羅玉亮 李艷霞

（1.大興安嶺林業(yè)集團(tuán)公司森林經(jīng)營部技術(shù)推廣站，加格達(dá)奇 165000；2.黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，哈爾濱 150040）

雜種落葉松及親本建筑材優(yōu)良家系選擇研究*

羅玉亮1李艷霞2**

（1.大興安嶺林業(yè)集團(tuán)公司森林經(jīng)營部技術(shù)推廣站，加格達(dá)奇 165000；2.黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，哈爾濱 150040）

對落葉松雜種及其親本共14個家系的生長和物理力學(xué)性狀進(jìn)行綜合指數(shù)評價，共選出4個生長和力學(xué)性狀兼優(yōu)的建筑材家系分別為：日5，日3，日5×長75-5和日5×長77-1。

落葉松；材質(zhì)性狀；建筑材；優(yōu)良家系；指數(shù)選擇

木材物理力學(xué)性狀是木材實(shí)際應(yīng)用時的最主要指標(biāo)[1]。掌握木材的各項(xiàng)物理力學(xué)特性，對木材的加工利用，尤其是實(shí)木的利用具有重要意義。雜種落葉松及其親本均具有生長快、分布廣、適應(yīng)性強(qiáng)、易于栽培等優(yōu)點(diǎn)，是我國北方主要的工業(yè)用材樹種之一。鑒于目前對落葉松家系生長與物理力學(xué)性狀的綜合選擇等方面的研究較少，本文對雜種落葉松及其親本生長與物理力學(xué)性狀關(guān)系進(jìn)行了研究，以期篩選出生長和物理力學(xué)性狀兼優(yōu)的家系。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)林設(shè)置在黑龍江省林口縣青山林場，1980年按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)造林，3行小區(qū)90株，重復(fù)4次，株行距1.5 m×2.0 m。本試驗(yàn)共選擇14個家系（雜種落葉松8個家系：日3×興2、日3×興9、日12×興9、日5×長75-5、日5×興9、興9×日76-2、日5×長77-1、日5×長77-3，親本6個家系：日5、日3、日12、長77-1、長77-3、長75-5）參與試驗(yàn)，每個家系在各重復(fù)中選擇1株平均木作為樣木伐倒，共伐倒56株樣木。每株樣木分別從胸高處向下截取5 m厚的圓盤和向上截取2 m長的原木一段做為試材，試材運(yùn)回后氣干備用。截取試材時，調(diào)查每木的樹高、胸徑，并計(jì)算材積。材性測試指標(biāo)包括：基本密度、晚材率、干縮率（徑向、弦向和體積）、順紋抗劈力（弦面、徑面）、抗彎彈性模量、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度（徑面、弦面）、抗壓強(qiáng)度、硬度（端面、弦面、徑面）、沖擊韌性和抗拉強(qiáng)度等，按照國家標(biāo)準(zhǔn)《木材物量力學(xué)試驗(yàn)方法》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行取樣和測試。

1.2 統(tǒng)計(jì)分析方法

家系遺傳力[2]公式

式中：h2為家系遺傳力為家系方差為環(huán)境方差，b為重復(fù)次數(shù)。

采用SPSS18.0軟件進(jìn)行方差分析，用DPS林業(yè)統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行相關(guān)分析和選擇指數(shù)計(jì)算[3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 落葉松家系間木材物理力學(xué)性狀分析

對14個家系18個性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果（表1）顯示，家系間抗拉強(qiáng)度的變異系數(shù)最大，為43.83%；家系間基本密度的變異系數(shù)最小，為14.94%。不僅家系間各性狀存在著較大的變異，家系內(nèi)個體間各性狀也存在著豐富的變異，說明能夠從中選擇出生長和材質(zhì)均優(yōu)異的家系和個體。家系間材積、基本密度、晚材率、徑向干縮率、體積干縮率、弦面抗劈力、徑面順紋抗剪強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、沖擊韌性差異極顯著，家系遺傳力比較高，在0.69～0.94之間；家系間抗彎強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度差異顯著，家系遺傳力分別為0.53和0.61，說明這些性狀受中等及中等以上強(qiáng)度的遺傳控制，通過一定的強(qiáng)度選擇可獲得較高的遺傳增益。家系間弦向干縮率、徑面抗劈力、抗彎彈性模量、弦面順紋抗剪強(qiáng)度、硬度差異不顯著，遺傳力在0.5以下，說明這些性狀受較弱的遺傳控制，受環(huán)境影響較大。

