譚健暉，黃永利，馮源恒，賈 婕，楊章旗

（1. 廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530002；2. 南寧市林科所，廣西 武鳴 530107）

15年和22年馬尾松紙漿材優(yōu)良家系選擇

譚健暉1，黃永利2，馮源恒1，賈 婕1，楊章旗1

（1. 廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530002；2. 南寧市林科所，廣西 武鳴 530107）

以15 a和22 a的木材干物質(zhì)產(chǎn)量與木材纖維素產(chǎn)量為選擇指標(biāo)，進(jìn)行馬尾松遺傳力估算和紙漿材優(yōu)良家系選擇。結(jié)果表明：15 a和22 a的樹(shù)高、胸徑和材積家系間差異極顯著，三者15 a時(shí)的遺傳力均明顯高于22 a；以材積選擇為主改良木材品質(zhì)效果理想，而基本密度和纖維素含量的改良效果甚微；以單位面積木材產(chǎn)量為選擇指標(biāo)，15 a和22 a兩個(gè)年度均入選的優(yōu)良家系5個(gè)，以纖維產(chǎn)量為選擇指標(biāo)，兩個(gè)年度均入選的優(yōu)良家系3個(gè)，其中，桂GC443A在兩個(gè)選擇指標(biāo)和兩個(gè)年度均表現(xiàn)突出，可作為紙漿材優(yōu)良家系大面積推廣。

馬尾松；紙漿材；材性；家系選擇

馬尾松Pinus massonianaLamb是我國(guó)南方分布面積最大的鄉(xiāng)土樹(shù)種，其纖維柔軟、細(xì)長(zhǎng)、強(qiáng)度較高，易分解，是十分優(yōu)良造紙制漿原料，廣泛應(yīng)用于抄造新聞紙、牛皮紙或其它高品質(zhì)紙張，在我國(guó)林槳紙（板）一體化產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要地位。馬尾松材性改良始于上世紀(jì)90年代，經(jīng)過(guò)全國(guó)馬尾松紙漿材協(xié)作組10多年聯(lián)合攻關(guān)，較一致的研究結(jié)論認(rèn)為單位時(shí)間和單位面積的木材產(chǎn)量、木材基本密度和紙漿得率是紙漿材的絕選指標(biāo)[1-6]。以上研究對(duì)象多以種源和林分為主或林齡較短，筆者利用22 a生馬尾松初級(jí)種子園半同胞家系開(kāi)展了木材密度、化學(xué)組分和木材解剖學(xué)等的系統(tǒng)研究[6-10]，并以此為基礎(chǔ)，分別采用木材干物質(zhì)產(chǎn)量以及纖維素產(chǎn)量為指標(biāo)開(kāi)展了紙漿材優(yōu)良家系的選擇，并對(duì)不同林齡的選擇效果進(jìn)行了比較，旨在為馬尾松紙槳材的遺傳改良提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 林地概況

試驗(yàn)林設(shè)在廣西南寧市林科所，地處108°00′E，23°10′N， 海拔高度約 120 m，屬于熱帶北緣季風(fēng)氣候，年均氣溫21.5℃， 年平均濕度79%，年降水量1 246 mm，年蒸發(fā)量1 613.8 mm，1月份的平均氣溫為12.5℃，極端最低溫度為-2.5℃，7月份的平均氣溫為29.7℃，極端最高溫度為40.6℃，年平均有霜日為23 d，冬干夏濕，干濕季明顯，土壤為第四紀(jì)紅土發(fā)育的酸性赤紅壤，土層厚度大于1 m，pH 4.5～5.0。

試樣取自22年生的馬尾松初級(jí)種子園半同胞子代測(cè)定林。試驗(yàn)林1988年造林，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，15個(gè)重復(fù)，4株小區(qū)，參試家系共169個(gè)。每年12月，對(duì)測(cè)定林進(jìn)行樹(shù)高、胸徑、冠幅以及通直度等指標(biāo)的全林測(cè)定。

