孫風(fēng)霞 劉顯婭 王賀方 康立南 葉凡 金艷彬 王連春

(西南林業(yè)大學(xué)/西南林業(yè)大學(xué)西南地區(qū)生物多樣性保育國(guó)家林業(yè)和草原局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650224)

川滇無(wú)患子(Sapindus delavayi)，為無(wú)患子科無(wú)患子屬的一種落葉喬木，干通直，生長(zhǎng)迅速，可作庭蔭樹(shù)栽植，含油量高，可制肥皂及潤(rùn)滑油[1]；同時(shí)無(wú)患子樹(shù)形優(yōu)美，抗病蟲(chóng)害，根系發(fā)達(dá)，抗逆性強(qiáng)，水土保持能力也很強(qiáng)；無(wú)論是作為園林樹(shù)種或經(jīng)濟(jì)林樹(shù)種，其裁植前景十分廣闊[2-4]。當(dāng)前對(duì)無(wú)患子的探究很大部分集中在種植繁育等方面[5]，王海燕等通過(guò)在生產(chǎn)實(shí)踐中詳細(xì)總結(jié)無(wú)患子種植栽培各項(xiàng)技術(shù)[12]。岳華峰[6]對(duì)無(wú)患子果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀在不同種源間的變異情況進(jìn)行了研究，其研究結(jié)果表明，9個(gè)產(chǎn)地間的無(wú)患子果實(shí)各個(gè)性狀在9個(gè)種源均呈現(xiàn)極顯著的差異。辜夕容[8]對(duì)云南和四川5個(gè)地方的無(wú)患子種子品質(zhì)差異等進(jìn)行了系統(tǒng)地研究，得出四川會(huì)理種源質(zhì)量均極顯著地高于其他種源。在種源研究方面，研究表明無(wú)患子不同種源間的樹(shù)高、年生長(zhǎng)量等受種源地的緯度影響[7]。但這些研究主要是通過(guò)無(wú)患子種子品質(zhì)選出優(yōu)質(zhì)種源，對(duì)川滇無(wú)患子家系間生長(zhǎng)差異的研究卻很少見(jiàn)。導(dǎo)致無(wú)患子在栽培和產(chǎn)量提高方面存在較大盲目性。因此，本研究通過(guò)收集25份川滇無(wú)患子，分析并比較不同家系間的差異性，為川滇無(wú)患子選育優(yōu)良家系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地及材料概括

試驗(yàn)地位于昆明市盤(pán)龍區(qū)西南林業(yè)大學(xué)東三環(huán)的溫室大棚(E102°45′，N25°03′),年日照時(shí)長(zhǎng)為2327.5h，屬北緯低緯度亞熱帶-高原山地季風(fēng)氣候，總體地勢(shì)北部高，南部低，由北向南呈階梯狀逐漸降低。中部隆起，東西兩側(cè)較低，大部分地區(qū)海拔在1500～2800m，年平均氣溫15°C，年降水量1450mm，具有典型的溫帶氣候特點(diǎn)。

以25份川滇無(wú)患子不同家系果實(shí)作為家系間差異對(duì)比的材料，播種前先配制育苗基質(zhì)，紅壤∶腐殖土=3∶1混勻后分別裝入營(yíng)養(yǎng)袋中，使用營(yíng)養(yǎng)袋播種，播種后撒入一層木屑再配制1∶500的多菌靈進(jìn)行殺菌，在育苗100d、110d、120d、130d時(shí)再使用直尺、卷尺、游標(biāo)卡尺等測(cè)量其地徑、苗高，以及掛上標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。

