油用藍(lán)桉優(yōu)良單株早期選擇研究

王曉麗， 楊 燕， 俸桂蓮， 曹子林

(1.西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院， 云南 昆明 650224； 2. 西南林業(yè)大學(xué)生態(tài)與水土保持學(xué)院， 昆明 650224)

藍(lán)桉(EucalyptusglobulusLabill.)是桉樹中少有的油、材兼用樹種，經(jīng)濟(jì)價(jià)值顯著，藍(lán)桉葉含揮發(fā)油，是世界桉葉油生產(chǎn)的主要來源植物[1]，廣泛分布于溫帶和亞熱帶地區(qū)的很多國家，世界范圍內(nèi)的種植面積達(dá)2 000萬hm2[2]，我國以云南栽培最多，生長(zhǎng)最好，云南為全球桉葉油的最大產(chǎn)地，占90%的市場(chǎng)份額[3]。藍(lán)桉為世界公認(rèn)的無性難繁樹種[4]，云南藍(lán)桉人工林培育的材料來源主要是種子和實(shí)生苗，但良種資源少，質(zhì)量良莠不齊[5]。藍(lán)桉生產(chǎn)桉葉油的原料主要是嫩枝葉，專用藍(lán)桉經(jīng)濟(jì)林(林木為叢生狀，枝上為闊而無柄的幼態(tài)葉)每年可產(chǎn)嫩枝葉8～15 t·hm-2，而間伐和萌芽定株每年產(chǎn)嫩枝葉僅2～3 t·hm-2[6]，因此發(fā)展專用藍(lán)桉經(jīng)濟(jì)林是解決桉葉油生產(chǎn)中原料供應(yīng)問題的途徑，其中高產(chǎn)油種質(zhì)材料的苗期早期選擇成為亟待解決的問題。

林木優(yōu)良單株苗期早期選擇(超級(jí)苗選擇)是根據(jù)林木優(yōu)良性狀在早、晚齡間存在的正相關(guān)關(guān)系，針對(duì)其苗期的性狀表現(xiàn)，進(jìn)行優(yōu)良個(gè)體選擇，是早期獲得優(yōu)良基因型的主要途徑之一，可以縮短育種周期[7]。前人在銀杏(Ginkgobiloba)[8]、鵝掌楸(Liriodendronchinense)[9]、馬尾松(Pinusmassoniana)[10]、臭椿(Ailanthusaltissima)[11]、木荷(Schimasuperba)[12]、云南松(Pinusyunnanensis)[13]、火炬松(Pinustaeda)[14]、毛葉山桐子(Idesiapolycarpa)[15]、杉木(Cunninghamialanceolata)[16]、濕地松(pinuselliottii)[17]、藍(lán)桉和直干桉(Eucalyptusmaideni)[18]等樹種上開展了超級(jí)苗選擇方面的相關(guān)研究，但研究主要集中在超級(jí)苗和普通苗的苗期及其造林后生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)對(duì)比方面，目前未見藍(lán)桉高產(chǎn)油優(yōu)良單株早期選擇(超級(jí)苗選擇)方面的研究報(bào)道。本試驗(yàn)以相同育苗環(huán)境下培育的480株二年生藍(lán)桉實(shí)生苗為材料，分別于夏季(8月份)、冬季(12月份)和翌年春季(4月份)采集各樣株的葉樣，測(cè)定各樣株的葉片數(shù)量、葉片重量和葉片含油率，探討藍(lán)桉高產(chǎn)油優(yōu)良單株苗期早期選擇的方法，為藍(lán)桉高產(chǎn)油基因型的早期獲得提供途徑和基礎(chǔ)材料。

1 材料與方法

1.1 材 料

以480株二年生藍(lán)桉實(shí)生苗為試驗(yàn)材料。藍(lán)桉苗木于2016年6月播種，種子來自于云南昆明，在西南林業(yè)大學(xué)苗圃中整地做床，采用條播育苗；待苗高5 cm左右時(shí)進(jìn)行移栽，株行距為5 cm×5 cm；待苗高50 cm左右時(shí)第2次移植，株行距為30 cm×30 cm；2017年6月做平茬處理，平茬高度為15 cm，苗木促萌效果較好。

