趙新華,王軍輝,祁松,田開春,胡華,劉軍,黃成名,祁萬宜

(1.湖北省宜昌市國有大老嶺林場,湖北 宜昌 443005;2.國家林業(yè)局林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所,北京 100091;3.湖北省宜昌市夷陵區(qū)國有樟村坪林場,湖北 宜昌 443145;4.湖北省宜昌市林業(yè)科學(xué)研究所,湖北 宜昌 443111)

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云杉3個種103個家系175個無性系選

趙新華1,王軍輝2,祁松1,田開春3,胡華4,劉軍3,黃成名4,祁萬宜4

(1.湖北省宜昌市國有大老嶺林場,湖北 宜昌 443005;2.國家林業(yè)局林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所,北京 100091;3.湖北省宜昌市夷陵區(qū)國有樟村坪林場,湖北 宜昌 443145;4.湖北省宜昌市林業(yè)科學(xué)研究所,湖北 宜昌 443111)

摘要：以引自在甘肅省小隴山林科所經(jīng)過苗圃測定3年生云杉3個種103個家系和175個無性系為研究對象,觀測各種、家系和無性系的成活率和保存率、樹高、當(dāng)年新梢長、地徑、東西和南北平均冠幅、頂輪分枝數(shù),并對種、家系和無性系間 6 個生長性狀指標(biāo)進(jìn)行了分析,綜合選擇出優(yōu)良種、家系和無性系。結(jié)果表明:云杉種、家系和無性系間6個生長性狀間均存在極顯著差異;主要生長指標(biāo)樹高與其它生長指標(biāo)都存在極顯著的相關(guān);多性狀綜合選擇出1個優(yōu)良?xì)W洲云杉種16個優(yōu)良家系和無性系現(xiàn)實(shí)遺傳增益6年生平均樹高比其它2個種平均樹高提高26.7 %,當(dāng)年抽稍提高70.3 %,地徑提高50 %,冠幅提高36.9 %,頂輪分枝數(shù)66.7 %,保存率提高21.2 %。這個優(yōu)良種16個優(yōu)良家系和無性系的現(xiàn)實(shí)遺傳增益6年生平均樹高比其它 240個家系和無性系平均樹高提高24.9 %,當(dāng)年抽稍提高72.3 %,地徑提高38.5 %,冠幅提高31.9 %,保存率提高29 %。

關(guān)鍵詞：云杉種,家系,無性系,生長量,選擇

1引言

全球云杉屬含45個種,為北半球廣布種,是構(gòu)成環(huán)極及低緯度高海拔梯度頂級群落的主要建群種，在陸地生態(tài)系統(tǒng)中占有重要的生態(tài)位。云杉材性優(yōu)良,單位株數(shù)多、群體密度大、單位面積蓄積量高,是優(yōu)良大徑材樹種,并且經(jīng)營成本較低,是世界性制漿及結(jié)構(gòu)材的主要原料,在世界寒、溫帶針葉用材林中具有十分重要的地位,在我國位10大樹種(類)之一,總蓄積居十大樹種的第三位。云杉是高級紙漿、建筑結(jié)構(gòu)材,我國2013年進(jìn)口原料中16 %,鋸材中43.3 %為云杉材。從木材安全角度考慮,應(yīng)加強(qiáng)本樹種(類)的研究力度。

我國分布有18個種7個變種,主要分布在西部高山區(qū)和北方高緯度地區(qū),是我國西部高山區(qū)的主要建群種,云杉屬物種多、適生區(qū)廣,可種植地區(qū)占國土面積的1/3,已成為這些地區(qū)重要工業(yè)用材樹種和生態(tài)樹種。云杉屬樹種雖然重要,但未受重視。雖有立項(xiàng),路線傳統(tǒng),卻不能適應(yīng)現(xiàn)代民生林業(yè)和生態(tài)林業(yè)發(fā)展的需求。由于云杉早期生長緩慢的生物學(xué)特性,遺傳改良開展又晚,致使我國在云杉遺傳改良研究方面不僅大大落后于世界同類樹種水平,也比國內(nèi)其他樹種落后的多,嚴(yán)重制約了云杉人工林的發(fā)展和經(jīng)營效益的提高。國內(nèi)雖然開展研究已有30多年的歷史,但規(guī)模小、技術(shù)路線傳統(tǒng),遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后世界水平,30多年研究未變成生產(chǎn)力。但云杉又為我國高寒區(qū)域廣泛分布的不可替代的用材、生態(tài)樹種,加強(qiáng)其研究是國家生態(tài)建設(shè)和用材林營造的迫切需求[1]。