1.2 樣品采集

2019—2020年，分別到云南省各地尋找研究材料，采集地最終選擇在云南省川滇無(wú)患子主要的分布區(qū)域中的10個(gè)縣(區(qū))，分別來(lái)自宜良2份、石林2份、彌勒1份、保山3份、嵩明5份、安寧2份、祿豐4份、施甸2份、孟定1份、林科院3份，共25份家系。采集時(shí)選擇胸徑20cm以上川滇無(wú)患子大樹(shù)陽(yáng)面中上部種子，采種母樹(shù)間距在50m以上，以保證取樣的均勻性，最大限度降低母樹(shù)間的親緣關(guān)系。采種母樹(shù)要求生長(zhǎng)正常，無(wú)嚴(yán)重缺陷,無(wú)明顯病蟲(chóng)害，單株采種，果實(shí)不少于2kg。

1.3 試驗(yàn)方法及測(cè)定

試驗(yàn)于2021年4月14日將采集到的25份川滇無(wú)患子家系進(jìn)行播種育苗試驗(yàn)，共計(jì)播種800粒種子，種子于4月底開(kāi)始發(fā)芽，7月初基本出齊，待川滇無(wú)患子出苗整齊后，分別在每個(gè)家系中選擇長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)一致，地徑、苗高相似的20株苗木，共計(jì)500株，并定期對(duì)地徑、苗高進(jìn)行測(cè)量記錄，對(duì)苗高和地徑進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。篩選出25份川滇無(wú)患子中較優(yōu)良的家系。

待出苗整齊后開(kāi)始測(cè)量苗高、地徑等數(shù)據(jù)，測(cè)量時(shí)在25個(gè)家系中每個(gè)家系抽取20株苗木作為固定樣株，共計(jì)500株幼苗掛上標(biāo)簽，每隔10d對(duì)掛牌的植株測(cè)定一次苗高和地徑生長(zhǎng)量。

家系間的變異系數(shù)按以下公式計(jì)算：

CV(%)=100×S/X

式中，CV為變異系數(shù)；S為各家系標(biāo)準(zhǔn)差；X為各家系平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

原始數(shù)據(jù)的合成、統(tǒng)計(jì)計(jì)算以及表格制作使用Excel、Word 2003軟件處理，采用SPSS軟件進(jìn)行多重比較，方差分析及聚類分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 家系間生長(zhǎng)差異

根據(jù)地徑、苗高可以衡量苗木生長(zhǎng)的情況，為了解25個(gè)不同家系間的川滇無(wú)患子隨時(shí)間變化時(shí)地徑、苗高所呈現(xiàn)出來(lái)的差異性，每隔10d記錄1次數(shù)據(jù)并進(jìn)行方差分析。本實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格參照胡鵬飛等的方法[9]，采集數(shù)據(jù)后進(jìn)行單因素方差分析了解苗木間的差異狀況，見(jiàn)表1，可得知不同家系、不同生長(zhǎng)階段苗高和地徑生長(zhǎng)性狀差異較大，呈極顯著水平(P100d、P110d、P120d和P130d≈0.000<0.01)。

表1 各家系間地徑、苗高的方差分析

研究表明，川滇無(wú)患子在同一立地類型水平上，各苗齡階段的地徑生長(zhǎng)差異極顯著，說(shuō)明了無(wú)患子苗木生長(zhǎng)的分化對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境具有較高的敏感性，且川滇無(wú)患子家系間根據(jù)苗高性狀的表現(xiàn)有進(jìn)一步選擇的必要性。因此，對(duì)其進(jìn)行多重比較，見(jiàn)表2。

2.2 家系間地徑、苗高生長(zhǎng)差異

對(duì)家系間4個(gè)不同苗齡階段進(jìn)行分析，根據(jù)不同平均地徑、苗高，變異系數(shù)變幅等多重的比較結(jié)果可知，見(jiàn)表2，4個(gè)不同苗齡階段的平均地徑依次增加，但平均地徑在隨時(shí)間變化過(guò)程中地徑最大的一直是“保山2號(hào)”，在100d、110d、120d、130d時(shí)的“保山2號(hào)”平均地徑分別為5.90mm、6.78mm、7.25mm、8.18mm。其中，4個(gè)階段的變異系數(shù)的變幅大。當(dāng)苗齡為110d時(shí)，變異系數(shù)的變幅最大，為14.2%～50.9%，其中，“世博園1號(hào)”變異系數(shù)的變幅最大，變幅最小的是“安寧1號(hào)”，說(shuō)明各家系間的苗木生長(zhǎng)的分化逐漸增大。