1.2 試樣處理

材性測(cè)定的參試家系為54個(gè)，各家系分別取平均木5株，其中用于基本密度測(cè)定的家系為54個(gè)，用于纖維形態(tài)測(cè)定的家系 為30個(gè)。伐倒前分別用紅色油漆標(biāo)明1.3 m處的正南方向，樣株伐倒后于1.3 m、5 m以及10 m近伐根面分別取厚度為3 cm的圓盤，將圓盤用密封塑料袋保濕帶回，用于木材基本密度以及纖維素的測(cè)定。

1.2.1 木材基本密度

將圓盤過(guò)髓心沿大約東北45°取出2 cm寬木條，用等分法取內(nèi)、中、外共3個(gè)約2.0 cm×2.0 cm的木段（內(nèi)外兩層分別離開(kāi)髓心和皮層1 cm），去除木段兩端的失水部分，及時(shí)用濕毛巾將木段包裹好待測(cè)。采用最大含水量法測(cè)定生材體積，質(zhì)量采用0.001 g電子天秤稱量，將木塊室溫內(nèi)干燥，后110℃烘箱內(nèi)干燥8 h，調(diào)溫80℃連續(xù)干燥48 h，迅速測(cè)定木段的氣干質(zhì)量，木材的基本密度等于氣干質(zhì)量除以/生材體積。

1.2.2 木材纖維素

圓盤需及時(shí)進(jìn)行剝皮及干燥。由于木材霉變將影響測(cè)定結(jié)論，因此，遇陰雨天氣需在圓盤的兩個(gè)割面噴防霉變藥物。沿東西方向?qū)A盤劈成兩半，南面留下備用，將北面圓盤的上下割面去除去約1 cm，余下為試樣。用電刨將木樣刨成薄片，混合薄片后采用四分法取樣，用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，過(guò)40～60 目篩，木粉備用。纖維素含量測(cè)定參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2677.10—94。

1.3 指標(biāo)測(cè)算方法

1.3.1 生長(zhǎng)量測(cè)定及計(jì)算

分別采用2003年、2010年測(cè)定數(shù)據(jù)，測(cè)定樹(shù)高、胸徑等指標(biāo)。單株材積計(jì)算公式：V=0.714 265 437×10-4D1.867008H0.9014632，式中，D為胸徑，H樹(shù)高。

干物質(zhì)產(chǎn)量＝材積×基本密度。

纖維素產(chǎn)量＝干物質(zhì)產(chǎn)量×纖維素含量。

相對(duì)增益=入優(yōu)家系均值/參試家系均值×100%。

1.3.2 優(yōu)良家系選擇方法

（1）木材干物質(zhì)產(chǎn)量

在子代測(cè)定林的169個(gè)參試家系中選擇54個(gè)進(jìn)行木材基本密度測(cè)定，并利用2003年和2010年的材積數(shù)據(jù)，分別計(jì)算兩個(gè)年度的木材干物質(zhì)產(chǎn)量（木材材積×木材基本密度），以木材干物質(zhì)產(chǎn)量為選優(yōu)指標(biāo)。

（2）木材纖維素產(chǎn)量

在子代測(cè)定林的169個(gè)參試家系中選擇30個(gè)進(jìn)行木材纖維含量測(cè)定，并利用2003年和2010年的材積數(shù)據(jù)，分別計(jì)算兩個(gè)年度的木材纖維產(chǎn)量（木材材積×木材纖維含量）根據(jù)當(dāng)年數(shù)據(jù)測(cè)算的木材纖維素產(chǎn)量作為選擇指標(biāo)進(jìn)行選優(yōu)。以木材纖維產(chǎn)量為選優(yōu)指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法

1.4.1 方差分析

設(shè)有j個(gè)區(qū)組，i個(gè)家系，小區(qū)株數(shù)為n株，采用單株值為統(tǒng)計(jì)單位，各測(cè)定值的線性模型為：Yijk=u+Fi+Bj+Eijk；其中，u為總體平均值；Fi為家系效應(yīng)；用Bj表示區(qū)組效應(yīng)；用Eijk表示-隨機(jī)誤差。

