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（1.中南林業(yè)科技大學(xué) 林學(xué)院，湖南 長沙 410004；2.北京林業(yè)大學(xué)，北京 100083；3.河北環(huán)境工程學(xué)院，河北 秦皇島 066102）

千年桐Aleurites montana為大戟科油桐屬植物，原產(chǎn)中國，栽培范圍廣、種質(zhì)資源豐富，作為我國南方地區(qū)的主要生物質(zhì)能源樹種[1-3]。它具有生長快、結(jié)實(shí)早、盛果期長、栽培性強(qiáng)等特點(diǎn)，種仁含油率達(dá)40%以上，被稱為我國四大木本油料樹種之一，也是一種潛在的生物能源樹種[4-6]。早在上世紀(jì)四五十年代，人們在尋找替代化石能源的初期，就有人將桐油作為生物柴油的原料進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)展生物質(zhì)能源已經(jīng)成為全球的共識[7-9]。桐油具有良好的防水性、耐熱性、絕緣性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于車船、電子、電器、建筑、機(jī)械等領(lǐng)域，它還是制造生物柴油和航空用油的優(yōu)質(zhì)原料。近年來，千年桐在湘南地區(qū)發(fā)展較快，種植面積達(dá)20 000 hm2。由于千年桐為雌、雄異株植物，約有1/3 的植株不結(jié)果，結(jié)果植株的結(jié)實(shí)表現(xiàn)也參差不齊，且千年桐傳統(tǒng)的繁殖方式為實(shí)生苗繁殖，實(shí)生苗繁殖的苗木遺傳差異大，因此導(dǎo)致千年桐單位面積產(chǎn)量較低。對于木本油料樹種，選擇高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病的優(yōu)良無性系是優(yōu)良選育的主要目標(biāo)。中國在油桐的良種選育方面已經(jīng)做了許多研究，例如，國家對油桐種質(zhì)資源庫進(jìn)行了品比試驗(yàn)研究[10]，徐永杰等[11]對油桐的優(yōu)良單株進(jìn)行了選擇。目前我國在千年桐選育工作相對滯后，湖南尚未選育出千年桐的優(yōu)良無性系，從而制約了千年桐桐油一體化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。本文以湘南地區(qū)實(shí)生繁殖的進(jìn)入盛果期的千年桐為選優(yōu)林分，首先從5 000 hm2千年桐的林分中全面踏查目測選出備選優(yōu)樹40 株，然后根據(jù)單株結(jié)果量、單株產(chǎn)果量、冠高比、鮮果單果質(zhì)量、冠形指數(shù)、鮮果出籽率、干籽出仁率、種仁含油率、病蟲害感染度、果熟一致性、果實(shí)聚集度11 個指標(biāo)，通過綜合評價法建立千年桐優(yōu)株選擇評價體系。最后選育出最優(yōu)良單株，以期為千年桐無性系的高效繁育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于湖南省郴州市蘇仙區(qū)，地理位置為北緯24°30′～25°53′、東經(jīng)112°37′～113°53′。蘇仙區(qū)屬大陸亞熱帶濕潤季風(fēng)性氣候，氣候溫暖，氣溫介于南部和北部之間。海拔為200 ～450 m，年平均氣溫18.0 ℃，年平均降水量為1 444.5 mm，其中蘇仙區(qū)的氣候特點(diǎn)是：春溫多變?nèi)照丈?、夏熱前澇后多旱，初秋濕熱晚秋涼，冬有霜雪?yán)寒短。氣候溫和，四季分明，降水集中，光熱充足，降雪不多，熱量豐富，土地肥沃，這些均適宜千年桐的種植。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為2010年郴州國盛生物能源股份有限公司從湖南省綏寧縣采集的同一批種子，采用播種造林方式，形成的千年桐，種植面積約5 000 hm2，樹齡8 a，平均樹高9.24 m，平均胸徑14.86 cm，林地管理良好，林木長勢旺盛，已進(jìn)入盛果期，可以作為優(yōu)樹選擇材料。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 選擇優(yōu)株方法

1.3.1.1 優(yōu)樹的選擇與調(diào)查

1）確定選優(yōu)林分的范圍：對于選擇千年桐優(yōu)良單株考慮的指標(biāo)是林木的樹齡、立地條件基本一致，林地管理良好，林木長勢旺盛，已進(jìn)入結(jié)實(shí)盛果期。

2）確定備選優(yōu)樹：從2015－2017年，每年秋季對樣地進(jìn)行踏查并了解林分狀況，從上坡至下坡，每隔2 行沿種植行查看，選擇單株結(jié)果量大、果實(shí)大、生長旺盛的植株作為備選優(yōu)樹，共選出40 株，依次編號為S1、S2、S3…S40。備選優(yōu)樹確定后，在樹體上噴漆和編號。