2.2 各性狀相關(guān)性分析

由各性狀間的相關(guān)分析（表2）可以看出，基本密度與晚材率、順紋抗剪強(qiáng)度（徑面、弦面）、抗劈力（徑面、弦面）、抗壓強(qiáng)度、沖擊韌性、抗彎強(qiáng)度、抗彎彈性模量、硬度（端面、弦面、徑面）均呈極顯著正相關(guān)。晚材率與順紋抗剪強(qiáng)度（徑面、弦面）、抗劈力（徑面、弦面）、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗彎彈性模量、抗拉強(qiáng)度均呈極顯著正相關(guān)。徑向干縮率與體積干縮率呈極顯著正相關(guān)，與弦向干縮率呈顯著正相關(guān)。弦向干縮率與體積干縮率呈極顯著正相關(guān)。徑面順紋抗剪強(qiáng)度與弦面順紋抗剪強(qiáng)度呈極顯著正相關(guān)，與徑面抗劈力呈顯著正相關(guān)。弦面抗劈力與徑面抗劈力呈極顯著正相關(guān)?？箟簭?qiáng)度與沖擊韌性、硬度（端面、弦面、徑面）呈極顯著正相關(guān)，與抗彎彈性模量、抗拉強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)。沖擊韌性與弦面硬度呈極顯著正相關(guān)，與抗彎強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)。抗彎強(qiáng)度與抗彎彈性模量、弦面硬度、徑面硬度呈極顯著正相關(guān)。抗彎彈性模量與硬度（端面、弦面、徑面）呈極顯著正相關(guān)。端面、弦面、徑面硬度間呈極顯著正相關(guān)。徑面硬度與抗拉強(qiáng)度呈極顯著正相關(guān)。

表1 各性狀方差分析及遺傳參數(shù)估算

表2 各性狀相關(guān)分析

2.3 生長與物理力學(xué)性狀的聯(lián)合選擇

目前，利用選擇指數(shù)法進(jìn)行生長和材質(zhì)聯(lián)合選擇已經(jīng)在用材樹種上得到廣泛應(yīng)用[4-5]。由于建筑材的定向選育涉及多個性狀，為了增加選擇的準(zhǔn)確性，應(yīng)根據(jù)方差分析結(jié)果，選擇差異顯著且與生長和材性密切相關(guān)的、具有代表性的性狀進(jìn)行聯(lián)合選擇。本研究利用選出的材積x1、基本密度x2、晚材率x3、體積干縮率x4、弦面抗劈力x5、抗彎強(qiáng)度x6、徑面順紋抗剪強(qiáng)度x7、抗壓強(qiáng)度x8、沖擊韌性x9和抗拉強(qiáng)度x10等主要性狀指標(biāo)構(gòu)建選擇指數(shù)方程，并按等權(quán)法確定其經(jīng)濟(jì)相對權(quán)重向量(W)[6-8]分別為：8.27、14.71、0.289、-25、0.3236、0.2532、0.0715、0.0361、0.0009、0.0287。選擇指數(shù)是以所考慮性狀的綜合育種值選擇進(jìn)展最大為目地，其各個性狀的進(jìn)展不受人為控制。但實(shí)際上，人們需要對不同性狀作適當(dāng)?shù)目刂?，從而使一些性狀得到改進(jìn)，而另一些性狀不變。因此，為了消減指數(shù)方程中性狀的負(fù)向影響，采用kempthorne約束指數(shù)法，將體積干縮率的遺傳進(jìn)展約束為零，以使其它性狀獲得最大增益[8]。

約束和無約束選擇指數(shù)方程及綜合育種值選擇進(jìn)展（表3）顯示，方程I2、I6、I8綜合育種值選擇進(jìn)展較低，不被入選；方程I1、I3、I5和I7綜合育種值選擇進(jìn)展雖然較高，但它們當(dāng)中有的是材積，有的是物理力學(xué)性狀的遺傳進(jìn)展為負(fù)向，表明根據(jù)該方程進(jìn)行優(yōu)良家系的選擇是不合理的。由材積、基本密度、體積干縮率、弦面抗劈力、抗彎強(qiáng)度、徑面順紋抗剪強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度等7個性狀構(gòu)建的選擇指數(shù)方程I4，其綜合育種值選擇進(jìn)展為3.14，材積、基本密度、力學(xué)強(qiáng)度等性狀的遺傳進(jìn)展均為正向，體積干縮率的遺傳進(jìn)展為負(fù)向，表明該方程最理想，進(jìn)行建筑材優(yōu)良家系選擇的效果最佳。

