灰色系統理論在馬尾松種子園無性系再選擇上的應用

吳昌華

摘 要：通過對漳平五一國有林場馬尾松種子園132個無性系種子產量性狀調查與木材比重測定及8a生自由授粉子代生長性狀調查，應用灰色系統理論的關聯度分析方法進行無性系多性狀的關聯度分析，以60%的入選率評選出79個無性系，其8a生子代平均單株材積、木材比重、無性系平均單株產種量可分別增長7.1%、2.2%、14.0%，可作為種子園去劣疏伐的依據。以15%的入選率評選出20個優良無性系，其8a生子代平均單株材積、無性系的木材比重及平均單株產種量可分別增長17.3%、8.9%、34.1%，可作為改良代種子園的優良材料。

關鍵詞：灰色系統理論；關聯度分析；馬尾松；無性系；再選擇

中圖分類號 S79 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）15-112-04

無性系再選擇是種子園營建與管理的一項重要工作，通過無性系再選擇為種子園去劣疏伐提供科學依據，為營建改良代種子園提供優良材料。以往對馬尾松種子園無性系的再選擇大多局限于子代生長性狀的分析或生長性狀與種子生產能力的聯合選擇，而忽視了木材質量性狀。針對這一問題，本文應用灰色系統理論的關聯度分析方法[1]對馬尾松生長性狀、木材比重性狀、種子生產能力進行聯合選擇，以期達到提高種子生產能力和子代改良增益的目的。

1 馬尾松種子園概況

馬尾松種子園位于漳平五一國有林場桂東工區，地處東經117°30′，北緯25°07′，海撥450～750m，年平均氣溫20.3℃，年平均降雨量1 509mm，年平均蒸發量1 169mm，相對濕度80%，無霜期300d，土壤為厚層灰化紅壤和山地紅壤，主要植被為芭芒、芒萁骨、苦竹等。種子園于1985年用普通馬尾松1a生實生苗定植砧木，株行距4m×4m，1987年采集優樹1a生枝條進行嫁接建成初級無性系種子園，面積約33.33hm2。種子園分為10個大區，每個大區分為5～11個小區，每個小區包含20個左右的無性系，以完全隨機的方式進行無性系配置。種子園于1991年開始進入開花結實，1995年開始郁閉，1997年郁閉度平均為0.68，進行第1次去劣疏伐，2001年進行第2次去劣疏伐，目前準備進行第3次去劣疏伐。

2 材料與方法

2.1 材料 材料來自漳平五一國有林場馬尾松種子園132個無性系調查資料。1995-1997年對馬尾松種子園各無性系的開花結實情況進行調查，包括單株產果量、單株產種量、出籽率、發芽率、千粒重以及花期同步性等。1994年對種子園各無性系實行單系采種、單系處理，1995年春容器育苗夏秋營造子代測定林，試驗林采用分組隨機區組設計，5株小區，9次重復，株行距1.7m×2.0m，2002年底調查子代測定林樹高、胸徑，用V=0.000062418H0.956825D1.855150公式計算單株材積。在第一次去劣疏伐中，結合疏伐工作采集各無性系胸高處5cm厚園盤，由南京林業大學制樣和木材比重測定。

2.2 無性系評價指標的確定 由于種子園經營的主要目的是提供大量遺傳品質優良的種子[2]，所以子代的速生豐產優質的遺傳表現和種子園種子生產能力便是無性系評價的主要指標。以往大多采用子代的樹高、胸徑、材積和無性系的產果重、產種量、出籽率、千粒重等指標，忽視了木材質量指標。為了解決這個問題，又不致于性狀大多、工作量太大，采用以子代8a生平均單株材積（V）代表速生豐產性狀，以無性系的木材比重（M）代表木材質量性狀，以無性系平均單株產種量（W）代表種子園種子生產能力作為無性系再選擇的評選指標。

由于等權關聯度只有在各性狀同等重要時才可以評價不同無性系的優劣。事實上，各性狀的重要性是不同的，并且會隨時間、性狀的變化而變化。因此，要按照各性狀的相對重要性求得加權關聯度，才能全面準確地評價無性系的優劣。考慮到材積可以代表子代生長性狀指標，而且是無性系再選擇的最主因素，權重值應該大一些；木材比重是木材質量的主要指標之一，但不能完全代表木材質量指標，權重值可以小一些；無性系單株產種量則由于調查時間較早，尚處于開花結實初期，性狀表現可能不夠充分，權重值也應小一些。綜合上述因素，各性狀權重值（WK）取值為：材積0.4，木材比重與無性系平均單株產種量各為0.3。由下列公式計算各參試無性系與“理想無性系”加權關聯度。

3 計算過程

3.1 構造“理想無性系” 對馬尾松種子園無性系綜合評價時，選取一個“理想無性系”，要求主要性狀優于參試無性系。本文取各性狀在所有無性系中表現最大值組成“理想無性系”。“理想無性系”與參試無性系的主要性狀指標見表1。

4 結果與分析

按照灰色系統理論關聯度分析原理，關聯度大的數列與參考數列最為接近。因此，可以按照加權關聯度的大小作為無性系再選擇的依據，即加權關聯度越大綜合性狀表現越好，反之則越差。

馬尾松種子園去劣疏伐保留無性系的選擇。根據馬尾松及相關樹種的疏伐經驗，疏伐強度確定為40%[3]，則入選率為60%，按表5加權關聯度從大到小入選79個無性系作為去劣疏伐保留無性系，這79個無性系平均單株材積可達0.039 1m3，比群體平均值高出7.1%；木材比重平均為0.490 5g/cm3，比群體平均值高出2.2%；無性系平均單株產種量為92.96g，比群體平均值高出14.0%。

按照我國國家標準規定：面積10～30hm2的第一代無性系種子園應有50～100個無性系，第一代改良種子園所用無性系數為第一代的1/2～1/3[4]。為了提高改良增益又基本符合上述規定，確定入選率為15%，即按表5加權關聯度從大到小入選20個優良無性系作為改良代種子園的建園材料，這20個優良無性系平均單株材積可達0.042 8m3，比群體平均值高出17.3%；木材比重平均達0.523 0g/cm3，比群體平均值高出8.9%；無性系平均單株產種量可達109.36g，比群體平均值高出34.1%，選擇效果明顯。

5 結論與討論

應用灰色系統理論的關聯度分析方法進行馬尾松種子園無性系的再選擇是可行的，它克服了多性狀處于獨立遺傳、單位不同、數值不一難以比較的缺點，將多性狀進行綜合比較，不僅有利于提高種子園種子的生產能力，還提高了子代的改良增益。采用該方法的關鍵是構造一個科學合理的“理想無性系”和確定各性狀的權重值，這2點均影響到分析結果的可靠性，最好由專家進行評議。本文以60%的入選率評選出79個無性系可作為種子園去劣疏伐的依據，以15%的入選率評選出20個綜合性狀優良的無性系，8年生子代單株材積、無性系木材比重及平均單株產種量可分別增長17.3%、8.9%、34.1%，選擇效果明顯，可作為改良代種子園建設的優良材料。

參考文獻

[1]廖柏林.灰色系統理論在綜合評選馬尾松家系中的應用[J].福建林業科技，2003（1）：57-61.

[2]王明庥.林木育種學概論[M].北京：中國林業出版社，1980：95.

[3]胡集瑞.馬尾松無性系種子園的去劣疏伐研究[J].江蘇林業科技，1999，⑶：29-31.

[4]粱一池.林木育種原理與方法[M].廈門：廈門大學出版社，1997：325. （責編：張宏民）