1.2 方 法

1.2.1藍(lán)桉單株產(chǎn)油量相關(guān)指標(biāo)測(cè)定

分別于2018年8月、12月和2019年4月藍(lán)桉的不同生長(zhǎng)季節(jié)，采集各樣株的葉樣，測(cè)定不同季節(jié)各樣株的葉片數(shù)量、葉片重量和葉片含油率。各樣株的葉片數(shù)量和葉片重量采用標(biāo)準(zhǔn)枝法測(cè)定[19]，每樣株從其樹冠中部剪取5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)枝(枝上的葉片數(shù)量和葉片大小具有該樣株枝條的普遍特性)，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)枝的長(zhǎng)度為60 cm，采收全部葉片計(jì)數(shù)和稱重，根據(jù)葉片數(shù)量和葉片重量以及標(biāo)準(zhǔn)枝總長(zhǎng)度，計(jì)算每米枝條的葉片數(shù)量和葉片重量，再根據(jù)樣株著生葉片枝條總長(zhǎng)度，推算樣株的葉片數(shù)量和葉片重量。每樣株取新鮮葉片30 g，洗凈并擦干表面水分，剪碎后放入圓底蒸餾瓶中，加入200 mL蒸餾水，采用水蒸氣蒸餾法[20]蒸餾至桉葉油不再產(chǎn)生為止，以提取出各樣株的桉葉油。將桉葉油稱重后計(jì)算各樣株的葉片含油率，公式如下：

葉片含油率(%)=[桉葉油重量(g)/新鮮葉片重量(g)]×100%。

根據(jù)每樣株的葉片重量和其葉片含油率，計(jì)算各樣株的單株產(chǎn)油量。

1.2.2數(shù)據(jù)分析

通過Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，利用SPSS 17.0軟件對(duì)3個(gè)不同生長(zhǎng)季節(jié)各樣株的葉片數(shù)量、葉片重量、葉片含油率和單株產(chǎn)油量進(jìn)行方差分析[18]。

1.2.3藍(lán)桉高產(chǎn)油優(yōu)良單株苗期早期選擇方法

藍(lán)桉高產(chǎn)油優(yōu)良單株苗期早期選擇采用標(biāo)準(zhǔn)差法[18]。

1) 根據(jù)3個(gè)不同生長(zhǎng)季節(jié)各樣株葉片數(shù)量、葉片重量和葉片含油率的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分別統(tǒng)計(jì)3個(gè)不同生長(zhǎng)季節(jié)各測(cè)定指標(biāo)的平均值及相應(yīng)的變異系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差，分析3個(gè)不同生長(zhǎng)季節(jié)各測(cè)定指標(biāo)間的相關(guān)性。

2) 根據(jù)對(duì)高產(chǎn)油優(yōu)良單株的需求和選擇強(qiáng)度來確定適宜的標(biāo)準(zhǔn)(以葉片數(shù)量、葉片重量和葉片含油率哪個(gè)指標(biāo)為主以及合適的標(biāo)準(zhǔn)差倍數(shù))。

3) 根據(jù)確定的適宜的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高產(chǎn)油優(yōu)良單株進(jìn)行選擇。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生長(zhǎng)季節(jié)藍(lán)桉苗木葉片數(shù)量、葉片重量、葉片含油率和單株產(chǎn)油量的分析