苗齡為100d時(shí)，各家系的平均苗高為14.2～50.1cm，其中“宜良1號(hào)”最高為50.1cm，“世博園1號(hào)”苗高最小為14.2cm。變異系數(shù)的變幅為8.4%～58.7%，說(shuō)明各家系間的苗木生長(zhǎng)的分化逐漸增大；苗齡為110d時(shí)，各家系的平均苗高為19.0～52.3cm，其中，“祿豐2號(hào)”和“安寧2號(hào)”平均高一致為52.3cm，“世博園1號(hào)”苗高最小為19.0cm。變異系數(shù)的變幅為21.3%～54.2%，說(shuō)明各家系間的苗木生長(zhǎng)較上一次的整齊；苗齡為120d時(shí)，各家系的平均苗高為22.4～61.2cm，最大的是“保山2號(hào)”61.2cm，最小的是“世博園1號(hào)”22.4cm。變異系數(shù)的變幅為21.4%～71.9%，苗高較上一次明顯增加；苗齡為130d時(shí)，各家系的平均苗高為27.2～65.4cm，最大的為“保山2號(hào)”65.4cm，最小的是“世博園1號(hào)”27.2cm。變異系數(shù)的變幅為23.5%～77.8%，苗高，變異系數(shù)幅度繼續(xù)增加。綜上所述，根據(jù)家系間苗高數(shù)值統(tǒng)計(jì)進(jìn)行分析得出，在110d、120d時(shí)平均苗高最大的家系有所不同，分別為“宜良1號(hào)”“祿豐2號(hào)”和“安寧2號(hào)”，而120d、130d時(shí)家系間平均苗高趨于穩(wěn)定均為“保山2號(hào)”苗高最優(yōu)。但平均苗高最差的在4個(gè)苗齡階段是一致的均為“世博園1號(hào)”。其中，家系間不同苗齡階段的變異系數(shù)的變幅大。

表2 各家系間地徑、苗高的統(tǒng)計(jì)分析

續(xù)表 各家系間地徑、苗高的統(tǒng)計(jì)分析

2.3 家系間地徑、苗高類別

用SPSS 27.0軟件分別對(duì)130d時(shí)25個(gè)家系間苗木的地徑、苗高進(jìn)行聚類分析，結(jié)合表1地徑、苗高單因素方差分析，了解25個(gè)家系間地徑、苗高類群的分化，結(jié)果如圖1所示。由圖1a可知，將25組家系間川滇無(wú)患子分為3類。第I類共9組，分別為“施甸2號(hào)”“祿豐6號(hào)”“嵩明2號(hào)”“施甸1號(hào)”“嵩明4號(hào)”“石林1號(hào)”“嵩明1號(hào)”“世博園1號(hào)”“世博園2號(hào)”，其地徑的范圍在3.97～5.07mm，平均4.60mm。第Ⅱ類共15組，分別為“安寧1號(hào)”“孟定2號(hào)”“嵩明6號(hào)”“彌勒1號(hào)”“林科院”“安寧2號(hào)”“宜良2號(hào)”“祿豐2號(hào)”“保山4號(hào)”“宜良1號(hào)”“祿豐4號(hào)”“嵩明5號(hào)”“保山1號(hào)”“祿豐1號(hào)”“石林3號(hào)”，其地徑范圍5.41～6.47mm，均值為5.82mm。第Ⅲ類共1組，為“保山2號(hào)”，值為8.18mm。由圖1b可知，25株單株可分為3類。I類：“保山4號(hào)”“祿豐2號(hào)”“宜良1號(hào)”“保山1號(hào)”“祿豐1號(hào)”“彌勒1號(hào)”“嵩明6號(hào)”“石林3號(hào)”“嵩明5號(hào)”，共9組，其苗高的范圍為51.5～57.3cm，均值為54.41cm。Ⅱ類：“安寧2號(hào)”“保山2號(hào)”，共2組，其苗高的范圍為64.4～65.4cm,均值為64.9cm。Ⅲ類：“安寧1號(hào)”“林科院”“宜良2號(hào)”“施甸1號(hào)”“嵩明2號(hào)”“祿豐4號(hào)”“施甸2號(hào)”“嵩明1號(hào)”“嵩明4號(hào)”“石林1號(hào)”“世博園2號(hào)”“祿豐6號(hào)”“孟定2號(hào)”“世博園1號(hào)”，共14組，其苗高的范圍為27.2～46.5cm，均值為39.13cm。

