不同種源地杉木良種選擇與評價

袁雅琪，譚新建，鐘秋平，袁小軍，晏 巢，郭紅艷，袁婷婷，羅 帥，葛曉寧

（中國林科院 亞熱帶林業(yè)實驗中心，江西 分宜 336600）

杉木Cunninghamia lanceolata是杉科Taxodiaceae杉木屬Cunninghamia常綠喬木的一種[1]。杉木具有生長快、產(chǎn)量高[2]等特點，木材性能好，用途廣泛，運銷數(shù)量大，種植范圍廣[3]。它的木材是優(yōu)質(zhì)的紙漿用材，也是高質(zhì)量的建筑、裝飾材料[4]。杉木一般分布在亞熱帶的南方17省區(qū)，在東經(jīng)101°30′[5]～121°53′[6]、 北 緯 19°30′～34°03′之間[7]，為中國長江流域、秦嶺以南地區(qū)栽培最廣、生長快、經(jīng)濟價值高的用材樹種。栽培區(qū)北起秦嶺南坡、河南桐柏山、安徽大別山、江蘇句容、宜興，南至廣東信宜、廣西玉林、龍津、云南廣南、麻栗坡、屏邊、昆明、會澤、大理，東至江蘇南部、浙江、福建北部和西部山區(qū)，西至四川大渡河流域（瀘定磨西以東地區(qū)）及西南部安寧河流域。垂直分布的上限常隨地形和氣候條件的不同而有差異。中國已成為全球第二大木材消耗國，木材消耗總量增長了173%[8]。在新中國成立以來，就開始大面積種植杉木，為經(jīng)濟社會發(fā)展提供了大量的木材資源[9]。目前中國的17個?。▍^(qū)）分布著300余個杉木樹種，但品種差異性大，適應(yīng)的地域性也有不同[10-11]，而我國針對林木良種生產(chǎn)的需求開展研究不夠，沒有制定適應(yīng)社會發(fā)展和林業(yè)多樣化需求的林木育種目標，許多社會急需發(fā)展的樹種沒有開展遺傳改良，而且區(qū)域發(fā)展也不平衡，因此，開展杉木優(yōu)良種質(zhì)選擇工作，將有望獲得在豐產(chǎn)性、優(yōu)質(zhì)性及高適應(yīng)性方面遺傳增益更高的優(yōu)良群體和單株，推動良種化水平和優(yōu)良種苗的繁育進程。

1 試驗地概況

本實驗設(shè)在中國林業(yè)科學研究院亞熱帶林業(yè)實驗中心（以下簡稱“亞林中心”），地處江西省分宜縣境內(nèi)。分宜縣位于贛中偏西，袁河中游，在東經(jīng) 114°29′～114°51′、 北 緯 27°33′～28°08′之間，屬低山丘陵地貌，最高海拔大崗山主峰1 091 m。分宜屬亞熱帶濕潤性氣候，雨量充沛，陽光充足，氣候溫和，無霜期長，土層肥厚，適宜于農(nóng)作物生長。年均氣溫為17.2 ℃，年均降水量為1 600 mm，全年無霜期為270 d。

本選題是基于杉木用材林經(jīng)濟成熟期（主伐期）對亞林中心現(xiàn)有杉木大量優(yōu)良種質(zhì)的整理與評價，實現(xiàn)了優(yōu)良種質(zhì)的遺傳整理和長期保存；同時本選題開展的林木優(yōu)良種質(zhì)篩選研究是對亞林中心自20世紀80年代以來建立的杉木種源試驗林、優(yōu)良無性系測定林、種質(zhì)資源異地保存區(qū)、二代半種子園及栽培實驗示范林進行調(diào)查測定、建立詳細系統(tǒng)的檔案材料，是在來自于杉木全分布區(qū)1.6萬余份杉木種質(zhì)基因庫及其各種子代測定林基礎(chǔ)上開展的，且這些種質(zhì)資源林多數(shù)已進入經(jīng)濟成熟期，其商品性、豐產(chǎn)性和對本地氣候適宜性方面已能充分體現(xiàn)。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