分別對(duì)藍(lán)桉3個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)苗木的葉片數(shù)量、葉片重量和葉片含油率做差異分析。利用 SPSS軟件進(jìn)行聚類分層并合并處理(10步長(zhǎng)分析法),藍(lán)桉夏季的葉片數(shù)量、葉片重量和葉片含油率分別分成7組、7組和6組；藍(lán)桉冬季和春季的葉片數(shù)量、葉片重量和葉片含油率均分別分成8組、7組和5組。根據(jù)聚類分層結(jié)果進(jìn)行方差分析，結(jié)果(表1)表明，同一生長(zhǎng)季節(jié)藍(lán)桉的不同個(gè)體間葉片數(shù)量、葉片重量、葉片含油率均呈極顯著差異。林木優(yōu)良單株選擇的基礎(chǔ)是個(gè)體間特定指標(biāo)具有顯著差異,藍(lán)桉3個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)的苗木在桉葉油生產(chǎn)指標(biāo)方面具備了這一選擇基礎(chǔ)，即該樹種3個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)的苗木具備了進(jìn)行優(yōu)良單株選擇的桉葉油生產(chǎn)基礎(chǔ)。

表1 同一生長(zhǎng)季節(jié)藍(lán)桉苗木葉片數(shù)量、葉片重量、葉片含油率的方差分析

分別對(duì)藍(lán)桉3個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)苗木的葉片數(shù)量、葉片重量和葉片含油率進(jìn)行變異系數(shù)分析(表2)，結(jié)果表明，同一生長(zhǎng)季節(jié)藍(lán)桉苗木的桉葉油生產(chǎn)指標(biāo)的變異系數(shù)依次為：?jiǎn)沃耆~片重量>單株葉片數(shù)量>株葉片含油率，說明3個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)苗木的3個(gè)桉葉油生產(chǎn)指標(biāo)均存在單株葉片重量差異最大，單株葉片含油率差異最小的情況，但3個(gè)桉葉油生產(chǎn)指標(biāo)的變異系數(shù)(29.27%～93.68%)總體來說皆較大。對(duì)不同生長(zhǎng)季節(jié)藍(lán)桉苗木葉片數(shù)量、葉片重量、葉片含油率和單株產(chǎn)油量的方差分析(表3)表明，苗木葉片數(shù)量、葉片重量和單株產(chǎn)油量3個(gè)指標(biāo)在不同生長(zhǎng)季節(jié)間均無顯著差異(p>0.05)；苗木葉片含油率在不同生長(zhǎng)季節(jié)間存在極顯著差異(p=0.004)，冬季葉片含油率極顯著大于夏季，且春季為過渡組，說明苗木葉片數(shù)量、葉片重量和單株產(chǎn)油量3個(gè)指標(biāo)的季節(jié)穩(wěn)定性較強(qiáng)。對(duì)3個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)藍(lán)桉苗木葉片數(shù)量、葉片重量和葉片含油率的相關(guān)性分析(表4)表明，同一生長(zhǎng)季節(jié)藍(lán)桉苗木的3個(gè)指標(biāo)間均存在極顯著正相關(guān)(p=0.000)。由于林木早期通常是選擇變異較大且穩(wěn)定性較好的性狀指標(biāo)，因此，綜合變異系數(shù)分析、方差分析和相關(guān)性分析，認(rèn)為藍(lán)桉高產(chǎn)油優(yōu)良單株苗期早期選擇應(yīng)以單株葉片重量為主，其他2個(gè)指標(biāo)為輔。

表2 不同生長(zhǎng)季節(jié)藍(lán)桉苗木葉片數(shù)量、葉片重量和葉片含油率均值、極差和變異系數(shù)

表3 不同生長(zhǎng)季節(jié)藍(lán)桉苗木葉片數(shù)量、葉片重量、葉片含油率和單株產(chǎn)油量的方差分析

表4 不同生長(zhǎng)季節(jié)藍(lán)桉苗木葉片數(shù)量、葉片重量和葉片含油率的相關(guān)性分析

2.2 藍(lán)桉高產(chǎn)油優(yōu)良單株苗期早期選擇標(biāo)準(zhǔn)