1.4.2 遺傳參數(shù)估計(jì)

遺傳力計(jì)算公式為：

2 結(jié)果與分析

2.1 生長(zhǎng)性狀的遺傳參數(shù)估算

采用SAS8.1軟件對(duì)子代測(cè)定林22 a、15 a的樹(shù)高、胸徑和材積3項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行方差分析并估算遺傳力。通過(guò)方差分析可以得知子代測(cè)定林的3個(gè)性狀在22 a生與15 a生時(shí)家系間都存在著極顯著的差異。分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表1和表2。

通過(guò)遺傳力分析發(fā)現(xiàn)22 a樹(shù)高性狀的家系遺傳力為0.485，單株遺傳力為0.155，均屬中等遺傳力；胸徑性狀的家系遺傳力為0.397屬中等遺傳力，單株遺傳力為0.093，屬于低等遺傳力；材積性狀遺傳力為0375，屬于中等遺傳力，單株遺傳力為0.087屬低等遺傳力（表3）。

表1 各家系22 a生長(zhǎng)性狀方差分析?Table 1 Variance analysis in growth among families in 22 years old

表2 各家系15 a生長(zhǎng)性狀方差分析?Table 2 Variance analysis in growth among families in 15 years old

表3 22 a半同胞家系遺傳力分析Table 3 Heritability analysis of the half-sib family in 22 years old

通過(guò)遺傳力分析發(fā)現(xiàn)15 a樹(shù)高性狀的家系遺傳力為0.632屬高度遺傳控制，單株遺傳力為0.235屬中等遺傳力；胸徑性狀的家系遺傳力為0.568屬高度遺傳控制，單株遺傳力為0.139屬低等遺傳力；材積性狀的遺傳力為0.552屬高度遺傳控制，單株遺傳力為0.137屬低等遺傳力（表4）。

表4 15 a生半同胞家系遺傳力分析Table 4 Heritability analysis of the half-sib family in 15 years old

2.2 優(yōu)良家系選擇

2.2.1 以干物質(zhì)產(chǎn)量為指標(biāo)的材性優(yōu)良家系選擇

以干物質(zhì)產(chǎn)量為選擇指標(biāo)，對(duì)22年生的測(cè)定林中的54個(gè)家系進(jìn)行優(yōu)良家系選擇。以木材干物質(zhì)產(chǎn)量均值最大的前15%家系入選材性優(yōu)良家系，入選8個(gè)，其中，材積相對(duì)增益112.68%，基本密度相對(duì)增益108.87%，干物質(zhì)產(chǎn)量相對(duì)增益122.25%（表5）。以干物質(zhì)產(chǎn)量為選擇指標(biāo)，對(duì)15年生的測(cè)定林中的54個(gè)家系進(jìn)行材性優(yōu)良家系選擇。以木材干物質(zhì)產(chǎn)量均值最大的前15%家系為入選優(yōu)良家系。共8個(gè)家系入選，其中，材積相對(duì)增益116.75%，基本密度相對(duì)增益109.83%，木材干物質(zhì)產(chǎn)量相對(duì)增益127.69%（表6）。

表5 以木材干物質(zhì)產(chǎn)量為選擇指標(biāo)22a生選優(yōu)情況Table 5 Selection index based on the production of dry wood in 22 years old

2.2.2 以纖維素產(chǎn)量為指標(biāo)的材性優(yōu)良家系選擇

以纖維素產(chǎn)量為選擇指標(biāo)，對(duì)22年生的測(cè)定林中30個(gè)家系進(jìn)行材性優(yōu)良家系選擇。以纖維素產(chǎn)量均值最大的前15%家系入選材性優(yōu)良家系。共入選5個(gè)，其中纖維素含量相對(duì)增益99.68%，木材干物質(zhì)產(chǎn)量相對(duì)增益119.68%，木材纖維素產(chǎn)量相對(duì)增益119.26%（表7）。