試驗是以亞林中心自20世紀80年代建立的杉木優(yōu)良無性系測定林、種質(zhì)資源收集圃、子代測定林、種子園、種源實驗林、栽培試驗示范林的1.8萬余份杉木種質(zhì)基因為材料，位于亞林中心年珠林場的種源林，收集于南方十三?。▍^(qū)）183個產(chǎn)地，嫁接了1 764株。

2.2 試驗方法

2.2.1 杉木種質(zhì)資源生長量的觀測

對30年生杉木地理種源試驗林的183個種源選擇3 000多株進行掛牌，對其展開每木調(diào)查和木材生長量分析，測量其樹高和胸徑等生長量指標，基于其生長量指標等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用性狀聚類分析法，篩選出生長比較優(yōu)良的地理種源和本地種源的木蕊，并對其年輪進行分析。

2.2.2 年輪分析

測量4個生長階段的徑向生長量，計算不同生長階段的杉木F值，分析出選擇哪一個年齡段杉木速生種源效果最好。

3 結(jié)果與分析

3.1 數(shù)據(jù)調(diào)查結(jié)果

對30年生杉木地理種源試驗林的183個種源選擇3 000多株進行掛牌，對其展開每木調(diào)查和木材生長量分析，分別測得1984年、1989年、2012年杉木的樹高、胸徑的數(shù)據(jù)并進行分析。

基于其生長量指標等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用性狀聚類分析法，篩選出生長比較優(yōu)良的地理種源和本地種源的木蕊，并對其年輪進行分析，旨在選出優(yōu)良的地理種源。運用NTSYSpc2.1e軟件計算數(shù)據(jù)且生成聚類圖。其公式為：

Eij=[Σk(Xki-Xkj)2]1/2。

式中：Eij為第j個樣品與第i個樣品的歐氏距離；Xki為第i個樣品在第k個特性上的數(shù)值；Xkj為第j個樣品在第k個特性上的數(shù)值。

杉木地理種源試驗數(shù)據(jù)的性狀聚類分析結(jié)果見圖1。

從圖1分析得出，當遺傳距離＞3.75時，這些杉木地理種源可以聚類成2大類，一類是生長較好的，另一是生長較差的，選擇37、100、34、44、39、153、120、49、118、139、32、41、47、152、42、147、24、90、87、111、148、149、43、128、30、177、82、38、95、96、150、136、84、164、67、151、140、40、48、33、35、163、92、31、36這類生長較好的種源用年輪分析法對其進行更深入的研究，篩選出更好的良種。

圖1 杉木地理種源的聚類結(jié)果Fig.1 Chinese fir geographical provenance clustering results

3.2 年輪分析

3.2.1 不同年齡段年輪寬度的種源差異

不同杉木種源的4個生長發(fā)育階段徑向生長量分別為3.80～11.77 mm（成熟期）、5.55～14.98 mm（近熟期）、18.70～42.91 mm（中齡期）、59.24～82.25 mm（幼齡期），徑向生長量間的極差分別達到了7.97 、9.43 、24.20 和23.02 mm。在這45個入選種源中存在生長快和生長慢的種源，說明進行杉木種源選擇可以獲得較好的效果。表1列出了杉木種源不同年齡年輪寬度的方差分析結(jié)果。

從表1可以看出，杉木幼齡、中齡，近熟和成熟期4個生長階段年輪寬度都存在顯著或極顯著的種源差異，顯著程度由小到大為中齡期、幼齡期、近熟期、成熟期。結(jié)果表明，在杉木的生長階段中幼齡期和中齡期選擇杉木速生種源可以獲得最好的結(jié)果。

表1 杉木種源不同年齡段年輪寬度的方差分析?Table1 Different age groups of Chinese fir provenance annual ring width of variance analysis

3.2.2 不同年齡段年輪寬度現(xiàn)實增益的種源效應(yīng)

