楊會(huì)肖，徐 放，楊曉慧，廖煥琴，張衛(wèi)華，潘 文

(廣東省森林培育與保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520)

優(yōu)質(zhì)木材是滿足人類高質(zhì)量生活需要、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略資源。隨著人們對(duì)紙漿的需求量日益增多，紙漿原料供需矛盾日益突出[1]。我國(guó)桉樹產(chǎn)業(yè)發(fā)展事關(guān)林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展主動(dòng)權(quán)，關(guān)系國(guó)家木材安全。尾葉桉(Eucalyptus urophylla)屬于熱帶樹種，是山地次生林優(yōu)勢(shì)樹種，在桉屬樹種中具有較廣泛的海拔分布。以尾葉桉為骨干親本的桉樹雜交育種已引起世界各國(guó)重視并取得顯著成效[2]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)桉樹的研究主要集中在生長(zhǎng)、木材強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和密度測(cè)定方面[3—4]，培育出一批抗逆性強(qiáng)且速生的尾巨桉、尾細(xì)桉等雜交無(wú)性系，并得到廣泛推廣種植[5—6]。以往進(jìn)行的尾葉桉優(yōu)良無(wú)性系評(píng)選基于無(wú)性系試驗(yàn)，但是不同水肥處理的樹干解析尚屬研究空白。本研究以9種水肥處理下生長(zhǎng)18個(gè)月的31個(gè)尾葉桉無(wú)性系為試驗(yàn)材料，分別對(duì)其解析木和樹皮厚度進(jìn)行測(cè)定。目的是通過(guò)尾葉桉無(wú)性系在不同水肥條件下的變異系數(shù)、主成分和多重比較分析等，探索尾葉桉無(wú)性系在不同水肥處理下的生長(zhǎng)表現(xiàn)，進(jìn)而根據(jù)不同性狀的基因型值評(píng)選優(yōu)良無(wú)性系。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于韶關(guān)市武江區(qū)田心苗圃，113°31′E，24°51′N。年均氣溫 20.3 ℃(其中最高年均溫 25.4 ℃、最低年均溫16.8 ℃)，年均日照時(shí)數(shù)1858 h，無(wú)霜期305 d。年均降雨量1537.4 mm，降水主要集中在4月中旬至7月下旬。屬亞熱帶氣候?yàn)橹鞯臐駶?rùn)性季風(fēng)氣候。

1.2 材料

2017年 1月移栽尾葉桉組培生根苗至輕基質(zhì)中，待苗木生長(zhǎng)至高35 cm時(shí)，于2017年5月定植于圓形控根器(直徑56 cm×高80 cm)，以鈣鎂磷和復(fù)合肥做基肥。共31個(gè)尾葉桉無(wú)性系，每個(gè)無(wú)性系9株，其中編號(hào)6(尾巨桉3229)和19(廣林9)為本試驗(yàn)的對(duì)照無(wú)性系。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用雙因素(水分和養(yǎng)分)3水平完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，每重復(fù)包含9種處理。其中水平1為缺水和缺養(yǎng)分條件，水平2為水分和養(yǎng)分正常條件，水平3為水分和養(yǎng)分充足條件。為有效控制水肥，每個(gè)圓形控根器上面覆蓋黑白膜，下面墊水泥磚。具體的水分和養(yǎng)分梯度及測(cè)量方法見文獻(xiàn)[7]。其中，土壤含水率采用土壤水分測(cè)定儀TDR300測(cè)定，土壤養(yǎng)分含量采用穴施方法嚴(yán)格控制。

1.4 取樣方法及測(cè)量性狀

水肥控制18個(gè)月后，用利刃從根頸處分開莖和根，摘下所有葉片和側(cè)枝。測(cè)定樹高，地徑，1/4、2/4、3/4樹高處的主干直徑。在20 cm樹高處截取圓盤，用游標(biāo)卡尺測(cè)量樹皮厚度。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