現(xiàn)在歐美各國已把云杉無性系選擇、發(fā)展無性系林業(yè)作為研究中心,特別是加拿大還把優(yōu)良家系的體胚產(chǎn)業(yè)化育苗作為商品性林業(yè)的主體路線,以體胚為支撐的家系林業(yè)、無性系林業(yè)和種源雜種利用是云杉遺傳改良的方向。為了加快北亞熱帶云杉遺傳改良的進(jìn)程,需要營建國際化的種質(zhì)資源庫,收集保存全世界豐富的云杉種質(zhì)資源,拓展北亞熱帶云杉遺傳改良的基礎(chǔ)研究和繁育平臺,構(gòu)建具有北亞熱帶云杉?xì)夂蛸Y源特點(diǎn)的快捷遺傳改良和良種化現(xiàn)代體系。為此,再一次在中國林科院林業(yè)研究所的支持指導(dǎo)下,于2012年春營造了云杉3個種103個家系和175個無性系試驗(yàn)林;目的在于利用早期選擇及多階段選優(yōu)開展優(yōu)良種、家系和無性系的選擇,為發(fā)展北亞熱帶云杉種、家系和無性系提供科學(xué)依據(jù)[2]。

2材料與方法

2.1試驗(yàn)材料

全部試驗(yàn)材料云杉3個種103個家系175個無性系試驗(yàn)林的3年生苗木由中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研研究所提供,并安排在國家云杉良種基地甘肅省小隴山林業(yè)實(shí)驗(yàn)局林業(yè)科學(xué)研究所播種和扦插育苗,2012年3月湖北省宜昌市林業(yè)科學(xué)研究所調(diào)運(yùn)云杉3個種103個家系175個無性系3年生苗木7 640株,到試驗(yàn)點(diǎn)宜昌市夷陵區(qū)國有樟村坪林場移苗和造林[3]。

2.2試驗(yàn)點(diǎn)概況

云杉3個種103個家系175個無性系試驗(yàn)林選擇在湖北省宜昌市夷陵區(qū)國有樟村坪林場伐區(qū),東經(jīng)111°4′～111°13′,北緯31°11′～31°18′,海拔900～1 962 m。該場森林資源現(xiàn)有總面積10.8萬畝,活立木蓄積47.5萬m3,森林覆蓋率達(dá)95.8 %。植被屬北亞熱帶“秦巴山地”落時(shí)闊葉林和針葉林帶,已知的有植物82科392種。試驗(yàn)林海拔1 500 m左右,坡度20°左右,坡位中上部,坡向東西。天然針闊葉樹混交林的采伐跡地,天然針闊葉樹以少量杉木(Cunninghamialanceolata)、馬尾松(pinusmassnianaLamb)、錐栗(Castaneahenryi(Skan)Rehd.etWils)、茅栗(C.seguiniiDode)、大葉楊(PopulusiasiocarpaOliv) 和漆樹(Toxicodendronvernicifluum)為主,林下灌木以天然鹽膚木(RhuschinensisMill.)、宜昌木姜子(LitseaichangensisGamble)、箬葉竹(IndocalamuslongiauritusH.M)、卵果薔薇(RosahelenaeRehd.etWils)為主,藤本類以葛藤(Argyreiaseguinii(Levl)Van.ex Lev)、青藤(Cocculustrlopus(Thumb.)Dc.)、獼猴桃(Actinidiachinensispanch)為主和草本蕨類(Pteridophyta)等植物為主[4]。屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候,年平均氣溫為12.6 ℃,無霜期205 d左右,極端端最低溫-20 ℃、最高溫度為37 ℃,晝夜日差溫度達(dá)9～12 ℃,年隆雨量1 450～1 900 mm,年蒸發(fā)量為900～1 000 mm,相對濕度為70～80 %,常年云霧較多[5]。土壤類型主要以花崗巖發(fā)育而成的山地黃棕壤、黃壤為主,pH值在6.1～7.2之間,土層平均厚度為50～110 cm,土壤肥沃[6]。