表6 以木材干物質(zhì)產(chǎn)量為選擇指標(biāo)15a生選優(yōu)情況Table 6 Selection index based on the production of dry wood in 15 years old

表7 以木材纖維素產(chǎn)量為選擇指標(biāo)22a生選優(yōu)情況Table 7 Selection index based on the production of cellulose in 22 years old

以木材纖維素產(chǎn)量為選擇指標(biāo)，對(duì)15年生的測(cè)定林中的30個(gè)家系進(jìn)行材性優(yōu)良家系選擇。以木材纖維素產(chǎn)量均值最大的前15%家系入選材性優(yōu)良家系。共入選5個(gè)，其中木材干物質(zhì)產(chǎn)量相對(duì)增益125.23%，纖維素含量相對(duì)增益100.42%，木材纖維素產(chǎn)量相對(duì)增益125.63%（表8）。

3 結(jié)論與討論

15 a和22 a的樹(shù)高、胸徑和材積家系間差異極顯著，為家系水平的遺傳改良提供了較大空間，家系遺傳力受中等至強(qiáng)度遺傳控制，單株遺傳力受低度至中度遺傳控制，其中15 a估算的遺傳力明顯高于22 a，這可能是由于22 a的林分家系內(nèi)個(gè)體間競(jìng)爭(zhēng)與抑制現(xiàn)象比15 a更為嚴(yán)重，而造成家系內(nèi)差異過(guò)大，導(dǎo)致家系方差分量減小使得遺傳力估算偏低。

表8 以木材纖維素產(chǎn)量為選擇指標(biāo)15 a生選優(yōu)情況Table 8 Selection index based on the production of cellulose in 15 years old

關(guān)于生長(zhǎng)與材性的聯(lián)合選擇，Ukrainetz等對(duì)花旗松Pseudotsuga menziesii木材密度與材積的研究中認(rèn)為，以材積選擇為主是材性改良的有效方法；在對(duì)馬尾松家系木材化學(xué)組分的研究后發(fā)現(xiàn)對(duì)化學(xué)組分的改良效果不明顯，木材產(chǎn)量是馬尾松造紙材育種的主要內(nèi)容[9，13]；對(duì)雜種落葉松（Hybrid larch(Larix)）生長(zhǎng)和材性聯(lián)合選擇的研究中也認(rèn)為材積性狀的改良效果遠(yuǎn)好于材性的改良效果[14]。本研究以同樣的選擇強(qiáng)度，無(wú)論以木材干物質(zhì)產(chǎn)量還是木材纖維素產(chǎn)量作為選擇指標(biāo)，15 a的相對(duì)增益都優(yōu)于22 a。這主要是由于15 a時(shí)材積相對(duì)增益較高帶來(lái)的，其比22 a高出4.07%，而15a基本密度增益僅比22 a高了0.96%，纖維素含量增益僅高了0.73%。因此，本實(shí)驗(yàn)認(rèn)為在進(jìn)行紙漿材選擇時(shí)，最為重要的是對(duì)生長(zhǎng)量的選擇，而對(duì)木材基本密度和木材纖維素含量進(jìn)行選擇改良效果甚微。