利用R軟件進(jìn)行變異系數(shù)分析、方差分析、多重比較、主成分分析等[8]，利用混合線性模型預(yù)測(cè)相關(guān)性狀基因型值[9]。模型為：Y=u+Wi+Nj+Bk+Cl+Wi×Cl+Nj×Cl+em，其中，Y 表示性狀觀測(cè)值；u為總體平均值，Wi表示第 i種水分處理的固定效應(yīng)，Nj表示第 j種養(yǎng)分處理的固定效應(yīng)；Bk表示第k個(gè)區(qū)組的隨機(jī)效應(yīng)，Cl表示第l個(gè)無(wú)性系隨機(jī)效應(yīng)，Wi×Cl表示第i種水分處理與第l個(gè)無(wú)性系的交互效應(yīng)，Nj×Cl表示第j種養(yǎng)分處理與第l個(gè)無(wú)性系的交互效應(yīng)，em為第m個(gè)體上的剩余誤差[9—10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長(zhǎng)性狀變異分析及多重比較

對(duì)9種水肥處理下31個(gè)無(wú)性系的生長(zhǎng)性狀進(jìn)行變異分析(表1)。結(jié)果顯示，在所有處理下各性狀變異系數(shù)從大到小依次是枝下高、3/4樹高直徑、樹皮厚、2/4樹高直徑、樹高、1/4樹高直徑和地徑，其中枝下高變異系數(shù)最大，均值50.78%，地徑變異系數(shù)最小，均值2.46%。Duncan法多重比較顯示，樹高位于前3名的處理是23、33和13，樹高分別為230 cm、221.3 cm 和 217.8 cm，比整體表現(xiàn)提高13.41%、9.12%和7.39%；枝下高位于前3名的處理是31、11、21和32，枝下高分別為61 cm、55 cm、55 cm和55 cm，比整體表現(xiàn)提高17.55%、5.99%、5.99%和5.99%。樹皮厚位于前3名的處理是33、32和21，分別為0.40 mm、0.34 mm和0.34 mm，比整體表現(xiàn)提高27.65%、8.51%和8.51%。地徑前3名的處理是33、32和23，分別為43.00 mm、42.68 mm和41.49 mm，比整體表現(xiàn)提高了16.16%、15.29%和12.08%。1/4樹高直徑位于前3名的處理是33、32和22，分別為35 mm、34 mm和32 mm，比整體表現(xiàn)提高20.88%、17.43%和11.24%。2/4樹高直徑位于前3名的處理是33、32和23，分別為21.00 mm、20.53 mm和20.48 mm，比整體表現(xiàn)提高13.22%、10.69%和10.42%。3/4樹高直徑位于前3名的處理是23、33和32，分別為11.28 mm、11.74 mm和10.82 mm，比整體表現(xiàn)提高13.53%、9.11%和4.66%。因此，在不同水肥處理下尾葉桉苗木的樹高、地徑、樹皮厚、1/4樹高直徑、2/4樹高直徑和3/4樹高直徑總體上差異顯著。

表1 基于不同水肥處理下的各性狀變異分析及多重比較Table 1 Variation analysis and multiple comparison of traits based on different water and nutrient

2.2 生長(zhǎng)性狀方差分析

方差分析表明,除2/4處直徑和枝下高性狀外，其他性狀在水分、養(yǎng)分、水分與養(yǎng)分互作、區(qū)組間的差異均達(dá)到顯著或極顯著水平(表2)。1/4處的直徑、2/4處的直徑和3/4處的直徑性狀在無(wú)性系間差異不顯著，而樹高、枝下高、樹皮厚和地徑在無(wú)性系間達(dá)到顯著或極顯著水平。其中，所有顯著性狀在水分間的F值介于4.41～222.49之間，在養(yǎng)分間的F值介于7.47～183.33之間，在水和養(yǎng)分互作間的F值介于0.63～3.05之間，在區(qū)組間的F值介于3.45～9.19之間，無(wú)性系間的F值為3.67～6.03。