藍(lán)桉優(yōu)良單株苗期早期選擇以高產(chǎn)桉葉油為目標(biāo)，以提供無性繁殖的高產(chǎn)油優(yōu)良材料，為實(shí)現(xiàn)藍(lán)桉人工林的定向培育，提高專用藍(lán)桉經(jīng)濟(jì)林的經(jīng)濟(jì)效益奠定基礎(chǔ)。因此，為確定高產(chǎn)油優(yōu)良單株苗期早期選擇標(biāo)準(zhǔn)，以同一生長(zhǎng)季節(jié)藍(lán)桉苗木的單株葉片重量為主要指標(biāo)，單株葉片數(shù)量和單株葉片含油率為輔助指標(biāo)，以平均單株葉片重量加上1～3倍標(biāo)準(zhǔn)差開展選擇分析(表5)。3個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)藍(lán)桉苗木的單株葉片重量加上1倍標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)入選株數(shù)為25～33，且入選率為5.21%～6.88%，加上2倍標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)入選株數(shù)為15～21，且入選率為3.13%～4.38%，加上3倍標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)入選株數(shù)為6～10，且入選率為1.25%～2.08%。說明加上1倍標(biāo)準(zhǔn)差和2倍標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)入選株數(shù)較多，可滿足多無性系混合造林的數(shù)目要求，即“在同一立地上有7～15個(gè)無性系就有了安全保障[7]”，且入選率中等，入選群體中表現(xiàn)突出的個(gè)體占比較高，總體質(zhì)量相對(duì)較好；加上3倍標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)入選株數(shù)較少，入選率較低，入選群體中雖皆為表現(xiàn)突出的個(gè)體，總體質(zhì)量也高，但是無法滿足實(shí)際工作中對(duì)苗木量的需求。綜合考慮入選株數(shù)、入選率、實(shí)際工作中對(duì)苗木數(shù)量的需求和苗木的整體質(zhì)量情況，藍(lán)桉高產(chǎn)油優(yōu)良單株苗期早期選擇以苗木的單株葉片重量加上2倍標(biāo)準(zhǔn)差作為選擇標(biāo)準(zhǔn)是合適的。

表5 藍(lán)桉高產(chǎn)油優(yōu)良單株苗期早期選擇標(biāo)準(zhǔn)分析

2.3 藍(lán)桉高產(chǎn)油優(yōu)良單株苗期早期選擇結(jié)果

3個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)的藍(lán)桉苗木高產(chǎn)油優(yōu)良單株早期選擇均以其平均單株葉片重量加上相應(yīng)的2倍標(biāo)準(zhǔn)差為依據(jù)(表6)。經(jīng)過初選，3個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)的藍(lán)桉苗木最終平均入選率為3.61%，入選的優(yōu)良單株在單株葉片重量上具有很大的優(yōu)勢(shì)，3個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)藍(lán)桉苗木平均單株葉片重量增加257.92%，說明藍(lán)桉優(yōu)良單株選擇效果顯著。藍(lán)桉3個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)的優(yōu)良單株選擇是在相同的供試苗木(對(duì)供試所用苗木進(jìn)行逐一掛牌)上進(jìn)行的，藍(lán)桉3個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)優(yōu)良單株選擇同時(shí)入選的單株數(shù)量占各生長(zhǎng)季節(jié)入選單株數(shù)量的比例的平均值為53.04%，表明藍(lán)桉苗木單株葉片重量指標(biāo)在3個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)間存在較大的正相關(guān)關(guān)系，藍(lán)桉優(yōu)良單株早期選擇結(jié)果具有可行性和有效性。選取的藍(lán)桉高產(chǎn)油優(yōu)良單株，可為其專用經(jīng)濟(jì)林提供優(yōu)良的基因型和無性擴(kuò)繁的種質(zhì)材料。