通過(guò)地徑聚類分析可把25類苗木分為3類，其中Ⅲ>Ⅱ>I,表明第Ⅲ類較其余2類優(yōu)勢(shì)，即“保山2號(hào)”最優(yōu)，且差異性顯著。通過(guò)苗高聚類分析可把25類苗木分為3類，其中Ⅱ>I>Ⅲ，表明第Ⅱ類“安寧2號(hào)”“保山2號(hào)”苗高相對(duì)于I、Ⅲ類較優(yōu)，苗高分別為64.4cm、65.4cm。綜合上述聚類分析結(jié)果可知，篩選出“保山2號(hào)”最優(yōu)地徑類群，“安寧2號(hào)”“保山2號(hào)”最優(yōu)苗高類群，綜合表1、表2，苗高、地徑差異顯著，即今后采種區(qū)域可集中于保山地區(qū)中的“保山2號(hào)”所在的部分區(qū)域。

圖1 地徑(a)及苗高(b)的聚類分析

3 討論

川滇無(wú)患子是我國(guó)特有樹(shù)種，分布于云南、四川、貴州和湖北西部。在云南中部和西北部及四川西南部較常見(jiàn)，生于海拔1200～2600m處的密林中，也是我國(guó)西南各地較常見(jiàn)的栽培植物，陜西和甘肅也偶有種植[1]。雖然無(wú)患子作為經(jīng)濟(jì)林的價(jià)值已經(jīng)被人們所認(rèn)識(shí)。繁殖技術(shù)以及皂苷提取方法、工藝的研究和報(bào)道有很多，但種源保存和改良工作尚處于起步階段，面臨種植面積較小，種質(zhì)資源不受重視，材料收集不足，樹(shù)種未經(jīng)系統(tǒng)選育,性狀、產(chǎn)量不穩(wěn)定等問(wèn)題[13]。由于川滇無(wú)患子在云南省分布較分散，所產(chǎn)種子遠(yuǎn)不能滿足產(chǎn)業(yè)化的需要，本試驗(yàn)選擇把在云南各地采集的川滇無(wú)患子聚集在一起，挑選出優(yōu)良種源。本研究發(fā)現(xiàn)，4個(gè)苗齡階段顯示的地徑生長(zhǎng)最優(yōu)都為“保山2號(hào)”，最差卻每個(gè)階段不一致，在100d、110d、120d、130d時(shí)地徑最差的分別是“世博園1號(hào)”和“世博園2號(hào)”，“世博園2號(hào)”，“世博園2號(hào)”，“世博園1號(hào)”；苗高每個(gè)階段最優(yōu)表現(xiàn)不一致，在100d、110d、120d、130d時(shí)苗高最優(yōu)分別為“宜良1號(hào)”，“安寧2號(hào)”和“祿豐2號(hào)”，“保山2號(hào)”，“保山2號(hào)”，最差表現(xiàn)一致，均為“世博園1號(hào)”。上述結(jié)論考慮可能因?yàn)榉N植密度過(guò)大，營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈導(dǎo)致。本試驗(yàn)主要分析25個(gè)不同川滇無(wú)患子家系的生長(zhǎng)分化情況，為篩選優(yōu)良家系提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為了進(jìn)一步研究出最優(yōu)川滇無(wú)患子家系，應(yīng)結(jié)合之前對(duì)其種子、發(fā)芽率等的分析進(jìn)行篩選。結(jié)合聚類分析，綜合結(jié)果可知，“保山2號(hào)”的苗高、地徑均占相對(duì)優(yōu)勢(shì)，后期可把采種以及觀測(cè)的地區(qū)傾向于保山。同時(shí)地域分隔對(duì)于川滇無(wú)患子的種源差異影響很大，甚至超過(guò)不同種間差異。在選擇良種時(shí)應(yīng)以優(yōu)良單株、優(yōu)勢(shì)地域作為主要篩選因子，這也是今后大規(guī)模繁育及保護(hù)管理種質(zhì)資源的重要依據(jù)[10]。其中，邵文豪等對(duì)我國(guó)無(wú)患子7個(gè)產(chǎn)地分布區(qū)的種實(shí)形態(tài)性狀進(jìn)行取樣及測(cè)定，發(fā)現(xiàn)無(wú)患子種子、果實(shí)大小有根據(jù)緯度變化而增大的趨勢(shì)，優(yōu)良單株可在高緯度地區(qū)進(jìn)行選擇[5]。本研究后期也可以結(jié)合緯度等的地域優(yōu)勢(shì)及陽(yáng)坡、陰坡種植等方面來(lái)比較相應(yīng)生長(zhǎng)的差異性，為選擇優(yōu)良種源大規(guī)模種植川滇無(wú)患子發(fā)揮其效益，提供理論依據(jù)。