比較4個年齡段年輪寬度均值，可發(fā)現(xiàn)杉木幼齡階段徑向生長量占整個生長發(fā)育階段的50%左右。說明相對于幼齡階段，后三個生長發(fā)育階段的增產(chǎn)能力均出現(xiàn)大幅度降低。結(jié)合年輪寬度均值，比較分析了4個年齡段的現(xiàn)實增益，杉木幼齡階段的增益明顯小于后三個生長發(fā)育階段的現(xiàn)實增益。在所列出的10個種源中，幼齡期的增益均值僅為9.64%，而中齡期、近熟期和成熟期的現(xiàn)實增益的均值則分別達到了65.59%、103.31%和96.30%。其原因是本地參試種源后期增產(chǎn)能力與幼齡期相比下降了67.07%、90.95%和92.38%，分別大于其他種源的50.26%、83.00%、86.36%。這也說明2個本地的種源屬于前期速生種源。各年齡段現(xiàn)實增益較大的前10個產(chǎn)地的種源見表2。

表2 不同年齡段年輪寬度現(xiàn)實增益Table2 Different age paragraph tree-ring width real gain

由表2可以看出，幼齡期、中齡期和近熟期的現(xiàn)實增益得均值則分別達到了9.64%、65.59%和103.31%。其原因是后期當?shù)孛缒井a(chǎn)能增幅較年輕時分別下降了67.07%，90.95%和92.38%，所以湖南會同、福建大田、福建永安、貴州榕江、廣西融水四榮屬于前期速生種源。杉木按生長階段種源分類結(jié)果見圖2。

圖2 杉木按生長階段種源分類Fig.2 Chinese fir provenance classi fication according to the growth stage

4 結(jié)論與討論

4.1 討 論

杉木優(yōu)良品種選育自20世紀50年代開展以來，福建林學院俞新妥教授在不同的杉木育種地區(qū)開創(chuàng)了杉木遺傳育種領(lǐng)域研究的先例[12]。王明懷等[13]的研究表明，杉木種源和杉木家系的體積、高度、胸徑和其他特征存在顯著的遺傳差異。陳益泰和張建章的研究資料[14]說明，個體林分間和林分間的變異量差異只占四分之一以上，遺傳差異占四分之三以上[15]。洪菊生等對廣東樂昌、廣西融水、福建大田、福建建甌、四川鄰水和江西銅鼓等6個種源進行綜合評定，得出福建建甌、廣東樂昌、廣西融水、四川鄰水、江西銅鼓和福建大田等6個種源為穩(wěn)產(chǎn)豐產(chǎn)種源； 產(chǎn)量高、材質(zhì)優(yōu)質(zhì)的3個種源分別為福建南平、貴州錦屏和廣西融水。

杉木是一種速生用材樹種，具有很高的經(jīng)濟價值。通過本試驗的實施，為進一步進行遺傳改良奠定了堅實的基礎(chǔ)。這將有助于提高這些樹種培育的理論和實踐水平，加快我國林業(yè)良種化進程。雖然這個試驗的實施在杉木優(yōu)良品種的選擇評價和遺傳改良方面取得了一定的結(jié)果，但仍有不足。由于時間限制，本研究僅著重研究各種杉木種源的生長指標，并未涉及各種分子生物學來源的研究。為了給選擇杉木良種提供更科學的依據(jù)，下一步應(yīng)對不同種源的杉木分子學領(lǐng)域進行深入研究。

4.2 結(jié) 論

根據(jù)分析結(jié)果，供試的種源中全期速生型種源是福建祟安、福建順昌、福建三明、福建建陽4個產(chǎn)地的杉木種源，其從幼齡期到成熟期，增益均位列前10名。

前期速生型種源是湖南會同、福建大田、福建永安、貴州榕江、廣西融水四榮等5個產(chǎn)地的種源，其在幼齡期增產(chǎn)能力表現(xiàn)優(yōu)良，增益排位列前10位，而從中齡期到成熟期增產(chǎn)能力則有所下降，跌出了前10名。

后期速生型種源是貴州黎平、福建尤溪、福建建甌、福建沙縣、福建南平和廣西三江等6個產(chǎn)地的種源，其在幼齡期增產(chǎn)能力表現(xiàn)不突出，均沒有位列前10名，但進入中齡期增長能力又有優(yōu)良表現(xiàn)，屬于后期速生型種源。