表2 基于不同水肥處理的各性狀方差分析Table 2 Variance analysis of traits based on different water and nutrient

2.3 主成分分析

對(duì)837株尾葉桉的生長(zhǎng)和樹皮厚度性狀進(jìn)行主成分分析(表 3)，在第 1主成分中，地徑、1/4處直徑、2/4處直徑和3/4處直徑占有較高系數(shù)，方差貢獻(xiàn)率為42%，說(shuō)明第1主成分是表示1/4處直徑的綜合指標(biāo)，可作為評(píng)價(jià)尾葉桉樹干粗度指標(biāo)的參考。在第2主成分中，樹高和枝下高占有最高系數(shù)，方差貢獻(xiàn)率達(dá)22%，說(shuō)明第2主成分主要以樹高和枝下高這些生長(zhǎng)性狀為主，可作為尾葉桉高生長(zhǎng)指標(biāo)的參考。在第3主成分中，樹皮厚占有最高系數(shù)，方差貢獻(xiàn)率達(dá)20%，說(shuō)明第3主成分主要以樹皮厚為主，可作為尾葉桉樹皮厚度指標(biāo)的參考。由此可知，尾葉桉無(wú)性系間的差異主要表現(xiàn)為 1/4處直徑、枝下高和樹皮厚的不同。

表3 各性狀主成分的特征向量及貢獻(xiàn)率Table 3 Principal component analysis of traits

2.4 不同水肥處理下生長(zhǎng)性狀比較

在水分脅迫條件下，不同養(yǎng)分處理中無(wú)性系的生長(zhǎng)差異見表 4～表 6。通過(guò)比較分析，無(wú)性系 15和29在養(yǎng)分1處理下生長(zhǎng)和樹皮厚度表現(xiàn)較好；無(wú)性系17在養(yǎng)分2處理下生長(zhǎng)和樹皮厚度表現(xiàn)較好；無(wú)性系 18在養(yǎng)分 3處理下生長(zhǎng)和樹皮厚度表現(xiàn)較好。在水分正常條件下，無(wú)性系21和29在養(yǎng)分1處理下生長(zhǎng)和樹皮厚度表現(xiàn)較好；無(wú)性系 1、11、12、17、25、27和30在養(yǎng)分2處理下生長(zhǎng)和樹皮厚度表現(xiàn)較好；無(wú)性系4、6、13、17、18、19、20和29在養(yǎng)分3處理下生長(zhǎng)和樹皮厚度表現(xiàn)較好。在水分充足條件下，無(wú)性系21和27在養(yǎng)分1處理下生長(zhǎng)和樹皮厚度表現(xiàn)較好；無(wú)性系 2、3、5、14、16、17、18、19、20、21和 22在養(yǎng)分 2處理下生長(zhǎng)和樹皮厚度表現(xiàn)較好；無(wú)性系2、4、6、15、16、20、23、26、27、28和30在養(yǎng)分3處理下生長(zhǎng)和樹皮厚度表現(xiàn)較好。綜上所述，除地徑在處理組合13和樹皮厚在處理組合22差異不顯著外，18個(gè)月苗木生長(zhǎng)性狀和樹皮厚度在不同處理組合間差異達(dá)顯著水平。

表4 在水分脅迫下不同養(yǎng)分處理中各無(wú)性系的生長(zhǎng)性狀Table 4 Ranks of clones in different nutrient treatments under water stress

表5 在正常水分下不同養(yǎng)分處理中各無(wú)性系的生長(zhǎng)性狀Table 5 Ranks of clones in different nutrient treatments under normal water conditions

表6 在充足水分下不同養(yǎng)分處理中各無(wú)性系的生長(zhǎng)性狀Table 6 Ranks of clones in different nutrient treatments under water sufficient conditions