3）備選優(yōu)樹的調(diào)查：對備選優(yōu)樹的樹高、胸徑、冠幅等指標(biāo)進(jìn)行測量，同時調(diào)查備選優(yōu)樹的林分狀況（郁閉度、地被物、密度、影響程度等）和立地條件（坡度、坡位、海拔、土壤等），避免影響優(yōu)樹的生長與結(jié)實(shí)。等到果實(shí)成熟后，分別收集備選優(yōu)樹的果實(shí)，計算每株的結(jié)果量和產(chǎn)果量。

1.3.1.2 千年桐種實(shí)性狀選擇

選擇鮮果單果質(zhì)量、鮮果出籽率、干籽出仁率和種仁含油率作為反映果實(shí)品質(zhì)的指標(biāo)。鮮果單果質(zhì)量反映了果實(shí)的大小和質(zhì)量；鮮果出籽率和干籽出仁率反映了果實(shí)內(nèi)含物的多少，在一定程度上反映了種子發(fā)育的程度和內(nèi)含物質(zhì)量的好壞；干仁出油率直接決定了單位質(zhì)量的果實(shí)產(chǎn)油的多少。另外，冠高比、冠形指數(shù)、病蟲害程度、果熟一致性、果實(shí)聚集度等與植株的結(jié)實(shí)、健康和采摘也有一定的關(guān)系。因此，千年桐作為產(chǎn)油樹種，其產(chǎn)油量主要由結(jié)實(shí)量和果實(shí)內(nèi)的內(nèi)含物所決定，本研究共考慮了11 個指標(biāo)，采用綜合評價法選出優(yōu)樹。

1.3.2 樣品采集與指標(biāo)測定

備選優(yōu)樹樣品采集時間為10月下旬，果實(shí)基本上成熟，采下后清點(diǎn)每株的果實(shí)總數(shù)，均勻混合后隨機(jī)抽取樣果1.5 kg 裝袋，記錄編號帶回實(shí)驗(yàn)室處理。各項(xiàng)評價指標(biāo)的測定根據(jù)參考文獻(xiàn)[12-15]的方法，各指標(biāo)的測定均設(shè)置3 次重復(fù)，稱量精度均設(shè)置為0.01 g。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2003 和SPSS 22.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而制定千年桐優(yōu)良單株的選擇與評價綜合體系。

2 結(jié)果與分析

2.1 千年桐備選優(yōu)樹選擇

備選的40 株千年桐優(yōu)樹各性狀指標(biāo)的測定結(jié)果如表1所示。表中單株結(jié)果量、單株產(chǎn)果量、冠高比、冠形指數(shù)、鮮果單果質(zhì)量、鮮果出籽率、干籽出仁率、種仁含油率為定量因子；抗病蟲害能力、果熟一致性、果實(shí)聚集度為定性因子。40株備選優(yōu)樹的11 個性狀指標(biāo)基礎(chǔ)測定值相差很大（表1），說明千年桐實(shí)生苗分化比較明顯，因此進(jìn)行優(yōu)株篩選是很有必要的。

表1 千年桐備選優(yōu)樹的性狀測定值Table 1 Character values of optional trees of A.montana

續(xù)表1Continuation of Table 1

2.2 千年桐初選優(yōu)樹的選擇結(jié)果

本研究選用綜合評價法[16-17]對備選優(yōu)樹進(jìn)行評價，對于定量指標(biāo)，用平均值+標(biāo)準(zhǔn)差作為基礎(chǔ)值（表2），根據(jù)本試驗(yàn)的觀測結(jié)果，可以以定量指標(biāo)觀測值的1/10 作為等級評分值，即在基礎(chǔ)值的基礎(chǔ)上，以10 分劃為一個等級，分別賦值1 ～10 分，建立各性狀指標(biāo)值的評分標(biāo)準(zhǔn)（表3）。以單株產(chǎn)果量為例，其基礎(chǔ)值為22.91 kg，極差值為27.13 kg，以2.713 kg 作為一個評分等級，則其基礎(chǔ)值20.197 ～22.91 的評分計為6 分，其基礎(chǔ)值22.91 ～25.623 的評分計為7 分，依次類推。對于定性指標(biāo)，根據(jù)表4的標(biāo)準(zhǔn)確定等級。

表2 40 株千年桐種實(shí)品質(zhì)的測定均值、標(biāo)準(zhǔn)差、極差、基礎(chǔ)值Table 2 The mean, standard deviation, extreme deviation and basic values of seed and fruit quality of 40 A.montana plants

表3 基于綜合評價法的千年桐優(yōu)樹各性狀指標(biāo)的評分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Scoring criteria of character indicators of A.montana based on comprehensive evaluation method