4 結(jié)論

4.1 家系間的平均生長(zhǎng)量、變異系數(shù)分析結(jié)果

從130d的測(cè)定結(jié)果來(lái)看各家系的平均地徑為3.97～8.18mm，說(shuō)明不同家系的地徑差異大，呈現(xiàn)明顯的分化現(xiàn)象，但可以從中選擇出一部分地徑較大的優(yōu)良家系如“保山2號(hào)”；各家系的地徑變異系數(shù)為14.3%～49.3%，表明各家系內(nèi)苗木分化的差異程度不一；各家系的平均苗高為27.2～65.4cm，說(shuō)明家系間苗高的生長(zhǎng)差異大，通過(guò)苗高也可以選擇出部分苗高較高的家系；各家系苗高的變異系數(shù)為23.5%～77.8%，家系間苗高分化程度有較大的差異。通過(guò)聚類分析綜合結(jié)果與上述結(jié)果一致，在地徑、苗高進(jìn)行聚類分析時(shí)將其分為3類，各類群間差異顯著。這與邵文豪[11]等對(duì)不同種源、不同生長(zhǎng)階段苗高和地徑生長(zhǎng)性狀的研究結(jié)果一致。

4.2 家系間地徑與苗高的差異分析結(jié)果

各苗齡階段的地徑、苗高生長(zhǎng)差異極顯著，綜合分析“保山2號(hào)”家系的平均地徑、苗高相對(duì)大于其他組別的家系，均具有相對(duì)明顯的徑生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。地徑和苗高差異分析結(jié)果均表示“保山2號(hào)”為最優(yōu)家系，“世博園1號(hào)”生長(zhǎng)最差，反映出家系間苗木生長(zhǎng)差異的顯著性。今后區(qū)域種植采種的研究區(qū)域可以集中于保山地區(qū)。但是，上述的研究結(jié)果是川滇無(wú)患子不同家系生長(zhǎng)差異性初步研究的結(jié)果，進(jìn)一步的結(jié)論需在區(qū)域性種植實(shí)驗(yàn)中選擇出最適家系，可為今后規(guī)模種植提供一定依據(jù)。