2.5 尾葉桉優(yōu)良無(wú)性系綜合評(píng)選

尾葉桉優(yōu)良無(wú)性系按照生長(zhǎng)和樹皮厚度性狀的基因型值大小進(jìn)行綜合評(píng)選(表7)。根據(jù)樹高基因型值評(píng)選的優(yōu)良無(wú)性系為 27、20、31、29和 15，與對(duì)照2(廣九)相比，平均樹高遺傳增益提高12.14 cm、6.74 cm、4.05 cm、3.40 cm和2.59 cm；根據(jù)枝下高基因型值評(píng)選的有優(yōu)良無(wú)性系為31、8和17，與對(duì)照2(廣九)相比，平均枝下高遺傳增益提高3.84 cm、2.01 cm和0.33 cm；根據(jù)樹皮厚基因型值評(píng)選的有優(yōu)良無(wú)性系為7、30、24、3、21和1，與對(duì)照2相比，平均樹皮厚遺傳增益提高0.068 mm、0.049 mm、0.040 mm、0.036 mm、0.035 mm和0.033 mm；據(jù)1/4樹高直徑基因型值評(píng)選的有優(yōu)良無(wú)性系為 24、18、13、30、25和7，與對(duì)照1(3229)相比，1/4樹高直徑遺傳增益提高3.00 mm、2.69 mm、2.35 mm、1.36 mm、0.82 mm和0.81 mm。綜上所述，依據(jù)樹高、樹皮厚和地徑的基因型值綜合評(píng)選表現(xiàn)較好的無(wú)性系為30、7、1、29、20和6，平均遺傳增益較整體水平提高10.73 cm、0.02 mm和0.83 mm，達(dá)5.29%、6.38%和2.24%。

表7 無(wú)性系生長(zhǎng)和樹皮厚度性狀的基因型值Table 7 Phenotype value for growth traits of clones

3 結(jié)論

9種水肥處理下的31個(gè)無(wú)性系生長(zhǎng)和樹皮厚性狀存在較大的變異，其中枝下高變異系數(shù)最大，為50.78%，地徑的變異系數(shù)最小，為12.46%。各性狀變異系數(shù)從大到小依次是枝下高、3/4樹高直徑、樹皮厚、2/4樹高直徑、樹高、1/4樹高直徑和地徑。除地徑性狀外，其他性狀的變異系數(shù)均達(dá)15%以上，說(shuō)明尾葉桉無(wú)性系各性狀間存在豐富的變異，具有較大的改良潛力。Duncan法多重比較顯示，不同尾葉桉無(wú)性系在不同水肥處理下苗木的樹高、地徑、樹皮厚、1/4樹高直徑、2/4樹高直徑和3/4樹高直徑總體上差異顯著，所有無(wú)性系在處理組合32、33下表現(xiàn)較優(yōu)。

樹皮具有支持和保護(hù)功能，樹皮厚度被認(rèn)為是重要的樹皮性狀之一，在防火和光合作用方面發(fā)揮至關(guān)重要的作用[10—14]。大量研究表明，較大的樹皮厚度在防火性能、保護(hù)功能和硬度方面具有明顯優(yōu)勢(shì)[15]。本研究中，依據(jù)樹高、樹皮厚和地徑的基因型值綜合評(píng)選表現(xiàn)較好的無(wú)性系為30、7、1、29、20和6，平均遺傳增益較整體水平提高10.73 cm、0.02 mm和0.83 mm，達(dá)5.29%、6.38%和2.24%。樹皮厚與 1/4樹高直徑性狀間密切相關(guān)，以樹皮厚和1/4樹高直徑的基因型選育出排名前10的優(yōu)良無(wú)性系，兩個(gè)性狀的重合率為80%。因此，本研究?jī)H研究了樹皮厚與 1/4樹高直徑間的關(guān)系，而沒(méi)有研究樹皮厚度與樹皮密度、樹皮含水率以及莖干的關(guān)系，今后應(yīng)加強(qiáng)此方面的研究，以深入揭示尾葉桉在不同水肥梯度的適應(yīng)性。