表6 藍(lán)桉高產(chǎn)油優(yōu)良單株苗期早期選擇結(jié)果及增量效果

3 結(jié)論與討論

以往研究中，關(guān)于林木超級(jí)苗選擇皆是以苗木生長(zhǎng)量指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)從材用性方面來進(jìn)行的，劉代億等[21]關(guān)于一至三年生云南松苗木的超級(jí)苗選擇是以苗高為主要篩選指標(biāo)，以平均苗高加上2倍標(biāo)準(zhǔn)差作為選擇標(biāo)準(zhǔn)；王曉麗等[18]分別以藍(lán)桉、直干桉5月生和10月生實(shí)生苗為試驗(yàn)苗木，研究確定了2個(gè)樹種的超級(jí)苗初選標(biāo)準(zhǔn)皆為苗木平均苗高加上2倍標(biāo)準(zhǔn)差；宋墩福等[12]對(duì)一年生木荷苗木超級(jí)苗選擇是將苗高和地徑2個(gè)指標(biāo)放在同等重要的位置來考量，以苗高、地徑同時(shí)加上1倍標(biāo)準(zhǔn)差作為選擇標(biāo)準(zhǔn)；呂學(xué)輝等[13]認(rèn)為，云南松優(yōu)良家系超級(jí)苗選擇的標(biāo)準(zhǔn)為各家系平均高生長(zhǎng)量加上1倍標(biāo)準(zhǔn)差，可見不同樹種材用性方面的超級(jí)苗篩選中所用指標(biāo)或選擇標(biāo)準(zhǔn)是有所差異的，形成此種差異的原因與不同樹種苗期生長(zhǎng)存在一定的特異性和差異性有關(guān)，因此對(duì)于所研究的具體樹種的超級(jí)苗的選擇指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探討是非常必要的。由于目前未見關(guān)于林木次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)方面的超級(jí)苗選擇的研究報(bào)道，因此本研究借鑒前人關(guān)于林木生長(zhǎng)量為主的材用性方面的超級(jí)苗選擇的思路，開展了藍(lán)桉高產(chǎn)油優(yōu)良單株選擇標(biāo)準(zhǔn)的探討。

發(fā)展油用藍(lán)桉經(jīng)濟(jì)林是解決桉葉油生產(chǎn)中原料供應(yīng)問題的有效途徑，高產(chǎn)油種質(zhì)材料的篩選與利用是其中的關(guān)鍵。藍(lán)桉單株產(chǎn)油量與含油率和葉量有關(guān)，含油率受林木遺傳與環(huán)境的共同影響。本研究中，同一生長(zhǎng)季節(jié)的藍(lán)桉苗木的不同個(gè)體間單株葉片數(shù)量、葉片重量和葉片含油率均呈極顯著差異，同一生長(zhǎng)季節(jié)的藍(lán)桉苗木的葉片重量的變異系數(shù)大于葉片數(shù)量和葉片含油率的變異系數(shù)，藍(lán)桉苗木的葉片含油率在3個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)間存在極顯著差異(p=0.004)，同一生長(zhǎng)季節(jié)的藍(lán)桉苗木的單株葉片數(shù)量、葉片重量和葉片含油率兩兩間均呈極顯著正相關(guān)，因此藍(lán)桉高產(chǎn)油優(yōu)良單株的選擇應(yīng)以單株葉片重量為主、單株葉片數(shù)量和葉片含油率為輔；綜合考慮入選株數(shù)、入選率、實(shí)際工作中對(duì)苗木數(shù)量的需求和苗木的整體質(zhì)量(苗木產(chǎn)油量的情況)，以苗木的平均單株葉片重量加上其2倍標(biāo)準(zhǔn)差作為藍(lán)桉高產(chǎn)油優(yōu)良單株苗期選擇標(biāo)準(zhǔn)是適宜的。今后可通過扦插或組培技術(shù)[4]將入選的藍(lán)桉高產(chǎn)油優(yōu)良單株無性系化，進(jìn)而建立由優(yōu)良無性系作為造林材料形成的油用藍(lán)桉經(jīng)濟(jì)林，提高林地利用效率，更好地滿足桉葉油生產(chǎn)中的原料供應(yīng)。