2.3營林措施

云杉3個種103個家系175個無性系試驗(yàn)林幼林撫育管理時(shí)間為第1年分別在6月中旬和8月上旬及9月下旬各撫育1次,共3次;以后連續(xù)3年在7月和9月中旬各撫育1次,每年2次。撫育方法采用全面割灌、除草。同時(shí),常年做好護(hù)林防火和病蟲害防治工作[7]。

2.4試驗(yàn)方法

云杉3個種103個家系175個無性系試驗(yàn)林以國際林聯(lián)制定的種源試驗(yàn)方案和我國林木遺傳育種學(xué)為指導(dǎo),采用隨機(jī)完全區(qū)組田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)[8],2行×2株4株方形小區(qū),歐洲云杉家系15次重復(fù)和無性系4次重復(fù),依山順勢縱向、橫向排列長方形,每個方塊家系和無性系邊長為20 m×20 m,面積為400 m2,正方形內(nèi)25個家系號100株、20個無性系號80株;川西云杉云南家系和長葉云杉家系18～100株,無重復(fù),長方形塊狀;每個系號均掛有標(biāo)牌,每個方塊四角處均栽高50 cm水泥樁作永久性標(biāo)識[9]。試驗(yàn)林面積2 hm2。2011年和2012年冬季對造林地進(jìn)行全面清理,并根據(jù)田間試驗(yàn)林要求用皮尺量距,白石灰打點(diǎn),小區(qū)、重復(fù)間用白石灰打線挖溝界。穴狀整地,規(guī)格50 cm×50 cm×40 cm。2012年和2013年3月苗木根部用泥漿漿根造林,株行距無性系均為2m×2m,云杉3個種103個家系175個無性系試驗(yàn)林四周圍用天然針闊林為主隔離帶保護(hù)區(qū)[10]。

2.5數(shù)據(jù)處理

云杉3個種103個家系175個無性系試驗(yàn)林調(diào)查成活率、保存率和在冬季樹木生長停止后進(jìn)行每木生長調(diào)查,測量指標(biāo)包括樹高、當(dāng)年新稍生長、地徑、南北平均冠幅、頂輪分枝數(shù)。用算術(shù)平均法分小區(qū)統(tǒng)計(jì)平均成活率和保存率及各項(xiàng)生長量。采用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SAS/STAT 6.12軟件中PROCANOVA過程計(jì)算進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析[11]。

3結(jié)果與分析

3.1造林成活率和保存率

2012年和2013年10月調(diào)查了云杉3個種103個家系175個無性系田間試驗(yàn)林成活率為100 %;2015年10月調(diào)查了云杉3個種103個家系175個無性系試驗(yàn)林保存率,其中川西云南66個家系中有15個家系不適應(yīng)試點(diǎn)生長被自然陶汰了,即云杉3個種88個家系175個無性系試驗(yàn)林6年生保存率,變動幅度在33 %～95 %之間,平均為62 %;選擇出云杉1個優(yōu)良?xì)W洲云杉種試驗(yàn)林保存率,變動幅度在51 %～84 %之間,平均為68 %;22個優(yōu)良家系和無性系試驗(yàn)林保存率,變動幅度在21 %～100 %之間,平均為68 %。

3.2生長量方差分析

優(yōu)良?xì)W洲云杉3個家系和13個無性系田間試驗(yàn)林6年生時(shí)保存率和生長量的差異見表1。從表1 中看出,優(yōu)良?xì)W洲云杉3個家系和13個無性系造林6年保存率和生長量方差分析,各區(qū)組間的差異不顯著,即區(qū)組間的土壤條件基本相似;優(yōu)良?xì)W洲云杉家系和無性系樹高生長差異達(dá)到極顯著水平?？芍m然其它各項(xiàng)生長量已逐漸表現(xiàn)出生長差異,但該差異還未達(dá)到極顯著性水平;這可能是因?yàn)榱帜驹灾矔r(shí)間還較短、而使林分生長還沒有達(dá)到分化程度所致。