本實(shí)驗(yàn)中，以單位面積木材產(chǎn)量為選擇指標(biāo)，15 a和22 a兩個(gè)年度均入選的優(yōu)良家系5個(gè)，分別是桂GC443A、桂GC428A、桂GC620A、桂GC425 A和桂GC463 A；以纖維產(chǎn)量為選擇指標(biāo)兩個(gè)年度均入選的優(yōu)良家系3個(gè)，分別是桂GC443A、桂GC456A和桂GC557A。其中，桂GC443A在兩個(gè)林齡兩種選擇指標(biāo)中均表現(xiàn)最優(yōu)，進(jìn)一步研究了桂GC443A的纖維形態(tài)特性，其纖維長(zhǎng)度、纖維寬度以及纖維長(zhǎng)寬比分別為4 469μm、43.11 μm和103.67，與30個(gè)家系均值相比分別提高了24.7%、-8.86%和36.46%，壁腔比值為0.67，柔性系數(shù)為60.78[7]，參照纖維長(zhǎng)寬比＞50為優(yōu)質(zhì)造紙?jiān)?、管胞壁腔比?為很好的造紙?jiān)虾腿嵝韵禂?shù)=50～75為造紙用Ⅱ級(jí)材3個(gè)造紙?jiān)戏旨?jí)的評(píng)判指標(biāo)[15]，桂GC443A表現(xiàn)出優(yōu)良的制槳造紙性能，不僅單位面積纖維質(zhì)量好而且纖維產(chǎn)量高。同時(shí)，桂GC443A家系的生長(zhǎng)性狀在11年[16]、15年（表6）和22年（表5）等3個(gè)年度中表現(xiàn)突出，可作為紙漿材優(yōu)良家系大面積推廣應(yīng)用。

雖然15 a的紙漿材相對(duì)增益較22 a高，但15 a時(shí)家系平均材積、木材干物質(zhì)產(chǎn)量和木材纖維素產(chǎn)量均遠(yuǎn)低于22 a，木材基本密度也略低于22 a，22 a的家系平均材積較高可能是因?yàn)榘l(fā)生了強(qiáng)烈的個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)之后淘汰劣勢(shì)個(gè)體所致。筆者曾對(duì)6 a、9 a、12 a、15 a、18 a和21 a的木材纖維形態(tài)特征的年齡變異進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在15 a至18 a木材纖維的壁腔比和柔性系數(shù)出現(xiàn)較大幅度的升降，表明15 a后造紙性能優(yōu)劣度下降[7]，綜合考慮單位面積木材纖維產(chǎn)量和纖維質(zhì)量，本研究認(rèn)為15 a時(shí)進(jìn)行紙漿材的家系選擇較22 a合理。但是要準(zhǔn)確確定馬尾松家系紙漿材的采伐周期還需更加詳細(xì)的對(duì)各時(shí)間段單位面積的材積產(chǎn)量、木材的纖維形態(tài)特征等造紙性能等因素進(jìn)行準(zhǔn)確研究后再下結(jié)論。

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Selection of excellent pulpwood families of Masson Pine between 15 and 22 years old

TAN Jianhui1, HUANG Yongli2, FENG Yuanheng1, JIA Jie1, YANG Zhangqi1
(1. Guangxi Zhuang Autonomous Forestry Research Institute, Nanning 530002, Guangxi, China;2. Nanning Forestry Division, Wuming 530107, Guangxi, China)

Based on the production of cellulose and the production of dry wood for excellent families in 15 and 22 years old, the heritability was evaluated and the excellent pulpwood family was selected in Masson pine. The results showed that: there were very signi ficant differences in indexes of tree height, DBH and stem volume among families in 15 and 22 years old, but the heritability of that in 15 years old were signi ficantly higher than in 22 years old; the selection of the volume was satisfactory to improve the wood quality,but the improvements of the basic density and the cellulose content had little effect; the family of Gui GC443A performed well in the growth and the wood property, and can be planted as an excellent pulpwood family in large scales; we integrated with two factors of fiber yield and quality, and found the reasonable harvesting period of pulpwood was in 15 years old.

Pinus massonianaLamb; pulpwood; wood property; family selection

S791.248

A

1673-923X(2017)02-0009-05

10.14067/j.cnki.1673-923x.2017.02.002

2015-08-15

廣西“八桂學(xué)者”專項(xiàng)“松樹(shù)資源培育及產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新”（201105）

譚健暉，碩士，教授級(jí)高工 通訊作者：楊章旗，博士，教授級(jí)高工；E-mail：yangzhangqi@163.com

譚健暉，黃永利，馮源恒，等. 15年和22年馬尾松紙漿材優(yōu)良家系選擇[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2017, 37(2): 9-13.

[本文編校：吳 彬]