表4 千年桐備選優(yōu)樹抗病蟲能力、果熟一致性、果實(shí)聚集度評分標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Scoring criteria for disease and insect resistance, fruit ripening consistency and fruit aggregation of selected trees of A.montana

采用Kolmogorov smirnov 方法對評分值進(jìn)行檢驗(yàn)（D=0.154 76，P ＝0.008 57），符合正態(tài)分布，對于下列公式采取單樣本平均數(shù)的假設(shè)檢驗(yàn)

式中：G備選優(yōu)樹的得分平均值=45.55，t0.05為P值在0.05水平上的檢驗(yàn)值=1.68，δ為備選優(yōu)樹的得分標(biāo)準(zhǔn)差=8.752，n為備選優(yōu)樹的株數(shù)=40，計算可得：G ＝43.22。由于備選優(yōu)樹的平均得分的上限值（43.22）顯著高于綜合評分值，即G ＞43.22。根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)，共有19 株優(yōu)樹入圍，入選率為47.50%（表5）。

2.3 初選千年桐優(yōu)樹的聚類分析

根據(jù)綜合評價法得到的總得分值，對19 株千年桐備選優(yōu)樹進(jìn)行聚類，從圖1可以看出，19株備選優(yōu)樹可分為3 類：第Ⅰ類為4 株（S15、S34、S12、S21），平均得分為65.50，其綜合性狀較好；第Ⅱ類為5 株（S9、S19、S8、S32、S38），平均得分為54.40，屬于綜合性狀中等的一類。第Ⅲ類為10 株（S27、S10、S39、S33、S11、S22、S36、S13、S17、S29），平均得分為46.00，綜合性狀相對較差。對于將來的優(yōu)良單株的選擇，我們可以重點(diǎn)觀測Ⅰ類優(yōu)株。

圖1 千年桐備選優(yōu)樹聚類分析Fig.1 Cluster analysis of selected trees of A.montana

2.4 初選千年桐優(yōu)樹的數(shù)量化綜合評價

表5～6 為初選優(yōu)樹各評價指標(biāo)的得分值，從表5～6 可以看出，Ⅰ類優(yōu)樹的單株結(jié)果量、單株產(chǎn)果量的均值分別為1 181.00、29.68 kg，是Ⅱ類優(yōu)樹均值的1.63、1.62 倍，是Ⅲ類優(yōu)樹的1.65、1.71 倍，是40 株備選優(yōu)樹的1.87、1.85 倍。Ⅰ類優(yōu)樹的冠高比、冠形指數(shù)的均值分別為0.7、1.14，是40 株備選優(yōu)樹均值的1.03、1.05 倍。Ⅰ類優(yōu)樹的鮮果單果質(zhì)量、鮮果出籽率、干籽出仁率、種仁含油率的均值分別為41.63 g、51.20%、59.97%、59.75%，是Ⅱ類優(yōu)樹均值的1.14、1.03、1.01、1.11 倍，是Ⅲ類優(yōu)樹均值的1.16、1.35、1.12、1.17 倍，是40 株備選優(yōu)樹均值的1.14、1.23、1.15、1.17 倍。

表5 千年桐初選優(yōu)樹各指標(biāo)得分值Table 5 Score value of primary selected A.montana trees

表6 千年桐初選優(yōu)樹各指標(biāo)得分值Table 6 Score value of primary selected A.montana trees

續(xù)表6Continuation of Table 6

3 結(jié)論與討論

本研究采用綜合評價法和聚類分析法，對千年桐進(jìn)行優(yōu)樹選擇和評價，在對5 000 hm2千年桐林分全面踏查目測選出40 株備選優(yōu)樹的基礎(chǔ)上，利用綜合評價法選出19 株初選優(yōu)樹，最后通過聚類分析分為3 類，Ⅰ類4 株、Ⅱ類5 株、Ⅲ類10 株。Ⅰ類優(yōu)樹在各個性狀指標(biāo)上均表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，其中反映產(chǎn)量的單株結(jié)果量、單株產(chǎn)果量的均值是40 株備選優(yōu)樹的1.87、1.85 倍，反映果實(shí)質(zhì)量的鮮果單果質(zhì)量是40 株備選優(yōu)樹的1.14 倍，反映果實(shí)內(nèi)含物大小的鮮果出籽率、干籽出仁率、種仁含油率是40 株備選優(yōu)樹的1.23、1.15、1.17 倍。Ⅰ類優(yōu)樹的冠高比、冠形指數(shù)的均值分別是0.7、1.14，是40 株備選優(yōu)樹均值的1.03、1.05 倍。Ⅰ類優(yōu)樹的抗病蟲害能力得分高于Ⅱ類和Ⅲ類，Ⅰ類優(yōu)樹的果熟一致性處于Ⅱ類和Ⅲ類之間，Ⅰ類優(yōu)樹的果實(shí)聚集度得分較低。