表1　優(yōu)良?xì)W洲云杉家系和無性系生長量方差分析

3.3生長量相關(guān)分分析

對優(yōu)良?xì)W洲云杉3個家系和13個無性系系田間試驗(yàn)林6 年生時(shí)各生長量指標(biāo)的相關(guān)分析結(jié)果見表2。從表2中看出,2015年6 年生時(shí)樹高和當(dāng)年抽新稍之間的相關(guān)系數(shù)為0.900,樹高與地徑0.646,樹高和冠幅之間的相關(guān)系數(shù)為0.736,樹高和頂輪分枝數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)為0.517,地徑和冠幅之間的相關(guān)系數(shù)為0.622,地徑和頂輪分枝數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)為0.719,頂輪分枝數(shù)和冠幅之間的相關(guān)系數(shù)為0.639,均在 0.05 以上;對應(yīng)的 P 值都接近 0,表示指標(biāo)間具有極顯著的正相關(guān)關(guān)系。

表2　云杉3個種優(yōu)良家系和無性系相關(guān)分析

注:樣本均為22個,“**”表示P<0.01,極昱著相關(guān)。

3.4優(yōu)良種、家系和無性系生長量比較

云杉3個種88個家系175個無性系田間試驗(yàn)林造林保存率和6年生長量統(tǒng)計(jì)結(jié)果表3看出,至2015年 6年生時(shí)歐洲云杉優(yōu)良家系平均生長量最大,平均樹高達(dá) 86.2 cm;樹干通直,樹皮黑褐色,針葉綠色,未有發(fā)現(xiàn)病蟲為害和倒伏,生長勢好[15]。其中歐洲云杉優(yōu)良家系16/pab10ts017號6年生時(shí)單株最大樹高151.0 cm,當(dāng)年抽稍 41.0 cm,地徑2.5 cm,冠幅74.0 cm,頂 分技數(shù)5個,保存率100 %。樟村坪林場的云杉3個種88個家系175個無性系 6年生試驗(yàn)林的樹高生長量與 20 世紀(jì) 80 年代引入至大老嶺林場的華山松[12]、油松和巴山松[13]、美國花旗松以及歐洲云杉德國種源(8601)[14]7年生試驗(yàn)林的生長量比較結(jié)果見表3。

表3　云杉3個種88個家系和175個無性系平均生長量比較

4結(jié)語

(1)2009～2015年歷時(shí)7年,多性狀綜合選擇出 1個優(yōu)良?xì)W洲云杉種16個優(yōu)良家系和無性系現(xiàn)實(shí)遺傳增益。[15][16]6年生平均樹高比其它 2個種平均樹高提高26.7 %,當(dāng)年抽稍提高70.3 %,地徑提高50 %,冠幅提高36.9 %,頂輪分枝數(shù)提高66.7 %,保存率提高21.2 %。這個優(yōu)良種16個優(yōu)良家系和無性系的現(xiàn)實(shí)遺傳增益6年生平均樹高比其它 240個家系和無性系平均樹高提高24.9 %,當(dāng)年抽稍提高72.3 %,地徑提高38.5 %,冠幅提高31.9 %,保存率提高29 %。

(2)在樟村坪林場營造的6年生歐洲云杉優(yōu)良家系和無性系平均樹高比川西云杉云南優(yōu)良家系平均樹高提高36.8 %,當(dāng)年抽稍提高231.1 %,地徑提高50 %,冠幅提高26.5 %,頂輪分枝數(shù)66.7 %,保存率提高116.2 %。比長葉云杉優(yōu)良家系平均樹高提高18.1 %,當(dāng)年抽稍提高14.6 %,地徑提高63.6 %,冠幅提高50.8 %,頂輪分枝117.4 %。

(3)樟村坪林場6年生選擇出1個優(yōu)良?xì)W洲云杉種現(xiàn)實(shí)遺傳增益平均樹高比引入至大老嶺林場的南北方華山松的平均樹提高38.6 %,比南北方巴山松平均樹高提高68.2 %,比北方油松的平均樹高提高79.6 %;比美國花旗松平均樹高提高27.3 %;比歐洲云杉德國種源(8601)平均樹高提高45.5 %。

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中圖分類號：S791.27

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1674-9944(2016)01-0067-03

作者簡介：趙新華(1969—)，女，湖北宜昌人,工程師,從事主要造林樹種選育和天然林保護(hù)工程管理研究。通訊作者：王軍輝(1972—),男,河南陜縣人,研究員、博士生導(dǎo)師,主要從事林木遺傳育種研究工作

基金項(xiàng)目：“十二五”國家科技支撐計(jì)劃課題(編號:2012BAD01B02-1)

收稿日期：2015-11-29