表3 性狀配合的約束和無約束選擇指數(shù)方程及綜合育種值選擇進(jìn)展

根據(jù)指數(shù)方程I4計(jì)算各家系指數(shù)值，并進(jìn)行排序的結(jié)果（表4）表明，指數(shù)值排名前4位是日5、日3、日5×長75-5和日5×長77-1家系，其材積（0.27 m3）分別比群體平均值（0.26 m3）高2.62%，基本密度（0.46 g/cm3）比群體平均值（0.45 g/cm3）高2.58%，體積干縮率（9.74%）比群體平均值（11.26%）小13.52%，弦面抗劈力（12.72 N/mm）比群體平均值（11.71 N/mm）高8.68%，抗彎強(qiáng)度（74.44 MPa）比群體平均值（72.91 MPa）高2.10%、徑面順紋抗剪強(qiáng)度（17.33MPa）比群體平均值（17.16MPa）高0.98%、抗壓強(qiáng)度（53.74 MPa）比群體平均值（52.44 MPa）高2.48%。說明這4個家系屬于生長和物理力學(xué)性狀兼優(yōu)的建筑材優(yōu)良家系。

表4 家系性狀均值和選擇指數(shù)值

3 結(jié)論與討論

3.1 基本密度、晚材率、體積干縮率、抗劈力、抗彎強(qiáng)度、順紋抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度、沖擊韌性和抗拉強(qiáng)度等物理力學(xué)指標(biāo)在優(yōu)良建筑材選擇與評價中是比較重要的材性指標(biāo)，這與很多學(xué)者的觀點(diǎn)一致[8-13]。在以往的研究中，雜種落葉松的速生性顯著好于親本，但在雜種落葉松及其親本的材性測定中，雜種的物理力學(xué)性狀優(yōu)勢表現(xiàn)不明顯，有的性狀好于親本，有的性狀不如親本，這可能與雜種落葉松生長快有一定關(guān)系，具體原因還有待于進(jìn)一步深入研究。

3.2 以建筑材為選育目標(biāo)，對生長和材性進(jìn)行綜合評價，選出生長和物理力學(xué)性狀兼優(yōu)的建筑材家系為日5、日3、日5×長75-5和日5×長77-1，其材積（0.27m3）分別比群體平均值（0.26 m3）高2.62%，基本密度（0.46 g/cm3）比群體平均值（0.45 g/cm3）高2.58%，體積干縮率（9.74%）比群體平均值（11.26%）小13.52%，弦面抗劈力（12.72 N/mm）比群體平均值（11.71N/mm）高8.68%，抗彎強(qiáng)度（74.44MPa）比群體平均值（72.91 MPa）高2.10%、徑面順紋抗剪強(qiáng)度（17.33 MPa）比群體平均值（17.16 MPa）高0.98%、抗壓強(qiáng)度（53.74 MPa）比群體平均值（52.44 MPa）高2.48%。

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第1作者簡介：羅玉亮（1973-），男，營林工程師，研究方向：種子園營建、森林公園建設(shè)、種苗、森林培育等。

Study on Selection of Hybrid Larch and Parents for Construction Timber Use

LUOYuliang
（Technology Extension Station,Daxinganling Forestry Group,HeilongjiangJiagedaqi165000）

Analysis of genetic abnormality of growth features and mechanics characteristics of 14 families of hybrid larch and parents were conducted as well as variance analysis and comprehensive index evaluation and selection of these features.Four families best suiting for construction timber use were selected,which were R5,R3,Ri5*75-5 and Ri5*77-1.

Larix gmelini;Growth-wood property;Construction timber;Index selection

S791.22;S722.5

A

1001-9499（2017）02-0014-04

李艷霞（1980-），女，博士，副研究員，研究方向：林木遺傳育種及改良。

2017-01-16

（責(zé)任編輯：王岳）

*黑龍江省屬科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)“長白落葉松紙漿材材質(zhì)材性分析及評價”資助