研究結(jié)果表明，千年桐無論是結(jié)果能力還是果實(shí)品質(zhì)都差異很大，與周祖平等[18]研究的油桐優(yōu)良品種對比試驗(yàn)結(jié)果是一致的。王承南等[19]對油桐不同品種的結(jié)實(shí)進(jìn)行了綜合評價，其結(jié)果表明差異很大。在上世紀(jì)80年代，王勁風(fēng)等[20]在浙南進(jìn)行千年桐優(yōu)良無性系選育，盛果期期間的千年桐無性系年平均產(chǎn)量均高于“桂皺-27 號”高產(chǎn)無性系，增產(chǎn)63%左右。結(jié)果表明，千年桐具有很強(qiáng)的地域性，應(yīng)本著適地適樹原則選擇適合當(dāng)?shù)厣L條件的無性系，不宜隨意使用其他地區(qū)的優(yōu)良無性系進(jìn)行栽植，各個地方都應(yīng)該選出適合本地種植的千年桐。近年來，我國在常規(guī)油料樹種選育方面的研究相對很多，在樹種優(yōu)良單株選育方面已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。對于樹種的優(yōu)良單株選擇一般會依據(jù)生物學(xué)特性為基礎(chǔ)進(jìn)行開展，就經(jīng)濟(jì)類植物而言，優(yōu)良單株選擇的關(guān)鍵因素是表型性狀和種實(shí)性狀的優(yōu)良性。例如，木本油料樹種有文冠果[21]、無患子[22]、光皮萊木[23]、千年桐[24]、烏桕[25]等樹種，這些樹種選育出的優(yōu)良單株都會對每個樹種優(yōu)良無性系的培育繁殖提供一定的科學(xué)依據(jù)。

千年桐作為湖南地區(qū)能源林油料樹種，分布比較廣泛，一般采用實(shí)生苗造林，但由于樹種的個體之間表現(xiàn)出表型變異越大，遺傳變異的可能性也越大，導(dǎo)致明顯的分化現(xiàn)象，因此具有較大的選擇潛力。本研究發(fā)現(xiàn)，從單株結(jié)果量、單株產(chǎn)果量等指標(biāo)可以看出，Ⅰ類優(yōu)樹4 株的均值是林地均值的3 ～4 倍。從反映果實(shí)品質(zhì)最具代表性的鮮果單果質(zhì)量、鮮果出籽率、干籽出仁率、種仁含油率等4 個指標(biāo)來看，Ⅰ類優(yōu)樹4 株的均值是林地均值的1 ～2 倍。其中含油率在不同千年桐優(yōu)良單株間的經(jīng)濟(jì)品質(zhì)分化較大，這是由于油料樹種多數(shù)具有自交不親和的特征，研究表明，油料樹種含油率由不完全顯性的遺傳因素控制，可以通過油脂里面的脂肪酸進(jìn)行基因型修飾和調(diào)控基因功能的表達(dá)，從而改良果實(shí)的品質(zhì)；根據(jù)試驗(yàn)證明，林木種實(shí)品質(zhì)受環(huán)境因素（氣溫、光照、水分、土壤）的影響，千年桐為喜光樹種，外界環(huán)境對千年桐的生長具有很大的影響，因此，被選育出的Ⅰ類優(yōu)樹生長環(huán)境比其他優(yōu)株的要優(yōu)越，均來自坡度較緩、土壤肥沃、光照充足的小山坡上。為了將來繼續(xù)觀測篩選出的Ⅰ類優(yōu)樹在其他立地條件的表現(xiàn)，應(yīng)該采取優(yōu)樹的區(qū)域種植試驗(yàn)；千年桐的產(chǎn)量還可能與樹體形狀有很大的關(guān)系，其樹木的樹體形狀（自然開心型、自然杯型）會影響果實(shí)的表型和經(jīng)濟(jì)品質(zhì)，因此可以采用嫁接技術(shù)矮化樹形，可通過適當(dāng)?shù)男藜舭瘶潴w[26]、改善冠型。在矮化方面，千年桐樹體高大，生長旺盛，短化后可提高種植密度，提高單位面積產(chǎn)量，同時便于采摘和管理；千年桐結(jié)實(shí)大小年現(xiàn)象較為明顯，需要進(jìn)行多年調(diào)查，大年更能反映樹木的結(jié)實(shí)潛力，選優(yōu)工作在大年進(jìn)行，近年來正好是結(jié)實(shí)大年，有效避免了結(jié)實(shí)大小年現(xiàn)象對選優(yōu)的影響。本試驗(yàn)篩選出來的Ⅰ類優(yōu)樹，具有巨大的推廣利用價值，下一步應(yīng)開展千年桐無性系繁育研究和建立采穗圃。