.formosana families from the progeny tests in 14 years old

3 小結(jié)

(1)通過(guò)兩點(diǎn)聯(lián)合分析，楓香子代測(cè)定林樹(shù)高、胸徑、地徑、單株材積和圓滿度的平均值分別為8.82 m、7.07 cm、10.23 cm、0.019583 m3和0.698，平均變異系數(shù)分別為27.63%、32.08%、29.24%、83.33%和10.80%，表明楓香生長(zhǎng)性狀兩地點(diǎn)的綜合表現(xiàn)在家系間差異較大，存在豐富的變異，為楓香速生優(yōu)良家系的選擇提供依據(jù)。

(2)14年生楓香子代測(cè)定林樹(shù)高、胸徑、地徑、單株材積和圓滿度在地點(diǎn)、重復(fù)、家系、地點(diǎn)×家系、重復(fù)×家系、地點(diǎn)×重復(fù)×家系的差異均達(dá)極顯著水平，主要生長(zhǎng)性狀在家系間均具有真實(shí)的遺傳變異，并且受到中等遺傳控制。因此，對(duì)14年生楓香子代測(cè)定林進(jìn)行優(yōu)良家系兩點(diǎn)聯(lián)合選擇是有效的，所選出的優(yōu)良家系也具備較高的穩(wěn)定性和較強(qiáng)的適應(yīng)性，可以在福建省相似立地環(huán)境條件下推廣應(yīng)用。

(3)根據(jù)遺傳變異分析結(jié)果，適宜兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)及其相似環(huán)境條件下的8 個(gè)楓香速生優(yōu)良家系包括58、70、110、111、114、116、124 和132 等系號(hào)，平均單株材積為0.029969 m3，平均遺傳增益為7.82%，遺傳增益的變化范圍為5.92% -10.30%。兩點(diǎn)聯(lián)合選出的8 個(gè)速生優(yōu)良家系具有更廣泛的環(huán)境適應(yīng)能力和增產(chǎn)效果，今后還可以選擇優(yōu)良家系中的優(yōu)良單株通過(guò)無(wú)性繁殖方法進(jìn)行推廣應(yīng)用。

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